Summary
Aynı anda birden fazla optik kurutma kameralar için bir cihaz imalatı için bir protokol sunulmuştur.
Abstract
Deneysel araçlardır, optik hücreler, küçük, kare borular üzerinde kapalı bir tarafı. Bir örnek bu tüp yerleştirilir ve bir ölçüm bir spektroskop ile gerçekleştirilir. Kuvars cam veya plastik optik hücreler için genel olarak kullanılan malzemeler içerir, ancak pahalı kuvars cam konteyner iç için uygun analiz edilecek sıvılar dışında maddeler kaldırarak yeniden kullanılır. Böyle bir durumda optik hücreler su veya etanol ile yıkanmış ve kurutulmuş. Sonra sonraki örnek eklendi ve ölçülür. Optik hücreler doğal olarak veya el ile saç kurutma makinesi ile kurutulur. Ancak, kurutma deneme süresini artırmak faktörlerden biri yapar zaman alır. Bu çalışmada, amacı ile aynı anda birden fazla optik hücre kuru olabilir özel bir otomatik kurutma kuruma süresi büyük ölçüde azaltmak etmektir. Bunu gerçekleştirmek için bir devre bir mikro bilgisayar için tasarlanmıştır ve istimal o donanım bağımsız olarak tasarlanmış ve üretilmiştir.
Introduction
Optik hücreler Laboratuvar cihazları çeşitli alanları olarak kullanılır. Yaşam Bilimleri Araştırma, nükleik asitler ve protein gibi biomolecules kez deneyler için kullanılmaktadır ve spektroskopik yöntemler için sayısal yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğru deneme örneği miktarının daha doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için vazgeçilmezdir. Absorpsiyon spektrofotometre tarafından elde edilen spektrum biomolecules nükleik asitler ve protein1,2,3,4gibi miktar için sık sık kullanılmış. Soğurma spektrumu ve DNA'yı kullanarak dağınık bir karbon nanotüp (CNT) photoluminescence değişikliği nedeniyle korunmada gereken indirgeme potansiyelini özellikleri üzerinde araştırma yapılan5,6,7da olmuştur, 8,9,10. Optik hücreler bu ölçümler için kullanılır, ama onlar iyice yıkanmış ve kurutulmuş sürece doğru ölçümler yapılamaz.
Soğurma spektrumları ya da photoluminescence ölçme zaman, tam olarak kirli optik hücreler11,12,13,14,15' te ölçmek mümkün değildir. Ekonomik tek kullanımlık optik hücreler polistiren ve poli-Metil-metakrilat yapılmış ayrıca çamaşır ve kirliliği ortadan kaldırmak için kullanılır. Kesin ölçüler gerekli olduğunda, ışık geçirgenliği gibi son derece mükemmel optik özellikleri olduğundan Ancak, kuvars gözlük genellikle, kullanılır. Bu durumda, optik hücreler örnek ölçüm sonra yıkanmış ve art arda kullanılan. Genellikle, optik hücreler su veya etanol ile yıkadıktan sonra onlar doğal olarak kurutulur. Hızlı kurutma gerekli olduğunda, onlar kuru saç kurutma makinesi veya benzeri ekipman kullanarak teker vardır. Optik hücreleri Temizleme deneyinde en hoş olmayan ve zaman alıcı yordamlar biridir. Örnekleri sayısı arttıkça, hangi, sırayla, süresi artar kurutma zaman artar deney ve araştırma yapmak için gerekli. İçinde çalışmalar bildirilmiştir hiçbir optik hücreler çevre aygıtları üzerinde. Bu çalışma aynı anda birden fazla optik hücre kurutma tarafından araştırma süresini azaltmak amaçlamaktadır.
Biz diğer benzer ürünler var olup olmadığını araştırdık. Bir kutu tipi sabit sıcaklık sıcaklık kontrol fonksiyonu ve bir zamanlayıcı fonksiyonu ile kurutma makinesi zaten var; Ancak, herhangi bir ticari ürün aynı yapılandırmayla bulunabilir.
