Ли аппарат: Аппарат ИВЛ для искусственной вентиляции легких А-ИВЛ/ВВЛ «ТМТ» (портативный транспортный)

«Я провожу последние мгновения с умирающими от коронавируса»: исповедь медсестры

17 апреля 2020

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Врачам в реанимационном отделении часто приходится принимать нелегкие решения, в том числе — кого отключать от аппарата ИВЛ

Для многих пациентов с острой формой Covid-19 своевременное подключение к аппарату искусственной вентиляции легких (ИВЛ) — зачастую вопрос жизни и смерти.

Однако даже это устройство не гарантирует спасения, и медикам во всем мире приходится делать нелегкий выбор, отключая ИВЛ в тех случаях, когда надежды больше не остается.

«Отключать аппарат эмоционально очень тяжело и очень больно. Порой даже кажется, что я несу личную ответственность за чью-то смерть», — признается Хуанита Ниттла.

Хуанита родилась на юге Индии, но последние 16 лет работает в британской системе национального здравоохранения (NHS).

Она — старшая медсестра в отделении реанимации лондонской больницы Royal Free Hospital.

42-летняя Ниттла нередко оказывается в ситуациях, когда врачам не остается ничего другого, кроме как прекратить поддерживать жизнь пациента с помощью аппартов искусственной вентиляции легких (ИВЛ).

Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер

Подпись к видео,

Один день в реанимации Лондона

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Аппараты ИВЛ помогают поддерживать дыхание тяжелобольных с диагнозом Covid-19

Воля умирающего

Как-то в начале апреля, когда Хуанита пришла на утреннюю смену, начальник отделения сообщил, что ей придется прервать лечение пациента с Covid-19.

Пациентом оказалась тоже медсестра, женщина в возрасте за 50. Хуаните пришлось объяснять ее дочери, в чем будет заключаться эта процедура.

«Я постаралась заверить девушку, что ее мама не испытывает боли и ощущает себя вполне комфортно, а также спросила, есть ли у больной какие-то последние пожелания, в том числе и религиозного характера».

В палате реанимации койки стоят рядом друг с другом, и помимо умирающей пациентки Ниттлы там находились и другие больные, которые также были без сознания.

«Она лежала в боксе на восемь коек, там все — тяжелобольные. Я задернула занавеску и отключила звуковое оповещение у приборов».

Автор фото, Juanita Nittla

Подпись к фото,

Медсестрам в отделении реанимации за смену редко удается даже присесть

Весь медперсонал в палате замер на несколько минут.

«Медсестры замолчали, ведь человеческое достоинство и комфорт пациентов — наша первоочередная задача», — говорит Ниттла.

Потом она поднесла телефонную трубку к уху больной и дала дочери возможность сказать прощальные слова матери.

«Для меня это был просто телефонный звонок, но для ее семьи он имел огромное значение. Конечно, они хотели бы иметь возможность сделать видеозвонок, но, к сожалению, в реанимации запрещено пользоваться мобильными телефонами».

По просьбе родственников умирающей Хуанита включила на компьютере выбранный ими музыкальный видеоклип, а потом отключила аппарат ИВЛ.

«Я сидела рядом и держала ее за руки, пока она не скончалась», — рассказывает медсестра.

Автор фото, Juanita Nittla

Подпись к фото,

Многие больницы, в том числе и лондонская Royal Free, вынуждены были увеличить количество койкомест в отделениях реанимации

Решение о прекращении лечения и отключении от аппаратуры принимается группой медиков только после тщательной оценки состояния больного, его возраста, медицинской истории, реакции на курс лечения и шансов на выздоровление.

В случае с Ниттлой ее подопечная умерла через пять минут после отключения ИВЛ.

«Я видела как на мониторе стали мигать сигналы тревоги, а потом кардиограмма показала сплошную прямую линию на экране — сердце перестало биться».

Смерть в одиночестве

После этого медсестра отсоединила капельницы, подававшие в кровь больной седативные препараты.

При этом дочь пациентки, не зная о том, что происходит в палате, продолжала что-то говорить матери по телефону и читать молитвы. С тяжелым сердцем Ниттла вынуждена была взять трубку и сообщить, что все кончено.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Многие пациенты больниц умирают в одиночестве, поскольку из-за карантина к ним не допускают родственников

Впрочем, по словам Хуаниты, со смертью больного ее обязанности не прекращаются.

«С помощью коллег я обмыла ее, завернула в белый саван и поместила тело в специальный мешок, но сперва нанесла на ее лоб изображение креста», — объясняет медсестра.

До эпидемии коронавируса родственники лично обсуждали с врачами процедуру прекращения терапии.

Прежде родным также разрешалось присутствовать в отделении реанимации при отключении поддерживающей жизнь аппаратуры. Однако в связи со сложившейся ситуацией в большинстве стран мира такая практика сейчас отменена.

«Горестно наблюдать, как люди умирают в одиночестве», — говорит Ниттла и признается, что, помогая умирающим, она сама лучше справляется с ситуацией.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В больницы продолжают прибывать все новые пациенты с коронавирусом

Нехватка коек

В связи с большим притоком пациентов реанимационное отделение больницы было расширено с 34 до 60 коек. Сейчас все они заняты.

В реанимации трудится целая армия из 175 медсестер.

«Обычно в реанимации соотношение один к одному, но сейчас на каждую медсестру приходится по трое больных. А если ситуация и дальше будет ухудшаться, то на каждую медсестру будет уже по шесть пациентов».

Автор фото, Juanita Nittla

У некоторых медсестер проявились симптомы коронавируса, и они ушли в самоизоляцию. Пришлось перепрофилировать медсестер других специальностей для работы в реанимации.

«Перед каждой сменой мы беремся за руки и говорим как мантру: «Пусть все будет хорошо». Мы присматриваем друг за другом, следим, чтобы все носили перчатки, маски и другие средства защиты», — говорит Ниттла.

Автор фото, Juanita Nittla

Подпись к фото,

Хуанита (в центре) с двумя коллегами в отделении реанимации

В больнице ощущается нехватка аппаратов ИВЛ, инфузионных насосов (для дозированного введения больным лекарств), кислородных баллонов и многих необходимых медикаментов.

К счастью, в Royal Free хватает средств индивидуальной защиты для всего персонала.

В отделении реанимации в среднем регистрируется одна смерть в день, это намного выше среднего уровня в период до пандемии.

«Это очень угнетает, — признается Ниттла, — У меня бывают ночные кошмары, я не могу заснуть, мне кажется, что я заражусь, я много общаюсь с коллегами, и все они боятся».

В прошлом году она несколько месяцев проболела туберкулезом и прекрасно знает, что возможности ее легких сильно ограничены. Но ей, как старшей медсестре, иногда приходится подавлять собственные страхи.

«Мне часто говорят, что я не должна бы выходить на работу, но ведь сейчас пандемия, и приходится обо всем забыть и делать свою работу».

«В конце смены я всегда думаю о пациентах, которые в этот день скончались, но я стараюсь переключиться на что-то другое, когда выхожу из стен больницы».

Что такое ИВЛ, и как она спасает жизни при заражении коронавирусом? | Европа и европейцы: новости и аналитика | DW

Заболевание COVID-19 поражает преимущественно нижние дыхательные пути, и у 20% людей, зараженных вирусом SARS-CoV-2, он проникает глубоко в легкие. При этом состояние больного быстро становится критическим, и самых тяжелых пациентов необходимо срочно поместить в отделение интенсивной терапии и подключить к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ).

В Италии и Испании — странах, наиболее пострадавших от коронавируса, — больницы часто не справляются с наплывом пациентов: мест в отделениях интенсивной терапии с «вентиляторами», как медики называют ИВЛ, не хватает, поэтому врачам иногда приходится делать выбор в пользу тех, у кого больше шансов выжить.  

Когда нужна искусственная вентиляция легких? 

Искусственная вентиляция необходима в тех случаях, когда легкие больше не могут вдыхать достаточно кислорода и выдыхать собравшийся в них углекислый газ. В этом случае аппараты ИВЛ берут на себя функции дыхательной системы.

Своевременное подключение к «вентилятору» максимально увеличивает шансы на выживание. Если человека, который перестал дышать, не подключить к аппарату ИВЛ, его внутренние органы перестают снабжаться кислородом. Вскоре после этого перестает биться сердце, прекращается кровоснабжение, и в течение нескольких минут пациент умирает. 

Как работают аппараты ИВЛ?

Принцип, по которому работают аппараты ИВЛ, называется вентиляцией с положительным давлением. Они закачивают насыщенный кислородом воздух в легкие и откачивают из них жидкость. Звучит просто, но в действительности это сложный процесс. Современные аппараты ИВЛ обладают множеством различных режимов вентиляции легких, которые используются в зависимости от конкретной ситуации.  

Во время пандемии больницы в Италии переполнены

При вентиляции с контролируемым давлением (Pressure Controlled Ventilation, PCV) аппарат ИВЛ (респиратор) создает в дыхательных путях и альвеолах легких определенный уровень давления с тем, чтобы они могли поглощать как можно больше кислорода. Как только давление достигает установленного максимального предела, начинается режим выдоха. Таким образом, респиратор берет на себя весь процесс дыхания пациента.

Что чувствуют пациенты под аппаратами ИВЛ? 

Существуют два вида искусственной вентиляции легких: инвазивная и неинвазивная. При неинвазивном искусственном дыхании на лицо пациента надевается плотно прилегающая маска, через которую воздух с помощью аппарата ИВЛ поступает в легкие. В этом случае у человека сохраняются все естественные функции дыхательных путей.

Чтобы провести инвазивную вентиляцию легких, пациенту делают интубацию — вставляют в трахею трубку через нос или рот.

В некоторых случаях проводится хирургическая операция, которая называется трахеотомия: врач делает в нижней части шеи небольшой надрез, вскрывающий трахею, в него вводится трубка, а затем к ней подключается аппарат ИВЛ. 

Люди, подключенные к «вентиляторам», не могут ни говорить, ни есть, ни пить: их приходится искусственно кормить через трубку. Поскольку инвазивная вентиляция легких, помимо всего, еще и довольно болезненна, пациентов обычно вводят в искусственную кому при помощи анестезии.

Почему не хватает аппаратов ИВЛ? 

На фоне стремительного распространения коронавируса спрос на аппараты ИВЛ по всему миру резко возрос. Число мест в отделениях интенсивной терапии в большинстве стран не рассчитано на постоянно увеличивающийся поток больных, одновременно нуждающихся в искусственной вентиляции легких. 

На заводе немецкой фирмы Dräger по производству аппаратов ИВЛ

При этом современные высокотехнологичные аппараты ИВЛ, стоимость которых порой достигает 50 тысяч евро, невозможно приобрести в кратчайшие сроки. В мире существует всего несколько производителей аппаратов ИВЛ и устройств ЭКМО — экстракорпоральной мембранной оксигенации, способных обогащать кровь кислородом, иными словами, работать, как искусственные легкие.

В настоящее время эти компании максимально увеличили свои производственные мощности, однако они испытывают сложности с поставками — в том числе, расходных материалов, таких как дыхательные трубки и канюли. 

Проблемы с уходом за пациентами с тяжелыми симптомами COVID-19 и их лечением могут возникнуть и из-за нехватки квалифицированного персонала, способного работать с аппаратами ИВЛ в отделениях интенсивной терапии.

Как выглядит ситуация с ИВЛ в Германии? 

 

В Германии места в отделениях интенсивной терапии — так называемые «реанимационные койки», оснащенные аппаратами ИВЛ, есть в 1160 больницах. Всего по стране таких «коек» — около 28 тысяч. Это означает, что с учетом общего числа населения, составляющего примерно 80 млн человек, в ФРГ на 100 тысяч жителей приходится примерно 34 койко-мест. Это намного выше среднего уровня в Европе. Так, в Италии с населением около 60 млн человек на 100 тысяч жителей приходится 12 «реанимационных коек». В Нидерландах это число еще меньше — всего 7 мест на 100 тысяч человек. Примерно такая же ситуация и в скандинавских странах.

Стоит также отметить, что в связи с резким увеличением числа больных пневмонией COVID-19 многие больницы в Германии в настоящее время отказались от большинства плановых операций. Это решение позволяет обеспечить пациентов с тяжелыми симптомами коронавирусной инфекции дополнительными аппаратами искусственной вентиляции легких из операционных. Кроме того, сейчас принимаются все меры, чтобы как можно скорее увеличить число аппаратов ИВЛ.

Смотрите также:

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Вирусы на дверных ручках

  Известные науке коронавирусы выживают на поверхностях типа дверных ручек от 4 до 5 дней, оставаясь заразными. Как и прочие инфекции, распространяющиеся воздушно-капельным путем, SARS-CoV-2 может передаваться через руки и поверхности, до которых часто дотрагиваются. По крайней мере, эксперты полагают, что эти особенности уже изученных коронавирусов свойственны и новому типу инфекции.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Столовые приборы

  Чтобы не заразиться коронавирусом в кафе или столовой, нужно соблюдать меры предосторожности. В теории вирус может попасть на столовые приборы, если инфицированный человек на них чихнет или закашляется. Тем не менее, по данным немецкого Федерального ведомства по оценке рисков (BfR), случаев передачи вируса SARS-CoV-2 через столовые приборы до сих пор не зафиксировано.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Товары из Китая

  Может ли ребенок заразиться коронавирусом через китайские игрушки? По данным BfR, до сих пор случаев заражения через товары «made in China» не было. Согласно первым исследованиям, на картонной поверхности коронавирус остается заразным в течение 24 часов. На поверхностях из пластика и нержавеющей стали — три дня.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Посылки из-за границы

  На сухих поверхностях передающиеся человеку коронавирусы долго не выживают. Поскольку жизнеспособность вируса вне человеческого организма зависит от многих факторов, в том числе температуры и влажности воздуха, ведомство BfR называет заражение SARS-CoV-2 через почтовые отправления маловероятным. Правда, с оговоркой: точных данных на этот счет пока нет.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Домашние животные

  Могу ли я заразиться коронавирусом от своей собаки? А собака от меня? Риск того, что домашний питомец будет инфицирован SARS-CoV-2, эксперты считают очень невысоким, но и не исключают его. При этом животные не проявляют симптомов болезни. Однако, если они заражены коронавирусом, то могут распространять его через дыхание или экскременты.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Овощи с рынка

  Заражение коронавирусом SARS-CoV-2 через продукты питания маловероятно, подобных случаев пока зарегистрировано не было. Тем не менее, перед готовкой нужно тщательно вымыть руки — независимо от эпидемии коронавируса. Поскольку вирусы плохо переносят высокие температуры, подогрев пищи может еще больше снизить риск заражения.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Замороженные продукты

  Известные медицине коронавирусы типов SARS- и MERS- не любят высоких температур, однако довольно устойчивы к низким. При температуре -20 градусов по Цельсию они могут оставаться заразными до двух лет! Тем не менее, по данным ведомства BfR, случаев передачи коронавируса SARS-CoV-2 через продукты питания — в том числе замороженные — зарегистрировано не было.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Есть диких животных запрещено!

  Из-за пандемии коронавируса в Китае запретили употреблять в пищу диких животных. Многое указывает на то, что коронавирус передался человеку от летучей мыши — конечно, против ее воли. Вероятно, произошло это на одном из рынков в китайском городе Ухань.

  Автор: Юлия Вергин, Елена Гункель

Положение об Аппарате Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации

I. Общие положения

1. Аппарат Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – Аппарат) является постоянно действующим органом Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации, осуществляющим правовое, организационное, документационное, аналитическое, информационное, финансовое, материально-техническое, социально-бытовое обеспечение деятельности депутатов Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – депутаты Государственной Думы), депутатских объединений в Государственной Думе Федерального Собрания Российской Федерации (далее – депутатские объединения в Государственной Думе), Совета Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – Совет Государственной Думы), комитетов и комиссий Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – комитеты и комиссии Государственной Думы), Председателя Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – Председатель Государственной Думы), первых заместителей Председателя Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – первые заместители Председателя Государственной Думы), заместителей Председателя Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – заместители Председателя Государственной Думы), Руководителя Аппарата Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (далее – Руководитель Аппарата), работников Аппарата.

Аппарат является юридическим лицом, имеет самостоятельный баланс, смету расходов, счета (в том числе расчетный и валютный) в банках и других кредитных организациях, а также лицевой счет в соответствующем территориальном органе Федерального казначейства Российской Федерации, печать с изображением Государственного герба Российской Федерации и наименованием «Аппарат Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации».

2. В своей деятельности Аппарат руководствуется Конституцией Российской Федерации, федеральными конституционными и федеральными законами, указами и распоряжениями Президента Российской Федерации, постановлениями и распоряжениями Правительства Российской Федерации, постановлениями Государственной Думы, Регламентом Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации, решениями Совета Государственной Думы, распоряжениями Председателя Государственной Думы и Руководителя Аппарата, настоящим Положением.

3. В Аппарате не могут создаваться структуры политических партий, религиозных, общественных объединений, за исключением профессиональных союзов.

4. Аппарат осуществляет свою деятельность во взаимодействии с Администрацией Президента Российской Федерации, аппаратами Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации, Правительства Российской Федерации, федеральных органов исполнительной власти, органов судебной власти Российской Федерации, законодательных (представительных) и исполнительных органов государственной власти субъектов Российской Федерации, аппаратами парламентов иностранных государств и межпарламентских организаций.

5. Структура и штаты Аппарата, размер оплаты труда и условия материально-технического обеспечения работников Аппарата, а также расходы на содержание Аппарата определяются Председателем Государственной Думы по представлению Руководителя Аппарата, согласованному с Комитетом Государственной Думы по Регламенту и организации работы Государственной Думы, в пределах сметы расходов Государственной Думы.

6. Штаты аппаратов комитетов Государственной Думы, за исключением аппарата Комитета Государственной Думы по Регламенту и организации работы Государственной Думы, определяются исходя из:

• численности депутатов Государственной Думы — членов соответствующего комитета;
• количества подготовленных комитетом к рассмотрению Государственной Думой законопроектов и принятых (одобренных) Государственной Думой законов за предшествующий год;
• количества законопроектов, находящихся на рассмотрении в комитете, их объема и сложности;
• вопросов ведения комитета.

7. Штаты аппаратов депутатских объединений определяются исходя из численного состава соответствующего депутатского объединения.

8. Контроль за деятельностью Аппарата осуществляется Комитетом Государственной Думы по Регламенту и организации работы Государственной Думы.

II. Руководитель Аппарата

1. Возглавляет Аппарат Руководитель Аппарата, который назначается на должность и освобождается от должности распоряжением Председателя Государственной Думы с согласия Совета Государственной Думы и по представлению Комитета Государственной Думы по Регламенту и организации работы Государственной Думы.

2. Руководитель Аппарата в пределах своей компетенции:

• представляет Аппарат во взаимоотношениях с Администрацией Президента Российской Федерации, аппаратами Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации, Правительства Российской Федерации, федеральных органов исполнительной власти, органов судебной власти Российской Федерации, законодательных (представительных) и исполнительных органов государственной власти субъектов Российской Федерации, аппаратами парламентов иностранных государств и межпарламентских организаций;
• распределяет обязанности между своими заместителями;
• организует деятельность Аппарата и несет ответственность за выполнение возложенных на Аппарат функций;
• определяет вопросы ведения структурных подразделений Аппарата (далее – структурные подразделения), устанавливает порядок их взаимодействия, координирует и контролирует их деятельность;
• решает вопросы, связанные с прохождением федеральной государственной службы в Аппарате;
• делегирует своим распоряжением отдельные полномочия Руководителя Аппарата подчиненным ему должностным лицам;
• осуществляет другие полномочия в соответствии с законодательством Российской Федерации.

3. Руководитель Аппарата издает распоряжения по вопросам деятельности Аппарата, относящимся к его компетенции.

III. Заместители Руководителя Аппарата

1. Первый заместитель Руководителя Аппарата и заместители Руководителя Аппарата назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Председателя Государственной Думы по представлению Руководителя Аппарата.

2. Заместители Руководителя Аппарата в соответствии с утвержденной структурой Аппарата координируют и контролируют работу структурных подразделений.

IV. Структурные подразделения и их основные функции

1. Структурными подразделениями являются:

• секретариаты Председателя Государственной Думы, первых заместителей Председателя Государственной Думы, заместителей Председателя Государственной Думы;
• аппараты депутатских объединений в Государственной Думе;
• аппараты комитетов и комиссий Государственной Думы;
• Секретариат Руководителя Аппарата Государственной Думы и его заместителей;
• управления и другие структурные подразделения в соответствии с утвержденной структурой Аппарата.

2. Положения о секретариатах Председателя Государственной Думы, первых заместителей Председателя Государственной Думы, заместителей Председателя Государственной Думы утверждаются соответственно Председателем Государственной Думы, первыми заместителями Председателя Государственной Думы, заместителями Председателя Государственной Думы.

Положения об аппаратах депутатских объединений в Государственной Думе, аппаратах комитетов и комиссий Государственной Думы, о Секретариате Руководителя Аппарата и его заместителей, об управлениях и других структурных подразделениях утверждаются Руководителем Аппарата.

3. Структурные подразделения осуществляют свои функции в соответствии с положениями о них.

4. Первые экземпляры положений о структурных подразделениях хранятся в Управлении государственной службы и кадров Аппарата.

5. Помощники депутатов Государственной Думы по работе в Государственной Думе занимают государственные должности федеральной государственной службы категории «Б», учреждаемые для непосредственного обеспечения исполнения полномочий депутатов Государственной Думы. Характер работы, выполняемой помощниками депутатов Государственной Думы по работе в Государственной Думе, определяется депутатами Государственной Думы при заключении трудовых договоров с указанными помощниками.

V. Работники Аппарата

1. Работники, замещающие в Аппарате государственные должности федеральной государственной службы, являются федеральными государственными служащими.

2. В штатное расписание Аппарата включаются должности, предусмотренные утвержденным в установленном порядке перечнем государственных должностей федеральной государственной службы в части, касающейся Аппарата.

В целях технического обеспечения деятельности Государственной Думы и Аппарата в указанное штатное расписание могут включаться должности, не относящиеся к государственным должностям федеральной государственной службы.

3. Руководитель Секретариата Председателя Государственной Думы назначается на должность и освобождается от должности распоряжением Председателя Государственной Думы. Заместители руководителя Секретариата Председателя Государственной Думы, помощники (советники) Председателя Государственной Думы, начальники отделов (работники, приравненные к ним по должности) Секретариата Председателя Государственной Думы включительно назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Председателя Государственной Думы по представлению руководителя Секретариата Председателя Государственной Думы.

Другие работники Секретариата Председателя Государственной Думы, замещающие должности государственных служащих от специалиста первой категории до заместителя начальника отдела включительно, назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Руководителя Аппарата Государственной Думы по представлению руководителя Секретариата Председателя Государственной Думы, согласованному с Председателем Государственной Думы.

4. Руководители секретариатов первых заместителей Председателя Государственной Думы, заместителей Председателя Государственной Думы назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Председателя Государственной Думы по представлениям соответственно первых заместителей Председателя Государственной Думы, заместителей Председателя Государственной Думы.

Другие работники указанных структурных подразделений назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Руководителя Аппарата Государственной Думы по представлениям руководителей этих структурных подразделений, согласованным соответственно с первыми заместителями Председателя Государственной Думы, заместителями Председателя Государственной Думы.

5. Руководство деятельностью секретариатов Председателя Государственной Думы, первых заместителей Председателя Государственной Думы, заместителей Председателя Государственной Думы осуществляют соответственно Председатель Государственной Думы, первые заместители Председателя Государственной Думы, заместители Председателя Государственной Думы.

