Name: fabrication of an optical cell dryer for the spectroscopic analysis cells
Uploaded: 2019-01-08T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells at JoVE.com

Los autores no tienen ninguna agradecimientos.

1. diseño
<ol><li>Vea la figura 1 para obtener detalles sobre el desarrollo de dibujo.</li>
	<li>Cortar un tablero acrílico grueso de 3 mm y 210 mm de ancho x 60 mm altura x 104 mm de profundidad, adherir con adhesivo acrílico y montar el caso.</li>
	<li>Instalar hasta 30 células ópticas de 12.5 x 12.5 mm.</li>
	<li>Instale interruptores y lámparas para el arranque y parada y un dial variable para el ajuste del tiempo de secado en la cara frontal de la carcasa.</li>
	<li>Vea la <stro...

<ol>
	<li>Byeon, J., Kang, K. H., Jung, H. K., Suh, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+for+Quantification+of+Biopharmaceutical+Protein+Using+a+Microvolume+Spectrometer+on+Microfluidic+Slides.">Assessment for Quantification of Biopharmaceutical Protein Using a Microvolume Spectrometer on Microfluidic Slides.</a> Biochip Journal. 11 (1), 21-29 (2017).</li><li>You, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+and+identification+of+proteins+using+nanoparticle-fluorescent+polymer+'chemical+nose'+sensors.">Detection and identification of proteins using nanoparticle-fluorescent polymer 'chemical nose' sensors.</a> Nature Nanotechnology. 2 (5), 318-323 (2007).</li><li>Nonaka, H., Hideno, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+cellulase+adsorbed+on+saccharification+residue+without+the+use+of+colorimetric+protein+assays.">Quantification of cellulase adsorbed on saccharification residue without the use of colorimetric protein assays.</a> Journal of Molecular Catalysis. 110, 54-58 (2014).</li><li>Thongboonkerd, V., Songtawee, N., Kanlaya, R., Chutipongtanate, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+and+evaluation+of+the+solubility+of+hydrophobic+proteins+recovered+from+brain,+heart+and+urine+using+UV-visible+spectrophotometry.">Quantitative analysis and evaluation of the solubility of hydrophobic proteins recovered from brain, heart and urine using UV-visible spectrophotometry.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 384 (4), 964-971 (2006).</li><li>Nakashima, N., Okuzono, S., Murakami, H., Nakai, T., Yoshikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+dissolves+single-walled+carbon+nanotubes+in+water.">DNA dissolves single-walled carbon nanotubes in water.</a> Chemistry Letters. 32 (8), 782-782 (2003).</li><li>Ishibashi, Y., Ito, M., Homma, Y., Umemura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+the+antioxidant+effects+of+catechin+using+single-walled+carbon+nanotubes:+Comparative+analysis+by+near-infrared+absorption+and+near-infrared+photoluminescence.">Monitoring the antioxidant effects of catechin using single-walled carbon nanotubes: Comparative analysis by near-infrared absorption and near-infrared photoluminescence.</a> Colloids and Surfaces B-Biointerfaces. , 139-146 (2018).</li><li>Zheng, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA-assisted+dispersion+and+separation+of+carbon+nanotubes.">DNA-assisted dispersion and separation of carbon nanotubes.</a> Nature Materials. 2 (5), 338-342 (2003).</li><li>Hughes, M. E., Brandin, E., Golovchenko, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+absorption+of+DNA-carbon+nanotube+structures.">Optical absorption of DNA-carbon nanotube structures.</a> Nano Letters. 7 (5), 1191-1194 (2007).</li><li>Zhao, W., Song, C. H., Pehrsson, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-soluble+and+optically+pH-sensitive+single-walled+carbon+nanotubes+from+surface+modification.">Water-soluble and optically pH-sensitive single-walled carbon nanotubes from surface modification.</a> Journal of the American Chemical Society. 124 (42), 12418-12419 (2002).</li><li>Koh, B., Park, J. B., Hou, X. M., Cheng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+Dispersion+Studies+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+in+Aqueous+Solution.">Comparative Dispersion Studies of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solution.</a> Journal of Physical Chemistry B. 115 (11), 2627-2633 (2011).</li><li>Nakayama, T., Tanaka, T., Shiraki, K., Hase, M., Hirano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+single-wall+carbon+nanotube+redox+reaction+by+adsorbed+proteins.">Suppression of single-wall carbon nanotube redox reaction by adsorbed proteins.</a> Applied Physics Express. 11 (7), 075101-075101 (2018).</li><li>Zeranska-Chudek, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+absorption+coefficient+of+graphene-polymer+composites.">Study of the absorption coefficient of graphene-polymer composites.</a> Scientific Reports. 8, 9132-9132 (2018).</li><li>Laptinskiy, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+DNA+Nitrogenous+Bases+on+Nanodiamond+Particles:+Theory+and+Experiment.">Adsorption of DNA Nitrogenous Bases on Nanodiamond Particles: Theory and Experiment.</a> Journal of Physical Chemistry C. 122 (20), 11066-11075 (2018).</li><li>Jena, P. V., Safaee, M. M., Heller, D. A., Roxbury, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA-Carbon+Nanotube+Complexation+Affinity+and+Photoluminescence+Modulation+Are+Independent.">DNA-Carbon Nanotube Complexation Affinity and Photoluminescence Modulation Are Independent.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 9 (25), 21397-21405 (2017).</li><li>Ohfuchi, M., Miyamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+oxidized+single-wall+carbon+nanotubes.">Optical properties of oxidized single-wall carbon nanotubes.</a> Carbon. 114, 418-423 (2017).</li></ol>

