Summary
Протокол для изготовления устройства для сушки одновременно несколько оптических клетки представлен.
Abstract
Оптические клеток, которые являются экспериментальные инструменты, являются небольшими, площади труб запечатанный на одной стороне. Образец помещается в этой трубки, и производится измерение с спектроскоп. Материалы, используемые для оптических клетки обычно включают кварцевого стекла или пластика, но дорогих кварцевого стекла повторно путем удаления веществ, за исключением жидкостей, чтобы быть проанализированы которые придерживаться внутри контейнера. В таком случае оптических клетки промывают водой или этанола и сушат. Затем следующий образец добавляется и измерить. Оптические кюветы сушатся естественным образом или с ручной душ. Однако сушка занимает время, что делает его одним из факторов, которые увеличивают время эксперимента. В этом исследовании цель заключается в том, чтобы резко сократить время высыхания с выделенный Автоматическая сушилка, который может высушить сразу несколько оптических клетки. Чтобы реализовать это, цепь был разработан для микрокомпьютера, и оборудования, используя его самостоятельно было разработано и изготовлено.
Introduction
Оптических клетки используются как лабораторные инструменты в широком диапазоне областей. В исследованиях науки о жизни биомолекул нуклеиновых кислот и белков, часто используются для экспериментов, и спектроскопические методы широко используются для количественных методов. Точного количественного определения образец эксперимента является необходимым условием для получения более точные и воспроизводимые результаты. Спектр поглощения, полученные спектрофотометр часто используется для количественной оценки биомолекул например нуклеиновых кислот и белков1,2,3,4. Исследование характеристик Окислительно вызванное изменением в спектр поглощения и фотолюминесценции углеродных нанотрубок (УНТ), рассеяны с помощью ДНК также были проведены5,,6,7 8,9,10. Для этих измерений используются Оптические кюветы, но точные измерения нельзя сделать, если они тщательно промывают и сушат.
Когда Измерение спектров поглощения и фотолюминесценции, невозможно измерить точно в грязных Оптические кюветы11,12,13,14,15. Экономичный одноразовые Оптические кюветы, изготовленные из полистирола и поли метилметакрилата также используются для устранения мойки и загрязнения. Однако когда необходимы точные измерения, кварцевого стекла часто используются, потому что они имеют весьма отличные оптические свойства такие как светопроницаемость. В этом случае оптических клетки мыть после измерения образца и многократно использовать. Обычно после мытья Оптические кюветы с водой или этанола, они сушатся естественным образом. Когда требуется быстрая сушка, они являются сушеные по одному с помощью фен для волос или аналогичное оборудование. Очистка оптических клетки является одним из самых неприятных и длительных процедур в эксперименте. По мере увеличения числа образцов, сушки увеличивается время, которые, в свою очередь, увеличивает время требуется провести эксперимент и исследований. В предыдущих исследований, поступали не на периферийных устройствах оптические клеток. Это исследование призвано сократить время исследования путем сушки несколько оптических ячеек одновременно.
Мы исследовали, существуют ли другие подобные продукты. Тип коробки постоянной температуры сушилки с функцией контроля температуры и функция таймера уже существует; Однако можно найти без коммерческих продуктов с такой же конфигурацией.
Описан план производства этого устройства. Во-первых в случае коробчатого типа с использованием акриловые пластины. Нейлоновые сети прилагается к верхней части. Пластиковые сетки помещается на него, чтобы исправить оптические клеток. Цепь управления хранится внутри корпуса, и пластиковая накладка крепится к защищать цепи от капель воды. Цепь управления состоит из процессора и управляется программным обеспечением. Вентиляторы крепятся к задней случае, и ветер, предоставляемые воздуходувки входит Оптические кюветы, установить вверх дном. Воздуходувки активируются с помощью переключателя на фронте, и они автоматически остановлены таймера. В зависимости от количества Оптические кюветы для сушки два или четыре воздуходувки могут быть выбраны для операции. Капельки воды, капает из оптических клеток испаряются с ветром от воздуходувки. Кварц клетки помыты водой или этанола, и время сушки по сравнению с естественной сушки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Дизайн
- Смотрите Рисунок 1 подробности развития рисунок.
- Вырежьте 3-мм толстой акриловой доски до 210 мм, шириной x 60 мм в высоту, x 104 мм в глубину, связь с акриловым клеем и собрать дело.
- Установите как 30 Оптические кюветы 12,5 х 12,5 мм.
- Прикрепите переключатели и лампы для запуска и остановки и набор переменных для параметра время сушки на передней панели корпуса.
- Смотрите Рисунок 2 для внешний вид и настройки компонента.
- Используйте акриловые и нейлона для корпуса и net, соответственно. Исправьте сети к раме и прикрепить его к верхней части дела.