6. Работники аппаратов депутатских объединений в Государственной Думе назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Руководителя Аппарата Государственной Думы по представлениям руководителей депутатских объединений в Государственной Думе. Руководство деятельностью аппаратов депутатских объединений в Государственной Думе осуществляют руководители соответствующих депутатских объединений в Государственной Думе.

7. Работники аппаратов комитетов и комиссий Государственной Думы назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Руководителя Аппарата Государственной Думы по представлениям председателей комитетов и комиссий Государственной Думы. Общее руководство деятельностью аппаратов комитетов и комиссий Государственной Думы осуществляют председатели соответствующих комитетов и комиссий Государственной Думы.

Прием на работу работников аппаратов комиссий Государственной Думы осуществляется на период, не превышающий срока деятельности соответствующей комиссии Государственной Думы данного созыва.

8. Начальники управлений, директор Парламентской библиотеки, начальник Приемной Государственной Думы Федерального Собрания назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Руководителя Аппарата Государственной Думы по согласованию с Председателем Государственной Думы. Руководитель Секретариата Руководителя Аппарата назначается на должность и освобождается от должности распоряжением Руководителя Аппарата Государственной Думы. Другие работники указанных структурных подразделений назначаются на должность и освобождаются от должности распоряжениями Руководителя Аппарата Государственной Думы по представлениям руководителей этих структурных подразделений.

9. Должностные инструкции работников секретариатов Председателя Государственной Думы, первых заместителей Председателя Государственной Думы, заместителей Председателя Государственной Думы, аппаратов депутатских объединений в Государственной Думе, комитетов и комиссий Государственной Думы, Секретариата Руководителя Аппарата Государственной Думы и его заместителей утверждаются руководителями указанных структурных подразделений по согласованию соответственно с Председателем Государственной Думы, первыми заместителями Председателя Государственной Думы, заместителями Председателя Государственной Думы, руководителями депутатских объединений в Государственной Думе, председателями комитетов и комиссий Государственной Думы, Руководителем Аппарата.

Должностные инструкции работников управлений и других структурных подразделений утверждаются руководителями соответствующих структурных подразделений. Первые экземпляры должностных инструкций хранятся в Управлении государственной службы и кадров Аппарата.

10. Работники Аппарата как федеральные государственные служащие подчиняются Руководителю Аппарата.

11. Условия труда работников Аппарата определяются федеральным законодательством о государственной службе, федеральным трудовым законодательством, а также должностными инструкциями.

12. Условия и порядок финансового, материального, материально-технического и социально-бытового, в том числе культурного и медицинского, обеспечения работников Аппарата устанавливаются на уровне, соответствующем уровню обеспечения работников Администрации Президента Российской Федерации и Аппарата Правительства Российской Федерации.

13. Должностные обязанности, права и ответственность работников Аппарата определяются федеральным трудовым законодательством с учетом особенностей, предусмотренных федеральным законодательством о государственной службе, Регламентом Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации, а также настоящим Положением, положениями о структурных подразделениях, должностными инструкциями.

Как выбрать аппарат для чистки лица (ультразвуковые и вакуумные щетки)

Забота о коже начинается с правильной уходовой косметики, но не заканчивается ею. Наша кожа регулярно обновляется, растёт сбрасывает старые частички. Они вместе с пылью и остатками декоративной косметики смешиваются с кожным салом и могут приводить к закупорке пор и воспалениям. У такой кожи тормозится естественное обновление, она теряет здоровый цвет и выглядит уставшей, на ней часто образуются черные точки, угри. Поэтому для полноценного ухода важны приборы для профессиональной очистки кожи в домашних условиях. 

Сейчас чистящие аппараты можно купить в магазинах и ухаживать за лицом самостоятельно, без косметологов. Современные устройства стали компактными, удобными и дешёвыми. Как подобрать себе такой прибор для домашней чистки лица, мы расскажем в этой статье.

Учитывайте тип кожи лица

Главный критерий при выборе таких аппаратов, как и при выборе косметики, — тип кожи. Напомним, какие выделяют типы.

• Нормальная кожа — чистая, без крупных пор, пятен и высыпаний. Достаточно обычной чистки и питательного крема.
• Чувствительная кожа — наоборот, стягивается, шелушится и склонна к покраснениям. Требует очень бережного ухода: её нельзя тереть или сильно массировать.
• Сухая кожа — тонкая, обезвоженная, на ней раньше остальных типов появляются морщины. Сальные железы не выделяют достаточно жира, и кожа может быстро воспалиться на холоде или обветриться, поэтому важно ежедневно увлажнять её.
• Жирная кожа — выделяет излишний жир. Из-за него лицо приобретает землистый цвет, расширенные поры, угри и прыщи — её нужно очищать чаще других и использовать средства, которые подсушивают кожу.
• Комбинированная кожа — обычно жирная на лбу, носу и подбородке и сухая на щеках, поэтому ухаживать за ней следует как за двумя разными типами кожи.

Производители аппаратов для домашнего ухода пишут в описании товаров, для какого типа кожи они предназначены. Если использовать щётку для жирной кожи на кожу сухую, можно не просто её пересушить, а травмировать и вызвать серьёзное раздражение. Однако обычно один аппарат подходит для нескольких типов кожи. Для каждого предназначена отдельная насадка или режим. Силиконовые щёточки и ультразвук безопасны для всех типов кожи.

Проконсультируйтесь с врачом-дерматологом, косметологом или терапевтом. Возможно, какой-то аппарат не подходит по медицинским показаниям или не соответствует вашему типу кожи.

Определите цель

• Очищение лица.
• Избавление от чёрных точек.
• Борьба с акне и постакне.
• Разглаживание морщин.
• Выравнивание тона лица.

Чтобы подобрать щётку, нужно четко понимать, каких ещё целей кроме очистки вы хотите достичь.

Какие бывают аппараты для чистки 

Щётки различаются принципами работы и назначением. Самые распространённые — простые электрические, вакуумные и ультразвуковые приборы. 

Электрические щётки для лица 

Такие щётки зачастую подходят для всех типов кожи. В первую очередь, они мягко удаляют загрязнения, пыль и ороговевшие частицы эпидермиса. 

Есть также модели простых электрических щёток, которые дополнительно излучают звуковые пульсации и помогают косметическим средствам глубже проходить в кожу. Интенсивность пульсаций во время процедур следует выбирать по ощущениям, главное — комфорт от процедуры.

Перед использованием щётки нанесите на кожу специальное очищающее средство (гель или пенку) и пройдитесь щёткой круговыми движениями по массажным линиям лица, вокруг глаз, по крыльям носа и шее.

Достаточно использовать аппарат 1–2 минуты. В некоторые щётки для умывания встроен таймер. Он подаст сигнал, когда сменить зону очищения или закончить процедуру.

Если пользоваться щёткой для умывания утром и вечером, появляется накопительный эффект — постепенно выравнивается тон и очищаются поры. За счёт мягкого массажа восстанавливается кровообращение, разглаживаются носогубные складки и мелкие морщинки вокруг глаз.

Электрические щётки отлично справляются с очисткой лица: для нормальной и сухой кожи достаточно пользоваться щёткой 1–2 раза в день. Для жирной кожи — 2–3 раза в день, чтобы быстрее восстановить работу сальных желез.

Кроме чистки с помощью электрических щёток можно разгладить мелкие морщины: вибрации способствуют стимуляции кожи и мимических мышц.

Электрические щётки для лица

Корпус щёток делают из медицинского силикона и ABS-пластика. Щетинки делают из медицинского силикона, нейлона, гипоаллергенной щетины мягкой и средней жёсткости, губчатого материала и пемзы.

---

• Медицинский силикон — безопасный для непосредственного контакта с кожей и биологическими средами материал. Он не раздражает ткани организма и не вызывают аллергических реакций и отторжения.
• ABS-пластик — ударопрочная термопластическая смола. Её применяют при производстве техники, медицинских изделий, 3D-печати за счет её нетоксичности, стойкости к щелочам, моющим средствам и влаге.

---

Чистящие поверхности из силикона и нейлона

Маленькие щетинки из нейлона или силикона бывают разной толщины и размера. Толстые предназначены для Т-зоны, крыльев носа, подбородка; тонкие — для лба, области вокруг глаз, щёк, скул и шеи.

Для чувствительной и сухой кожи лучше подойдут аппараты с тонкими нейлоновыми щетинками. Они не травмируют и не раздражают тонкую кожу. 

Если вам подходит нейлоновая чистящая поверхность — обратите внимание на щетку Gezatone AMG196 PRO, если же у вас нормальная, жирная или комбинированная кожа — советуем обратить внимание на щетки Foreo с силиконовой чистящей поверхностью. 

Чистящие поверхности из разных материалов

Насадки из мягкого ворса подходят для легкого пилинга лица и шеи. Насадки средней жёсткости стоит выбирать для ухода за телом и руками.

Губки-насадки помогают удалить остатки макияжа, равномерно нанести крем. С ними также удобно делать массаж чувствительной и гиперчувствительной кожи. Чаще всего встречаются в форме спонжа.

Насадка-пемза пригодится чтобы деликатно обрабатывать участки огрубевшей кожи на лице и теле.

Щетки из ворса, пемзы и губок лучше менять каждые 2–3 месяца. Для удобства их делают съёмными. 

Вот приборы с такими насадками.

Щётки для лица рекомендуют использовать ежедневно утром и вечером. Очищение будет эффективным, если нанести уходовую косметику перед процедурой. Косметические компании и производители щёток для лица выпускают собственные специальные средства для чистки аппаратами. Перед покупкой таких средств советуем проконсультироваться с дерматологом или косметологом.

Ультразвуковые приборы 

Ультразвуковые волны, проходя по верхним слоям кожи, кроме стандартных функций чистки, разгоняют лимфатическую жидкость и делают массаж лица. Таким образом они стимулируют выработку коллагена и способность внутренних тканей быстро восстанавливаться.

---

Коллаген — это белок, основа соединительных тканей кожи, сухожилий, хрящей и костей.

Синтез коллагена — один из самых энергозатратных процессов в организме, поэтому так популярны средства, которые помогают вырабатывать его.

---

Результат, как правило, заметен после курса из 10–15 процедур. За это время нормализуется выработка сальных желез, уходят следы постакне и размягчаются рубцы. Возрастная кожа подтягивается, снимается отёчность, разглаживаются морщины.

Ультразвуковое очищение в первую очередь подходит для чувствительной и жирной кожи — это самые сложные в уходе типы. Если особых проблем с чёрными точками нет, устройство поможет выровнять тон лица.

Кроме пилинга, УЗ-прибор помогает увлажняющим маскам и питательным кремам лучше впитываться в кожу после процедуры. Если ваша кожа выглядит уставшей, ультразвук — верный способ напитать её полезными концентратами и вернуть ей здоровый блеск. 

Аппараты для ультразвуковой чистки лица

Устройства для вакуумной чистки

Приборы для вакуумной чистки работают за счёт отрицательного давления — между насадкой в виде трубочки и кожей возникает вакуум, который вытягивает сальный жир из забившихся пор, комедоны и чёрные точки.

Процедура эффективна при регулярном применении, но эффект заметен после первого сеанса. Главное — соблюсти рекомендации из инструкции. Вакуумную чистку не стоит проводить дольше 15–20 минут.

---

Вакуумная чистка — единственный эффективный способ бороться с акне, чёрными точками и забившимися порами. 

---

Вот насадки, которые встречаются в вакуумных приборах.

• Чистящая насадка — мягкая губка, которую используют для снятия макияжа и очищения перед вакуумом. Чистка проводится так же, как и обычная чистка щёткой — на лицо наносят косметическое средство для умывания и проходят плавными движениями по массажным линиям. Подходит для всех типов кожи, в том числе — для чувствительной. Деликатно очищает загрязнения и удаляет остатки макияжа. 
• Пилинговая насадка — мягкая щёточка, или брашинг, для глубокого очищения и отшелушивания ороговевших частичек кожи. Используется для подготовки кожи перед чисткой пор.
• Всасывающая насадка точечно убирает чёрные точки и сальные отложения в порах. Вакуумное очищение предотвращает скопление кожного сала в порах и на поверхности кожи, подсушивает акне и не дает ему воспаляться дальше. Вакуумный массаж воздействует на мышечный каркас, повышает тонус и эластичность кожи.

В комплекте с насадками иногда встречаются гели, которые наносят перед чисткой. Они помогают распарить лицо и раскрыть поры. После чистки, наоборот, следует наносить маски или крем для сужения пор.

Аппараты для вакуумной чистки

1. Определите свой тип кожи.
2. Определите цель. Для простой чистки отлично подойдут электрические щёточки. Если кроме этого вы хотите вылечить акне, увлажнить сухую кожу или подтянуть мышцы лица — выбирайте другой прибор, подходящий вашему типу кожи.
3. Внимательно прочитайте инструкцию по применению. В ней описан принцип работы и полный список медицинских противопоказаний.

Любые вопросы, которые у вас возникают, задавайте менеджерам магазина. У нас можно уточнить, какие есть гарантии на устройство и запросить сертификаты от производителей.

кому он нужен и сколько стоит

Кому и для чего нужны кислородные концентраторы дома. Фото: Pixabay

Врачи забили тревогу: в медучреждениях не хватает кислорода, необходимого для лечения больных COVID-19. Предусмотрительные украинцы ринулись покупать кислородные концентраторы для дома, популярность которых резко выросла на фоне распространения коронавируса.

разобралось, кому в первую очередь необходимы кислородные концентраторы, где и за сколько их можно купить и смогут ли такие устройства стать домашней заменой аппаратов ИВЛ.

1

Для чего нужен кислородный концентратор и как он работает?

Кислородный концентратор — это устройство, которое выделяет кислород из атмосферного воздуха. То есть комнатный воздух проходит сквозь молекулярное сито — сеть из цеолитных шариков, которые задерживают молекулы азота и пропускают молекулы кислорода. Устройства используют как в медицинских учреждениях, так и в домашних условиях: они просты в эксплуатации и могут довольно долго работать непрерывно — до 15 часов.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Глава общественной организации «Всеукраинский респираторный клуб», торакальный хирург, кандидат медицинских наук Евгений Симонец объяснил , что кислородные концентраторы делятся на три группы — в зависимости от скорости потока кислорода в минуту. Для домашнего использования подойдут приборы объемом до 3-х литров. Кроме того, существуют универсальные концентраторы — до 5 л и медицинские — до 10 л. Они также могут быть оборудованы прибором для приготовления кислородных коктейлей.

2

Кому нужен кислородный концентратор?

Фото: Pixabay

По словам врача, кислородные концентраторы прежде всего необходимы людям, страдающим от различных хронических заболеваний органов дыхания, например хронического обструктивного заболевания легких, бронхиальной астмы и других.

«Сейчас, в условиях COVID-19, кислородный концентратор нужен пациентам, которые имеют незначительно выраженную дыхательную недостаточность и находятся на домашнем лечении под наблюдением семейного врача, который, учитывая состояние больного, расписывает сеансы кислородной терапии», — рассказывает Симонец. Он добавляет, что кислородный коктейль больные могут употреблять даже три раза в день.

Многие люди, переболевшие COVID-19, потом имеют проблемы с низкой сатурацией крови и повреждения легких. Такие пациенты нуждаются в кислородной поддержке в течение длительного периода, а то и пожизненно.

3

Сколько стоит покупка и аренда кислородного концентратора?

Спрос и цены на кислородные концентраторы в 2020 году существенно выросли. По данным онлайн-портала DOZORRO, с начала года учреждения здравоохранения суммарно потратили на кислородные концентраторы и медицинский кислород около 700 млн грн. Заинтересовались кислородом не только больницы, но и рядовые граждане.

Стоимость концентратора зависит от его основных характеристик и страны-производителя. Сейчас цена одного прибора варьируется от 20 тыс. грн до 200 тыс. грн. Приобрести его можно на различных интернет-площадках или в магазинах товаров медицинского назначения.

Кислородный концентратор также можно взять в аренду. Стоимость услуги — от 4,5 тыс. грн в месяц. Однако придется тщательно поискать: часто приборов просто нет в наличии.

4

Как получить кислородный концентратор бесплатно?

Фото: Pixabay

С начала пандемии закупками кислородных концентраторов занимаются волонтеры. Благотворительные фонды вроде «Свои» в Киеве, «Крылья надежды» во Львове и «Корпорация монстров» в Одессе предоставляют такие приборы для домашнего использования бесплатно.

Документы, необходимые для получения концентратора, оговариваются каждой волонтерской организацией отдельно и могут отличаться. Скорее всего, понадобится справка от лечащего или семейного врача. В ней должны быть указаны ФИО пациента и диагноз, подтверждающий, что человек действительно нуждается в кислородной поддержке дома. Кроме того, в фонде могут попросить предоставить паспорт и ИНН.

5

Могут ли кислородные концентраторы заменить дома аппараты ИВЛ?

По словам Симонца, домашние кислородные концентраторы не могут заменить аппараты ИВЛ, так как это два совершенно разных устройства.

«ИВЛ используется в крайне тяжелых случаях, когда больной находится в критическом состоянии и нуждается в искусственной вентиляции легких», — объясняет он.

Дома пользоваться кислородным концентратором следует исключительно по назначению врача. Влияние высоких уровней кислорода (более 40%) в течение длительного времени может привести к кислородному отравлению. Это грозит нарушением работы дыхательной системы, центральной нервной системы и кровообращения.

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter Cmd + Enter Ctrl + Enter

Apparat | Журнал о новом обществе

Мир

Новое искусство: как кино становится интерактивным

Мир

Непрозрачная цензура: что показал очередной отчёт EFF

Мир

Что Марк Цукерберг рассказал Сенату США

Мир

Как злоумышленники через 4G могут испортить вам жизнь: 10 новых способов от учёных

Мир

Google против поиска: как сервис меняет результаты выдачи после скандалов и трагедий

Купить рекламу Мир

10 прорывных технологий 2018 года по версии MIT

Мир

Полёт Tesla Roadster к Марсу: как это было

Мир Мир

Как государство мешало прогрессу и регулировало развитие технологий в 2017 году: пять примеров

Мир

Насколько дроны выгодны для экономики

Мир Мир

Десять главных видео о технологиях в 2017 году

Мир

Мир

10 примеров использования дронов (кроме доставки товаров)

Мир

Какие законы будут применяться к роботам

Мир

Как геймеры тренируют искусственный интеллект: репортаж из чешской студии

Загрузить еще

© 2021 Apparat v2.2

• Реклама
• О журнале

16+

Аппарат «Милта» способствует ускоренному выздоровлению при лор-заболеваниях

Цветной бульвар

Москва, Самотечная, 5

круглосуточно

Преображенская площадь

Москва, Б. Черкизовская, 5

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Выходной:

1 января 2020

Бульвар Дмитрия Донского

Москва, Грина, 28 корпус 1

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Мичуринский проспект

Москва, Большая Очаковская, 3

Ежедневно

c 09:00 до 21:00

Защита фотосинтетического аппарата от повреждения из-за чрезмерного освещения у одноатомных листьев и пойкиловых мхов и лишайников | Журнал экспериментальной ботаники

Аннотация

Экспериментальная работа по контролю фотосистемы II в фотосинтетическом аппарате высших растений, мхов и лишайников рассмотрена на фоне современной литературы. Трансмембранный транспорт протонов во время фотоассимиляционных и фотодыхательных электронных потоков считается недостаточным для создания внутритилакоидного закисления, необходимого для контроля активности фотосистемы II при чрезмерном освещении.Восстановление кислорода во время реакции Мелера происходит медленно. Вместе со связанными реакциями (круговорот воды и воды) он настраивает цепь переноса электронов для связанного циклического переноса электронов, а не действует как эффективный сток электронов. Спаренный перенос электронов, не сопровождающийся потреблением АТФ в связанных реакциях, обеспечивает дополнительное закисление тилакоидов, необходимое для связывания зеаксантина с хлорофилл-содержащим тилакоидным белком. Это приводит к образованию в антеннах фотосистемы II ловушек, рассеивающих энергию.Конкуренция за захват энергии снижает активность фотосистемы II. В гидратированных мхах и лишайниках, но не в листьях высших растений, протонирование белков и доступность зеаксантина полностью достаточны для эффективного рассеивания энергии, даже когда реакционные центры фотосистемы II открыты. У листьев требуется дополнительная световая реакция, а диссипация энергии происходит не только в антеннах, но и в реакционных центрах. Потеря флуоресценции хлорофилла во время сушки предварительно потемневших пойкиловидных мхов и лишайников указывает на диссипацию энергии в сухом состоянии, которая не связана с протонированием и доступностью зеаксантина.Возбуждение фотосистемы II солнечным светом не является разрушительным для этих сухих организмов, тогда как активность фотосистемы II высушенных листьев быстро теряется при сильном освещении.

Введение

При фотосинтезе реакционные центры двух фотосистем преобразуют энергию фотонов в окислительно-восстановительную энергию. Специальная пара хлорофилла P ₆₈₀ в реакционном центре фотосистемы II фотоокисляется с квантовой эффективностью, близкой к 1. Согласно структуре реакционных центров фотосистемы II (Kurreck et al ., 1997; Zouni et al ., 2001), P ₆₈₀ окружен четырьмя хлорофиллами (Chl) и двумя феофитинами. Электрон из возбужденного состояния (делокализованный экситон) отделяется от дырки, расположенной на P ₆₈₀ , и переносится через Chl _D1 в соседнюю тетрапиррольную систему феофитина _D1 . Разделение зарядов стабилизируется дальнейшим переносом электрона на связанный хинон, называемый Q _A . Фотосистема II — это высокоэффективный электронный насос, управляемый светом.Как чрезвычайно сильный окислитель, P ₆₈₀ ⁺ окисляет воду через белковый комплекс, который включает остаток тирозина и марганцевый кластер. Электроны, высвобождающиеся во время окисления воды, перемещаются через фотосистемы II и I к физиологическим акцепторам, таким как CO ₂ .

Сама эффективность этих процессов переноса электронов, управляемых светом, создает значительные проблемы для стабильности фотосинтетического аппарата. В отличие от высших растений лишайники и мхи способны переносить полное обезвоживание.Какова судьба окислителя P ₆₈₀ ⁺ , который образуется в реакционном центре фотосистемы II, когда вода недоступна в качестве восстановителя? Что происходит с полностью гидратированными фотосинтетическими системами, когда потоки фотонов высоки, а физиологические акцепторы электронов недостаточны, так что чрезмерное сокращение электронных носителей подавляет перенос электронов? Поскольку кислород все еще доступен в качестве потенциального акцептора электронов, даже когда листья высших растений закрывают устьица, ограничивая поступление CO ₂ , или когда диффузия CO ₂ замедляется в лишайниках в дождливую погоду из-за водяных пленок на поверхности поверхность слоевища (Lange et al ., 2001), он в принципе мог бы служить альтернативным акцептором электронов. Однако одновалентное восстановление кислорода в реакции Мелера, когда CO ₂ недоступен, привело бы к образованию активных форм кислорода, таких как супероксид и перекись водорода, которые необходимо детоксифицировать. Было высказано предположение, что перенос электрона к кислороду является эффективным средством предотвращения чрезмерного сокращения цепи переноса электронов (Schreiber and Neubauer, 1990; Osmond and Grace, 1995; Biehler and Fock, 1996; Asada, 1999).Однако это мнение неоспоримо. Восстановление кислорода до супероксидного радикала фотосистемой I, по-видимому, происходит медленно у многих организмов (Wu et al ., 1990; Heber et al ., 1995; Ruuska et al ., 2000; Cornic et al. ., 2000; Badger et al. ., 2000; Clarke and Johnson, 2001).