Las células ópticas se pueden secar al mismo tiempo con los ventiladores, y el tiempo de secado puede reducirse considerablemente. Incluso si no se ejecuta la operación de parada, puede ser detenido con seguridad utilizando la función de paro automático del temporizador. De los resultados de la medición de la distribución del tiempo de secado, no hubo ninguna diferencia significativa en el tiempo de secado debido a la diferencia en la posición de instalación de las células ópticas.
...

Las células ópticas se utilizan como instrumentos de laboratorio en una amplia gama de campos. En la investigación de Ciencias de la vida, biomoléculas como los ácidos nucleicos y proteínas son utilizados a menudo para experimentos y métodos espectroscópicos son ampliamente utilizados para métodos cuantitativos. Cuantificar exactamente la muestra de la experiencia es indispensable para la obtención de resultados más precisos y reproducibles. El espectro de absorción obtenido mediante un espectrofotómetro a menudo se ha utilizado para la cuantificación de biomoléculas como los ácidos nucleicos y proteínas1,2,3,4. Investigación sobre características de oxidación-reducción causada por el cambio en el espectro de absorción y fotoluminiscentes de un nanotubo de carbono (CNT) dispersada usando ADN también ha sido llevado a cabo5,6,7, 8,9,10. Las células ópticas se utilizan para estas medidas, pero las medidas exactas no se puede hacer si no son bien lavados y secos.
Medición de espectros de absorción o fotoluminiscencia, es imposible medir exactamente en células óptico sucio11,12,13,14,15. Económicas células ópticas desechables de poliestireno y poli metacrilato de metilo también se utilizan para eliminar el lavado y la contaminación. Sin embargo, cuando se requieren las medidas exactas, vidrios de cuarzo se utilizan, porque tienen muy excelentes propiedades ópticas tales como transmitancia de luz. En este caso, las células ópticas son lavadas después de la medición de la muestra y utilizadas en varias ocasiones. Generalmente, después de lavar las células ópticas con agua o etanol, que son secadas naturalmente. Cuando se requiere de secado rápido, son secos uno por uno mediante el uso de secadores de pelo o equipo similar. Limpieza de las células ópticas es uno de los procedimientos más desagradables y desperdiciador de tiempo en el experimento. A medida que aumenta el número de muestras, el tiempo secado aumenta, que, a su vez, aumenta el tiempo necesario para llevar a cabo el experimento y la investigación. En anteriores estudios, no ha habido informes sobre dispositivos periféricos de células ópticas. Este estudio tiene como objetivo reducir el tiempo de investigación de secado varias celdas ópticas simultáneamente.
Se investigó si existen otros productos similares. Ya existe una temperatura constante de caja con una función de control de temperatura y una función de temporizador; sin embargo, no hay productos comerciales con la misma configuración pueden encontrarse.
Se describe un esquema de la producción de este dispositivo. En primer lugar, el caso de la caja se realiza mediante una placa de acrílico. Red de nylon se une a la parte superior. Se coloca una rejilla plástica en fijar la célula óptica. El circuito de control se almacena dentro de la caja, y se une la placa de plástico para proteger el circuito de las gotas de agua. El circuito de control consta de un CPU y es controlado por el software. Los sopladores se unen a la parte posterior de la caja, y el viento proporcionado por los sopladores entra las células ópticas situadas boca abajo. Los ventiladores se activan mediante un interruptor en la parte delantera, y pararon automáticamente por el temporizador. Dependiendo del número de células ópticas a secarse, pueden seleccionarse dos o cuatro ventiladores para la operación. Las gotas de agua de las células ópticas se evaporan con el viento de los ventiladores. Las células de cuarzo se lavan con agua o etanol, y el tiempo de secado es comparado con la de secado natural.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>blower</td>
			<td>ebm-papst</td>
			<td>422JN</td>
			<td>Mulfingen, Germany</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcomputer</td>
			<td>Atmel Corporation</td>
			<td>ATmega 328 P</td>
			<td>CA, USA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blower selection button</td>
			<td>Sengoku Densyo Co., Ltd.</td>
			<td>MS-358 (red)</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blower operationg lamp</td>
			<td>Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.</td>
			<td>DB-15-T-OR</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blower start button</td>
			<td>Sengoku Densyo Co., Ltd.</td>
			<td>MS-350M (white)</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td>Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.</td>
			<td>SH16K4A105L20KC</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply switch</td>
			<td>Marutsuelec Co., Ltd.</td>
			<td>3010-P3C1T1G2C01B02BKBK-EI</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply lamp</td>
			<td>Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.</td>
			<td>DB-15-T-G</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OLED module</td>
			<td>Akihabara Co., Ltd.</td>
			<td>M096P4W</td>
			<td>Tokyo, Japan</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of an optical cell dryer for the spectroscopic analysis cells