- Используйте акриловые для решетки установки оптических клеток. Приложите его к верхней части сети.
- Подключите вентиляторы на задней части случая.
- Используйте прозрачный акрил для раздела предупреждения водослива.
2. аппаратные дизайна Контур
- Смотрите Рисунок 3 более подробную информацию о схеме.
- Шаг от 12 V 5 V три терминала регулятора для эксплуатации микрокомпьютера.
- Активировать воздуходувки через NPN транзистор (25 V, 500 мА).
Примечание: Поскольку закрепление вывода микрокомпьютер 5 V. - Управление скоростью вращения воздуходувки по эксплуатации модуляции (PWM) ширина импульса выходного контакта.
Примечание: Воздуходувка везут, количество витков находится под контролем, и сила периодически меняется. - Подключите начала установите переключатель для цифрового ввода ПИН-кода.
- Подключите воздуходувки операции время настройки громкости для аналогового ввода pin для изменения напряжения согласно вращательных позиции.
- Подключите органических светоизлучающих диодов (OLED) для отображения во время операции для двух цифровых выходных контактов с интегрированной цепью (I2C).
- Подсоедините светодиод, который загорается во время операции на цифровой выход PIN.
3. Структура проектирования программного обеспечения
- Использование микрокомпьютеров для управления воздуходувки.
Примечание: Среда разработки был построен с использованием Arduino, которая является одной из сред разработки, называется открытым исходным кодом оборудования, и все схемы и программное обеспечение являются открытыми для общественности. -
План операции
- Нажмите кнопку Пуск.
- Прочитать текущее состояние кнопки, указанный на кнопку select на передней и приточного согласно этому государству.
- Чтение время сушки, установленные переменный резистор на фронте как сигнал напряжения и начать отсчет таймера.
- Повернуть СИД вверх и отображения оставшееся время на OLED.
-
Подробное объяснение
- Читайте объем позиции подключен к аналогового ввода pin как напряжения; Затем он преобразует время работы воздуходувки и отображает на OLED.
- Обнаружить ON/выключатель подключен к J1-9, 10 контакты схема при нажатии Пуск выключатель, включите воздуходувки вбиваемым стержнем, активировать воздуходувки и включите индикатор во время операции.
- Управление воздуходувки, PWM. Определить положение переменный резистор 10-kΩ, подключенных к схеме J1-5, 6, 7 и мощность привода воздуходувки с соответствующим.
- Обнаружить, что позиция переменный резистор 10-kΩ, цепь схемы J1-1, 2, 3-контактный параметром сушки времени и активировать воздуходувки для соответствующего времени.
- Подключение питания к электрические схемы J1-15, 16-контактный. Подключение Пуск привело к принципиальных схем J1 - 12, 13.
Примечание: Индикатор питания светится, когда власть оказывается, и начала загорается при активации воздуходувки. - OLED подключиться PB4, PB5 процессора с I2C.
Примечание: Время операции отображается на OLED отсчитывали каждую секунду. Когда время операции достигает 0, воздуходувки вбиваемым стержнем равным 0, вентиляторы останавливаются, и сигнальная лампочка выключена для перехода в состояние первоначальные ожидания. - Используйте библиотеку Adafruit SSD1306 для OLED дисплей Arduino.
Примечание: Когда выключатель питания включен, работают порядка инициализации и сообщение отображения. Частью исходного кода показан ниже в качестве примера использования этой библиотеки.
#include «Wire.h»;
#include < Adafruit_SSD1306.h >
#define OLED_RESET -1
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
{значение void setup()
Serial.begin(115200);
время (!. Последовательный) {
; ждать для последовательного порта для подключения. Только необходимые для Леонардо
}
Wire.begin (ПДД, SCL); (ПДД, SCL)
Delay(1000);
display.clearDisplay(); Очистите буфер.
display.setTextSize(1);
display.clearDisplay();
Display.Print (F («SD»)); Weake вверх сообщение Display(Version)
Display.println(ver);
Display.Display();
}
4. метод работы
- Смотрите Рисунок 2 для деталей внешний вид.
- Поверните выключатель питания на номер 10. Загорается контрольная лампа номер 11.
- Поместите оптический клетки на сетки номер 2 от части решетки пластик 1.
Примечание: Количество оптических клеток, которые могут быть установлены как много как количество решетки. - Выберите четыре вентилятора или двух воздуходувки операции. В зависимости от вождения ситуации загорается лампа операции № 5 и № 6.
Примечание: Номер 3 переключатель для работы воздуходувки на правой стороне, и номер 4 переключатель для работы воздуходувки на левой стороне. - Установите время работы с таймером с номером 9.
- Номер 7 поворот на.
Примечание: Вентилятор с номером 12 начинается, и, в то же время, загорается лампа операции номер 8.
