蓝光DNA透照仪开源分享

描述

凝胶电泳作为一种基于大小和电荷特性比较各种大分子（如 DNA 和 RNA）的有效方法而出现。将分析中的分子移入由琼脂糖制成的凝胶中。然后将凝胶置于具有相反电荷的两个电极之间并浸没在电解质缓冲溶液中。因此，一旦将电压施加到电极上，就会产生电场。结果，带负电的分子在电场的作用下被吸引到带正电的阳极。尺寸差异变得明显，因为较小的分子将比较大的分子更快地穿过凝胶基质。关于协议的更多细节可以在别处找到。* * *

一旦电场的作用将分子分开，DNA 透射仪就被用来观察凝胶基质中每个分子的位置。详细地说，在凝胶中添加染色染料允许分子被波长在电磁光谱的紫外或蓝色区域内的光荧光激发。存在具有不同可激发波长的各种染色染料* 。因此，透照仪对于从凝胶电泳过程中得出有意义的结论至关重要。然而，如下所示，这种设备往往非常昂贵。

市售透照器：

• Thermofisher Scientific - -> 价格：2200 美元
• VWR International --> 价格：742 美元
• Analytik Jena --> 价格：2337 美元

对科学研究的财政支持有限的学生或小型实验室经常被迫寻找替代方法来分析他们的凝胶。本项目展示了 DNA 透照仪系统的设计和组装，该系统使用易于访问的组件以可观的成本进行。该项目可以由旨在获得构建实验室设备的实用技能的年轻学生或寻求快速且具有成本效益的凝胶分析方法的经验丰富的科学家来解决。项目的复杂性保持在最低限度。可以进行进一步的修改以提高设备的性能。不需要电子设计或软件编程方面的专业经验。

项目划分如下：

1.设计和3D打印所需的塑料零件。

2. 组装机械部件。

3. 组装电子元件以及对微控制器进行编程。

4. 测试设备并提出潜在的改进建议。

1.设计和3D打印所需的塑料零件：

 

 

 

 

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设计过程分为三个部分：

• 封面（Screen_Perimeters.stl + cover.stl）
• LED 盒（Illuminator_Box.stl + Transparent_Glass.stl）
• 电子箱（Electronics_Box.stl + Box_Cover.stl）

每个组件的设计都是在 Fusion 360 中创建的。可以从下面的相应部分下载 STL 文件和 Fusion 360 模型。

2.组装机械部件：

 

 

 

 

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1.1 --> 将少量 Krazy Glue 沉积在黑色周边表面（标记为 #1）。

1.2 --> 橙色的紫外线防护罩（标记为#2）轻轻地沉积在黑色周边组件上，表面上有少量胶水。等待 5 分钟再进行下一步，让胶水凝固。

1.3 --> 将少量 Krazy Glue 涂抹在黑色上盖的内周边（标记为 #3）。将上盖轻轻对准橙色紫外线防护罩。等待 5 分钟让胶水完全凝固。

1.4 --> 简要测量 LED 盒外部两个等距位置，用于粘合两个盖铰链。测量仅用于美学目的，不一定影响设备的性能。接下来，在两个选定的区域上涂抹少量的 Krazy Glue，然后轻轻地放置门铰链的一侧。小心不要在旋转区域上涂抹任何胶水。等待5分钟让胶水完全凝固。

 

 

 

 

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为了最大限度地从 LED 向 UV 橙色防护罩反射光，总共切割了 5 个镜面金属片并将其粘在 LED 盒的底部。

2.1 --> 仔细测量盒子底面的尺寸，并在板材的镜面上做标记。然后，用剪刀轻轻剪下所需的感兴趣区域。

2.2 --> 测量 LED 盒的每一面并将测量结果标记在镜面玻璃板上，以类似方式进行。接下来，用剪刀剪下总共 4 块，覆盖盒子的每个内侧。

2.3 --> 在盒子的每个内侧涂上 Krazy 胶水，轻轻地粘上每个金属部件。

2.3 --> 为了让 LED 的电线连接到位于电子盒内的电子电路，使用首选工具创建一个直径为 0.3 英寸的小孔。为此目的使用了传统的钻头。

2.4 --> 为了使系列 LED 发出的光扩散，将先前印刷的塑料 PLA 片材沉积在盒子的上表面。可以测试不同的厚度以优化光在整个 PLA 塑料片材上的扩散。

 

3.1 --> 在电子盒右侧钻一个孔，以便插入电源插孔。确保根据电源插孔的尺寸选择孔径。

3.2 --> 将少量 Krazy 胶水涂在盒子的后周边。轻轻地将盒子对准 LED 盒。等待 5 分钟让胶水凝固。不要将盖子粘在电子盒上，因为必须焊接和插入电路元件。

3. 组装电子元件以及对微控制器进行编程：

 

 

 

 

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• 将 Arduino Nano 焊接到 PCB 板上。
• 使用黑色跳线，将电源插孔的接地引脚连接到开关的接地引脚。
• 使用红色跳线，将插孔的电源引脚连接到开关的中间电源引脚。这将使开关的 LED 指示灯在电源打开后亮起。
• 将 LED 灯条上的绿色数据线焊接到 Arduino 板的数字 PIN6 上。
• 将 LED 灯条的白色数据线焊接到 Arduino 板的 GND PIN。
• 将 LED 灯条上的红色电源线焊接到开关的剩余电源引脚上。
• 将额外的跳线从开关的电源 PIN 焊接到 Arduino 板的 VIN PIN。这将允许来自插孔的输入电压为 Arduino 供电。

- Arduino编程

需要图书馆：Adafruit NeoPixel

Adafruit NeoPixel 库中的软件：strandtest

如果尚未下载，可以通过以下方式下载 Adafruit NeoPixel 库：

• 工具
• 管理图书馆
• 关键字搜索 --> NEO
• 点击安装 --> Adafruit NeoPixel

 

如所提供的图像所示，可以通过在与不需要的颜色相关的代码行中添加“//”来调整 LED 灯条的颜色动态。由于应用程序只需要蓝色，因此所有其他行都通过添加 --> "//" 进行注释。

void loop() {
  // Fill along the length of the strip in various colors...
  //colorWipe(strip.Color(255,   0,   0), 50); // Red
  //colorWipe(strip.Color(  0, 255,   0), 50); // Green
  colorWipe(strip.Color(  0,   0, 255), 50); // Blue

  // Do a theater marquee effect in various colors...
  //theaterChase(strip.Color(127, 127, 127), 50); // White, half brightness
  //theaterChase(strip.Color(127,   0,   0), 50); // Red, half brightness
  //theaterChase(strip.Color(  0,   0, 127), 50); // Blue, half brightness

  //rainbow(10);             // Flowing rainbow cycle along the whole strip
  //theaterChaseRainbow(50); // Rainbow-enhanced theaterChase variant
}

4. 测试设备并提出潜在改进：

• 可以调整透明 PLA 塑料片的厚度以提供最佳的光漫射。
• 可以添加额外的 LED 灯条以增加光强度。
• 选择能够在电磁光谱的紫外线范围内发射的 LED 灯条将在选择染色染料期间提供更大的灵活性。

 

 

 

 

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