Las células ópticas, que son instrumentos experimentales, son pequeñas y cuadrados tubos sellados en un lado. En este tubo se coloca una muestra, y se realiza una medición con un espectroscopio. Los materiales usados para las células ópticas generalmente incluyen cristal de cuarzo o plástico, pero caro cristal de cuarzo es reutilizado mediante la eliminación de sustancias, que no sean líquidos, para ser analizados que se adhieren al interior del contenedor. En tal caso, las células ópticas son lavadas con agua o etanol y secadas. Entonces, la siguiente muestra es añadida y medida. Las células ópticas se secan naturalmente o con secador de pelo manual. Sin embargo, el secado lleva tiempo, es uno de los factores que aumentan el tiempo de experimento. En este estudio, el objetivo es reducir drásticamente el tiempo de secado con una secadora automática dedicada que puede secar varias celdas ópticas a la vez. Para realizar esto, diseñó un circuito para un microordenador, y el hardware usando independientemente fue diseñado y fabricado.

Como se muestra en la tabla 1, en el caso de lavado de etanol, el promedio de tiempo de secado natural de secado fue 426.4 s y el medio de secado en la secadora de la óptica de la célula fue 106 s. En el caso del lavado del agua, el medio de secado tiempo de secado natural fue 1481.4 s y el medio de secado en la secadora de la óptica de la célula fue 371.6 s. En ambos casos, el tiempo de secado se redujo a una cuarta parte aproximadamente. La distribución del tiempo ...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells at JoVE.com

Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells

Fabricación de una célula óptica para las células de análisis espectroscópico

Se presenta un protocolo para la fabricación de un dispositivo para secar simultáneamente múltiples células ópticas.

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is ...