5. метод измерения времени высыхания
-
В случае естественной сушки
- Вымойте Оптические кюветы тщательно с водой или этанола. Используйте толстый фильтровальную бумагу поглощать влагу оптические клеток, затем переместить ячейки в другое место на толстые фильтровальную бумагу и подождать до тех пор, пока они высыхают.
-
В случае оптические клеток сушилка
- Вымойте Оптические кюветы тщательно с водой или этанола.
Примечание: Используйте густой фильтровальную бумагу временно поглощать влагу. - Поместите оптический клетки в сушилке оптических клеток, а затем ждать, пока они не станут сухими.
- Измерить время сушки 3 x для каждой ячейки.
- Вымойте Оптические кюветы тщательно с водой или этанола.
-
Сравнение средних значений
- Мера сушки раза 3 x на 30 мест для получения распределения.
Примечание: Это обнаружить разницу во времени согласно позиции ячейки в сушилке оптические клеток. - Используйте средние значения всех 30 мест для сравнения с водой.
Примечание: В случае стирки с водой, определить позиции Оптические кюветы случайным образом, а затем измерить время высыхания на 10 баллов.
- Мера сушки раза 3 x на 30 мест для получения распределения.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Как показано в таблице 1, в случае стирки этанола, среднее время в естественной сушки сушки был 426.4 s и среднее время в сушилке оптические клеток сушки был 106 s. В случае промывки водой, среднее время в естественной сушки сушки был 1481.4 s и среднее время в сушилке оптические клеток сушки был 371.6 s. В обоих случаях время высыхания сократилось до приблизительно одну четверть. Сушки время распределение оптические клеток сушилка показано на рисунке 4. Среднее время сушки в 30 местоположениях было 106 s. Номер в верхнем ряду представляет позицию ячейки. Число в нижней строке представляет среднее значение время высыхания.
Объем воздуха воздуходувки 31 м3/час на одну единицу, а в общей сложности четырех подразделений 124 м3/час. Температура воздуха была комнатной температуре, и регулятор температуры не была выполнена.
Рисунок 1: Разработка рисунок. Прикрепить сетку верхней сундучок и монтировать пластиковые сетки для крепления оптических клетки, которые прикрепляются поверх него. Размер чехла-210 мм, шириной x 60 мм в высоту x 104 мм в глубину, и 30 Оптические кюветы 12,5 х 12,5 мм может быть установлен в то же время. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: внешний вид. Материал корпуса – акрил, который легко процесса. Материал сети является нейлон. Это зафиксировано в кадр и прилагается к верхней части дела. Материал решетки для установки оптического клеток акрил, и он прилагается к верхней части сети. Номер Описание: 1 = пластиковые решетки, 2 = чистая, 3 = Кнопка выбора воздуходувки (справа), 4 = Кнопка выбора воздуходувки (слева), 5 = воздуходувка Рабочая лампа (справа), 6 = воздуходувка Рабочая лампа (слева), 7 = кнопка Пуск вентилятора, 8 = bl Ауэр Рабочая лампа, 9 = таймер, 10 = выключатель электропитания, 11 = индикатор питания power, 12 = OLED дисплей и 13 = воздуходувки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: электросхема. Блок питания — 12 V. Рабочее напряжение воздуходувки-12 V. управления скоростью вращения вентилятора операцией модуляции (PWM) ширина импульса выходного контакта. Подключите вентилятор операции время установка объёма к аналогового ввода pin для изменения напряжения согласно вращательных позиции. Подключите органических светоизлучающих диодов (OLED) для отображения во время операции для двух цифровых выходных контактов с I2C. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Сушка распределения времени, с использованием этанола. Время сушки в 30 местах была измерена в три раза с использованием этанола для получения распределения. Среднее время сушки в 30 местоположениях было 106 s. Номер в верхнем ряду представляет позицию ячейки. Число в нижней строке представляет среднее значение время высыхания. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Таблица 1: Сравнение время сушки для оптических клеток. Среднее время естественной сушки после промывки этанолом был 426.4 сушки s и среднее, сушки время с помощью оптических клеточной сушилку был 106 s. Среднее время естественной сушки после промывания водой было 1481.4 сушки s и среднее, сушки время с помощью оптических клеточной сушилку был 371.6 s. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Оптических клетки можно сушить одновременно с воздуходувки, и время сушки может быть значительно уменьшена. Даже если стоп операция не выполняется, она может быть безопасно остановлен с помощью функции автоматической остановки таймера. Из результатов измерений сушки распределения времени был никакого существенного различия в drying времени из-за разницы в положении установки оптических клеток.
Важнейшим шагом протокола является дизайн корпуса. Задача состоит в том сделать компактный корпус. Важно также выяснить, как для предотвращения избыточного этанола или воды от падать в воздуходувки.