Bu cihaz üretimi bir taslağını açıklanmıştır. İlk olarak, kutu tip dava bir akrilik levha kullanılarak yapılır. Naylon örgü en üstüne eklenir. Plastik bir kılavuz optik hücre düzeltmek için yerleştirilir. Kontrol devresi çantasının içinde depolanır ve plastik tabak devre su damlacıkları korumak için bağlı. Denetim devre bir CPU oluşur ve yazılım tarafından kontrol edilir. Üfleyiciler kasanın arkasına doğru eklenir ve üfleyiciler tarafından sağlanan rüzgar baş aşağı ayarla optik hücreleri girer. Üfleyiciler bir anahtarı ön tarafından etkinleştirilir ve Otomatik Zamanlayıcı tarafından durdurulur. Kurutulmuş için optik hücre sayısına bağlı olarak, iki veya dört üfleyiciler işlem için seçilebilir. Üfleyiciler rüzgar ile optik hücrelerden damlayan su damlacıkları buharlaşır. Kuvars hücreleri su veya etanol ile yıkanır ve kuruma süresi bu doğal kurutma ile karşılaştırılır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. tasarım
- Çizim geliştirme bilgileri için bkz. Şekil 1 .
- 210 mm x 60 mm yükseklik x 104 mm cinsinden genişlik derinliği 3 mm kalınlığında akrilik Yönetim Kurulu kesmek, akrilik yapıştırıcı ile bağ ve durumda bir araya.
- En çok 30 optik hücreler 12,5 x 12.5 mm yükleyin.
- Anahtarları ve lambalar başlatma ve durdurma ve kasa ön yüzünde kurutma süresi ayarı için değişken bir arama ekleyin.
- Bir dış görünümü ve bileşen yapılandırma için bkz: Şekil 2 .
- Akrilik ve naylon kaplama ve net, sırasıyla kullanın. Net çerçeve düzeltmek ve durum üst bölümüne ekleyin.
- Akrilik optik-hücre yükleme kafes için kullanın. Net tepesine iliştirin.
- Kasanın arka üfleyiciler bağlayın.
- Şeffaf Akrilik waterdrop önleme bölüm için kullanmak.
2. donanım tasarım anahattı
- Şekil 3 devre şeması ayrıntıları için bkz:.
- 12 V 5 V mikro bilgisayar işletim bir üç-terminal düzenleyici tarafından çekilecek.
- Körükler üzerinden bir NPN Transistör etkinleştirin (25 V, 500 mA).
Not: mikro bilgisayar çıkış iğnesi 5 V olduğundan. - Denetim üfleyiciler dönme hızı çıktı sabitlemesi darbe genişlik modülasyonu (PWM) işlemi tarafından.
Not: Körük sürülür, devir sayısı kontrol edilir ve gücü düzenli olarak değiştirilir. - Başlangıç itme anahtarı dijital girdi sabitlemesi için bağlayın.
- Üfleyiciler işlemi zaman ayarı birim gerilim dönme konumuna göre değiştirmek için analog giriş Pini bağlayın.
- Organik ışık yayan diyot (OLED) işlemi zaman görüntülemek için iki dijital çıktı Pini bir arası tümleşik devre (I2C) ile bağlayın.
- Dijital çıkış iğnesi için işlemi sırasında yanar LED bağlayın.
3. yazılım tasarım anahattı
- Bir mikro işlemciden üfleyiciler denetlemek için kullanın.
Not: Açık kaynak donanım olarak adlandırılan geliştirme ortamları biridir, Arduino kullanarak geliştirme ortamı inşa edilmiştir ve tüm devreler ve yazılım halka açık. -
Anahat operasyon
- Başlangıç anahtarı tuşuna basın.
- Seç düğmesine ön tarafından belirtilen düğmesinin durumunun okumak ve bu duruma göre üfleyici etkinleştirin.
- Değişken direnç ön gerilim sinyal ve hesap zaman başlangıç olarak belirlediği kuruma süresi okuyun.
- LED ışıklar yukarı ve kalan süre üzerinde OLED ekran açın.
-
Detaylı açıklama
- Okunur birim pozisyon için analog giriş Pini bir gerilim bağlı; sonra bu blower'ın operasyon süresi için dönüştürür ve OLED görüntüler.
- ON algılamak/kapama J1-9, 10 pins-in zaman başlangıç anahtarı basarak devre şeması bağlı üfleyiciler sürücü iğnesi üzerinde açın üfleyiciler etkinleştirmek ve işlem sırasında LED açmak.
- Üfleyiciler PWM tarafından kontrol. Devre şeması J1-5, 6, 7, bağlı 10-kΩ değişken direnç konumunu algılamak ve üfleyiciler ile ilgili çıkış sür.
- J1-1, 2, 3 PIN zaman kurutma ve buna karşılık gelen bir süre üfleyiciler etkinleştirmek ayarı tarafından devresine bağlı 10-kΩ değişken direnç konumunu diyagramları algılamak.
- Güç LED'i devre şemaları için J1-15, 16 pin bağlayın. Başlangıç LED devre şemaları J1 - 12, 13 bağlayın.