Фотосистема II, как известно, повреждается, когда сильное освещение вызывает либо чрезмерное восстановление на акцепторной стороне, либо окисление на донорной стороне (Anderson and Barber, 1996).Тем не менее защитные механизмы существуют. Еще в 1957 году Сапошников наблюдал светозависимые превращения каротиноидов. Спектр действия деэпоксидирования виолаксантина до зеаксантина был опубликован много лет спустя (Сапошников и др. ., 1966). Эта реакция требует низкого внутритилакоидного pH (Hager, 1969; Pfündel and Dilley, 1993) и меняется на обратную при слабом освещении или в темноте. В 1987 году Барбара Деммиг предположила, что зеаксантин участвует в фотозащите фотосистемы II (Demmig-Adams, 1990; Demmig-Adams and Adams, 1992).Этот ксантофилл, по-видимому, связывается с продуктом гена PsbS, внутренним хлорофилл-содержащим белком в антеннах фотосистемы II (Li et al ., 2000). Однако зеаксантина недостаточно для фотозащиты. Другим требованием является протонирование тилакоидного белка (Horton et al ., 1996; Gilmore and Govindjee, 1999), который предположительно идентичен продукту гена PsbS.

Возникает вопрос, как контролируется концентрация внутритилакоидных протонов in vivo , и какие реакции переноса электронов способствуют этому.Во время переноса одного электрона из воды в НАДФ (а оттуда в CO ₂ ) отношение протон / электрон равно 3 (Hope et al ., 1985; Иванов et al ., 1985; Rich, 1991; Кобаяши и Хебер, 1995). CO ₂ снижается до уровня сахара на 4 электрона. Следовательно, отношение протон / CO ₂ равно 12. Отток 12 протонов через АТФазу тилакоидной мембраны обеспечивает синтез 3 АТФ (Rumberg et al ., 1990; Kobayashi et al ., 1995; Haraux, de Kouchkovsky, 1998). Недавняя информация фактически предполагает, что для синтеза 3 АТФ необходимо 14 протонов, а не 12 (Seelert et al ., 2000). Уменьшение 1 CO ₂ потребляет 3 АТФ. Эти соотношения показывают, что по крайней мере столько же протонов покидает тилакоиды, сколько переносится в тилакоиды во время переноса электронов в CO ₂ . Ясно, что давление протонов, вызванное переносом электрона от воды к CO ₂ , вряд ли приведет к достаточно низкому внутритилакоидному pH для протонирования белка, тем более что протонирование, как ожидается, приведет к снижению ассимиляции углерода из-за конкуренции между ассимиляцией и диссипацией энергии, зависящей от протонирования. .

Другой важный вопрос заключается в том, являются ли протонирование белка и зеаксантин необходимыми и достаточными для создания энергетической ловушки, которая может эффективно конкурировать с реакционными центрами за захват энергии, или протонирование белка может выполнять эту работу самостоятельно или в сочетании с другим регулируемым светом. реакция (Horton et al ., 1996). Существуют ли условия, при которых не требуется ни протонирование, ни зеаксантин для эффективного преобразования энергии поглощенного света в тепло? Здесь мы кратко рассмотрим некоторые из поставленных выше вопросов.

Транстилакоидный градиент протонов в зависимости от теплового рассеяния световой энергии в листьях

Информация о величине градиента транстилакоидных протонов была получена для изолированных тилакоидов и хлоропластов, главным образом с использованием распределения флуоресцентного красителя 9-аминоакридина в качестве критерия (Haraux and de Kouchkovsky, 1980; Vu Van and Rumberg, 1986). Часто обнаруживались значения, приближающиеся и даже превышающие ΔpH = 3, но, по-видимому, дают мало информации о ситуации фотосинтезирующего листа, где отложение протонов в тилакоиды и отток протонов из тилакоидов во время синтеза АТФ происходят одновременно.Поскольку барьеры проницаемости препятствуют использованию 9-аминоакридина для измерения ΔpH в листьях, пришлось искать другой подход. Поскольку взаимосвязь между скоростью синтеза АТФ и величиной протонной движущей силы (pmf) известна (Junesch and Gräber, 1987; Possmeyer and Gräber, 1994) и вклад мембранного потенциала ΔΨ в два компонента pmf, ΔpH и ΔΨ мала, ΔpH можно рассчитать по ассимиляции углерода. Поглощение CO ₂ измеряли в листьях как функцию потока фотонов в присутствии 1% кислорода для предотвращения фотодыхательного обмена АТФ (Schönknecht et al ., 1995). ATP / CO ₂ в этой ситуации близко к 3. Одновременно измеряли как фотохимическое, так и нефотохимическое тушение флуоресценции хлорофилла и выражали в виде коэффициентов тушения q _P и q _N (для расчета этих коэффициентов из измерений флуоресценции см. Van Kooten and Snel, 1990). Поскольку фотохимия, флуоресценция и рассеяние световой энергии в виде тепла конкурируют друг с другом, измерения флуоресценции могут дать ценную информацию об использовании света фотосинтетическим аппаратом (Schreiber et al ., 1986; ван Кутен и Снель, 1991; Краузе и Вайс, 1991). Данные флуоресценции и газообмена Schönknecht et al . показывают, что свет эффективно использовался для снижения содержания углерода уже при значениях ΔpH, близких к 2 (Schönknecht et al ., 1995). Показатель эффективности использования фотохимического света, q _P , был близок к 1 до значений ΔpH около 2,4. Она резко снижалась с увеличением ΔpH. При ΔpH 2,6 значение q _P уменьшилось примерно до 0.5. Как и ожидалось, значения показателя рассеивания энергии q _N были низкими до значений ΔpH около 2,4. Они резко увеличивались при более высоких значениях ΔpH и были недалеко от 0,8 при ΔpH 2,6. Важно отметить, что соотношение между диссипацией энергии и ΔpH сильно отклоняется от ожидаемого, если диссипация энергии регулируется простым протонированием аминокислотного остатка белка. Формально резкость увеличения диссипации энергии с увеличением ΔpH предполагает гекса-кооперативность протонного действия.Согласно недавно полученной информации, кажущаяся гекса-кооперативность может быть результатом взаимодействия зеаксантина с протонированным тилакоидным белком, который образует рассеивающие энергию экситонные ловушки в антеннах фотосистемы II (Бухов и др. ., 2001 a ). .

Какие реакции вносят вклад в градиент транстилакоидных протонов в листьях?

Основные пути переноса электронов у высших растений и водорослей связаны с активностью цикла Кальвина.В зависимости от соотношений CO ₂ к O ₂ в сайтах связывания рибулозобисфосфаткарбоксилазы, рибулозобисфосфат является либо карбоксилированным, либо оксигенированным. В обоих случаях образуется 3-фосфоглицерат. После фосфорилирования АТФ конечный акцептор электронов 1,3-бисфосфоглицерат восстанавливается НАДФН. Для восстановления НАДФ до НАДФН требуется 2 электрона. Отношение АТФ / НАДФН близко к 1,5 не только при ассимиляционной продукции углеводов, но и при фотодыхательном окислении углеводов.Как указано выше, отложение протонов в тилакоиды и отток протонов во время реакций ассимиляции и фотодыхания электронов, таким образом, почти сбалансированы. Протонный градиент, достаточно большой, чтобы поддерживать образование зеаксантина и протонирование белка, не может быть сформирован.

Иная ситуация наблюдается при ассимиляции фотосинтетического азота или серы и при восстановлении кислорода в реакции Мелера. В этих случаях связанный поток электронов с NO ₂ ^—, сульфатом или кислородом не сопровождается или не сопровождается напрямую потреблением АТФ.Вследствие этого осаждение протонов во время переноса электронов не уравновешивается оттоком протонов. Это может способствовать усилению подкисления внутренней части тилакоидов. Однако, хотя ассимиляция азота (которая связана с ассимиляцией углерода) вносит значительный вклад в общий поток электронов в расширяющихся листьях, восстановление нитратов никогда не наблюдалось для уменьшения потока электронов в фотосинтезирующих листьях, хотя было показано, что количество нитрита в субстрате контролирует поток электронов в листьях. изолированные хлоропласты с помощью протонного градиента транстилакоидов (Kobayashi et al ., 1979). Отсутствие контроля потока электронов в листьях, которые активны в ассимиляции азота, показывает, что не происходит дополнительного отложения протонов, которое привело бы к образованию зеаксантина и протонированию белка, необходимого для рассеивания энергии.

Поток электронов к сульфату намного медленнее, чем поток электронов к нитриту в фотосинтезирующих листьях. Он не может вносить заметный вклад в подкисление тилакоидов.

Более серьезным кандидатом на заметную роль в контролируемом рассеянии энергии является кислород в реакции Мелера.Его уменьшение сопровождается потоком связанных электронов (Schreiber, Neubauer, 1990). Однако закисление тилакоидов в восстанавливающих кислород интактных хлоропластах больше, чем может быть объяснено отложением протонов во время линейного потока электронов к кислороду (Kobayashi and Heber, 1994). По-видимому, восстановление кислорода и циклический поток электронов происходят одновременно. В недавних экспериментах с листьями ячменя Кларк и Джонсон не смогли получить доказательства контроля фотосистемы II, который можно было бы отнести к восстановлению кислорода в реакции Мелера (Clarke and Johnson, 2001).При низких температурах реакция Мелера фактически отсутствовала. Считалось, что циклический перенос электронов отвечает за подкисление тилакоидов, которое приводит к эффективному рассеиванию избыточной энергии возбуждения в виде тепла.

НАДФ намного предпочтительнее кислорода в качестве акцептора электронов в интактных хлоропластах. Восстановленный НАДФ отдает свои электроны не только 1,3-бисфосфоглицерату при ассимиляции и фотодыхании, но также оксалоацетату, который восстанавливается до малата в изолированных хлоропластах (Scheibe, 1990).В то время как восстановление бисфосфоглицерата не сопровождается сопряженным циклическим переносом электронов, степень подкисления тилакоидов во время восстановления оксалоацетата указывает на одновременное возникновение линейного и циклического транспорта электронов (Иванов, и др., , 1998). Фермент, восстанавливающий оксалоацетат, регулируется светом. Он активен только при повышенном соотношении НАДФН / НАДФ, которое позволяет переключать электроны по циклическому пути. Низкое соотношение НАДФН / НАДФ во время восстановления бисфосфоглицерата направляет все электроны к бисфосфоглицерату.

Нитрит восстанавливается в интактных хлоропластах восстановленным ферредоксином, а не НАДФН. С нитритом в качестве акцептора электронов закисление тилакоидов происходит только за счет линейного транспорта электронов (Kobayashi and Heber, 1994; Иванов и др. ., 1998). Очевидно, быстрое окисление восстановленного ферредоксина обеспечивает исключительное возникновение линейного переноса электронов до тех пор, пока восстановление нитрита не приближается к насыщению. Как и при низком соотношении НАДФН / НАДФ, быстрое окисление восстановленного ферредоксина предотвращает переток электронов в циклический путь.

Значение снижения содержания кислорода в листьях

В классических экспериментах Д. И. Арнона с изолированными тилакоидами правильное окислительно-восстановительное равновесие определяло возникновение циклического фотофосфорилирования (Arnon and Chain, 1979). При наличии эффективного акцептора электронов и в значительной степени окисленных переносчиков электронов в цепи переноса электронов циклический поток электронов подавляется в пользу линейного потока электронов. Он также подавляется, когда переносчики электронов между фотосистемой II и фотосистемой I в значительной степени уменьшены и, следовательно, неспособны принимать электроны от циклического пути (Ziem-Hanck and Heber, 1980).Таким образом, активность фотосистемы II контролирует активность фотосистемы I.

На вопрос, может ли фотосистема I, в свою очередь, управлять фотосистемой II (Heber and Walker, 1992), был дан ответ, когда было замечено, что при фотосинтезе листья закрываются устьицами, что ограничивает доступ CO ₂ , но не кислорода ( соотношение кислород / CO ₂ воздуха равно 620), сдвигает квантовую эффективность потока электронов через фотосистемы с отношения 1/1 до соотношений, указывающих на более быстрый поток электронов через фотосистему I, чем через фотосистему II (Gerst et al ., 1995). Более прямая информация была получена, когда адаптированные к темноте листья (для инактивации регулируемых светом ферментов цикла Кальвина) освещались дальним красным светом, который слабо поглощается фотосистемой I и почти не поглощается фотосистемой II. Пока цикл Кальвина не был активирован (т. Е. Пока линейный поток электронов оставался неактивным), квантовый выход реакций фотосистемы II значительно снижался даже при наличии уровней кислорода в воздухе, что указывает на временное подавление регуляции фотосистемы II. -Красный свет, или зависящее от дальнего красного цвета образование энергетической ловушки, которая может эффективно конкурировать с фотосистемой II за захват света (Cornic et al ., 2000). Важно отметить, что оптические измерения на длине волны 505 нм показали, что зеаксантин образовывался при дальнем красном освещении, пока линейный перенос электронов был медленным. Синтез зеаксантина прекратился, когда акцепторная сторона фотосистемы I была открыта для линейного потока. Наблюдения показывают, что дальний красный свет поддерживает связанный циклический перенос электронов со скоростью, достаточной для снижения внутритилакоидного pH, не только для синтеза зеаксантина, но и для реакции протонирования, которая допускает диссипацию, а не сохранение световой энергии.Диссипация энергии была заменена ее сохранением, как только электроны, выведенные из цепи переноса электронов, получили возможность перемещаться к внешним акцепторам.

Следует подчеркнуть, что связанный линейный поток электронов к кислороду в реакции Мелера не был способен в дальнем красном свете снизить внутритилакоидный pH в достаточной степени для контроля фотосистемы II, тогда как циклический перенос электронов был эффективным. Кислород действовал как уравновешивающий агент, а не как эффективный акцептор электронов.Когда метилвиологен добавлялся в качестве промежуточного акцептора электронов на пути к кислороду, поток электронов ускорялся, а циклический поток электронов подавлялся. Даже ускоренный линейный поток не смог контролировать активность фотосистемы II в дальнем красном свете. Наблюдения показывают, что концепция окислительно-восстановительного равновесия, которую Арнон исследовал для тилакоидов несколько десятилетий назад, применима и для листьев. Он отводит важную физиологическую роль фотодыхательному окислению углеводов (Wu et al ., 1990; Heber и др. , 1995; Козаки и Такеба, 1996; Визе и Хебер, 1998). Когда устьица закрыты под действием водного стресса, линейный перенос электронов, разрешенный взаимодействием высвобождения СО ₂ на фотодыхании и повторной фиксации высвобожденного СО ₂ , предотвращает чрезмерное сокращение переносчиков электронов, которое могло бы блокировать связанный циклический транспорт электронов. Несмотря на то, что нет никаких сомнений в том, что восстановление одновалентного кислорода в реакции Мелера, действующее совместно с циклическим потоком электронов, может управлять активностью фотосистемы II при сильном освещении (Schreiber and Neubauer, 1990; Kobayashi and Heber, 1994), само восстановление кислорода кажется слишком большим. замедляет рост листьев (Badger et al ., 2000; Clarke and Johnson, 2001), чтобы предотвратить повышенное сокращение переносчиков электронов, которое приводит к фотоповреждению (Anderson and Barber, 1996). В интактных хлоропластах восстановление цепи переноса электронов увеличивается, когда циклический транспорт электронов ингибируется антимицином А во время переноса электронов к кислороду (Иванов, и др., , 1998). Повышенная редукция увеличивает чувствительность к фотоингибированию.

Незаменим ли зеаксантин для рассеивания избыточной световой энергии в листьях?

Имеется много информации о светозависимом образовании зеаксантина и его роли в рассеянии избыточной световой энергии, и был проведен обзор большого количества литературы (Demmig-Adams and Adams, 1992; Horton et al ., 1996; Нийоги, 1999; Гилмор и Говинджи, 1999). В настоящее время мало сомнений в том, что доступность зеаксантина и протонирование белка важны для быстро обратимого образования эффективных энергетических ловушек в антеннах фотосистемы II, которые конкурируют с реакционным центром за захват энергии. Образование и распад ловушек можно удобно отслеживать по изменениям в рассеянии света на 535 нм листьями, которые вскоре были признаны зависящими от энергии (Heber, 1969). Изменения рассеяния происходят намного быстрее, чем медленные обратимые взаимопревращения зеаксантина / виолаксантина, что свидетельствует о преобладании обратимой реакции протонирования при образовании и распаде ловушек.Зеаксантин — это сторонний наблюдатель, который активизируется реакцией протонирования.

Интересно, что попытки вызвать путем добавления CO ₂ в качестве протонирующего агента быстрое рассеивание энергии в затемненных листьях, содержащих зеаксантин (которые получали короткие световые вспышки для целей мониторинга), не увенчались успехом. Свет требовался в дополнение к зеаксантину и CO ₂ , что указывает на то, что в листьях зеаксантин и протонирование, хотя и необходимы, недостаточны для эффективного рассеивания энергии (Бухов и др. ., 2001 б ). Также необходим третий фактор. Это обеспечивается светом.

Хотя зеаксантин важен, он не обязателен для рассеивания энергии в освещенных листьях (Schreiber and Neubauer, 1990). Дитиотреитол (DTT) ингибирует деэпоксидирование виолаксантина до зеаксантина (Yamamoto and Kamite, 1972), но не подавляет фотосинтез. Мутант npq1-2 Arabidopsis не может синтезировать зеаксантин (Niyogi et al ., 1998). Тем не менее, сильный свет стимулировался как в мутантных, так и в обработанных DTT листьях безызлучательной диссипации энергии, хотя и не так сильно, как в контрольных листьях, содержащих зеаксантин (Bukhov et al ., 2001 б ). Повышенный уровень восстановления первичного акцептора хинона Q _A в реакционном центре фотосистемы II указывает на повышенную чувствительность к фотоповреждению.

Моделирование тушения флуоресценции хлорофилла, когда Q _A либо восстанавливается, либо окисляется, на основе известных характеристик миграции энергии в теле пигмента и химического состава реакционного центра, позволяет прогнозировать, происходит ли диссипация энергии в антеннах или в реакции центр фотосистемы II (Бухов и др. ., 2001 б ). Используемая модель основана на модели равновесия гетерогенной пары экситон / радикал Хольцварта (Schatz et al ., 1988). Сравнение предсказаний модели с экспериментальными данными показало, что только часть измеренной диссипации энергии в листьях происходит в антеннах, а другая часть — в реакционных центрах фотосистемы II. Когда синтез зеаксантина был подавлен с помощью DTT, анализ тушения показал, что диссипация энергии была смещена в реакционные центры.Тушение флуоресценции хлорофилла реакционным центром уже предлагалось (Schreiber, Neubauer, 1990).

Незаменим ли зеаксантин для рассеивания избыточной световой энергии во мхах?

Медленное высыхание пойкилового мха на солнце (как это обычно происходит после ночной гидратации) приводит к резкому гашению флуоресценции хлорофилла. В сухом мхе на использование фотохимической энергии больше не указывает светозависимое увеличение флуоресценции хлорофилла.В отсутствие измеримой фотохимии снижение флуоресценции указывает на повышенное рассеяние энергии. Никакой потери флуоресценции не наблюдалось, когда листья после удаления их эпидермиса, чтобы сделать сушку, сопоставимую с сушкой, испытываемой мхом, были обезвожены. Регидратация привела к быстрому увеличению флуоресценции мха, тогда как гидратация высушенных листьев фактически уменьшила флуоресценцию (Heber et al ., 2000). Способность к фотохимическому преобразованию энергии быстро восстанавливалась во мхе во время регидратации.Свет, превышающий тот, который можно использовать для фотохимии, эффективно рассеивался, о чем свидетельствует резко возросшее нефотохимическое тушение флуоресценции при сильном свете. Фактически, избыток света даже не требовался для рассеивания энергии у гидратированных Grimmia alpestris (Heber et al ., 2000) или Rhytidiadelphus squarrosus (Bukhov et al ., 2001 a ), которые были освещены перед потемнением накапливать зеаксантин. В присутствии зеаксантина, но не в его отсутствие, протонирование высокими концентрациями CO ₂ вызывает сильное гашение даже так называемой «темной» флуоресценции, т.е.е. флуоресценция, вызванная красным светом с интенсивностью, которая слишком мала для получения легко измеримых фотохимических реакций. Такое тушение всегда свидетельствует об эффективном диссипации энергии, зависящей от зеаксантина. Сравнимого гашения «темной» флуоресценции в листьях не наблюдалось (Бухов, и др., , 2001, , b, ). Однако, когда после длительного потемнения зеаксантин снова превратился в виолаксантин, протонирование CO ₂ больше не могло погасить «темную» флуоресценцию мха.Эксперименты показали, что в гидратированном мхе (но не в листьях) протонирования и зеаксантина вполне достаточно для эффективного рассеивания энергии. В соответствии с этим сравнение предсказаний модели с экспериментальными данными свидетельствует о том, что практически вся диссипация энергии происходит в гидратированном мхе в антеннах и практически отсутствует в реакционных центрах фотосистемы II (Бухов и др. ., 2001 b ). . Однако, когда синтез зеаксантина подавлялся DTT, диссипация энергии смещалась к реакционным центрам.

Сравнение нефотохимического тушения флуоресценции (т. Е. Диссипации энергии) с содержанием зеаксантина во мхе показало, что менее трех молекул зеаксантина было достаточно, чтобы конкурировать с реакционным центром фотосистемы II за захват энергии на равных условиях при условии наличия внутритилакоида. pH был достаточно низким для эффективного протонирования белков (Бухов, и др., ., 2001, , ).

В листьях математический анализ показал гекса-кооперативность действия протонов на диссипацию энергии (Schönknecht et al ., 1995). В гидратированном мхе при высоких концентрациях протонирующего агента CO ₂ почти не происходило рассеяние «темной» энергии до тех пор, пока отсутствовал зеаксантин, но протонирование становилось очень эффективным, когда присутствовал зеаксантин (Heber et al ., 2000. ; Бухов и др. ., 2001 а ). Это предполагает, что то, что формально описывалось как гекса-кооперативность действия протонов, на самом деле было результатом связывания зеаксантина с протонированным хлорофилл-содержащим белком, возможно, продуктом гена PsbS (Li et al ., 2000). Это превращает этот хлорофилл-содержащий белок в эффективную энергетическую ловушку (Gilmore and Govindjee, 1999).

Незаменим ли зеаксантин для рассеивания избыточной световой энергии лишайниками?

