Curso de control de paramecios con potenciales eléctricos

Tiempo de lectura: 10 min.

Tiempo de realización: 45 min.

Dificultad del taller: Media.

 

Índice

  • Introducción

  • Materiales

  • Montaje de la lupa

  • Software y como instalarlo

Introducción

Los paramecios tienen un comportamiento conocido como galvanotaxis: el movimiento en respuesta a un campo eléctrico. Si se genera un campo eléctrico a través del agua donde están nadando, se volverán a orientarse hacia el campo y nadarán hacia el terminal negativo. Esto se puede controlar mediante la conexión de estos paramecios con unos electrodos a un arduino, pudiendo controlarlos mediante las teclas de un ordenador.

Es muy importante remarcar que tanto las fotos como los patrones y la base de este proyecto están sacados de la web making.do.  Aunque está en inglés os animamos a que os paseéis por su web para echar un ojo, verdaderamente merece la pena.

Materiales

Los materiales que hemos usado para realizar este curso son:

  • Acrilico (Metacrilato). Lo utilizamos para construir las piezas que formarían la estructura de la lupa.
  • Cortadora láser para cortar los patrones en el acrilico. Nosotros hemos usado la cortadora láser de Medialab-Prado. Si tienes problemas para acceder a una mándanos un correo a openlabmadrid@gmail.com y intentaremos ayudarte.
  • Los patrones de corte laser. Helos aquí.
  • Webcam. Para poder ver todas las imágenes a tiempo real en el ordenador.
  • Rotulador permanente negro. Para colorear una zona que mejore el contraste a la hora de ver los paramecios.
  • Led de luz blanca. Proporcionara la luz de la lupa.
  • Tornillos  y tuercas M3 para el montaje de las patas.
  • Arduino.
  • Cables de conexión para conectarlos al arduino.
  • Electrodos que proporcionaran el campo eléctrico que moverá a los paramecios.
  • Cinta conductora de cobre.
  • Cultivo de paramecios. Puedes comprarlo o puedes cultivarlo tu mismo. Una guía sobre como hacerlo la encontraras en la página de nuestro bestiario de Paramecium spp.

Montaje

Paso 1: Cortar las piezas de acrílico con la cortadora láser. Hay tres piezas cortadas con láser, una base y dos patas. La base tiene un cuadrado grabado bien en él para sostener los paramecios. La pata más alta sostiene la webcam, y se debe colocar en el lado más alejado de la pata. La pata más corta es la que sostiene el LED  y debe montarse más cerca del agujero más cuadrado grande del medio.

Paso 2: Se colorea la parte del agujero cuadrado del centro con un permanente negro para mejorar el contraste a la hora de ver los paramecios. Es importante que se seque antes de observar los paramecios, debido a que puede contaminar la muestra líquida colocada en el cuadrado.

Si se graba con láser el acrílico (como se ve en la foto), entonces es mejor esperar hasta después de haber coloreado en el cuadrado para quitar el revestimiento del acrílico, de esta forma evitaremos pintar otra zona que no sea el propio cuadrado.

Paso 3: Ahora es momento de sujetar las patas a la base, en cada pata hay que poner un tornillo y una tuerca M3, como en la imagen. Podéis apretar manualmente el tornillo o utilizar un destornillador. Tened cuidado de no apretar demasiado el tornillo ya que esto puede atravesar el acrílico.

Paso 4: Hora de cortar un pedazo de cable de conexión. Pelad un trozo de cable de unos 3 cm de un extremo, esto se utilizará para conectar con el Arduino, así que aseguraros que coge suficiente longitud para hacerlo cómodamente. Elegid uno de los cuatro pares de agujeros pequeños en la base y pasad el alambre a través de uno de los dos agujeros de la parte inferior como se muestra(1). A continuación pasad el extremo del alambre de nuevo a través del agujero adyacente, formando una “U” invertida, y atad  el alambre debajo de la base(2). Repetidlo en los otros 3 agujeros. Por último quitad como un centímetro de alambre en el otro extremo para adjuntar al Arduino más tarde(3).

Paso 5: Ahora hay que coger las minas de un portaminas y colocarlas en los canales. Los canales son sólo guías; Los electrodos no tienen que quedar perfectamente en ellos. Aseguraros de que ninguno de los electrodos esté tocando a ninguno de los otros para que no haya problemas.

