Summary

温度制御機能を用いた垂直観察用顕微鏡ステージの製造

Published: July 31, 2019
doi:

Summary

ここで提示される、サンプル容器を縦の顕微鏡に取付けることを可能にする温度制御された顕微鏡段階を使用するプロトコルである。

Abstract

サンプルは通常、顕微鏡観察のために水平顕微鏡ステージに置かれます。しかし、試料に対する重力の影響を観察したり、浮遊挙動を研究したりするためには、顕微鏡ステージを垂直にする必要がある。これを達成するために、90°によって傾いた横逆反転顕微鏡が考案された。この顕微鏡でサンプルを観察するには、ペトリ皿やガラススライドなどのサンプル容器を垂直にステージに固定する必要があります。縦型顕微鏡ステージ上でサンプル容器を固定できる装置を開発し、ここに記載する。ステージへのこの装置の付属品は縦の平面のサンプルダイナミクスの観察を可能にする。シリコーンゴムヒーターを使用して温度を調節する機能はまた温度依存的なサンプルの行動の観察を可能にする。さらに、温度データはインターネットサーバーに転送されます。温度設定やログ監視は、PCやスマートフォンからリモートで制御することができます。

Introduction

光学顕微鏡は、レンズと可視光でサンプルの拡大を介して観察可能な詳細を増加させるために使用される技術です。光学顕微鏡では、光はサンプルに向けられ、その後、観察のための拡大レンズによって透過、反射、または蛍光光を捕捉されます。様々な用途や観察方法に対応するため、設計が異なる様々なタイプの顕微鏡をご用意しています。異なる設計には、上から観察するために下からサンプルを照らす直立顕微鏡と、下から観察するために上からサンプルを照らす反転顕微鏡が含まれます。直立した顕微鏡は最も一般的で広く使用されている設計である。反転顕微鏡は、容器の底部に付着した培養細胞など、上から近い距離でレンズを観察するためによく使用されます。多くの研究グループは、反転顕微鏡1、2、3、4、5、6、7を用いて広範囲の分野での観測を報告している。反転顕微鏡8、9、10、11、12、13の特徴を利用する多くの追加の装置はまた開発された.

現在、すべての従来の顕微鏡設計において、顕微鏡ステージは水平であるため、垂直面で動きを生み出すサンプルの観察には適していません(重力、浮力、運動などによる)。これらの観察を可能にするためには、顕微鏡の段階と光路を垂直に回転させる必要があります。垂直段階は、ガラススライドやペトリ皿などのサンプル容器をステージに垂直に取り付ける必要があります。これに対処するために、90°で傾いた横逆反転顕微鏡はすでに考案されている。しかし、テープやその他の接着剤でサンプルを取り付けることで、必要な長期的な不動は生じません。ここで説明する装置は、必要な安定性を達成できる装置である。この装置は縦の平面のサンプルの動きの時間の間の観察を可能にする。シリコンゴムヒーターの取り付けにより、温度変動が試料挙動に及ぼす影響を観察することも可能になりました。温度データはWi-Fiでインターネットサーバーに転送され、温度設定やログ監視はPCやスマートフォンから遠隔操作できます。我々の知るところでは、90°傾いた横方向に傾いた顕微鏡に取り付けられた段階は、これまでの研究ではまだ報告されていない。

顕微鏡段階は3つのアルミニウム版から成っている。中央のアルミニウム版はステージに付す下部アルミニウム版に取付けられる。温度センサを含むシリコーンゴムは、中央と上部のアルミニウム板の間に取り付けられています。ゴムバンドは、サンプルを接着するために使用されます。上部アルミ板の左右4点に爪を取り付け、ゴムバンドを固定します。温度レギュレータの制御回路は、シリコーンゴムに埋め込まれた温度センサから信号を受信し、パルス幅変調(PWM)方式で電力を調節します。温度は1°C単位で50°Cに徐々に増加させることができる。この装置は縦のサンプル動きが温度に依存するかもしれない適用にとって有用である。

このレポートは、珪藻土の浮遊現象に対する温度影響の例を示す。珪藻土観測研究の例として、細胞クラスターの堆積速度の測定、運動解析、超微細構造研究などが14、15、16、17件報告されている。,18歳,19歳,20歳,21歳,22歳,23.光合成生物と水に浮かぶ珪藻の比重は水の比重よりもわずかに高いので、沈む傾向があります。ただし、わずかな対流が発生している場合は上昇します。この現象を研究するために、ガラススライドを顕微鏡ステージに垂直に貼り付け、温度上昇が珪藻土垂直運動に及ぼす影響を観察する。