Ответ на этот простой вопрос зависит от того, связан ли лишайник с зелеными водорослями или цианобактериями. Последние не имеют цикла виолаксантин / зеаксантин. Очевидно, что в их случае зеаксантин не может быть важным фактором диссипации энергии.Когда лишайники, как «зеленые», так и «сине-зеленые», высыхают на солнце после ночной гидратации, флуоресценция хлорофилла сильно уменьшается, а разделение заряда в реакционном центре фотосистемы II значительно уменьшается. Фотосистема I может оставаться полностью активной, как это наблюдается у сухой Xanthoria elegans , которая связана с зелеными водорослями (Heber et al ., 2000), или у сухой Peltigera rufescens , содержащей цианобактерии. Окисленный P ₇₀₀ в реакционном центре фотосистемы I, как известно, очень эффективно рассеивает поглощенную световую энергию в виде тепла.В других высушенных на воздухе лишайниках с зелеными водорослями, таких как Parmelia sulcata и Hypogymnia Physodes , P ₇₀₀ , окисление не наблюдалось при освещении, возможно, потому, что пигмент уже был окислен. Регидратация лишайников во всех случаях приводила к быстрому усилению флуоресценции и восстановлению не только фотосистемы I, но и чувствительной фотохимии фотосистемы II. Восстановление было очень быстрым у «зеленых» лишайников Parmelia sulcata и Hypogymnia Physodes и намного медленнее у «сине-зеленых» Peltigera rufescens .В целом реакция флуоресценции хлорофилла лишайников с зелеными водорослями была аналогична реакции пойкилового мха Rhytidiadelphus squarrosus . Это было верно не только для обезвоживания и регидратации, но и для лечения DTT, которое ингибировало безызлучательное рассеяние энергии, и для добавления высоких концентраций CO ₂ к потемневшим лишайникам, которые уменьшали « темную » флуоресценцию только после предыдущего освещения, но не после длительного потемнения, во время которого фотоаккумулированный зеаксантин, как известно, снова превращается в виолаксантин (Heber et al ., 2000). В освещенных зеаксантинсодержащих лишайниках связанный циклический перенос электронов оказался основным источником подкисления тилакоидов, но добавление высоких концентраций CO ₂ еще больше увеличивало диссипацию энергии. Важно отметить, что высокие концентрации CO ₂ были неэффективны для тушения флуоресценции «сине-зеленого» Peltigera rufescens (неопубликованные наблюдения). Таким образом, кажется, что для гидратированных лишайников с зелеными водорослями зеаксантина и протонирования достаточно для эффективного безызлучательного рассеивания энергии в ловушках, которые образуются в антеннах фотосистемы II.Однако потеря флуоресценции хлорофилла во время сушки, по-видимому, не требует присутствия зеаксантина, потому что она была аналогичной у адаптированных к свету и темноте «зеленых» лишайников, а также наблюдалась у «сине-зеленых» Peltigera .

Outlook

Еще предстоит ответить на многие вопросы в дальнейшей работе. Почему комбинации зеаксантина и низкого внутритилакоидного pH достаточно у некоторых гидратированных мхов и «зеленых» лишайников, но не у высших растений, чтобы рассеивать энергию даже очень слабого света в антеннах фотосистемы II, а не использовать ее для получения энергии консервация в открытых реакционных центрах? Какая реакция у высших растений отвечает за потребность в дополнительном свете для эффективного рассеивания энергии в антеннах? Что необходимо, чтобы превратить реакционный центр фотосистемы II из энергосберегающего в центр рассеивания энергии? Что отвечает за стабилизацию фотосинтетического аппарата пойкилогидрических мхов и лишайников, связанных с зелеными водорослями или цианобактериями, чтобы выдерживать обезвоживание под солнечным светом? Стабилизация находит выражение в потере флуоресценции хлорофилла и потере легко измеримого разделения зарядов в фотосистеме II.В чем отличие от листьев высших растений, которым не удается погасить флуоресценцию хлорофилла во время сушки и которые поддерживают эффективное разделение зарядов в сухом состоянии, вызывая фотореакции, повреждающие реакционные центры? Ответы на эти вопросы потребуют тщательного изучения фотохимии реакционных центров различных фотосинтезирующих организмов при разном водном потенциале, вплоть до водного потенциала пустынного воздуха в солнечный летний день.

Этот отчет является результатом работы, которая проводилась при поддержке Deutsche Forschungsgemeinschaft в рамках Sonderforschungsbereich 251 Университета Вюрцбурга с 1989 г. до конца 2000 г.

Список литературы

Андерсон Б., Барбер Дж.

1996

. Механизмы фотоповреждения и деградации белков при фотоингибировании фотосистемы II. В: Бейкер Н.Р., изд.

Фотосинтез и окружающая среда

. Дордрехт: Kluwer Academic Publishers,

101

–121.

Арнон Д.И., Сеть РК.

1979

. Регуляторные пути переноса электронов при циклическом фотофосфорилировании.

Письма ФЕБС

102

,

133

–138.

Асада К.

1999

. Круговорот воды и воды в хлоропластах: улавливание активных атомов кислорода и рассеяние избыточных фотонов.

Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений

50

,

601

–639.

Барсук М.Р., фон Каеммерер С., Рууска С., Накано Х.

2000

. Электронный поток к кислороду у высших растений и водорослей: скорости и контроль прямого фотовосстановления (реакция Мелера) и рубискооксигеназы.

Философские труды Королевского общества, Лондон, B. Биологические науки

355

,

1433

–1446.

Билер К., Фок Х.

1996

. Доказательства вклада реакции Мелера-пероксидазы в рассеивание избыточных электронов в пшенице, подвергшейся стрессу от засухи.

Физиология растений

112

,

265

–272.

Бухов Н.Г., Копецки Дж., Пфюндель Е.Е., Клухаммер С., Хебер У.

2001

а .Несколько молекул зеаксантина на один реакционный центр фотосистемы II обеспечивают эффективное тепловое рассеяние световой энергии в фотосистеме II пойкилового мха.

Планта

212

,

739

–748.

Бухов Н.Г., Хебер У., Визе Ц., Шувалов В.А.

2001

б . Диссипация энергии при фотосинтезе: тушение флуоресценции хлорофилла в реакционных центрах и антенных комплексах.

Planta

212

,

749

–758.

Кларк Дж. Э., Джонсон Дж.

2001

. In vivo Температурная зависимость циклического и псевдоциклического электронного транспорта в ячмене.

Планта

212

,

808

–816.

Корник Г, Бухов Н.Г., Визе С., Блиньи Р., Хебер У.

2000

. Гибкая связь между светозависимым электронным и векторным транспортом протонов в освещенных листьях растений C ₃ . Роль фотосистемы I-зависимой протонной накачки.

Планта

210

,

468

–477.

Деммиг-Адамс Б.

1990

. Каротиноиды и фотозащита растений: роль ксантофилла зеаксантина.

Biochimica et Biophysica Acta

1020

,

1

–24.

Деммиг ‐ Адамс Б., Адамс III WW.

1992

. Фотозащита и другие реакции растений на световой стресс.

Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений

43

,

1413

–1420.

Герст У, Шрайбер У, Нейманис С., Хебер У.

1995

. Циклический поток электронов, зависящий от фотосистемы I, способствует контролю фотосистемы II в листьях, когда устьица закрываются под воздействием водного стресса. В: Mathis P, ed.

Фотосинтез: от света к биосфере

. Материалы X Международного конгресса по фотосинтезу II. Дордрехт: Kluwer Academic Publishers,

835

–838.

Гилмор AM, Говинджи.

1999

. Как высшие растения реагируют на избыток света: рассеяние энергии в фотосистеме II.В: Singhal GS, Renger G, SoporySi SK, Irrgang K ‐ D, Govindjee, ред.

Концепции фотобиологии: фотосинтез и фотоморфогенез

. Нью-Дели: Narosa Publ House,

513

–548.

Хагер А.

1969

. Lichtbedingte pH-Erniedrigung in einem Chloroplasten-Kompartiment als Ursache der Ensermatischen Violaxanthin → Zeaxanthin-Umwandlung; Beziehungen zur Photophosphorylierung.

Планта

89

,

224

–243.

Haraux F, de Kouchkovsky Y.

1980

. Измерение внутренних протонов хлорофилла с помощью 9AA. Связывание протонов, градиент темных протонов и солевые эффекты.

Biochimica et Biophysica Acta

592

,

153

–168.

Haraux F, de Kouchkovsky Y.

1998

. Энергетическая связь и АТФ-синтаза.

Исследования фотосинтеза

57

,

231

–251.

Хебер У.

1969

. Конформационные изменения хлоропластов, вызванные освещением листьев in vivo .

Biochimica et Biophysica Acta

180

,

302

–319.

Heber U, Bilger W, Bligny R, Lange OL.

2000

. Фотореакции двух лишайников, пойкилового мха и высших растений в отношении фотостойкости альпийских растений: сравнение.

Планта

211

,

770

–780.

Хебер Ю., Блиньи Р., Стреб П., Дус Р.

1995

. Фотодыхание необходимо для защиты фотосинтетического аппарата растений C ₃ от фотоинактивации под солнечным светом.

Botanica Acta

109

,

307

–315.

Хебер У., Уокер Д.

1992

. О двойственной функции связанного циклического электронного транспорта в листьях.

Физиология растений

100

,

1621

–1626.

Хоуп А.Б., Хэндли Л., Мэтьюз Д.Б.

1985

. Дальнейшие исследования транслокации протонов в хлоропластах после однократных вспышек оборота. III. Условия функционирования кажущегося Q-цикла в тилакоидах.

Австралийский журнал физиологии растений

12

,

387

–394.

Хортон П., Рубан А.В., Уолтерс Р.Г.

1996

. Регулирование светосборов зеленых растений.

Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений

47

,

655

–684.

Иванов Б, Шмелева, Овчинникова В.

1985

. Стехиометрия поглощения протонов изолированными хлоропластами гороха при различной интенсивности света.

Журнал биоэнергетики и биомембран

17

,

239

–249.

Иванов Б., Кобаяши Ю., Бухов Н.К., Хебер У.

1998

. Фотосистема I-зависимый циклический поток электронов в интактных хлоропластах шпината: возникновение, зависимость от окислительно-восстановительных условий и акцепторов электронов и ингибирование антимицином A.

Исследования фотосинтеза

57

,

61

–70.

Junesch U, Gräber P.

1987

.Влияние окислительно-восстановительного состояния и активации АТФ-синтазы хлоропластов на синтез / гидролиз АТФ, связанный с транспортом протонов.

Biochimica et Biophysica Acta

893

,

275

–288.

Кобаяси Ю., Иноуэ Ю., Сибата К., Хебер У.

1979

. Контроль потока электронов в интактных хлоропластах за счет внутритилакоидного pH, а не за счет потенциала фосфорилирования.

Планта

146

,

481

–486.

Kobayashi Y, Heber U.

1994

. Скорость векторного транспорта протонов поддерживается циклическим потоком электронов во время восстановления кислорода освещенными интактными хлоропластами.

Исследования фотосинтеза

41

,

419

–428.

Кобаяши Ю., Хебер У.

1995

. Биоэнергетика ассимиляции углерода в интактных хлоропластах: связывание транспорта протонов с электронами при соотношении H ⁺ / АТФ = 3 в синтезе АТФ.

Физиология растительных клеток

36

,

1629

–1637.

Kobayashi Y, Kaiser W, Heber U.

1995

. Биоэнергетика ассимиляции углерода в интактных хлоропластах: связывание транспорта протонов с электронами при соотношении H ⁺ / e = 3 несовместимо с H ⁺ / ATP = 3 в синтезе АТФ.

Физиология растительных клеток

36

,

1613

–1620.

Козаки А., Такеба Г.

1996

.Фотодыхание защищает фотосинтез C ₃ от фотоокисления.

Природа

384

,

557

–560.

Krause GH, Weis E.

1991

. Флуоресценция и фотосинтез хлорофилла: основы.

Ежегодный обзор физиологии и молекулярной биологии растений

42

,

313

–349.

Куррек Дж., Лю Б., Напивотски А., Селлин С., Эккерт Х-Дж, Эйхлер Х-Дж, Ренгер Г.

1997

.Стехиометрия пигментов и образование радикальных пар при насыщающем импульсном возбуждении в препаратах D1 / D2 / cytb559.

Biochimica et Biophysica Acta

1318

,

307

–315.

Lange OL, Green TGA, Heber U.

2001

. Фотосинтетическое производство лишайников, зависящее от гидратации: что лабораторные исследования говорят нам о полевых показателях?

Журнал экспериментальной ботаники

52

,

000

–000.

Li X ‐ P, Björkman O, Shih C, Grossman AR, Rosenquist M, Jansson S, Niyogi KK.

2000

. Связывающий пигмент белок, необходимый для регуляции фотосинтетического сбора света.

Природа

403

,

391

–395.

Нийоги К.К.

1999

. Возвращение к фотозащите. Генетический и молекулярный подходы.

Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений

50

,

333

–359.

Нийоги К.К., Гроссман А.Р., Бьоркман О.

1998

. Мутанты Arabidopsis определяют центральную роль ксантофиллового цикла в регуляции преобразования фотосинтетической энергии.

Заводская ячейка

10

,

1121

–1134.

Осмонд CB, Грейс CE.

1995

. Перспективы фотоингибирования и фотодыхания в полевых условиях: основная неэффективность световых и темных реакций фотосинтеза?

Журнал экспериментальной ботаники

46

,

1351

–1362.

Pfündel EE, Dilley RA.

1993

. Зависимость деэпоксидирования виолаксантина от pH в изолированных хлоропластах гороха.

Физиология растений

101

,

65

–71.

Possmeyer FE, Gräber P.

1994

. PH _в и pH _из зависимости скорости синтеза АТФ, катализируемого хлоропластом H ⁺ -АТФаза, CF ₀ F ₁ , в протеолипосомах.

Журнал биологической химии

269

,

1896

–1904.

Богатый пр.

1991

. Осмохимия комплексов с переносом электрона.

Bioscience Reports

11

,

539

–571.

Румберг Б., Шуберт К., Стрелов Ф., Тран-Ань Т.

1990

. Отношение сочетания H ⁺ / АТФ в H ⁺ -АТФ-синтазе хлоропластов шпината равно четырем. В кн .: Балщеффский М., ред.

Современные исследования фотосинтеза, III

. Дордрехт: Kluwer Academic Publishers,

125

–128.

Ruuska SA, Badger MR, Andrews TJ, von Caemmerer S.

2000

. Фотосинтетические электроны опускаются в трансгенном табаке с пониженным количеством Рубиско: мало доказательств значительной реакции Мелера.

Журнал экспериментальной ботаники

51

,

357

–368.

Сапошников Д.Ю., Колиотова Д.Р., Гиллер Ю.Е.

1966

. Спектр действия деэпоксидирования виолаксантина.

Доклады Академии Наук СССР

171

,

740

–741.

Schatz GH, Brock H, Holzwarth AR.

1988

. Кинетическая и энергетическая модель первичных процессов в фотосистеме II.

Биофизический журнал

54

,

397

–405.

Шайбе Р.

1990

. Модуляция света / темноты: регулирование метаболизма хлоропластов в новом свете.

Botanica Acta

103

,

327

–334.

Schönknecht G, Neimanis S, Katona E, Gerst U, Heber U.

1995

. Связь между фотосинтетическим транспортом электронов и градиентом протонов транстилакоидов в интактных листьях.

Proceedings of the National Academy of Sciences, USA

92

,

12185

–12189.

Schreiber U, Neubauer C.

1990

. O ₂ -зависимый электронный поток, активация мембраны и механизмы нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла.

Исследования фотосинтеза

25

,

279

–293.

Schreiber U, Schliwa U, Bilger W.

1986

. Непрерывная регистрация фотохимического и нефотохимического тушения флуоресценции с помощью модулирующего флуорометра нового типа.

Исследования фотосинтеза

10

,

51

–62.

Seelert H, Poetsch A, Dencher NA, Engel A, Stahlberg H, Müller DJ.

2000

. Протонная турбина заводского двигателя.

Природа

405

,

418

–419.

van Kooten O, Snel JFH.

1991

. Прогресс в исследованиях флуоресценции и номенклатуре для анализа тушения.

Исследования фотосинтеза

25

,

147

–150.

Ву Ван Т, Румберг Б .

1986

. Количественная связь между тушением флуоресценции 9-аминоакридина и внутренним pH в хлоропластах. В: Biggins J, ed.

VII международный конгресс по фотосинтезу; Реферат

.Провиденс: Университет Брауна,

108

–109.

Визе С., Ши Л-Б, Хебер У.

1998

. Восстановление кислорода в реакции Мелера недостаточно для защиты фотосистем I и II листьев от фотоинактивации.

Physiologia Plantarum

102

,

437

–446.

Ву Дж, Нейманис С., Хебер У.

1990

. Фотодыхание более эффективно, чем реакция Мелера, для защиты фотосинтетического аппарата от фотоингибирования.

Botanica Acta

104

,

283

–291.

Ямамото HY, Камите.

1972

. Влияние дитиотреитола на деэпоксидирование виолаксантина и изменения оптической плотности в области 500 нм.

Biochimica et Biophysica Acta

267

,

538

–543.

Ziem ‐ Hanck U, Heber U.

1980

. Потребность в кислороде фотосинтетической ассимиляции СО ₂ .

Biochimica et Biophysica Acta

591

,

266

–274.

Зоуни А., Витт Х-Т, Керн Дж., Фромм П., Краусс Н., Сенгер В., Орт П.

2001

. Кристаллическая структура фотосистемы II из Synechococcus elongatus при разрешении 3.8 Å.

Природа

409

,

739

–743.

© Общество экспериментальной биологии

Тонкая настройка устройства для сбора фотосинтетического света для повышения эффективности фотосинтеза и выхода биомассы

Трансгенные растения демонстрируют ряд фенотипов в зависимости от степени снижения Chl

b

Мы выбрали Camelina sativa , член семейства Brassicaceae , как тестовый пример для модификации антенны и фенотипической характеристики. Camelina sativa стала многообещающим сырьем для биотоплива благодаря своим многочисленным желательным характеристикам, включая широкую адаптируемость к различным климатическим условиям, а также низкую потребность в воде, удобрениях и пестицидах. ⁹ . Camelina также является отличным модельным заводом для модификаций антенн из-за его плотной конструкции с вертикальным навесом.

Мы предположили, что существует оптимальный диапазон соотношений Chl a / b , который дает растения с улучшенными фотосинтетическими характеристиками.Наше предположение было основано на следующих предыдущих наблюдениях: (1) водоросли с промежуточными размерами антенн растут быстрее, чем водоросли дикого типа ⁴ ; (2) сорта сои и табака с пониженным содержанием Chl b дают более высокую урожайность, чем сорта дикого типа ¹⁰ ; и (3) растения, полностью лишенные Chl b , имеют очень маленькую светособирающую антенну и значительно снижают рост ¹¹ .

Мы сконструировали трансгенные растения Camelina для изменения размеров светособирающих антенн с использованием подхода РНКи для снижения уровней Chl b путем модуляции уровней экспрессии гена CAO.Геномная шпилька смысловая / антисмысловая конструкция CAO, охватывающая первые два экзона гена CAO и включающая интрон (область петли шпильки) из A. thaliana , экспрессировалась под контролем лист-специфичного промотора CAB1 (рис. 1a, Supp, рис. . S1a). Трансгенные растения, идентифицированные с помощью ПЦР и анализа последовательности ДНК на наличие трансгена. Подтвержденные трансгенные растения впоследствии подвергали скринингу на измененные отношения Chl a / b , которые варьировались от 4 до 19. Для последующих экспериментов мы сосредоточились на трех группах обратных скрещенных линий CAO-RNAi (> поколение T3), охватывающих диапазон Chl a. / b соотношения и размеры антенн для исследования зависимости фотосинтетических характеристик растений от степени уменьшения размеров антенн.

Рисунок 1 РНКи-молчание гена CAO увеличивает соотношение Chl a / b в трансгенных растениях ( a ). Схематическое изображение генной конструкции, используемой для индукции РНКи-сайленсинга генов CAO в C. sativa . Экзоны представлены серо-синими прямоугольниками, а интроны — буквами «V». ( b ) Chl a / b соотношение полностью израсходованных нестареющих листьев в нижнем, среднем и верхнем положении растений 5 и 7-недельного возраста. Результаты представляют собой среднее значение и стандартное отклонение трех независимых экспериментов ( c ) общего Хл на сырую массу нижнего, среднего и верхнего положения листьев 5-недельных растений с различными соотношениями Chl a / b .WT показаны крестами, а трансгенные растения CR — квадратами. Содержание Хл в листьях определяли согласно Porra et al . ³⁴ .

Трансгенные растения были отнесены к трем различным группам в соответствии с их отношениями Chl a / b и фенотипами роста (определенными в возрасте 3–5 недель), включая: линии с низким промежуточным уровнем (CR LI) с Chl a / b. в диапазоне от 4,5 до 6,5, линии с высоким промежуточным уровнем (CR HI), имеющие отношения Chl a / b в диапазоне от 6.5-8,5, и очень высокие линии (CR V-H) с Chl a / b , равным или превышающим 8,5.

Для каждой группы мы сравнили отношения Chl a / b полностью раскрытых листьев в верхнем среднем и нижнем положении растения. Как показано на Рис. 1b и в Таблице S1 Supp, отношения Chl a / b были больше по направлению к верхней части полога и меньше по направлению к нижней части полога для растений дикого типа и трансгенных растений, что отражает увеличение размера антенны сверху. к низу навеса.Все трансгенные растения имели более высокие отношения Chl a / b по сравнению с растениями WT в соответствующих положениях листа. Эта тенденция наблюдалась как для 5-недельных, так и для 7-недельных растений.

Кроме того, мы наблюдали обратную корреляцию между отношениями Chl a / b и общим содержанием Chl на грамм сырой массы в верхних и средних листьях, но не в нижних листьях трансгенных растений. Это снижение содержания Chl, связанное с повышенным соотношением Chl a / b , было наибольшим в верхних листьях и наименьшим — в нижних листьях полога (рис.1в). В отличие от растений дикого типа, CR L-1 и CR H-1, содержание Chl на грамм сырой массы листьев CR VH в разных положениях в пологе не отличалось значимо, что позволяет предположить, что растения CR VH имели максимальное снижение содержания Chl. содержание на всех уровнях в растительном покрове. В соответствии с этой интерпретацией, все положения листьев семинедельных растений CR V-H имели сходные и очень высокие отношения Chl a / b .

Для растений с плотным покровом доступность света является основным ограничивающим фактором для чистого фотосинтетического прироста ¹² .Как показано на Supp Fig. S2a, b, светопропускание через отдельный лист значительно увеличивается с уменьшением размера антенны. Листья дикого типа передают на 36% меньше PAR по сравнению с листьями трансгенных растений с более высоким соотношением Chl a / b (линия CR L-I), что позволяет увеличить проникновение света через растительный покров и улучшить накопление биомассы для линий CR L-I ¹³ .

CR L-I растения с умеренным уменьшением размера антенны имеют повышенную скорость фотосинтеза

Чтобы определить влияние изменений размера антенны на фотосинтез, мы сравнили зависящие от интенсивности света скорости фиксации CO ₂ (рис.2а) у растений, выращиваемых в теплице. По сравнению с диким типом, уровни фиксации CO ₂ у трансгенных CR H-I были снижены на 10–15% по сравнению с растениями дикого типа во всех испытанных диапазонах интенсивности света. Фотосинтетические показатели фиксации CO ₂ были даже более серьезно нарушены у трансгенных CR V-H, имеющих наименьшие размеры антенн, что согласуется с их фенотипом задержки роста. Неудивительно, что также наблюдалось небольшое снижение скорости фотосинтеза в наиболее эффективной линии CR L-I при низкой интенсивности света.Это не является неожиданностью, поскольку растения с усеченной антенной будут иметь менее насыщенные скорости фотосинтеза при более высокой интенсивности света по сравнению с растениями дикого типа. Однако важно отметить, что в условиях высокой освещенности скорость поверхностного фотосинтеза для CR L-1 растений была на 17% выше, чем для WT. Таким образом, растения с немного уменьшенными размерами антенн улучшают фотосинтетические характеристики в условиях высокой освещенности по сравнению с WT, в то время как дальнейшее уменьшение размера антенны приводит к существенному ухудшению скорости фотосинтеза.

Рисунок 2

Сравнение фотосинтетических признаков у WT и трансгенных растений. ( a ) Кривые реакции светонасыщения фотосинтетического CO ₂ скорость фиксации WT, CR LI (Chl a / b = 4,5–6,5, CR HI (Chl a / b = 6,5–8,5) и CR VH (Chl a / b 8.5 или выше). ( b ) Зависимые от времени изменения фотохимической эффективности PSII или Fv / Fm в листьях WT и трех различных трансгенных CR при высоком световом (HL) стрессе при 1000 мкмоль фотонов м ⁻² с ⁻¹ .( c ) Кинетика роста и релаксации нефотохимического тушения (NPQ). Все эксперименты проводились на 3–5-недельных растениях. Результаты представляют собой среднее значение и стандартное отклонение трех независимых измерений. Содержание Хл определяли согласно Porra et al . ³⁴ .