Paso 6: Utilizad un trozo de cinta conductora de cobre para unir uno de los electrodos a la “U” más cercana de alambre que hemos hecho antes. Si vuestra cinta es perpendicular al borde más cercano, opcionalmente puede envolver la cinta alrededor del borde y pegarlo al cable para un mejor contacto eléctrico(1). Añadid dos piezas más de cinta perpendicular, cortas, una que cubra el cable en forma de ‘U’ y otra que cubra el electrodo. Aseguraros de que el electrodo esté bien puesto y que la cinta de cobre no llegue hasta el agujero cuadrado(2).  Repetid lo mismo con los otros tres electrodos. Para los dos electrodos en los que la primera pieza de cinta conductora corre paralela al borde podéis extender la pieza perpendicular de cinta que cubre el alambre ‘U’ al otro lado de la base y pegarla al alambre desnudo en la parte inferior (esto se muestra para los alambres amarillo y negro)(3).  Si tenéis un multímetro, ahora sería un muy buen momento para comprobar la continuidad de cada uno de los cuatro electrodos. Colocad una sonda en el electrodo y la otra en el extremo lejano del cable. Si hay alguna conexión deficiente aseguraros de que la cinta de cobre esté bien pegada y poned cinta adicional si es necesario.

 

Paso 7: .Empujad las clavijas del LED blanco a través de dos de los orificios de la pata más corta de la base. Normalmente, los dos agujeros centrales funcionan bien.

Paso 8: Retirad la parte inferior del soporte de la cámara web. En el lado del soporte veréis dos tapones de goma. Retirad ambos de éstos para exponer un pequeño tornillo Phillips debajo. Desenroscad el tornillo y retirad la parte inferior del soporte. Ahora es un buen momento para ajustar aproximadamente el enfoque de la cámara web, ya que es más difícil manipular la rueda de enfoque cuando la cámara está montada.

Para ello, conecta la cámara al ordenador y abre la aplicación de la cámara web instalada por defecto en el PC y , sosteniendo la cámara con la mano en una posición fija y cercana al cuadrado del acrílico, mueve la rueda hasta que la imagen aparezca enfocada. No es necesario que quede perfecto en este momento, sólo aseguraos de que quede más o menos enfocada, después podremos ajustar mejor el enfoque subiendo y bajando la cámara (deberíamos aclarar que esta rueda lo que hace es ajustar el zoom, mientras que el verdadero enfoque lo controlamos subiendo y bajando la cámara, más tarde si queremos modificar el zoom, tendremos que volver a este punto y reajustar la rueda). No forcéis la rueda del enfoque: aplicar demasiada presión puede dañar el sensor de imagen de la cámara.

Paso 9: En la base de la webcam hay una tuerca M6. Atornillad un extremo del tornillo M6 sobre ésta. Tened cuidado de no atornillar con demasiada fuerza o la tuerca puede salirse de su sitio. Si esto sucede, simplemente cambiad la tuerca y, opcionalmente, poned un poco de silicona caliente para mantenerla en su lugar(1). Ahora atornilladlo a la pieza que hará de base que hemos cortado previamente en acrílico (la que tiene una ranura alargada que nos permitirá subir y bajar la cámara por ella ajustando la distancia de enfoque). Para fijarla a esta pieza, apretad otra tuerca M6 al otro extremo de la pieza de forma que quede atrapada entre las dos tuercas(2).

Paso 10: .Conectad el cable más largo (positivo) del LED al pin 13 del Arduino, y el cable más corto (negativo) al pin GND cercano del Arduino, utilizando pinzas de cocodrilo u otro método de conexión. Conectad los cuatro electrodos a las clavijas 4, 5, 6 y 7 del Arduino. El montaje final debe tener el aspecto de la foto.

Opcionalmente, podéis conectar el Arduino a la base atornillándolo a los dos agujeros en la parte superior de la pierna más larga con dos tornillos y tuercas M3.

Software y como instalarlo

El software se compone de dos partes, un cliente para el PC que lee la camara, reproduce los juegos encima de la imagen y envía las pulsaciones del teclado al arduino.

Por otro lado el propio programa de arduino que recibe las ordenes mandadas por el cliente del PC y ajusta los potenciales en consecuencia.

Ambos programas están aún en desarrollo y podrás encontrarlos y incluso colaborar en ellos (lo cual te lo agradeceremos mucho) en nuestro github. Por lo tanto hasta que los programas estén finalizados solo podrás usar la lupa simplemente para observar los diferentes microorganismos. ¡Esperamos terminarlos pronto!

Mientras tanto puedes ver algunos ejemplos de juegos con paramecios en el siguiente vídeo:

 

 

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