Protocol

1. デザイン アルミ板の製作 寸法150mm x 200mm x 2mmのアルミ板の中央に101mmの穴を開け、レーザー加工機で最前線のプレートとして使用します。8点の機械爪は、長さ2つのゴムバンドを長さに貼り付けるか、このプレートの幅全体に2つ貼り付けます(補足図1Aおよび補足図2Aを参照)。 レーザー加工機で中央のアッパープレートとして使用する別の150 mm …

Representative Results

図2はゴムヒーターの温度分布を示す。ゴムヒーターの表面温度は、各温度で均一であった。図3は、温度変化を設定するための測定温度の応答性を示す。オレンジ色の線は設定温度を示し、青い線はサンプル温度の変化を示します。設定変更に対する測定値のオーバーシュートは小さく、トラッキングが速いです。 <p cla…

Discussion

移動珪藻土細胞の軌道解析は、珪藻土運動性を評価するのに有用なアプローチである。しかし、通常の反転顕微鏡はサンプルを水平に観察しますが、重力や垂直方向の浮遊運動の影響の観測には適していません。ここで開発され、説明されている温度制御と垂直顕微鏡段階であり、90°によって回転された反転顕微鏡に取り付けられている。温度制御が付いているこの顕微鏡段階は珪藻土細胞…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者は謝辞を持っていません。

Materials

AC adapter 12V2A Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. AD-D120P200 Tokyo, Japan
ADS1015 Substrate Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. adafruit PRODUCT ID: 1083 Tokyo, Japan
Alminium Plate (Back Side Plate) Inoval Co., Ltd. W 150mm×L 200㎜×T 1.5mm Gifu, Japan
Alminium Plate (Forefront Plate) Inoval Co., Ltd. W 150mm×L 200㎜×T 2mm Gifu, Japan
Alminium Plate (Middle Lower Plate) Inoval Co., Ltd. W 150mm×L 200㎜×T 4mm Gifu, Japan
Alminium Plate (Middle Upper Plate) Inoval Co., Ltd. W 150mm×L 200㎜×T 5mm Gifu, Japan
Aluminum Pedestal (Lower Plate) Inoval Co., Ltd. D 100mm×T 3mm (30Φ) Gifu, Japan
Aluminum Pedestal (Upper Plate) Inoval Co., Ltd. D 100mm×T 3mm (30Φ) Gifu, Japan
Bold Modified Basal Freshwater Nutrient Solution Sigma-Aldrich Co. LLC B5282-500ML St. Louis, USA
Controller Case Marutsu Elec Co., Ltd. pff-13-3-9 Tokyo, Japan
CPU Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. ESP-WROOM-02D Tokyo, Japan
Inverted microscope Olympus Corporation CKX 53 Tokyo, Japan
Low temperature hardening epoxy resin adhesive ThreeBond Co., Ltd. TB2086M Tokyo, Japan
Multi-turn semi-fixed volume Vertical type 500 Ω Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. 3296W-1-501LF Tokyo, Japan
OLED module Akihabara Inc. M096P4W Tokyo, Japan
Pressed Cork (For supporting electrode ) Tera Co., Ltd. W 42mm×L 30㎜ Ishikawa, Japan
Pressed Cork (Lower Disk) Tera Co., Ltd. D 100mm×T 0.5mm (20Φ) Ishikawa, Japan
Pressed Cork (Upper Disk) Tera Co., Ltd. D 100mm×T 2.5mm (20Φ) Ishikawa, Japan
Rotary encoder with switch with 2 color LED Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. P-05772 Tokyo, Japan
Silicone rubber heater Three High Co., Ltd. D 100mm×T 2.5mm (20Φ) Kanagawa, Japan
Substrate Seeed Technology Co., Ltd. mh5.0 Shenzhen, China
Temperature sensor Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. NXFT15XH103FA2B050 Tokyo, Japan
Three-terminal DC / DC regulator 3.3 V Marutsu Elec Co., Ltd. BR301 Tokyo, Japan
Universal Flexible Arm Banggood Technology Co., Ltd. YP-003-2 Hong Kong, China
USB cable USB-A – MicroUSB Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. USB CABLE A-MICROB Tokyo, Japan
Video Canera Sony Corporation HDR-CX590 Tokyo, Japan