При высоких интенсивностях насыщающего света количество акцепторов электронов фотосистемы II может быть чрезмерно уменьшено из-за ограничений скорости нисходящего потока в фотосинтетическом переносе электронов. В этих условиях замкнутые реакционные центры фотосистемы II подвержены фотоповреждению и круговороту комплексов фотосистемы II.Чтобы определить, повлияли ли изменения в размере антенны на чувствительность фотосистемы II к световым повреждениям, мы измерили фотохимическую эффективность ФС II (Fv / Fm) после воздействия света высокой интенсивности (1000 мкмоль фотонов м ^-2 с ^-1 ), которые обычно наблюдаются. в поле. Ожидалось, что уменьшение размера антенны будет напрямую связано с чувствительностью к фотоповреждению. Однако это было не так. Растения с самой маленькой светособирающей антенной были более чувствительны к сильному фотоповреждению, вызванному светом, чем растения дикого типа или растения с немного меньшей антенной, оптимальной для фотосинтетической эффективности (рис.2б). Высокая светочувствительность трансгенных CR HI была аналогична дикому типу, что согласуется с другими параметрами фотосинтеза, наблюдаемыми для трансгенных растений с оптимальным соотношением Chl a / b около 5.

Нефотохимическое тушение у WT и трансгенных линий

Для дальнейшего понимания В качестве молекулярной основы чувствительности к световому стрессу у растений с измененными размерами светособирающих антенн мы исследовали процессы нефотохимического тушения (NPQ) после светового стресса.NPQ является важным механизмом фотозащиты, который снижает образование повреждающих реактивных радикалов Chl и форм кислорода, образующихся при высоком световом стрессе. NPQ рассеивает избыточную захваченную энергию в виде тепла через цикл зеаксантина. Известно, что мутанты, лишенные белков Chl b , LHCII или демонстрирующие изменения в топологической организации антенны ФСII, обладают существенно сниженной способностью рассеивать избыточную энергию с помощью NPQ, демонстрируя сложное участие антенных белков в процессе NPQ ^14,15 .

Мы проанализировали кинетику и урожай NPQ в контрольных (нестрессированных) дикорастущих и трансгенных линиях после 12-часового периода темноты (ночи). Как показано на фиг. 2c, трансгенные линии CR L-I и CR H-I проявляли кинетику NPQ, аналогичную WT, но NPQ развивался медленнее в линии CR V-H. Кинетика релаксации NPQ также была медленнее в линии CR V-H по сравнению с WT и двумя другими трансгенными линиями CR. Кратковременная кинетика релаксации NPQ соответствует релаксации qE, что предполагает, что механизм гашения энергии qE является нормальным для CR L-I и CR H-I, но нарушен в CR V-H с наименьшим размером антенны.Эти результаты согласуются с увеличением потери фотосинтетической эффективности у трансгенов, имеющих меньшие размеры светособирающих антенн (рис. 2b). Ожидается, что растения с пониженной способностью к NPQ будут более восприимчивы к фотоповреждению при высокой интенсивности света.

Анализ состава тилакоидов с помощью электрофореза в голубом геле и ультрацентрифугирования в градиенте плотности сахарозы. комплексов, мы проанализировали состав и относительное количество различных светособирающих суперкомплексов с использованием солюбилизированных детергентом тилакоидов, фракционированных на синем нативном PAGE (BN-PAGE), методике, обычно используемой для характеристики интактных тилакоидных мембранно-белковых комплексов

¹⁶ .После фракционирования суперкомплекса в неденатурирующих условиях BN-PAGE мы наблюдали 7 основных хлорофилл-содержащих полос (рис. 3a). Четыре верхние полосы на геле представляют различные формы суперкомплексов ФСII, основанные на рутинных исследованиях, основанных на аналогичных анализах, проведенных с использованием близкородственного растения Arabidopsis ^17,18,19,20 . Для высших растений суперкомплекс с наибольшей молекулярной массой, SC1, состоит из димерного ядра (C ₂ ), двух тримеров LHCII (S), прочно связанных с комплексом, и еще двух тримеров, тримеров с умеренной связью (M) ^{17 , 18,19,20} .Суперкомплексы с меньшей молекулярной массой обозначаются как C ₂ S ₂ M (SC2), C ₂ S ₂ (SC3) и C ₂ S (SC4) на основании предыдущих исследований ^{17, 18} . Мы наблюдали, что количество суперкомплексов, содержащих М-тримеры, а также несвязанные слабосвязанные L-тримеры (тример LHCII на рис. 3а), уменьшалось с увеличением отношений Chl a / b . Изменения видимого содержания Chl в различных суперкомплексах между трансгенными линиями CR LI и CR HI линиями предполагает значительное уменьшение суперкомплексов более высокого порядка, а также L-тримеров, поскольку размер периферической антенны уменьшался с увеличением отношений Chl a / b .
Рисунок 3 Анализ

BN-PAGE организации и численности суперкомплекса PSII в зависимости от численности Chl b . Тилакоидные мембраны были выделены из WT (Chl a / b было 3,4), CR LI (Chl a / b было 4,6), CR HI (Chl a / b было 7,9) и CR VH (Chl a / b — 10,0) строк. (a ) Аликвоту тилакоидной суспензии, содержащую 8 мкг Chl, солюбилизировали до конечной концентрации 1% (мас. / Об.) Β-DM и загружали в 4.5–13,5% BN-PAGE. Слева на панели приведены идентичности комплексов фотосистемы. Суперкомплексы PSII назначаются следующим образом: SC1 (C ₂ S ₂ M ₂ ), SC ₂ (C ₂ S ₂ M), SC3 (C ₂ S ₂ ) и SC4 (C ₂ S). Идентификация всех остальных полос была произведена согласно Rantala et al . ¹⁷ . ( b ) CP-комплексы, выделенные ультрацентрифугированием в градиенте плотности сахарозы.Мембраны тилакоидов были выделены из смешанных листьев 6 растений каждой WT (Chl a / b было 3,5) и CR LI (Chl a / b было 5,2), CR HI (Chl a / b было 8,0). и линии CR VH (Chl a / b было 9,8). Идентификация всех полос производилась согласно Barera et al . ²¹ . ( c ) SDS-PAGE анализ тримера LHCII. Маркеры M-молекулярной массы, 1-общие тилакоиды, выделенные из растений WT, тример 2-LHCII, вырезанный из BN-геля (рис.3a, WT), фракция тримеров 3-LHCII из SDGU (WT), фракция тримеров 4-LHCII из SDGU (CR LI), фракция тримеров 5-LHCII из SDGU (CR HI), фракция тримеров 6-LHCII из SDGU (CR VH ). Содержание Хл определяли согласно Porra et al . ³⁴ .

Для дальнейшего изучения влияния изменений соотношений Chl a / b на периферический светособирающий комплекс, наблюдаемый на BN-PAGE (рис. 3a), мы солюбилизировали тилакоидные мембраны детергентом и отделили тримеры LHCII от оставшихся Chl- белковые суперкомплексы с помощью ультрацентрифугирования в градиенте плотности сахарозы (SDGU) (рис.3б). Чтобы определить идентичность белков в тримерах LHCII, разделенных SDGU, мы проанализировали их разнообразие белков с помощью SDS-PAGE (Supp. Fig. S3). Мы наблюдали только один полипептид 25 кДа в полосах тримера LHCII путем окрашивания Кумасси. Чтобы определить относительное снижение уровней пигмента тримера LHCII, мы измерили общий Chl в полосах LHCII. Мы наблюдали, что уровни Chl в тримерах LHCII в трансгенных линиях были снижены на 21%, 38% и 54% для линий CR L-I, CR H-I и CR V-H, соответственно, по сравнению с WT.В соответствии с предыдущими наблюдениями, мы наблюдали, что соотношение Chl a / b (1,56) тримеров WT LHCII было сходным с тем, которое наблюдалось Barera et al . ²¹ . Однако отношения Chl a / b трансгенных линий были значительно выше (от 2,0 до 4,5), чем у WT, что отражает возможную замену Chl a на Chl b и / или потерю Chl b (таблица Supp S2).

Укладка тилакоидной мембраны изменена с помощью модификации антенны

Чтобы определить, повлияла ли потеря тримеров LHCII в трансгенных линиях на архитектуру мембраны, мы исследовали организацию тилакоидной мембраны хлоропластов в C.sativa WT, а также в трансгенных линиях с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Ранее было продемонстрировано, что мутанты с дефицитом Chl b обнаруживают нарушенное образование грана в различных растениях, включая сою ²² и Arabidopsis ²³ . В соответствии с предыдущими наблюдениями, количество тилакоидов на гранулу у трансгенных линий снижалось параллельно с уменьшением уровней Chl b (Fig. 4a-h). Интересно, что наблюдаемые изменения структуры тилакоидной мембраны у трансгенных линий не коррелировали напрямую с изменениями в соотношении Chl a / b .Растения со слегка сниженными уровнями Chl b (CR L-I) имели немного более толстые двойные мембраны и увеличенное просветное пространство по сравнению с диким типом (рис. 4i-l). Эти менее плотно прижатые мембранные структуры в линиях CR L-1 могут способствовать повышению скорости фотосинтеза, поскольку большие объемы просвета будут способствовать диффузии растворимых компонентов электронного переноса, таких как пластоцианин, и облегчить миграцию светособирающих комплексов во время переходов между состояниями или восстановления поврежденной реакции. центральные комплексы.В отличие от растений WT и CR L-1, растения CR H-I с отношениями Chl a / b 6–7 имели более тонкую и компактную двойную тилакоидную мембрану, которая нарушала бы диффузию растворимых и связанных с мембраной белков, снижая эффективность переноса электронов.

Рисунок 4

Сравнение тилакоидной структуры трансгенов WT и CR. ( a — h ) Анализ тилакоидных мембран из трансгенных линий дикого типа и CR с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Листья 3-недельных растений дикого типа и растений CR L-I, CR H-I и CR V-H фиксировали непосредственно через 3 часа после начала световой фазы фотопериода роста и готовили для просвечивающей электронной микроскопии.Срезы хлоропластов показаны для растений дикого типа ( a, e ), CR L-I (b, f), CR H-I ( c, g ) и CR V-H ( d, h ). Полосы на верхней и нижней панелях = 50 и 100 нм соответственно ( и ). Толщина двойных мембран тилакоидов у трансгенов WT и CR LI, CR HI и CR VH, ( j ) Толщина просвета у трансгенов WT и CR, ( k ) Количество тилакоидов на гранулу у дикого типа и мутантов . Среднее и максимальное количество тилакоидов в стопке показано (l ).Количество крахмальных гранул на срез хлоропластов растений WT и CR L-I, CR H-I и CR V-H. Значения основаны как минимум на 15 независимых измерениях плюс или минус стандартное отклонение.

Фенотип роста растений был связан со степенью уменьшения размера антенны

Предыдущие исследования моделирования показывают, что умеренное увеличение соотношений Chl a / b или уменьшение размеров периферических светособирающих антенн может привести к повышению фотосинтетических характеристик и сезонному накоплению биомассы. ²⁴ .Мы наблюдали, что растения с небольшим уменьшением размера антенны (Chl a / b 5–6) демонстрировали повышенный фенотип роста на ранней стадии, в то время как растения с более высокими отношениями Chl a / b были меньше, чем растения WT (рис. 5a, б).

Рисунок 5

Фенотипы роста трансгенных растений WT и CR. ( a ) Сравнение фенотипов роста трехнедельных растений дикого типа (WT) и трансгенных растений. Растения с низким средним размером антенны (CR LI), соответствующим отношениям 4–5 Chl a / b , имеют более интенсивный рост по сравнению как с диким растением, так и с растениями с высоким средним размером (CR HI, отношения Chl a / b 6 –8.5) и очень высокий (отношения CR V-H, Chl a / b выше 8,5)]. Шкала шкалы 10 см. ( b ) Сравнение размера полностью развитых стручков линий WT, CR L-I, CR H-I и CR V-H. Развитие стручков в линиях CR H-I и CR V-H не нарушено, в то время как стручки CR V-H намного меньше по размеру. Масштабная линейка, 1 см. Содержание Хл в листьях определяли по Арнону (1949) ³³ .

Чтобы определить, переносятся ли эти различия в росте в поле, мы провели исследования биомассы и урожайности семян для дикорастущих и трансгенных растений, выращиваемых в полевых условиях (Дополнение.Рис.4). Результаты фенотипического анализа растений, выращенных в полевых условиях, показаны в таблице 1. Как WT, так и трансгенные линии показали изменения в значениях Chl a / b или размере антенн между верхним, средним и нижним листьями. Примечательно, однако, что во всех трансгенных линиях CR отношения Chl a / b были выше на всех уровнях в пологе по сравнению с соответствующими уровнями в пологе для растений дикого типа. В верхней части полога отношения Chl a / b растений WT составляли 3,2 +/- 0.1. Для растений CR-LI и CR H-1 отношения Chl a / b составляли 5,0 +/- 0,3 и 7,0 +/- 0,4 соответственно.

Таблица 1 Соотношения Chl a / b на разных уровнях растительного покрова WT и CR L-I и двух линий CR H-I, выращенных в полевых исследованиях.

В соответствии с нашими предыдущими наблюдениями за характеристиками фотосинтеза, была точка перехода, в которой увеличение соотношений Chl a / b или уменьшение размера светособирающей антенны перестало быть полезным для продуктивности.В целом, трансгенные растения CR-LI, имеющие отношения Chl a / b (в верхней части полога) около 5, имели больший урожай семян (+ 25%) и увеличение общей надземной биомассы (+ 40%) по сравнению с диким типом. чем растения с более высокими отношениями Chl a / b . Интересно, что повышенный урожай семян был связан с большим ветвлением, цветением и увеличением числа бобов у растений CR L-I (Таблица 2).

Таблица 2 Выход линий WT и CR L-I и двух линий CR H-I, выращенных в полевых исследованиях. nr = не имеет значения.

Мы наблюдали, что даже небольшое увеличение отношения Chl a / b более 5,0 привело к резкому снижению продуктивности биомассы. Линия CR, имеющая значение Chl a / b , равное 7,0, имела 61% -ное снижение урожайности семян и 40% -ное снижение биомассы по сравнению с WT (см. Таблицу 2).

Федеральный округ обнаружил, что претензия излагает ограничения как в отношении аппаратуры, так и процесса, может быть определена

1 марта 2016 года Апелляционный суд Федерального округа вынес решение по делу UltimatePointer, LLC v.Nintendo Co. , № 2015-1297, 2016 BL 60387 (Федеральный округ, 01 марта 2016 г.). Один из вопросов, решенных судом, заключался в том, являются ли претензии UltimatePointer бессрочными, в том числе аппаратные и процессуальные декламации. Федеральный округ отменил решение районного суда о бессрочности патентных требований.

В Руководстве по процедуре патентной экспертизы Управления по патентам и товарным знакам США указано, что заявление может быть определенным, если оно включает как структурные, так и функциональные особенности. Например, Раздел 2173.05 (f) конкретно говорится, что пункт формулы, который гласит: «Продукт, полученный способом по п.1» или «[а] способ получения этанола, включающий контактирование амилозы с культурой по п.1 при следующих условиях…». не является неопределенным. В этом разделе действительно говорится, что если формат приводит к путанице, то отклонение будет правильным в соответствии с 35 USC. 112 (b) или до AIA 35 U.S.C. 112, второй абзац.

Апелляционный суд одобрил такие претензии, если ясно, что ссылка в претензии устройства на функцию просто определяет возможности структуры устройства.Эта ситуация контрастирует с утверждением, которое требует от пользователя фактического использования структуры для выполнения декларируемой функции.

Например, в деле Microprocessor Enhancement Corp. против Texas Instruments Inc. , 520 F.3d 1367 (Fed. Cir. 2008) Суд определил, что претензия, направленная к процессору компьютера, включая инструкции для выполнения различных функций, была определена . Эти функции включали «выполнение логической алгебраической оценки», «создание разрешения записи», «включение» или «отключение» и «определение».«Суд установил, что иск был явно ограничен a. . . процессор, обладающий указанной структурой, и , способный выполнять указанные функции ». Указанное перечисление формулы указывает только на возможности структуры, а не на фактическое использование.

Аналогичным образом суд в деле HTC Corp. против IPCom GmbH & Co. , 667 F.3d 1270, 101 USPQ2d 1518 (Fed. Cir. 2012) постановил, что иск, предъявленный к мобильной станции для использования в сети был определенным. Претензия включала «хранение», «хранение» и другие функциональные ограничения.Считалось, что эти повторения просто устанавливают эти функции в качестве базовой сетевой среды, в которой работает мобильная станция.

Напротив, если утверждение об устройстве требует использования пользователем, а не простой возможности такого использования, то требование может быть неопределенным. См. , например. , IPXL Holdings, LLC против Amazon.com, Inc. , 430 F.3d 1377, 1384 (Федеральный округ, 2005 г.). Искомая претензия в IPXL Holdings была:

25.Система по п. 2 [включающая средство ввода], в которой предсказанная информация о транзакции содержит как тип транзакции, так и параметры транзакции, связанные с этим типом транзакции, и пользователь использует средство ввода, чтобы либо изменить прогнозируемую информацию транзакции, либо принять отображаемый тип транзакции. и параметры транзакции.

Суд в деле IPXL Holdings определил этот иск как бессрочный, поскольку неясно, произошло ли нарушение при создании системы или при ее использовании пользователем.

Аналогичным образом, в деле «In re Katz Interactive Call Processing Patent Litigation», 639 F.3d 1303, 1318 (Fed.Cir. 2011), Федеральный округ подтвердил вывод окружного суда о том, что иски являются бессрочными, поскольку они были направлены двум установленным законом классам. В рассматриваемых претензиях упоминаются «средства интерфейса для предоставления автоматических голосовых сообщений. . . некоторым из указанных индивидуальных абонентов, при этом указанные отдельные абоненты вводят данные в цифровом виде ». Федеральный округ рассудил, что пункт, требующий от абонентов вводить данные в цифровом виде, не указывает на простую функциональную возможность, а скорее направлен на действия пользователя.

В UltimatePointer одна из спорных претензий была:

1. Устройство для управления элементом изображения, созданного компьютером, содержащее:

портативное устройство, в том числе:

, датчик изображения, указанный датчик изображения генерирует данные, относящиеся к расстоянию между первой точкой и второй точкой, первая точка имеет заранее определенное отношение к изображению, сгенерированному компьютером, а вторая точка имеет заранее определенное отношение к корпусу карманного компьютера; и

, , процессор, подключенный к упомянутому портативному устройству для приема упомянутых сгенерированных данных, относящихся к расстоянию между первой точкой и второй точкой, и запрограммированный на использование расстояния между первой точкой и второй точкой для управления особенностями изображения.

Окружной суд (суд первой инстанции) определил, что пункт 1 является неопределенным, поскольку он был направлен как на устройство («управляемое устройство, включая: датчик изображения, указанный датчик изображения»), так и на способ использования этого устройства («создание данных «).

Отменяя определение окружного суда, Федеральный округ отличил рассматриваемые претензии от претензий, обсуждаемых в IPXL Holdings и In re Katz , и провел аналогии между рассматриваемыми претензиями и претензиями, рассмотренными в Microprocessor Enhancement Corp. и HTC Corp .

В UltimatePointer Федеральный округ обнаружил, что «ограничения на« создание данных »указывают только на то, что связанные структуры имеют такую ​​возможность (например, датчик изображения и процессор в пункте 1 формулы изобретения) и не требуют фактического создания каких-либо данных. пользователем ». UltimatePointer at 19. Таким образом, суд пришел к выводу, что рассматриваемые требования не являются неопределенными.

Подводя итог, решение Федерального округа разъясняет критерий определения того, является ли заявление, содержащее как аппаратные, так и технологические ограничения, неопределенным.Таким образом, необходимо определить, направлен ли пункт как на структуру, так и на функциональные возможности, отделенные от этой структуры, или же в заявлении говорится об устройстве с конкретными возможностями.

Измерение скорости фотосинтеза

Без фотосинтеза жизни, какой мы ее знаем, не существовало бы. Стоит задуматься…

Без фотосинтеза не было бы биологии.Биомасса растений — это пища и топливо для всех животных. Растения являются основными производителями. Эти удивительные организмы способны улавливать энергию солнечного света и фиксировать ее в виде потенциальной химической энергии в органических соединениях. Органические соединения состоят из двух основных видов сырья; углекислый газ и вода (которая является источником водорода). Эти соединения стабильны и могут храниться до тех пор, пока они не потребуются для жизненных процессов. Следовательно, животные, грибы и нефотосинтезирующие бактерии зависят от них для поддержания жизни.

Но как мы можем измерить скорость фотосинтеза?

Количество ошеломляющее. Гектар (например, поле 100 м на 100 м) пшеницы может преобразовать до 10 000 кг углерода из углекислого газа в углерод сахара в год, что дает общий урожай 25 000 кг сахара в год.

Всего в атмосфере содержится 7000 x 10 ⁹ тонн углекислого газа, и фотосинтез фиксирует 100 x 10 ⁹ тонн в год.Таким образом, 15% общего количества углекислого газа в атмосфере переходит в фотосинтезирующие организмы каждый год.

Какие существуют методы измерения скорости фотосинтеза?

Есть несколько основных методов расчета скорости фотосинтеза. К ним относятся:

1) Измерение поглощения CO ₂

2) Измерение производства O ₂

3) Измерение производства углеводов

4) Измерение увеличения сухой массы

Поскольку уравнение для дыхания почти противоположно уравнению для фотосинтеза, вам нужно подумать, измеряют ли эти методы только фотосинтез или они измеряют баланс между фотосинтезом и дыханием.

Измерение фотосинтеза по поглощению углекислого газа

Использование «иммобилизованных водорослей» — С помощью иммобилизованных водорослей в индикаторном растворе гидрокарбоната легко и точно измерить скорость фотосинтеза и дыхания, известную как метод «водорослевых шариков». Прочтите полный протокол об использовании иммобилизованных водорослей для измерения фотосинтеза.

Использование IRGA — Поглощение CO ₂ можно измерить с помощью IRGA (инфракрасного газоанализатора), который может сравнивать концентрацию CO ₂ в газе, проходящем в камеру, окружающую лист / растение, и CO ₂ покидает камеру.

Использование монитора CO ₂ — Проще говоря, вы можете поместить растение в пластиковый пакет и контролировать концентрацию CO ₂ в пакете с помощью монитора CO ₂ . Естественно, почва и корни НЕ должны находиться в мешке (поскольку они дышат). В качестве альтернативы вы можете поместить немного раствора индикатора бикарбоната в пакет с растением и наблюдать за изменением цвета. Лучше всего это сделать с помощью эталонной цветовой таблицы, чтобы попытаться сделать конечную точку менее субъективной.Это может дать сравнение между несколькими заводами. У этого метода есть трудности, и я уверен, что вы понимаете. Следует измерить площадь листьев растений, чтобы вы могли компенсировать размер растений. Атмосферный воздух содержит всего 400 частей на миллион CO ₂ , поэтому контролировать не так много CO ₂ , и на заводе скоро закончится CO ₂ , который нужно исправить.