La principal ventaja de esta técnica es que reduce el tiempo de secado, lo que puede acortar el tiempo dedicado a ese experimento. Este método podría ser útil en el campo del análisis espectroscópico, como al realizar la absorción infrarroja, u otras mediciones de luminiscencia. Los experimentos pueden retrasarse a la espera de que las células ópticas se sequen.Para reducir el diseño del tiempo de secado y la fabricación de un dispositivo de secado. Este dispositivo utiliza una placa acrílica de tres milímetros de espesor para crear una caja con una parte superior parcialmente abierta. Mecanizar la placa en la parte delantera de la caja para acomodar los controles del dispositivo.Del mismo modo, mecaniza la placa en la parte trasera para acomodar cuatro sopladores para el secado, operados en pares para el lado izquierdo y derecho. Apoyar una celosía acrílica por encima de la caja con el fin de mantener las células ópticas en su lugar. Debajo de la celosía, unido a la caja es la red de nylon para apoyar las células y permitir el flujo de aire.Dentro de la caja están los aparatos electrónicos. Tableros acrílicos adicionales protegerlos de los fluidos y redirigir el flujo de aire. Un esquema de la electrónica revela el microcontrolador en su núcleo.Estos conectores en el esquema representan los controles e indicadores del dispositivo. El funcionamiento del dispositivo completado es sencillo. Comience encendiendo el interruptor de alimentación principal.Aquí están el interruptor de encendido y la luz indicadora de potencia representada en el esquema. A continuación, coloque las celdas ópticas en la malla del dispositivo, concentrándolas en un lado si no se requieren todos los espacios. Cuando haya terminado, seleccione dos sopladores o cuatro operaciones de soplador.Las luces del panel reflejarán la elección. En el esquema, los controles del ventilador y las luces indicadoras se agrupan en un solo conector. Cuando se inicia la operación, un pulso con señal de modulación del microcontrolador va a un transistor, que activa los sopladores.La salida del soplador está determinada por una resistencia variable preestablecida de 10 kilo-ohmios. Ahora, ajuste el tiempo de secado con una resistencia variable ajustable. El valor seleccionado se muestra en el OLED.Una vez seleccionado el valor de resistencia, la salida de tensión es convertida por el microordenador. El microcontrolador transfiere el valor convertido, a través del protocolo de circuito interintegrado a un OLED para su visualización. Pulse el botón de inicio para iniciar los ventiladores y el proceso de secado.En el esquema, el botón de inicio está en el mismo conector que el botón de encendido. El flujo de aire de los ventiladores ayuda a secar las células ópticas que están en la secadora. Prepárese para medir el tiempo de secado natural.Para ello, coloque el papel absorbente grueso en una superficie. Lava bien, sin rerraes, celda óptica. Coloque brevemente la celda óptica en una parte del papel.A continuación, muévalo a una parte seca del papel. Comience a medir el tiempo de secado cuando la célula está en la segunda posición. Para utilizar el secador de celda óptica, también coloque el papel absorbente grueso en una superficie.Tome una celda lavada y colóquela brevemente en el papel. A partir de ahí, coloque la celda óptica en la secadora en la posición de medición elegida. Encienda la alimentación, seleccione los cuatro sopladores.Ajuste la hora. Entonces encienda la secadora. Mida el tiempo en la secadora hasta que la celda esté seca.Este diagrama representa las diferentes posiciones en el secador de celda óptica. Los cuadrados a lo largo de la fila inferior están hacia la parte delantera del dispositivo. Los números representan el promedio de tres tiempos de secado medidos.El promedio en todas las posiciones es de 106 segundos, frente a 426 segundos para el secado natural. Usando los sopladores, las células ópticas se pueden secar simultáneamente y el tiempo de secado se puede reducir considerablemente. El secado puede ser el mismo resultado con un temporizador, o especialmente con par-blower.La medición de la distribución del tiempo de secado no reveló ninguna diferencia significativa en el tiempo de secado debido a la ubicación de las células ópticas en la secadora. Un paso crítico es el diseño de la carcasa. El reto es hacer que la carcasa sea compacta.También es importante evitar que el etanol o el agua caigan en el dispositivo. Para reducir el tiempo de secado, se puede aumentar el volumen de viento de los sopladores. Pero un problema potencial es que las células ópticas pueden ser sacadas del dispositivo.Otras formas de reducir el tiempo de secado incluyen aumentar la temperatura del aire en profundidad de los sopladores, las células vibratorias o ambas. Sin embargo, estos son proyectos futuros, e implican dispositivos más complicados y circuito controlado.

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Construcción y verificación de las células de la moneda de baterías de ion de litio

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Investigación

Ingeniería

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabricación de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Células aire para verificar Electroquímica

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

Fabricación y Caracterización de Polímeros desordenados Fibras ópticas para Transversal Anderson Localización de Luz

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Patrones través ópticos saturable Transiciones - Fabricación y Caracterización

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

Fabricación y operación de una banda transportadora nano-óptica

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

La cuantificación de las concentraciones de hidrógeno en superficies e interfaces de capas y materiales a granel a través de perfiles de profundidad con el análisis de Reacción nuclear

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

Fabricación de microesferas de polímero para aplicaciones de resonador óptico y láser

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

Diseño y fabricación de una fibra óptica hecha de agua

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

Híbrido de la impresión para la fabricación de sensores inteligentes

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...