Чтобы сократить время высыхания, можно увеличить объем Ветер воздуходувки, но есть риск, что оптические клеток может выскочить. Чтобы повысить потенциал воздуходувки и сократить время высыхания, необходимо разработать меры, которые не допустить этого, например, прикрепление приспособление для крепления оптических клетки или крепления крышки сушилки положить его в коробку. Существует также метод увеличения температуры подаваемого воздуха нагнетателей сократить время высыхания. С этой целью необходимо добавить функцию контроля температуры чтобы не повредить оптический ячейки. Однако это будущее задача, потому что более сложных устройств и цепей управления требуются.
Еще один способ уменьшить время высыхания вибрировать капли воды, чтобы сделать их падение, но это также тема будущего исследования.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Авторы имеют без подтверждений.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| blower | ebm-papst | 422JN | Mulfingen, Germany |
| Microcomputer | Atmel Corporation | ATmega 328 P | CA, USA |
| Blower selection button | Sengoku Densyo Co., Ltd. | MS-358 (red) | Tokyo, Japan |
| Blower operationg lamp | Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. | DB-15-T-OR | Tokyo, Japan |
| Blower start button | Sengoku Densyo Co., Ltd. | MS-350M (white) | Tokyo, Japan |
| Timer | Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. | SH16K4A105L20KC | Tokyo, Japan |
| Power supply switch | Marutsuelec Co., Ltd. | 3010-P3C1T1G2C01B02BKBK-EI | Tokyo, Japan |
| Power supply lamp | Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. | DB-15-T-G | Tokyo, Japan |
| OLED module | Akihabara Co., Ltd. | M096P4W | Tokyo, Japan |
References
- Byeon, J., Kang, K. H., Jung, H. K., Suh, J. K. Assessment for Quantification of Biopharmaceutical Protein Using a Microvolume Spectrometer on Microfluidic Slides. Biochip Journal. 11 (1), 21-29 (2017).
- You, C. C., et al. Detection and identification of proteins using nanoparticle-fluorescent polymer 'chemical nose' sensors. Nature Nanotechnology. 2 (5), 318-323 (2007).
- Nonaka, H., Hideno, A. Quantification of cellulase adsorbed on saccharification residue without the use of colorimetric protein assays. Journal of Molecular Catalysis. 110, 54-58 (2014).
- Thongboonkerd, V., Songtawee, N., Kanlaya, R., Chutipongtanate, S. Quantitative analysis and evaluation of the solubility of hydrophobic proteins recovered from brain, heart and urine using UV-visible spectrophotometry. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 384 (4), 964-971 (2006).
- Nakashima, N., Okuzono, S., Murakami, H., Nakai, T., Yoshikawa, K. DNA dissolves single-walled carbon nanotubes in water. Chemistry Letters. 32 (8), 782-782 (2003).
- Ishibashi, Y., Ito, M., Homma, Y., Umemura, K. Monitoring the antioxidant effects of catechin using single-walled carbon nanotubes: Comparative analysis by near-infrared absorption and near-infrared photoluminescence. Colloids and Surfaces B-Biointerfaces. , 139-146 (2018).
- Zheng, M., et al. DNA-assisted dispersion and separation of carbon nanotubes. Nature Materials. 2 (5), 338-342 (2003).
- Hughes, M. E., Brandin, E., Golovchenko, J. A. Optical absorption of DNA-carbon nanotube structures. Nano Letters. 7 (5), 1191-1194 (2007).
- Zhao, W., Song, C. H., Pehrsson, P. E. Water-soluble and optically pH-sensitive single-walled carbon nanotubes from surface modification. Journal of the American Chemical Society. 124 (42), 12418-12419 (2002).
- Koh, B., Park, J. B., Hou, X. M., Cheng, W. Comparative Dispersion Studies of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solution. Journal of Physical Chemistry B. 115 (11), 2627-2633 (2011).
- Nakayama, T., Tanaka, T., Shiraki, K., Hase, M., Hirano, A. Suppression of single-wall carbon nanotube redox reaction by adsorbed proteins. Applied Physics Express. 11 (7), 075101-075101 (2018).
- Zeranska-Chudek, K., et al. Study of the absorption coefficient of graphene-polymer composites. Scientific Reports. 8, 9132-9132 (2018).
- Laptinskiy, K. A., et al. Adsorption of DNA Nitrogenous Bases on Nanodiamond Particles: Theory and Experiment. Journal of Physical Chemistry C. 122 (20), 11066-11075 (2018).
- Jena, P. V., Safaee, M. M., Heller, D. A., Roxbury, D. DNA-Carbon Nanotube Complexation Affinity and Photoluminescence Modulation Are Independent. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (25), 21397-21405 (2017).
- Ohfuchi, M., Miyamoto, Y. Optical properties of oxidized single-wall carbon nanotubes. Carbon. 114, 418-423 (2017).