Not: Güç LED'i güç yanar ve üfleyiciler aktif iken başlangıç LED yanar yanar. - OLED PB4, PB5 CPU bir I2C ile bağlayın.
Not: OLED üzerinde görüntülenen operasyon süresi her saniye sayılır. Operasyon süresi 0'a ulaştığında üfleyiciler sürücü pin 0 olarak ayarlanır, üfleyiciler durdurulur ve çalışma LED ilk bekleme durumuna geçiş yapmak için devre dışı. - Adafruit SSD1306 kitaplığı Arduino bir OLED göstermek için kullanın.
Not: güç anahtarı açık olduğunda, başlatma ve ileti görüntüleme sırasına göre çalışır. Kaynak kodu bir parçası bu kütüphane kullanımı örnek olarak aşağıda verilmiştir.
#include "Wire.h";
#include < Adafruit_SSD1306.h >
#define OLED_RESET -1
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
geçersiz setup() {}
Serial.Begin(115200);
süre (!. Seri) {}
; seri bağlantı noktası için bağlanmak bekleyin. Leonardo için sadece gerekli
}
Wire.Begin (SDA, SCL); (SDA, SCL)
Delay(1000);
display.clearDisplay(); Arabellek temizleyin.
display.setTextSize(1);
display.clearDisplay();
Display.Print (F ("SD")); Weake Up mesaj Display(Version)
Display.println(ver);
Display.Display();
}
4. operasyon yöntemi
- Dış Görünümü ayrıntıları için bkz: Şekil 2 .
- 10 numara on ana güç anahtarı çevir. 11 numaralı işlem lamba yanar.
- Optik hücreler 1 numaralı kafes sayısına 2 plastik kafes bölümünden yerleştirin.
Not: Monte edilebilir optik hücre sayısı kadar duvarlar, korkuluk ile sayıda. - Bir iki-üfleyici işlemi veya dört-üfleyici işlemi seçin. Sürüş durumuna bağlı olarak 5 ve sayı 6 numaralı işlem lamba yanar.
Not: Sayı 3 üfleyiciler sağ tarafında çalıştırmak için bir anahtardır ve 4 numaralı üfleyiciler sol tarafında çalıştırmak için bir anahtardır. - Operasyon süresi 9 numarayla zamanlayıcılı ayarlayın.
- Sıra numarası 7 üzerinde.
Not: Fan sayısı 12 ile başlar ve aynı zamanda, 8 numaralı işlem lamba yanar.
5. kurutma süresini ölçmek için yöntem
-
Doğal kurutma durumunda
- Optik hücreler su veya etanol ile iyice yıkayın. Optik hücrelerin nem absorbe, hücreleri kalın emici kağıt üzerine başka bir yere taşımak ve onlar kuru beklemek için kalın emici kağıt kullanın.
-
Optik-hücre kurutma makinesi söz konusu olduğunda
- Optik hücreler su veya etanol ile iyice yıkayın.
Not: geçici olarak nem absorbe kalın emici kağıt kullanın. - Optik hücreleri hücre optik kurutucuya koyun, sonra kuru kadar bekleyin.
- Kuruma süresi 3 ölçmek x her hücre için.
- Optik hücreler su veya etanol ile iyice yıkayın.
-
Ortalama değerleri karşılaştırma
- Dağıtım elde etmek için 30 yerlerde 3 x kez kurutma ölçmek.
Not: Bu zaman farkı hücreleri konumuna göre optik-hücre kurutucuya tespit etmektir. - Su ile bir karşılaştırma için tüm 30 yer Ortalama değerlerini kullanın.
Not: Su ile yıkama, söz konusu olduğunda rastgele optik hücre konumları belirler sonra 10 puan, kurutma süresini ölçmek.
- Dağıtım elde etmek için 30 yerlerde 3 x kez kurutma ölçmek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Etanol yıkama söz konusu olduğunda, Tablo 1' de gösterildiği gibi doğal kurutma zaman kurutma ortalama 426.4 oldu s ve zaman optik-hücre kurutucuya kurutma ortalama yapıldı 106 s. Yıkama söz konusu olduğunda, zaman içinde doğal kurutma kurutma ortalama 1481.4 suydu s ve zaman optik-hücre kurutucuya kurutma ortalama yapıldı 371.6 s. Her iki durumda da, kuruma süresi yaklaşık dörtte birinden için düşürülmüştür. Optik-hücre kurutma makinesi Kurutma zaman dağılımı Şekil 4' te gösterilmiştir. Zaman 30 yerlerde kurutma ortalama 106 oldu s. Üst sıradaki rakam hücrenin konumunu gösterir. Alt sıradaki rakam kuruma süresi ortalama değerini temsil eder.