Измерение фотосинтеза через производство кислорода

Кислород можно измерить путем подсчета пузырьков, выделяющихся из водорослей, или с помощью прибора Audus для измерения количества газа, выделяющегося за определенный период времени.Для этого поместите Cabomba pondweed в перевернутый шприц в водяную баню, подсоединенную к капиллярной трубке (вы также можете использовать Elodea , но мы считаем Cabomba более надежным). Поместите сорняк в раствор NaHCO ₃ . Затем вы можете исследовать количество газа, выделяемого на разных расстояниях от лампы. Прочтите полный протокол о том, как исследовать фотосинтез с использованием водорослей.

Измерение фотосинтеза через производство углеводов

Существует грубый метод, при котором диск вырезают из одной стороны листа (используя сверло для пробок против резиновой пробки) и взвешивают после сушки.Через несколько дней (или даже через несколько недель) из другой половины листа вырезают диск, сушат и взвешивают. Увеличение массы диска является показателем дополнительной массы, которая была сохранена в листе. Это очень просто сделать, и вы сможете исследовать растения, растущие в дикой природе. Однако вы, вероятно, можете придумать несколько неточностей в этом методе.

Измерение фотосинтеза через увеличение сухой массы

Сухая масса часто контролируется методом «серийных сборов», когда собирают несколько растений, сушат до постоянного веса и взвешивают — это повторяется на протяжении всего эксперимента.Если вы соберете несколько растений и запишете, сколько они накопили массы, вы получите точную оценку избыточного фотосинтеза, превышающего имевшее место дыхание. Как и в случае с большинством методов, вам необходимо несколько заводов, чтобы иметь возможность повторять измерения и при необходимости найти среднее значение и стандартное отклонение.

Изучение светозависимой реакции фотосинтеза

Скорость обесцвечивания DCPIP в реакции Хилла является мерой скорости светозависимых стадий фотосинтеза

Заявка на патент США на УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, КОТОРОЕ ОПРЕДЕЛЯЕТ, МОЖЕТ ЛИ КАРТРИДЖ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ В УСТРОЙСТВЕ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ Заявка на патент (Заявка № 20210240103 от 5 августа 2021 г.)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

В данной заявке испрашивается приоритет заявки на патент Японии №2020-015592 подана 31 января 2020 г. Все содержание приоритетной заявки включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения и картриджу.

Уровень техники

Устройство формирования изображения использует расходные материалы или сменные части для выполнения формирования изображения. Примером расходного материала является картридж, вмещающий тонер или чернила, используемые для формирования изображений в устройстве формирования изображений.Сменная часть — это картридж, который необходимо время от времени заменять по мере использования устройства формирования изображения. Пример сменной части — барабанный картридж. Картридж барабана включает в себя светочувствительный барабан и должен быть заменен, когда поверхность светочувствительного барабана изнашивается или иным образом ухудшается. Такие расходные материалы или сменные детали можно заменить в устройстве формирования изображения.

Картридж также включает в себя память для хранения остаточного количества в случае расходных материалов или информации о сроке службы в случае заменяемой части.Устройство формирования изображения имеет контроллер, который обновляет информацию об остаточном количестве или сроке службы, хранящуюся в памяти картриджа, когда картридж используется для формирования изображений. Кроме того, записывая информацию, относящуюся к устройству формирования изображения, в память картриджа, эту информацию можно использовать для идентификации устройства формирования изображения, которое может использовать картридж.

Например, в предшествующем уровне техники описана память, предусмотренная в картридже. Когда картридж установлен в принтере, контроллер принтера управляет контроллером памяти в картридже, чтобы записать идентификатор принтера в память картриджа.В предшествующем уровне техники контроллер принтера также сравнивает идентификатор принтера для самого принтера с идентификатором принтера, хранящимся в памяти картриджа, и определяет, что картридж можно использовать, когда идентификаторы совпадают, и что картридж нельзя использовать, когда идентификаторы не совпадают. соответствие.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технология, описанная в предшествующем уровне техники, требует, чтобы идентификатор принтера был записан в память картриджа, имеющую относительно небольшую емкость. Следовательно, способ, позволяющий избежать использования памяти в картридже при определении того, можно ли использовать картридж в принтере, был бы предпочтительнее способа записи идентификатора принтера в память картриджа.

С учетом вышеизложенного задачей настоящего изобретения является определение того, можно ли использовать картридж в устройстве формирования изображения без записи новой информации в память картриджа.

Согласно одному аспекту раскрытие предоставляет устройство формирования изображения, включающее в себя корпус устройства, крышку, картридж и контроллер. Корпус устройства имеет отверстие и включает первую память. Крышка подвижна относительно корпуса устройства между открытым положением, когда отверстие открыто, и закрытым положением, когда отверстие закрыто.Картридж содержит материал или деталь, используемую для формирования изображения. Картридж съемно присоединяется к корпусу устройства через отверстие. Картридж включает в себя вторую память, в которой хранится информация о сроке службы, указывающая срок службы картриджа, и идентификационная информация, уникальная для картриджа. Контроллер сконфигурирован для определения, можно ли использовать картридж для устройства формирования изображения. Контроллер сконфигурирован для выполнения оценки того, включено ли питание устройства формирования изображения или крышка изменена из открытого положения в закрытое положение.Когда контроллер определяет, что питание устройства формирования изображения включено или крышка изменена из открытого положения в закрытое положение, контроллер конфигурируется для выполнения оценки того, указывает ли информация о сроке службы, полученная из второй памяти картриджа, наличие начальное значение срока службы картриджа. В случае, когда информация о сроке службы указывает начальное значение срока службы картриджа, контроллер сконфигурирован для выполнения настройки картриджа для использования в устройстве формирования изображения.В случае, когда контроллер определяет, что информация о сроке службы не указывает начальное значение срока службы картриджа, контроллер конфигурируется для выполнения оценки того, совпадает ли идентификационная информация, хранящаяся во второй памяти, с регистрационной идентификационной информацией, хранящейся в первой памяти. . В случае, когда идентификационная информация совпадает с регистрационной идентификационной информацией, контроллер сконфигурирован для выполнения определения того, что картридж можно использовать для устройства формирования изображения.В случае, когда идентификационная информация не совпадает с регистрационной идентификационной информацией, контроллер сконфигурирован для выполнения определения того, что картридж непригоден для использования в устройстве формирования изображения.

Согласно другому аспекту раскрытие предоставляет энергонезависимый носитель данных, хранящий набор программных инструкций, установленных и выполняемых контроллером для управления устройством формирования изображения. Устройство формирования изображения включает в себя корпус устройства, крышку, картридж и контроллер.Корпус устройства имеет отверстие и включает первую память. Крышка подвижна относительно корпуса устройства между открытым положением, когда отверстие открыто, и закрытым положением, когда отверстие закрыто. Картридж содержит материал или деталь, используемую для формирования изображения. Картридж съемно присоединяется к корпусу устройства через отверстие. Картридж включает в себя вторую память, в которой хранится информация о сроке службы, указывающая срок службы картриджа, и идентификационная информация, уникальная для картриджа.Контроллер сконфигурирован для определения, можно ли использовать картридж для устройства формирования изображения. Набор программных инструкций, включающий в себя: определение того, включено ли питание устройства формирования изображения или изменилась ли крышка из открытого положения в закрытое положение; когда контроллер определяет, что питание устройства формирования изображения включено или крышка изменена из открытого положения в закрытое положение, определение того, указывает ли информация о сроке службы, полученная из второй памяти картриджа, начальное значение для срока службы патрон; в случае, когда информация о сроке службы указывает начальное значение срока службы картриджа, настройку картриджа для использования в устройстве формирования изображения; в случае, когда контроллер определяет, что информация о сроке службы не указывает начальное значение срока службы картриджа, оценивают, совпадает ли идентификационная информация, хранящаяся во второй памяти, с регистрационной идентификационной информацией, хранящейся в первой памяти; в случае, когда идентификационная информация совпадает с регистрационной идентификационной информацией, определение того, что картридж можно использовать для устройства формирования изображения; и в случае, когда идентификационная информация не совпадает с регистрационной идентификационной информацией, определение того, что картридж не может использоваться для устройства формирования изображения.

Согласно еще одному другому аспекту раскрытие предоставляет способ управления формированием изображения, управляющий устройством формирования изображения. Устройство формирования изображения включает в себя корпус устройства, крышку, картридж и контроллер. Корпус устройства имеет отверстие и включает первую память. Крышка подвижна относительно корпуса устройства между открытым положением, когда отверстие открыто, и закрытым положением, когда отверстие закрыто. Картридж содержит материал или деталь, используемую для формирования изображения.Картридж съемно присоединяется к корпусу устройства через отверстие. Картридж включает в себя вторую память, в которой хранится информация о сроке службы, указывающая срок службы картриджа, и идентификационная информация, уникальная для картриджа. Контроллер сконфигурирован для определения, можно ли использовать картридж для устройства формирования изображения. Контроллер сконфигурирован для выполнения оценки того, включено ли питание устройства формирования изображения или крышка изменена из открытого положения в закрытое положение.Когда контроллер определяет, что питание устройства формирования изображения включено или крышка изменена из открытого положения в закрытое положение, контроллер конфигурируется для выполнения оценки того, указывает ли информация о сроке службы, полученная из второй памяти картриджа, наличие начальное значение срока службы картриджа. В случае, когда информация о сроке службы указывает начальное значение срока службы картриджа, контроллер сконфигурирован для выполнения настройки картриджа для использования в устройстве формирования изображения.В случае, когда контроллер определяет, что информация о сроке службы не указывает начальное значение срока службы картриджа, контроллер конфигурируется для выполнения оценки того, совпадает ли идентификационная информация, хранящаяся во второй памяти, с регистрационной идентификационной информацией, хранящейся в первой памяти. . В случае, когда идентификационная информация совпадает с регистрационной идентификационной информацией, контроллер сконфигурирован для выполнения определения того, что картридж можно использовать для устройства формирования изображения.В случае, когда идентификационная информация не совпадает с регистрационной идентификационной информацией, контроллер сконфигурирован для выполнения определения того, что картридж непригоден для использования в устройстве формирования изображения.

Согласно еще одному аспекту раскрытие предоставляет картридж, включающий в себя корпус картриджа и память. Корпус картриджа включает в себя материал или деталь, используемую для формирования изображения. В памяти хранится информация о сроке службы, указывающая срок службы картриджа, и идентификационная информация, уникальная для картриджа.Определяется, можно ли использовать картридж для устройства формирования изображения, на основе идентификационной информации и в зависимости от результата оценки того, указывает ли информация о сроке службы начальное значение для срока службы картриджа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Конкретные особенности и преимущества раскрытия станут очевидными из следующего описания, взятого вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг.1 — концептуальная схема, иллюстрирующая устройство формирования изображения согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия;

РИС. 2 — блок-схема, иллюстрирующая установку барабанных картриджей и картриджа с тонером в основном корпусе устройства формирования изображения;

РИС. 3 — блок-схема, иллюстрирующая этапы процесса обнаружения картриджа, выполняемого контроллером устройства формирования изображения; и

ФИГ. 4 — блок-схема, иллюстрирующая этапы процесса определения пригодности картриджа к использованию, выполняемого контроллером в процессе обнаружения картриджа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее будет описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. В нижеследующем описании направление, проходящее вдоль оси вращения проявочного валика в картридже с тонером, будет называться «первым направлением».

РИС. 1 представляет собой схематическую диаграмму устройства 1 формирования изображения. ИНЖИР. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую установку картриджей с барабаном 20 и картриджей с тонером 30 в основном корпусе 10 устройства 1 формирования изображения.Устройство формирования изображения 1 представляет собой электрофотографический принтер. Светодиодный принтер является одним из примеров устройства 1 формирования изображения.

Как показано на фиг. 1 и 2, устройство формирования изображения 1 включает в себя основной корпус 10 , крышку 11 , барабанные картриджи 20 в качестве примера картриджей, картриджи с тонером 30 в качестве примера картриджей, перенос ремень 70 и контроллер 80 .Каждый из четырех картриджей с барабаном , 20, и картриджей с тонером , 30, может устанавливаться в устройстве формирования изображения 1 . То есть четыре картриджа с барабаном 20 и четыре картриджа с тонером 30 могут устанавливаться в устройстве 1 формирования изображения. Устройство 1, формирования изображения также включает в себя четыре блока , 50, источников света, имеющих взаимно однозначное соответствие с картриджами 20 барабана и картриджами 30 с тонером.

Каждый картридж с тонером 30 устанавливается в соответствующий картридж с барабаном 20 . Каждый барабанный картридж , 20, , в котором установлен соответствующий картридж с тонером , 30, , установлен в устройстве 1 формирования изображения.

Основной кожух 10 имеет прямоугольную коробчатую форму. Четыре картриджа с барабаном 20 , четыре картриджа с тонером 30 , лента переноса 70 и контроллер 80 размещены в основном корпусе 10 .Основной кожух 10 имеет четыре блока удержания картриджей 13 . Каждый блок удержания картриджа , 13, имеет выемку, открытую в основном корпусе 10 . Картриджи с барабаном 20 и картриджи с тонером 30 удерживаются в соответствующих блоках удержания картриджей 13 при установке в основной кожух 10 .

Жидкокристаллический дисплей, индикаторы, такие как лампы, и устройства ввода, такие как кнопки, расположены на внешней поверхности основного корпуса 10 .Жидкокристаллический дисплей также может быть сконфигурирован с сенсорным экраном, который функционирует как блок ввода.

Отверстие 10 A выполнено в верхней поверхности основного корпуса 10 . Крышка 11 расположена так, чтобы открываться и закрываться над отверстием 10 A посредством вращения (перемещения) вокруг вала вращения 11 A, который проходит вдоль первого направления. Крышка 11, может вращаться между открытыми положениями для обнажения отверстия 10 A, как показано сплошными линиями на фиг.1, и закрытое положение для закрытия отверстия 10 A, как показано линиями из двух точек на фиг. 1. Отверстия элементов удержания картриджа 13 открыты в отверстии 10 A, когда крышка 11 находится в открытом положении и закрыты крышкой 11 , когда крышка 11 находится в закрытое положение.

Датчик крышки, не показанный на чертежах, предусмотрен в отверстии 10 A основного корпуса 10 .Датчик крышки определяет, когда крышка 11 находится в закрытом положении. Датчик крышки может быть, например, датчиком контактного типа или оптическим датчиком.

Каждый барабанный картридж 20 имеет гильзу для картриджа (не показана), которая устанавливается в основной корпус 10 . Корпус картриджа включает в себя светочувствительный барабан , 21, как часть, используемую для формирования изображений. Светочувствительный барабан 21 является сменной деталью. Поскольку используется светочувствительный барабан , 21, , поверхность светочувствительного барабана , 21, изнашивается или иным образом ухудшается, что требует замены светочувствительного барабана , 21, .Светочувствительный барабан , 21, представляет собой цилиндрический светочувствительный элемент, проходящий в первом направлении. Светочувствительный барабан 21, может вращаться вокруг вала барабана, проходящего в первом направлении. Внешняя периферийная поверхность светочувствительного барабана , 21, покрыта светочувствительным материалом.

Картридж с барабаном 20 также имеет память 22 барабана в качестве примера второй памяти. Память барабана 22 позволяет считывать и записывать информацию.Например, память 22, барабана может быть флэш-ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) или EEPROM (зарегистрированный товарный знак; электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство).

Память барабана 22 имеет первую область 221 и вторую область 222 , обе из которых предназначены для хранения информации, относящейся к светочувствительному барабану 21 картриджа с барабаном 20 . Первая область , 221, хранит идентификатор барабана в качестве примера идентификационной информации.Во второй области , 222, хранится информация о сроке службы (сроке службы) барабана в качестве примера информации о сроке службы.

Идентификатор барабана — это уникальный серийный номер для идентификации отдельного картриджа с барабаном 20 . Информация о сроке службы барабана представляет собой, по меньшей мере, одно из совокупного числа оборотов светочувствительного барабана 21 и совокупного числа страниц, напечатанных с использованием, например, светочувствительного барабана 21 .

Совокупное количество оборотов светочувствительного барабана 21 вычисляется путем увеличения или уменьшения начального числа в картридже 20 барабана, идентифицированного идентификатором, каждый раз, когда картридж 20 барабана используется в печати.Совокупное количество страниц, напечатанных с использованием светочувствительного барабана 21 , вычисляется путем увеличения или уменьшения начального значения, хранящегося в картридже 20 барабана, идентифицированном идентификатором барабана, каждый раз, когда картридж 20 барабана используется в печати.

В дополнение к идентификатору барабана и информации о сроке службы барабана в памяти 22 барабана могут храниться модели устройства формирования изображения, в которых может использоваться картридж с барабаном 20 , спецификации картриджа с барабаном 20 , информация, указывающая является ли картридж с барабаном 20, новым продуктом, информация, указывающая, является ли картридж с барабаном 20 подлинным продуктом, история ошибок картриджа с барабаном 20 и т.п.

Каждый картридж с тонером , 30, имеет проявочный ролик , 31, и кожух картриджа (не показан), который может вместить тонер или другой проявитель в качестве примера печатного материала. Гильза крепится в основной гильзе 10 . Четыре картриджа с тонером 30 содержат проявитель разных цветов (например, голубой, пурпурный, желтый и черный). Этот проявитель — материал, используемый для формирования изображений. Проявитель — это расходный материал, который истощается во время использования.Ролик проявления , 31, представляет собой цилиндрический элемент, который проходит вдоль первого направления и может вращаться вокруг вала проявления, проходящего в первом направлении. Когда картридж с тонером , 30, установлен в барабанном картридже , 20, , внешняя периферийная поверхность светочувствительного барабана 21 контактирует с внешней периферийной поверхностью проявочного ролика , 31, .

Картридж с тонером 30 также имеет память для тонера 32 в качестве примера второй памяти.Память для тонера , 32, расположена на внешней поверхности картриджа с тонером , 30, на одном конце в первом направлении. Память тонера 32 позволяет считывать и записывать информацию. Например, память с тонером , 32, может быть флэш-ПЗУ или EEPROM (зарегистрированный товарный знак).

Память для тонера 32 имеет первую область 321 и вторую область 322 , обе из которых предназначены для хранения информации, относящейся к картриджу с тонером 30 .Первая область , 321, хранит идентификатор тонера в качестве примера идентификационной информации. Во второй области , 322, хранится информация о сроке службы (сроке службы) тонера в качестве примера информации о сроке службы. Данные во второй области 322 могут быть перезаписаны множество раз.

Идентификатор тонера — это уникальный серийный номер для идентификации отдельного картриджа с тонером, например, 30 . Информация о сроке службы тонера представляет собой по меньшей мере одно из совокупного числа оборотов проявочного валика 31 , совокупного количества страниц, напечатанных с использованием проявочного валика 31 , и совокупного количества точек, сформированных с использованием проявочного валика 31 , Например.

Совокупное количество оборотов проявочного валика 31 вычисляется путем увеличения или уменьшения начального значения, сохраненного для картриджа с тонером, идентифицированного идентификатором тонера, каждый раз, когда проявляющий валик 31 используется для печати. Совокупное количество страниц, напечатанных с использованием проявочного валика , 31, , вычисляется путем увеличения или уменьшения начального значения, сохраненного для картриджа с тонером 30 , идентифицированного идентификатором тонера, каждый раз, когда проявляющий валик , 31, используется для печати.Совокупное количество точек, сформированных с использованием проявочного валика , 31, , вычисляется путем увеличения или уменьшения начального значения для картриджа с тонером 30 , идентифицированного идентификатором тонера, каждый раз, когда проявляющий валик , 31, используется для печати.

Как показано на фиг. 1, картриджи с барабаном , 20, и тонерные картриджи , 30, установлены в основном корпусе , 10, , а крышка , 11, находится в открытом положении. В этом состоянии картриджи с барабаном 20 и картриджи с тонером 30 вставляются через отверстие 10 A в соответствующие блоки удержания картриджей 13 .

Основной корпус 10 также имеет разъемы 101 . Каждый барабанный картридж , 20, имеет разъем 201 , который может подключаться к одному из разъемов , 101, . Когда картридж с барабаном 20 вставлен в блок удержания картриджа 13 , соединение, образованное между разъемом , 101, и разъемом 201 , позволяет контроллеру 80 основного корпуса 10 обмениваться данными с барабанная память 22 барабанного картриджа 20 .

Каждый барабанный картридж 20 также имеет соединитель 202 . Каждый картридж с тонером , 30, имеет разъем , 301, , который может быть подключен к разъему , 202, соответствующего барабанного картриджа 20 . Разъем 201 и разъем 202 соединены с помощью проводки (не показана), предусмотренной в барабанном картридже 20 . Когда картридж с тонером 30 установлен в барабанном картридже 20 , соединение, сформированное между разъемом 202 и разъемом 301 , позволяет контроллеру 80 основного корпуса 10 обмениваться данными с тонером память 32 картриджа с тонером 30 .

Четыре блока источника света 50 установлены на внутренней поверхности крышки 11 . Блоки источников света , 50, расположены в положениях на крышке 11 для противостояния верхним поверхностям соответствующих светочувствительных барабанов 21 , когда барабанные картриджи 20 установлены в основном корпусе 10 и крышке 11 находится в закрытом положении. Каждый блок 50, источника света имеет множество источников света, выровненных в первом направлении.Источники света могут излучать свет на внешнюю периферийную поверхность соответствующего светочувствительного барабана 21 . Источниками света могут быть, например, светоизлучающие диоды (светодиоды).

Каждый блок источника света 50 электрически подключен к контроллеру 80 . Контроллер , 80, управляет источниками света каждого блока источника света , 50, , чтобы излучать свет на основе введенных данных изображения. В ответ на это управление источники света излучают свет по направлению к внешней периферийной поверхности соответствующего светочувствительного барабана , 21, , экспонируя светочувствительный материал на внешней периферийной поверхности светочувствительного барабана , 21, в соответствии с данными изображения.

Лента переноса 70 также является частью, используемой для формирования изображений. Ремень переноса 70 является сменной деталью. При использовании ленты переноса , 70, поверхность ленты переноса , 70, изнашивается или иным образом ухудшается, что требует замены ленты переноса , 70, . Ремень переноса , 70, представляет собой ремень, имеющий кольцевую форму (бесконечный ремень), который может контактировать с каждым из светочувствительных барабанов , 21, . Другими словами, внешние периферийные поверхности светочувствительных барабанов , 21, могут контактировать с внешней поверхностью транспортной ленты , 70, .Во время процесса печати бумага для печати перемещается между транспортной лентой , 70, и фоточувствительными барабанами , 21, .

Лента переноса 70 натянута вокруг ведущего ролика 71 и ведомого ролика 72 . Приводной ролик 71 приводит в движение транспортную ленту , 70, , а следящий ролик , 72, вращается вместе с транспортной лентой , 70, , которая приводится в движение приводом приводного ролика 71 .Контроллер 80 управляет приводным роликом 71 для вращения.

Контроллер 80 имеет, например, специализированную интегральную схему (ASIC). Контроллер , 80, электрически соединен с памятью 15 корпуса устройства, предусмотренной в основном корпусе 10 . Память 15, корпуса устройства является примером первой памяти. Контроллер , 80, выполняет различные процессы, такие как процесс печати и различные связанные процессы на устройстве 1, формирования изображения.

Контроллер 80 может также включать в себя процессор, например CPU. В этом случае управляющая программа для реализации способа управления формированием изображения может быть сохранена в памяти 15 корпуса устройства. Процессор выполняет операции в соответствии с программой управления, так что контроллер , 80, может управлять устройством 1, формирования изображения для выполнения процесса печати.