References

  1. Drum, R. W. Electron Microscope Observations of Diatos. Osterreichische Botanische Zeitschrift. 116, 321 (1969).
  2. McBride, T. P. Preparing Random Distributions of Datom Values on Microscope Slides. Limnology and Oceangraphy. 33, 1627-1629 (1988).
  3. Liu, X. Y., Lu, Z., Sun, Y. Orientation Control of Biological Cells Under Inverted Microscopy. IEEE-ASME Transactions on Mechatronics. 16, 918-924 (2011).
  4. Kahle, J., et al. Applications of a Compact, Easy-to-Use Inverted Fluorescence Microscope. American Laboratory. 43, 11-14 (2011).
  5. Prunet, N., Jack, T. P., Meyerowitz, E. M. Live confocal imaging of Arabidopsis flower buds. Developmental Biology. , 114-120 (2016).
  6. Nimchuk, Z. L., Perdue, T. D. Live Imaging of Shoot Meristems on an Inverted Confocal Microscope Using an Objective Lens Inverter Attachment. Frontiers in Plant Science. 8, 10 (2017).
  7. Hedde, P. N., Malacrida, L., Ahrar, S., Siryaporn, A., Gratton, E. sideSPIM – selective plane illumination based on a conventional inverted microscope. Biomedical Optics Express. 8, 3918-3937 (2017).
  8. Crowe, W. E., Wills, N. K. A simple Method for Monitoring Changes in Cell Height using Fluorescent Microbeads and an Ussing-type Chamber for the Inverted Microscope. Pflugers Archiv-Europian journal of Physiology. , 349-357 (1991).
  9. Bavister, B. D. A Minichamber Device for Maintaining a Constant Carbon-Dioxide in Air Atmosphere during Prolonged Culture of Cells on the Stage of an Inverted Microscope. In Vitro Cellular & Developmental Biology. 24, 759-763 (1988).
  10. Makler, A. A New version of the 10-MU-M Chamber and its use for Semen Analysis with Inverted Microscope. Archives of Andrology. 13, 195-197 (1984).
  11. Xu, Z., et al. Flexible microassembly methods for micro/nanofluidic chips with an inverted microscope. Microelectronic Engineering. 97, 1-7 (2012).
  12. Datyner, N. B., Gintant, G. A., Cohen, I. S. Versatile Temperature Controlled Tissue Bath for Studies of Isolated Cells using an Inverted Microscope. Pflugers Archive- Europian Journal of Physiology. 403, 318-323 (1985).
  13. Claudet, C., Bednar, J. Magneto-optical tweezers built around an inverted microscope. Applied Optics. 44, 3454-3457 (2005).
  14. Yamaoka, N., Suetomo, Y., Yoshihisa, T., Sonobe, S. Motion analysis and ultrastructural study of a colonial diatom, Bacillaria paxillifer. Microscopy. 65, 211-221 (2016).
  15. Apoya-Horton, M. D., Yin, L., Underwood, G. J. C., Gretz, M. R. Movement modalities and responses to environmental changes of the mudflat diatom Cylindrotheca closterium (Bacillariophyceae). Journal of Phycology. 42, 379-390 (2006).
  16. Bannon, C. C., Campbell, D. A. Sinking towards destiny: High throughput measurement of phytoplankton sinking rates through time-resolved fluorescence plate spectroscopy. PLoS One. 12, 16 (2017).
  17. Clarkson, N., Davies, M. S., Dixey, R. Diatom motility and low frequency electromagnetic fields – A new technique in the search for independent replication of results. Bioelectromagnetics. 20, 94-100 (1999).
  18. Iwasa, K., Shimizu, A. Motility of Diatom, Phaeodactylum-Tricornutum. Experimental Cell Research. 74, (1972).
  19. Edgar, L. A. Mucilage Secretions of Moving Diatoms. Protoplasma. 118, 44-48 (1983).
  20. Edgar, L. A. Diatom Locomotion. Computer-Assisted Analysis of Cine Film British Phycological Journal. 14, 83-101 (1979).
  21. Iversen, M. H., Ploug, H. Temperature effects on carbon-specific respiration rate and sinking velocity of diatom aggregates – potential implications for deep ocean export processes. Biogeosciences. 10, 4073-4085 (2013).
  22. Riebesell, U. Comparison of Sinking and Sedimentation-Rate Measurements in a Diatom Winter Spring Bloom. Marine Ecology Progress Series. 54, 109-119 (1989).
  23. Drum, R. W., Hopkins, J. T. Diatom Locomotion – An Explanation. Protoplasma. 62, (1966).
check_url/59799?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Matsukawa, Y., Ide, Y., Umemura, K. Fabrication of Microscope Stage for Vertical Observation with Temperature Control Function. J. Vis. Exp. (149), e59799, doi:10.3791/59799 (2019).

View Video