Blower hava hacmi bir birim başına 31 m3/h, ve dört ünite Toplam 124 m3/h oldu. Hava sıcaklığı oda sıcaklığına yapıldı ve sıcaklık kontrolü değil gerçekleştirildi.
Şekil 1: geliştirme çizim. Akrilik durumda üst kısmında net ekleyin ve üzerine bağlı olan optik hücreleri tamir için plastik bir kılavuz mount. 210 mm genişliğinde x 60 mm içinde yükseklik x 104 mm derinlemesine durum büyüklüğünde ve 12,5 x 12.5 mm 30 optik hücreler aynı zamanda monte edilebilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: dış görünümü. Kasa malzemesinin akrilik, işlem için kolay olduğunu. Net naylon malzemedir. Bu çerçeveye sabit ve durum üst bölümüne bağlı. Kafes malzeme optik hücre yükleme için akrilik ve net üstüne eklenir. Numara Açıklama: 1 Plastik kafes, 2 = net, 3 = üfleyici seçimi düğmesi (sağ tarafta), 4 = üfleyici seçimi düğmesi (sol taraf), 5 = üfleyici işletim lamba (sağ tarafta), 6 = üfleyici çalışma lambası (sol taraf), 7 = üfleyici Başlat düğmesini, 8 = bl = ower-çalışma lambası, 9 Zamanlayıcı, 10 = güç kaynağı anahtarı, 11 = güç kaynağı lamba, 12 = OLED ekran ve 13 = üfleyiciler =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: devre şeması. 12 V güç kaynağı olduğunu. Üfleyiciler İşletme gerilimi 12 V. denetim darbe genişlik modülasyonu (PWM) operasyon çıktı sabitlemesi tarafından üfleyici dönme hızı vardır. Blower işlem saat ayarı birim gerilim dönme konumuna göre değiştirmek için analog giriş Pini bağlayın. Organik ışık yayan diyot (OLED) işlemi zaman görüntülemek için iki dijital çıktı Pini bir I2C ile bağlayın. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: etanol kullanarak zaman dağıtım kurutma. Kuruma süresi 30 yerlerde üç kez ölçüldü etanol dağılımı elde etmek için kullanarak. Zaman 30 yerlerde kurutma ortalama 106 oldu s. Üst sıradaki rakam hücrenin konumunu gösterir. Alt sıradaki rakam kuruma süresi ortalama değerini temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Tablo 1: Optik hücreler için kuruma süresi karşılaştırılması. Etanol ile yıkama 426.4 sonra doğal kurutma zaman kurutma ortalama s ve optik hücreli kurutma makinesi kullanarak zaman kurutma ortalama yapıldı 106 s. Sonra su ile yıkama 1481.4 doğal kurutma zaman kurutma ortalama s ve optik hücreli kurutma makinesi kullanarak zaman kurutma ortalama yapıldı 371.6 s. bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Optik hücreler aynı anda üfleyiciler ile kurutulmuş ve kuruma süresi önemli ölçüde azaltılabilir. Durdurma işlemi yürütülür değil olsa bile, o güvenli bir şekilde Zamanlayıcı otomatik durdurma fonksiyonu kullanılarak durdurulabilir. Kurutma süresi dağıtım ölçüm sonuçlarından optik hücreler yükleme konumunu farklılığı nedeniyle kuruma süresi içinde anlamlı bir fark vardı.
Protokolü'nün önemli bir adım kasa tasarımıdır. Nasıl belgili tanımlık gazino kompakt yapmak bir mücadeledir. Aşırı etanol veya su körük içine düşüyor önlemek nasıl anlamaya önemlidir.
Kurutma süresini azaltmak için üfleyiciler rüzgar hacmi artmış ama optik hücreler dışarı atlamak bir risk. Üfleyiciler kapasitesini artırmak ve kurutma süresini azaltmak için o bunu optik hücreleri tamir veya kurutucu bir kutuya koymak için bir kapak takılması için bir fikstür ekleme gibi önlemek vasiyetle önlemler için gereklidir. Ayrıca giriş hava sıcaklığı üfleyiciler kurutma süresini azaltmak için artan bir yöntemi var. Bu amaçla, optik hücre zarar için sıcaklık kontrol fonksiyonu eklemek gereklidir. Ancak, bu gelecek çünkü cihazlar daha karmaşık bir iştir ve kontrol devreleri gereklidir.
Kurutma süresini azaltmak için başka bir yol onları damla yapmak için su damlacıkları titreşimle, ama bu aynı zamanda gelecekteki araştırma konusu.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Yazarlar hiçbir ilgili kaynaklar var.
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).