Контроллер , 80, может также включать в себя машиночитаемый носитель данных, на котором хранится управляющая программа.Здесь носитель данных может быть «энергонезависимым материальным носителем», например ПЗУ, лентой, диском, картой, полупроводниковой памятью или программируемой логической схемой. Память с произвольным доступом (RAM) также может использоваться для разработки управляющей программы. Программа управления также может быть передана в компьютер, описанный выше, через любую среду передачи (сеть связи, широковещательные волны и т. Д.), Способную передавать программу управления. Отметим, что одним из аспектов этой спецификации является то, что управляющая программа может быть реализована в форме сигналов данных, встроенных в несущую волну, как воплощено в электронной передаче.

Когда барабан 20 и тонер-картридж 30 установлены в соответствующем блоке удержания картриджа 13 основного корпуса 10 , память барабана 22 и память тонера 32 электрически соединены с контроллер 80 , как показано на фиг. 2. Следовательно, контроллер , 80, может выполнять процесс чтения информации из памяти барабана 22 и памяти тонера 32 и процесс записи информации (включая процесс перезаписи) в память барабана 22 и тонер. память 32 .

Память корпуса устройства 15 позволяет считывать и записывать информацию. Память 15 корпуса устройства представляет собой, например, флэш-ПЗУ или EEPROM (зарегистрированный товарный знак). В памяти корпуса устройства , 15, хранится регистрационная информация, информация о начальном значении, информация о сроке службы и информация об использовании.

Регистрационная информация включает в себя идентификатор барабана, считанный из памяти 22 барабана, и идентификатор тонера, считанный из памяти тонера 32 .Информация о начальном значении включает в себя информацию, определяющую начальную стоимость барабана, и информацию, определяющую начальную стоимость тонера. Информация о начальном значении барабана включает в себя заданное значение, представляющее начальное значение для срока службы картриджа с барабаном 20 . Информация о начальном количестве тонера — это заданное значение, представляющее начальное значение срока службы картриджа с тонером 30 .

Информация о сроке службы включает информацию о сроке службы барабана и сроке службы тонера.Информация о сроке службы барабана идентична информации о сроке службы барабана, хранящейся в памяти , 22, барабана, например, по меньшей мере, одно из совокупного числа оборотов светочувствительного барабана , 21, и совокупного числа страниц, напечатанных с использованием светочувствительного барабана . 21 . Информация о сроке службы тонера идентична информации о сроке службы тонера, хранящейся в памяти тонера , 32, , например, по меньшей мере, одно из совокупного числа оборотов проявочного валика , 31, , совокупное количество страниц, напечатанных с использованием проявочного валика . 31 , и совокупное количество точек, сформированных с помощью проявочного валика 31 .

Информация об использовании включает информацию об использовании барабана и информацию об использовании тонера. Информация об использовании барабана указывает, можно ли использовать картридж с барабаном 20 , и представлена ​​одним из значений «пригодный (неиспользованный)», «пригодный (используется)» и «непригодный для использования». «Используемый (неиспользованный)» означает, что картридж 20, барабана может использоваться в устройстве 1 формирования изображения и еще не использовался. «Используемый (в использовании)» указывает, что картридж 20, барабана может использоваться в устройстве 1 формирования изображения и используется, но имеет оставшийся срок службы.«Неиспользуемый» означает, что картридж с барабаном 20 используется и подходит к концу срока службы. Информация об использовании тонера указывает, можно ли использовать картридж с тонером 30 , и имеет одно из значений «годный к употреблению (неиспользованный)», «годный к употреблению (используется)» и «непригодный для использования».

В памяти 15 корпуса устройства также может храниться идентификатор принтера. Идентификатор принтера — это идентификационная информация, такая как серийный номер, для идентификации отдельного устройства формирования изображения.

Далее будет описан процесс, выполняемый в устройстве 1 формирования изображения для обнаружения картриджей с барабаном 20 и картриджей с тонером 30 .ИНЖИР. 3 является блок-схемой, иллюстрирующей этапы процесса обнаружения картриджа, выполняемого контроллером , 80, устройства формирования изображения 1, .

Процесс обнаружения в нижеследующем описании выполняется, когда по меньшей мере один из картриджей с барабаном 20 и картриджей с тонером 30 заменен. Если не указано иное, картридж с барабаном 20 или картридж с тонером 30 будет называться просто «картридж». Точно так же, когда картридж с барабаном 20 или картридж с тонером 30 не указан, память барабана 22 или память с тонером 32 соответствующего барабанного картриджа 20 или картриджа с тонером 30 будет просто упоминаться как «память.

В 51 на ФИГ. 3, контроллер , 80, сначала определяет, было ли включено питание устройства 1 формирования изображения или, на основе выходных данных датчика крышки, описанного выше, перемещается ли крышка 11 из открытого положения, открывая проем. 10 A в закрытое положение (первый процесс определения).

Включение питания устройства формирования изображения 1 не обязательно означает замену картриджа.Однако, поскольку картридж может быть заменен, когда питание устройства 1, формирования изображения выключено, новый картридж может быть присоединен, когда питание устройства 1, формирования изображения снова включено. Соответственно, контроллер , 80, распознает замену картриджа при включении питания. Кроме того, поскольку крышка 11, всегда открывается и закрывается при замене картриджа, контроллер , 80, распознает замену картриджа, когда положение крышки 11 изменяется с открытого положения на закрытое.

Таким образом, контроллер , 80, ожидает в Si до тех пор, пока не определит, что питание устройства 1 формирования изображения находится во включенном состоянии или что крышка находится в закрытом состоянии (S 1 : НЕТ). При определении того, что источник питания включен или крышка находится в закрытом состоянии (S 1 : ДА), на этапе S 2 контроллер 80 выполняет процесс, чтобы определить, можно ли использовать картридж, то есть, является ли информация об использовании в картридже «пригодной (неиспользованной)», «пригодной (в использовании)» или «непригодной для использования».”Процесс определения того, можно ли использовать картридж, выполняется как подпрограмма и будет описан позже.

На этапе S 3 контроллер 80 определяет на основе результатов процесса на этапе S 2 , можно ли использовать информацию об использовании в картридже. В частности, на этапе S 3 контроллер , 80, определяет на основе результатов процесса на этапе S 2 , является ли информация об использовании в картридже «пригодной (неиспользованной)» или «пригодной (используется)».В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 3 , что информация об использовании в картридже пригодна для использования (S 3 : ДА), на этапе S 4 контроллер 80 считывает идентификатор из памяти картридж. То есть на этапе S 4 контроллер , 80, считывает идентификатор барабана из памяти 22 барабана и идентификатор тонера из памяти 32 тонера. Контроллер , 80, временно сохраняет эти идентификаторы в регистрах, предусмотренных в контроллере , 80, .

На этапе S 5 контроллер 80 ожидает, пока устройство 1 формирования изображения не будет готово к выполнению операции формирования изображения. В этом состоянии ожидания контроллер , 80, ожидает получения запроса на печать, введенного в описанные выше блоки ввода или введенного извне, и контролирует операции вращения светочувствительных барабанов 21 и транспортной ленты 70 во время разогрева (нагрева). плановые операции). После получения запроса на печать контроллер , 80, выдает инструкции картриджам с тонером , 30, для подачи тонера.

На этапе S 6 контроллер 80 определяет, выполняется ли какая-либо операция формирования изображения во время этого состояния ожидания. Контроллер , 80, определяет на этапе S 6 , что операция формирования изображения выполняется в случае приема запроса на печать или в случае обнаружения операции разогрева. В случае, когда контроллер , 80, определяет на этапе S 6 , что операция формирования изображения не выполняется (S 6 : НЕТ), контроллер 80 возвращается к этапу S 5 .

В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 6 , что выполняется операция формирования изображения (S 6 : ДА), на этапе S 7 контроллер 80 обновляет информацию о сроке службы в устройстве. память тела 15 (процесс обновления). Отметим, что контроллер , 80, получил эту информацию о сроке службы из памяти картриджей и заранее сохранил информацию в памяти корпуса устройства , 15, .Контроллер , 80, может выполнять этот процесс для сохранения информации о сроке службы при выполнении, например, процесса чтения идентификаторов на этапе S 4 .

В S 8 контроллер 80 определяет, является ли информация об использовании в картридже «пригодной для использования (неиспользованной)». Контроллер , 80, определяет, является ли информация об использовании «пригодной (неиспользованной)» на основе информации об использовании, хранящейся в памяти корпуса 15 устройства.

В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 8 , что информация об использовании для картриджа «пригодна для использования (не используется)», на этапе S 9 контроллер 80 сохраняет временно сохраненный идентификатор для картриджа. в памяти корпуса устройства 15 в качестве регистрационного идентификатора (второй процесс хранения).Регистрационный ID является примером регистрационной идентификационной информации.

На этапе S 10 контроллер 80 перезаписывает информацию об использовании, «пригодную для использования (неиспользованную)», хранящуюся в памяти корпуса устройства 15 , на «пригодную для использования (используется)» (процесс перезаписи). На этапе S 11 контроллер , 80, обновляет информацию о сроке службы картриджа, чтобы она соответствовала информации о сроке службы, хранящейся в памяти корпуса устройства 15 (первый процесс сохранения).Другими словами, на этапе S 11 контроллер , 80, записывает информацию о сроке службы, обновленную в памяти 15 корпуса устройства, в память картриджа.

На этапе S 12 контроллер , 80, определяет, достигает ли информация о сроке службы, хранящаяся в памяти корпуса устройства 15 , заранее установленного срока службы. То есть на этапе S 12 контроллер , 80, сравнивает информацию о сроке службы с предварительно установленным значением срока службы в памяти корпуса устройства 15 или т.п. и определяет, что информация о сроке службы достигает заданного срока службы, когда информация о сроке службы превышает или равный этой предварительно установленной стоимости жизни.Срок службы картриджа 20, барабана определяется как количество оборотов светочувствительного барабана 21 или количество страниц, напечатанных с помощью светочувствительного барабана 21 , например. Срок службы картриджа с тонером 30 определяется как количество страниц, напечатанных с помощью картриджа с тонером 30 , или количество точек, образованных картриджем с тонером 30 , например.

В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 12 , что информация о сроке службы достигает заданного срока службы (S 12 : ДА), на этапе S 13 контроллер 80 выполняет процесс ошибки картриджа и впоследствии завершает процесс обнаружения картриджа.В процессе ошибки картриджа контроллер , 80, уведомляет пользователя о том, что картридж больше нельзя использовать, поскольку срок его службы подошел к концу.

С другой стороны, в случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 3 , что информация об использовании для картриджа непригодна для использования, то есть «непригодна для использования» (S ​​ 3 : НЕТ), контроллер 80 авансы на S 13 , описанный выше. Кроме того, в случае, когда контроллер , 80, определяет на этапе S 8 , что информация об использовании не является «пригодной для использования (неиспользованной)», а «пригодной для использования (используется)» (S 8 : НЕТ), контроллер 80 продвигается на S 11 , описанный выше.Кроме того, в случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 12 , что информация о сроке службы не достигает предварительно установленного срока службы (S 12 : НЕТ), контроллер 80 возвращается к этапу S 5 , описанному выше.

Далее будет описан процесс S 2 для определения, можно ли использовать картридж. ИНЖИР. 4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую этапы процесса определения пригодности картриджа к использованию, выполняемого контроллером , 80, в процессе обнаружения картриджа по фиг.3.

В S 101 на фиг. 4, контроллер , 80, считывает информацию о сроке службы из памяти картриджа. На этапе S , 102, контроллер , 80, определяет, указывает ли информация о сроке службы, полученная из памяти картриджа, начальное значение срока службы картриджа (второй процесс определения). В частности, на этапе S , 102, контроллер , 80, сравнивает информацию о сроке службы, полученную из памяти картриджа, с информацией об исходном значении, хранящейся в памяти корпуса устройства 15 , и определяет, что информация о сроке службы указывает начальное значение срока службы картриджа. когда информация о времени жизни соответствует начальному значению.

В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 102 , что информация о сроке службы указывает начальное значение срока службы картриджа (S 102 : ДА), на этапе S 103 контроллер 80 определяет, что информация об использовании, хранящаяся в памяти корпуса устройства 15 , должна быть «пригодной для использования (неиспользованной)». На этапе S , 103, контроллер , 80, устанавливает для информации об использовании значение «пригодно (не используется)», устанавливая флаг в памяти корпуса устройства 15 для «пригодно (не используется)» в положение ВКЛ (процесс настройки), а затем возвращает к основной программе, показанной на фиг.3.

Однако в случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 102 , что информация о сроке службы не указывает начальное значение срока службы картриджа (S 102 : НЕТ), на этапе S 104 контроллер 80 определяет, не дошла ли еще информация о сроке службы до конца срока службы (четвертый процесс определения). В частности, контроллер , 80, определяет на этапе S , 104, , достигает ли информация срока службы конца рабочего срока службы, сравнивая информацию срока службы с таким же значением срока службы, описанным выше на этапе S 12 .

В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 104 , что информация о сроке службы еще не достигла конца срока эксплуатации (S 104 : ДА), на этапе S 105 контроллер 80 считывает идентификатор из памяти картриджа. На этапе S , 106, контроллер , 80, считывает регистрационный идентификатор, хранящийся в памяти корпуса устройства 15 .

На этапе S 107 контроллер 80 определяет, совпадает ли идентификатор картриджа, считанный на этапе S 105 , с идентификатором регистрации, считанным на этапе S 106 (третий процесс определения).В случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 107 , что идентификатор картриджа соответствует идентификатору регистрации (S 107 : ДА), на этапе S 108 контроллер 80 определяет, что информация об использовании в устройстве память тела 15 должна быть «пригодной для использования». То есть на этапе S 108 контроллер 80 устанавливает информацию об использовании с «пригодный (неиспользованный)» на «пригодный (используется)» путем установки флага в памяти корпуса устройства 15 для «пригодно (используется ) ”В положение ВКЛ, а затем возвращается к основной программе на фиг.3.

Однако в случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S 107 , что идентификатор картриджа не совпадает с идентификатором регистрации (S 107 : НЕТ), или в случае, когда контроллер 80 определяет на этапе S , 104 , информация о сроке службы достигает конца срока службы (S 104 : НЕТ), на этапе S 109 контроллер 80 определяет, что картридж не может быть использован, и устанавливает информацию об использовании в корпусе устройства. память 15 как «непригодная для использования» В частности, в 5109 контроллер 80 устанавливает используемую информацию как «непригодную для использования», устанавливая флаг в памяти корпуса устройства 15 для «непригодной» в положение ON, а затем возвращается в основная процедура на фиг.3.

Как описано выше, контроллер , 80, в устройстве 1, формирования изображения согласно варианту осуществления выполняет первый процесс определения, второй процесс определения, третий процесс определения и первый процесс сохранения. Когда новый картридж впервые устанавливается в основной корпус 10 устройства формирования изображения 1 , имеющего эту конфигурацию, контроллер 80 сохраняет идентификатор картриджа в качестве идентификатора регистрации в памяти корпуса устройства 15 после определения этого срока службы информация о сроке службы картриджа указывает начальное значение срока службы картриджа.Таким образом, контроллер , 80, может управлять каждым картриджем.

В случае, когда контроллер , 80, определяет, что информация о сроке службы для срока службы картриджа не указывает начальное значение срока службы картриджа, контроллер 80 определяет, что картридж можно использовать, если определение в третьем процесс определения того, что идентификатор картриджа совпадает с идентификатором регистрации в памяти корпуса устройства 15 . С другой стороны, в случае, когда контроллер , 80, определяет в третьем процессе определения, что идентификатор картриджа не совпадает с идентификатором регистрации в памяти корпуса устройства 15 , контроллер , 80, определяет, что картридж не может быть использовал.Посредством этого процесса контроллер , 80, может запретить устройству формирования изображения , 1, использовать картридж, имеющий идентификатор, который не зарегистрирован в памяти корпуса устройства 15 .

Контроллер 80 может определить, можно ли использовать картридж, на основе информации о сроке службы, которая обычно предоставляется в картриджах. Контроллер , 80, не нуждается в какой-либо новой информации для определения, можно ли использовать картридж. Следовательно, устройство 1, формирования изображения может определять, можно ли использовать картридж, без записи новой информации в память картриджа, устраняя необходимость в дополнительной емкости в памяти картриджа для хранения такой новой информации.

Контроллер , 80, обновляет информацию о сроке службы в памяти корпуса 15, устройства посредством процесса обновления, описанного выше, и впоследствии сохраняет обновленную информацию в памяти картриджа посредством второго процесса хранения. Таким образом, информация о сроке службы, обновленная в памяти 15, корпуса устройства в ответ на операции формирования изображения, также обновляется в памяти картриджа, тем самым гарантируя совпадение информации о сроке службы в обеих модулях памяти.

Контроллер , 80, выполняет процесс перезаписи, описанный выше, и выполняет второй процесс сохранения при выполнении процесса перезаписи. Соответственно, информация о сроке службы картриджа обновляется в случае, когда информация об использовании картриджа изменяется с «неиспользованного» на «используется» в ответ на использование неиспользованного картриджа. Следовательно, устройство 1, формирования изображения может избежать обновления информации о сроке службы, не определив, не используется ли картридж.

Контроллер , 80, также выполняет третий процесс определения после определения в четвертом процессе определения, что картридж не достиг конца срока службы. Таким образом, контроллер , 80, может определить, что картридж не достиг конца срока службы на основе информации о сроке службы, и может выполнить третий процесс определения, пока картридж все еще находится в пригодном для использования состоянии.

Когда определено, что информация о сроке службы, хранящаяся в памяти картриджа, не указывает начальное значение срока службы картриджа, контроллер , 80, определяет, можно ли использовать картридж в устройстве формирования изображения. 1 на основе идентификатора картриджа.Соответственно, контроллер , 80, может определить, можно ли использовать картридж, на основе идентификатора картриджа.

Далее будет описана разновидность варианта осуществления. Картриджи, установленные в описанном выше устройстве 1 формирования изображения, представляют собой картриджи с барабаном 20 и картриджи с тонером 30 . Однако транспортирующая лента , 70, также может быть сконфигурирована как картридж, который может быть установлен в устройстве 1 формирования изображения.Лента переноса , 70, с этой конфигурацией также обладает памятью, аналогичной памяти барабана 22 . В этой памяти хранится идентификатор ленты переноса 70 и информация о сроке службы ленты переноса 70 . Информация о сроке службы ленты переноса , 70, представляет собой, по меньшей мере, одно из количества тиражей ленты переноса , 70, и количества страниц, напечатанных с использованием ленты переноса , 70, .

Контроллер , 80, определяет, можно ли использовать картридж, включающий в себя транспортирующую ленту , 70, , в устройстве 1 формирования изображения, выполняя тот же процесс, который описан на фиг.3 и 4 для барабанных картриджей 20 и картриджей с тонером 30 .

Хотя устройство 1 формирования изображения, описанное в варианте осуществления, является электрофотографическим принтером, настоящее изобретение также может быть применено к струйному принтеру. Когда изобретение применяется в струйном принтере, картриджи представляют собой картриджи с чернилами, которые подают чернила. В качестве альтернативы кассета с лентой, которая подает ленту в качестве материала для печати, может служить картриджем.

Конструкции барабанного картриджа 20 и картриджа с тонером 30 не ограничиваются теми, которые описаны в варианте осуществления.Например, проявочный валик , 31, может быть предусмотрен в картридже 20 барабана, а не в картридже с тонером 30 . В качестве альтернативы картридж с тонером , 30, , проявочное устройство (проявочный ролик , 31, ) и картридж с барабаном , 20, могут быть предоставлены отдельно. Кроме того, картридж с барабаном , 20, и тонер-картридж , 30, могут быть сконфигурированы как единый картридж.

Хотя описание было сделано подробно со ссылкой на его варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в него могут быть внесены многие модификации и вариации, не выходящие за рамки сущности раскрытия.

Пьезоэлектрический прибор для настройки деформации: Review of Scientific Instruments: Том 85, № 6

ВВЕДЕНИЕ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыАБРАКТА ВВЕДЕНИЕ << ТЕКУЩИЕ МЕТОДЫ ПРИБОР ДЛЯ ОДНОСОСНОГО ДЕФОРМАЦИИ ... УСТАНОВКА ОБРАЗЦА ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ 9000 УНИКАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ МОЖЕТ БЫТЬ мощный зонд электронных свойств материалов. Одноосное давление напрямую вызывает анизотропные изменения интегралов перекрытия ближайших соседей между атомными узлами, и поэтому обычно вызывает гораздо большие изменения в электронной структуре материалов, чем равное гидростатическое давление.Кроме того, одноосное давление является направленным, что позволяет сравнивать реакции на различные искажения решетки.
Одноосное давление — хорошо зарекомендовавшая себя техника. Приведем лишь несколько результатов: Температура сверхпроводящего перехода T _c почти оптимально легированного YBa ₂ Cu ₃ O _{7 − δ} увеличивается, если орторомбичность решетки искусственно снижается одноосным давление. ¹ 1. У. Велп, М. Гримсдич, С.Флешлер, В. Несслер, Дж. Дауни, Дж. У. Крэбтри, Phys. Rev. Lett. 69, , 2130 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.2130 T _c La _1,64 Eu _0,2 Sr _0,16 CuO ₄ почти удваивается при умеренном давлении в направлении кристалла ⟨110⟩ , но менее чувствителен к давлению 100⟩. ² 2. Н. Такешита, Т. Сасагава, Т. Сугиока, Ю. Токура, Х. Такаги, J. Phys. Soc. Jpn. 73 , 1123 (2004).https://doi.org/10.1143/JPSJ.73.1123 Сверхпроводники пниктида железа Ba (Fe, Co) ₂ As ₂ и BaFe ₂ (As, P) ₂ чрезвычайно чувствительны к ⟨110⟩ , но не «100», давления. ³ 3. Х.-Х. Куо, Дж. Г. Аналитис, Ж.-Х. Чу, Р. М. Фернандес, Дж. Шмалян, И. Р. Фишер, Phys. Ред. B 86 , 134507 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.134507 Самый распространенный способ приложения регулируемого давления к испытуемым образцам — это зажать образец между двумя наковальнями.Были разработаны и другие методы. Регулируемые деформации применялись с помощью гибочных устройств, ^4,5 4. J. Cao, E. Ertekin, V. Srinivasan, W. Fan, S. Huang, H. Zheng, J. W. L. Yim, D. R. Khanal, D. F. Ogletree, J. C. Grossman и J. Wu, Nature Nanotechnol. 4 , 732 (2009). https://doi.org/10.1038/nnano.2009.266 5. Дж. Х. Парк, Дж. М. Кой, Т. С. Касирга, К.-М. Хуанг, З.-Й. Фей, С. Хантер и Д. Х. Кобден, Nature (Лондон) 500 , 431 (2013). https: // doi.org / 10.1038 / nature12425, в котором изгибание подложки изменяет деформацию образца. Другой метод — прямое прикрепление образцов к пьезоэлектрическим стопкам. ⁶ 6. М. Шаеган, К. Каррай, Ю. П. Школьников, К. Вакили, Э. П. Де Портер, С. Манус, Appl. Phys. Lett. 83, , 5235 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1635963

В этой статье мы сообщаем о конструкции и конструкции пьезоэлектрического устройства для деформации, в котором образец отделяется от пьезоэлектрических стопок.Использование пьезоэлектрических блоков обеспечивает быструю и точную настройку на месте. Пакеты могут быть намного длиннее, чем образец, так что на образце могут быть достигнуты гораздо большие деформации, чем на стопках. Наконец, стопки скомпонованы таким образом, чтобы исключить их тепловое сжатие, так что образец можно как растягивать, так и сжимать в широком диапазоне температур, включая криогенные температуры.

Наряду с точной настройкой, высокая однородность деформации в образце также была важной целью нынешних усилий по разработке.Неоднородность деформации была одной из самых значительных технических трудностей в экспериментах с одноосным давлением. Переходы, наблюдаемые под одноосным давлением, обычно расширяются, иногда значительно, по мере увеличения давления, что указывает на возрастающую неоднородность деформации. ^2,7–9 2. Н. Такешита, Т. Сасагава, Т. Сугиока, Ю. Токура, Х. Такаги, J. Phys. Soc. Jpn. 73 , 1123 (2004). https://doi.org/10.1143/JPSJ.73.1123 7. М.С. Торикачвили, С.Л. Будько, Н.Ni, P.C. Canfield, S.T. Hannahs, Phys. Ред. B 80 , 014521 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.014521 8. С. Д. Джонсон, Р. Дж. Зив и Дж. К. Кули, Phys. Ред. B 83 , 144510 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.144510 9. О. М. Дикс, А. Г. Шварц, Р. Дж. Зив, Дж. Кули, Т. Р. Сэйлз, М. Б. Мэйпл, Phys. Rev. Lett. 102 , 197001 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.197001 Чтобы получить лучшую однородность деформации, а также обеспечить возможность растяжения образцов, мы обсуждаем использование эпоксидной смолы для крепления образцов с высоким отношением длины к ширине.Мы обнаружили, что высокое одноосное давление, по крайней мере, 0,4 ГПа, может передаваться через эпоксидную смолу. В приложениях A и B мы подробно обсуждаем упругую деформацию монтажной эпоксидной смолы с целью предоставления практического руководства.

Мы считаем, что реакция на деформацию решетки — это недостаточно используемый метод. Разработанные нами устройства и способы крепления компактны и надежны и позволят проводить новые эксперименты с широким спектром материалов.

МЕТОДЫ ТОКА

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACT ВВЕДЕНИЕ СПОСОБЫ ТОКА << ПРИБОР ОДНОСОСНОГО ДЕЙСТВИЯ...МОНТАЖ ОБРАЗЦА ЗАКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКА НА СТАТЬИ

Мы начнем с краткого обсуждения напряжений и деформаций. Чтобы применить контролируемые одноосные напряжения к образцу, обычно сжимают пружину или создают давление в резервуаре для газа, который нажимает на наковальню, сжимающую образец. В обоих случаях, если жесткость пружины устройства намного ниже, чем у образца, контролируемым параметром является напряжение. И наоборот, если жесткость пружины устройства намного выше, чем у образца, контролируемым параметром является деформация: устройство прикладывает смещение к образцу, и образец деформируется в ответ на это смещение, в идеале независимо от собственного модуля Юнга.

В линейном режиме, где напряжение и деформация связаны константой пропорциональности, различие между аппаратом с контролируемым напряжением и устройством с контролируемым напряжением может показаться семантическим. Но есть практические последствия, наиболее важные из которых могут заключаться в тепловом сжатии: в хорошо спроектированном устройстве с контролируемым напряжением пружина принимает на себя дифференциальные тепловые сжатия, сохраняя силу, действующую на образец, практически постоянной, но в устройстве с контролируемым напряжением — одно. необходимо тщательно учитывать эффекты дифференциального теплового сжатия.Кроме того, если образец претерпевает структурный переход между температурами монтажа и измерениями, результаты аппаратов с контролируемым напряжением и контролируемым деформированием будут качественно разными.

В аппарате контролируемого напряжения с наковальней для сжатия образца, если поверхность образца и поверхность наковальни находятся в прямом контакте, то обе должны быть отполированы до плоского состояния. При типичных измерениях одноосного давления деформация образца составляет ~ 0,1%, что соответствует ~ 1 мкм сжатия для образца длиной 1 мм. Достижение высокой однородности деформации тогда потребует, чтобы поверхности образца и опоры были гладкими, плоскими и параллельными в масштабе значительно ниже этого ∼1 мкм.Однако научные образцы часто бывают небольшими, неправильной формы и имеют неидеальные механические свойства для тонкой полировки; сложность получения узких переходов при одноосном давлении свидетельствует о том, что адекватная полировка образца — нетривиальная задача. И даже если грани образца и наковальни идеально совпадают, фрикционная блокировка может привести к неоднородности деформации: торцы образца зафиксированы на наковальнях, в то время как центр пытается расшириться в соответствии с собственным коэффициентом Пуассона. ¹⁰ 10.X. X. Wei, K. T. Chau, Int. J. Solids Struct. 46 , 1953 (2009). https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2009.01.007 Однородность деформации можно улучшить, используя образцы с более высоким соотношением сторон (длина к ширине): влияние неровностей (которые не создают изгибающих моментов) на образце -наковальня распадается по направлению к центру образца, и коэффициент Пуассона образца доминирует над его поперечной деформацией. В исх. 1111. Ф. Бурдаро, Н. Мартин, С. Раймонд, Л.-П. Реньо, Д.Aoki, V. Taufour, J. Flouquet, Phys. Ред. B 84 , 184430 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.184430, соотношение сторон 2: 1 — высокое для экспериментов с одноосным давлением на материалах с коррелированными электронами — использовалось для улучшения однородности деформации. Кроме того, на границе образца и наковальни были вставлены пленки золота и кадмия, чтобы уменьшить фрикционную блокировку и сгладить дефекты. В большинстве одноосных устройств давления давление устанавливается при комнатной температуре путем поворота болта. Регулировка на месте была достигнута в низкотемпературном аппарате за счет использования наполненного гелием сильфона для приложения силы. ^1,9,12 1. У. Велп, М. Гримсдич, С. Флешлер, У. Несслер, Дж. Дауни, Дж. У. Крэбтри, Phys. Rev. Lett. 69, , 2130 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.2130 9. О. М. Дикс, А. Г. Шварц, Р. Дж. Зив, Дж. Кули, Т. Р. Сэйлз, М. Б. Мэйпл, Phys. Rev. Lett. 102 , 197001 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.197001 12. C. Pfleiderer, E. Bedin и B. Salce, Rev. Sci. Instrum. 68, , 3120 (1997). https://doi.org/10.1063 / 1.1148254 Прямое прикрепление образцов к пьезоэлектрическим стопкам обеспечивает возможность регулировки на месте в гораздо более простом и компактном устройстве. Этот метод был введен в [5]. 66. М. Шаеган, К. Каррай, Ю. П. Школьников, К. Вакили, Э. П. Де Портер, С. Манус, Appl. Phys. Lett. 83, , 5235 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1635963 для настройки деформации полупроводников, и распространен на коррелированные электронные материалы в работе. 1313. Ж.-Х. Чу, Х.-Х. Куо, Дж.Г. Аналитис и И. Р. Фишер, Science 337 , 710 (2012). https://doi.org/10.1126/science.1221713. Однако у метода «образец на стопке» есть два существенных ограничения: ограниченный диапазон и большое дифференциальное тепловое сжатие. В нашем аппарате использовались стопки титаната свинца-циркония (PZT), ¹⁴ 14. Pch 150/5 × 5/2, Piezomechanik GmbH. наиболее распространенный состав, и в каталоге указано, что при комнатной температуре в пределах рекомендуемых производителем пределов напряжения от -30 до +150 В общий диапазон деформации пакетов составляет ∼0.15%. Это мало: когда мы тестировали наш аппарат с образцами Sr ₂ RuO ₄ , мы обнаружили, что образцы ломались при растяжении ≈0,25% и могли выдерживать, по крайней мере, такое же количество сжатия, что означает, что сами образцы допускают диапазон деформации не менее 0,5%. Было обнаружено, что микроскопические стержни VO ₂ выдерживают деформацию до 2,5%, ⁴ 4. Дж. Цао, Э. Эртекин, В. Сринивасан, В. Фань, С. Хуанг, Х. Чжэн, Дж. В. Л. Йим, Д. Р. Кханал, Д. Ф. Оглетри, Дж.C. Grossman, J. Wu, Nature Nanotechnol. 4 , 732 (2009). https://doi.org/10.1038/nnano.2009.266, и в крайнем случае подсчитано, что бездефектный нитрид кремния может выдерживать растягивающие деформации до ~ 25%. ¹⁵ 15. С. Огата, Н. Хиросаки, К. Кочер, Х. Китагава, Phys. Ред. B 64 , 172102 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.172102 Кроме того, отклик пьезоэлектрических блоков падает при понижении температуры. При ∼1 K мы обнаружили, что отклик на вольт наших стопок (измеренный с помощью тензодатчика) составлял примерно 1/6 от отклика при комнатной температуре. ^16,17 16. Vishay Micro-Measurements EK-06-250PD-10C / DP. Мы приняли калибровочную константу, скорость изменения сопротивления датчика в зависимости от изменения длины датчика, как независимую от температуры. Техническая записка Vishay Micro-Measurements TN-504-1 («Тепловая мощность тензодатчика и изменение измерительного коэффициента в зависимости от температуры») указывает, что константа датчика для сплава Karma, используемого в наших датчиках, увеличивается с линейной температурной зависимостью на 1,0% от От 24 ° C до -73 ° C. Если экстраполировать на 0 К, калибровочная константа будет на ~ 3% больше, чем при комнатной температуре.17. Скорости отклика пакетов были определены ниже 80 (200) В при комнатной температуре (4 К), где отклик был почти линейным с приложенным напряжением. Этот пониженный отклик можно частично компенсировать более высокими напряжениями, которые могут применяться при криогенных температурах: диапазон деформации 0,04% (от -0,02% до + 0,02%) был получен при 4,2 К с напряжениями от -300 до +300 В (на другую модель пьезоэлектрического стека от одного производителя), ⁶ 6. М. Шаеган, К. Каррай, Ю.П. Школьников, К. Вакили, Э. П. Де Портер, С. Манус, Appl. Phys. Lett. 83, , 5235 (2003). https://doi.org/10.1063/1.1635963, в то время как мы достигли диапазона 0,05% в диапазоне от -170 до +420 В. Это по крайней мере на порядок меньше диапазона деформации, которую могут выдержать типичные образцы. представляет собой проблему, потому что PZT удлиняет вдоль его направления вращения при охлаждении на ∼0,1% между комнатной температурой и 4 К. ^18–20 18.А. М. Симпсон и В. Вольфс, Rev. Sci. Instrum. 58, , 2193 (1987). https://doi.org/10.1063/1.1139486 19. Physik Instrumente GmbH, «Данные по пьезо материалам». 20. В техническом описании пьезоматериалов Physik Instrument указан коэффициент теплового расширения для различных составов PZT от -4 до -6 × 10 ^-6 / K в направлении полинга. Тепловое сжатие большинства материалов значительно уменьшается ниже ~ 77 К, поэтому умножение этого коэффициента на диапазон температур ~ 200 К дает расширение 0.08% –0,12% от комнатной до криогенных температур. Очень немногие материалы сжимаются менее чем на 0,1% в этом диапазоне; 0,2–0,3% более типично. Поэтому (и при отсутствии пластической деформации монтажной эпоксидки ²¹ 21. Обе работы 6,13 сообщают, что при более высоких температурах, 300 K для первого и выше ~ 100 K для последнего, передается гораздо меньшая деформация от пакета к образцу, чем при низких температурах, что предполагает значительную пластическую деформацию эпоксидной смолы при более высоких температурах.Это может затруднить измерения при более высоких температурах, но может способствовать уменьшению тепловых деформаций. ) дифференциальное тепловое сжатие приведет к деформации типичных образцов на величину, значительно превышающую диапазон пакетов, что делает невозможным регулирование деформации до нуля. В целом метод «образец на стопке» лучше всего подходит для измерения линейного отклика на небольшие возмущения деформации, ²² 22. Х.-Х. Куо, М. К. Шапиро, С. К. Риггс, И. Р. Фишер, Phys. Ред. B 88 , 085113 (2013).https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.085113 в обстоятельствах, когда не ожидается значительного нелинейного вклада.

АППАРАТ ДЛЯ ОДНОСОСНОГО ДЕЙСТВИЯ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыАБРАКТЫ ВВЕДЕНИЕ ТЕКУЩИЕ МЕТОДЫ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОСОСНОГО ДЕЙСТВИЯ … << МОНТАЖ ОБРАЗЦА ЗАКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКИ ИЗОБРАЖЕНИЕ СТАТЬИ Схематический обзор нашего устройства показан между двумя прикрепленными эпоксидными пластинами на рис. , один подвижный, а другой фиксированный. Положение подвижной пластины регулируется тремя пьезоэлектрическими пакетами, которые соединены перемычкой.Положительное напряжение, приложенное к центральному пакету, расширяет пакет и сжимает образец, в то время как положительное напряжение на двух внешних пакетах выталкивает мост наружу и натягивает образец. Все стопки имеют одинаковую длину, поэтому в принципе их тепловое расширение не приводит к деформации образца. Поскольку стопки намного длиннее, чем образец, достигаются большие деформации образца. Деформация образца составляет ( L _st / L _sa ) × (ɛ _{внешний} — ɛ _{центральный} ), где L _st — длина штабелей, L _sa — это деформированная длина образца, а ɛ _{внешний} и ɛ _{центральный} — деформации на внешней и центральной стопках.(«Деформированная длина» образца — это длина, на которую прикладывается деформация: как будет описано, образец закреплен эпоксидной смолой таким образом, чтобы деформация не воздействовала на концевые части образца.) В нашем первом устройстве , L _st было 4 мм, а L _sa обычно около 1 мм; мы достигли деформации образцов ниже 4 К до 0,23%. ²³ 23. К. В. Хикс, Д. О. Бродский, Э. А. Йелланд, А. С. Гиббс, Дж. А. Н. Бруин, К. Нишимура, С. Йонезава, Ю.Маэно и А. П. Маккензи, Science 344 , 283 (2014). https://doi.org/10.1126/science.1248292 Наша терминология требует некоторого обсуждения. Устройство точно описывается как устройство для одноосной деформации, но приложенная деформация не является строго одноосной, и контроль деформации не является совершенно жестким. Образец будет иметь ненулевые коэффициенты Пуассона, поэтому деформация, приложенная по его длине, вызовет деформации по его ширине и толщине. Однако напряжение внутри образца строго одноосное, и устройство предлагает независимый контроль деформации только вдоль одной оси, поэтому его описание как одноосное является подходящим.Контроль за деформацией не совсем жесткий, потому что, хотя само устройство в несколько раз жестче, чем типичные образцы, ²⁴ 24. При модуле Юнга ∼200 ГПа жесткость пружины для растяжения образца в продольном направлении будет Ewt / L ∼ 2 × 10 ⁶ Н / м, принимая wt ∼ 0,01 мм ² и L ∼ 1 мм. Наименее жесткой частью аппарата является мост, который можно рассматривать примерно как две S-образные консоли шириной 6 мм, 2.5 мм толщиной и 9 мм длиной, обеспечивая жесткость пружины 14 × 10 ⁶ Н / м. эпоксидная смола, используемая для крепления образца, деформируется, принимая на себя часть приложенного смещения. Для образцов это устройство было разработано для приема кристаллов с высоким модулем Юнга с площадью поперечного сечения ∼0,01 мм. ² , жесткость эпоксидной пружины остается выше, чем жесткость пружины образца (как подробно описано в Приложениях A и B), но не настолько высока, чтобы деформацией эпоксидной смолы можно было пренебречь при определении деформации образца.Описание этого устройства с контролируемым напряжением уместно, поскольку образцы в принципе могут быть установлены более жестко, и важно сохранить четкое различие с устройством с контролируемым напряжением, в котором должна быть четко определенная пружина той или иной формы. с низкой жесткостью пружины Рис. 2 показывает устройство в сборе; Теперь опишем некоторые детали.

Изгибы имеют низкую жесткость пружины для продольного движения и гораздо более высокую жесткость для скручивающего или поперечного движения.Они предназначены для защиты штабелей от непреднамеренных поперечных сил, например, во время процесса установки образца, и для уменьшения нежелательного изгиба от нагрузок, не центрированных на штабелях.

Наше первое устройство было сконструировано из титана, выбранного потому, что его тепловое сжатие аналогично поперечному тепловому сжатию стопок. ^18,19 18. А. М. Симпсон и В. Вольфс, Rev. Sci. Instrum. 58, , 2193 (1987). https://doi.org/10.1063/1.1139486 19. Physik Instrumente GmbH, «Данные по пьезо материалам.” Однако это тепловое сжатие ниже, чем у большинства материалов, поэтому из-за дифференциального теплового сжатия большинство образцов подвергнется растяжению. Медная фольга («термоусадочная фольга» на рисунке) была добавлена ​​для увеличения теплового сжатия устройства. Винты, скрепляющие устройство, изготовлены из латуни, которая сжимается сильнее, чем титан, и поэтому обеспечивает более плотную фиксацию устройства при охлаждении. Тензодатчик ¹⁶ 16. Vishay Micro-Measurements EK-06-250PD-10C / DP. Мы приняли калибровочную константу, скорость изменения сопротивления датчика в зависимости от изменения длины датчика, как независимую от температуры.Техническая записка Vishay Micro-Measurements TN-504-1 («Тепловая мощность тензодатчика и изменение измерительного коэффициента в зависимости от температуры») указывает, что константа датчика для сплава Karma, используемого в наших датчиках, увеличивается с линейной температурной зависимостью на 1,0% от От 24 ° C до -73 ° C. Если экстраполировать на 0 К, калибровочная константа будет на ~ 3% больше, чем при комнатной температуре. был включен для измерения смещения, приложенного к образцу, из которого можно было рассчитать деформацию образца. Пьезоэлектрические блоки в нашем первом устройстве являются гистерезисными, особенно при больших напряжениях, поэтому датчик положения необходим.Датчик устанавливается через зазор шириной 6 мм под образцом; образцы слишком малы, чтобы на них можно было прикрепить калибр. Чтобы сделать калибр более жестким и уменьшить деформацию во время работы, его сначала приклеили эпоксидной смолой к куску сигаретной бумаги. Затем комбинацию калибровочной и сигаретной бумаги устанавливали под натяжением, чтобы она оставалась плоской даже при сильном сжатии образца.

Тензодатчик не был идеальным датчиком в том смысле, что его сопротивление имело небольшую температурную зависимость (в нашем начальном диапазоне измерения 0.5–3 К), а между остываниями немного, но заметно сдвигался. Однако эти эффекты можно было обработать во время анализа данных, и датчик обеспечил негистерезисное измерение деформации образца при каждом охлаждении.

Серебряная фольга предназначена для уменьшения тепловой постоянной времени между образцом и датчиком температуры, установленным на свободном выступе фольги. При желании можно использовать сигаретную бумагу для электрической изоляции одной или обеих пластин для образцов.

Стеки можно эксплуатировать вместе для достижения плавных рамп деформации.Например, чтобы сместить деформацию от сильного сжатия к сильному растяжению, напряжения на пакетах (сжатие, растяжение) могут быть увеличены от (300, 0) до (150, 150) до (0, 300) В, тем самым избегая разрывов в работе при нулевой деформации.

Ограничение размера образцов, которые может принимать это устройство, в настоящее время неясно. Сила, приложенная к образцу, вызывает растяжение по крайней мере одного из пакетов, но пьезоэлектрические пакеты представляют собой спеченные порошки, не предназначенные для того, чтобы выдерживать высокое растягивающее напряжение.В нашем первом эксперименте приложенная сила никогда не превышала 5 Н. Пакеты, вероятно, могут выдерживать значительно большие растягивающие усилия, чем это.

На рис. 3 показаны данные, собранные с помощью этого устройства: температура сверхпроводящего перехода T _c в зависимости от деформации (приложенной вдоль направления кристалла ⟨100⟩) для двух монокристаллов нетрадиционного сверхпроводника Sr ₂ РуО ₄ . Поперечные сечения образцов составляли 110 × 30 и 170 × 60 мкм.Модуль Юнга Sr ₂ RuO ₄ составляет 176 ГПа, ²⁵ 25. J. P. Paglione, C. Lupien, W. A. ​​MacFarlane, J. M. Perz, L. Taillefer, Z. Q. Mao, Y. Maeno, Phys. Ред. B 65 , 220506 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.220506, поэтому при самых высоких деформациях напряжение в образце составляло около 0,4 ГПа. T _c Sr ₂ RuO ₄ сильно увеличивается как при растяжении, так и при сжатии. Данные на рисунке иллюстрируют возможности устройства: быстрая и точная настройка позволила получить высокую плотность точек данных, а кривые — плавные.Научные результаты этого эксперимента обсуждаются в [4]. 2323. К. В. Хикс, Д. О. Бродский, Э. А. Йелланд, А. С. Гиббс, Дж. А. Н. Бруин, К. Нисимура, С. Йонезава, Ю. Маэно и А. П. Маккензи, Science 344 , 283 (2014). https://doi.org/10.1126/science.1248292.

МОНТАЖ ОБРАЗЦА

Раздел:

ВыбратьВверху страницыАБЛОКЦИЯ ВВЕДЕНИЕ ТЕКУЩИЕ МЕТОДЫ ПРИБОР ДЛЯ ОДНОСОСНОЙ НАПРЯЖЕНИЯ … МОНТАЖ ОБРАЗЦА << ЗАКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКИ НА ИЗДЕЛИЯ

Аппарат был спроектирован для приема образцов с поперечным сечением ~ 200 мкм.Образцы необходимо было закрепить эпоксидной смолой, чтобы их можно было растягивать, и чтобы они надежно передавали микронные смещения, создаваемые пьезоэлектрическими пакетами. Но монтаж эпоксидной смолой дает и другие преимущества. Во-первых, эпоксидная смола соответствует образцу, поэтому прецизионная полировка поверхностей образца не требуется. Образцы действительно необходимо разрезать, чтобы иметь примерно постоянное поперечное сечение, но требования к точности здесь не являются серьезными. Еще одно преимущество состоит в том, что концы образца не могут поворачиваться, что обеспечивает более высокое соотношение длины к ширине до того, как образец изгибается при сжатии.Наконец, если эпоксидная смола имеет относительно низкие модули упругости, она образует деформируемый интерфейсный слой, который снижает концентрацию напряжений в образце, снижая риск разрушения образца.

Мы использовали Stycast ^® 2850FT. Ранние образцы были установлены, как показано на рис. 4 (а), с каплями эпоксидной смолы, закрепляющими концы, и никакой дополнительной конструкции. Несмотря на простоту, недостатком этого метода является его асимметрия: образец закрепляется более надежно через его нижнюю, чем верхнюю поверхность. Расчет, представленный в Приложении A, показывает, что это ведущее значение ∼0.1 мм эпоксидной смолы, заштрихованной красным на панели (е) рисунка, который передает большую часть приложенной силы между пластиной для образца и образцом. Из-за асимметрии, когда образец деформируется, он также изгибается вниз при растяжении и вверх при сжатии. Изгиб приводит к возникновению градиента деформации в образце, который, как показано на рисунке 8 в приложении B, может быть значительным. Поэтому более поздние образцы устанавливали, как показано на рисунке 4 (b): с жесткой крышкой из фольги поверх образца. , так что образец закреплен как через его нижнюю, так и верхнюю поверхности.На рис. 3 образец № 1 был установлен таким образом, а образец № 2 — как на панели (а). Сверхпроводящий переход образца № 2 расширился при деформации значительно больше, чем у образца № 1, что указывает на большую неоднородность деформации.

Как отмечалось во введении, эпоксидных опор было достаточно для передачи давления образца не менее 0,4 ГПа. Мы также испытали эпоксидную смолу при комнатной температуре, растягивая образцы, установленные, как на панели (а), до разрушения. Мы протестировали два образца с эпоксидной смолой Epotek ^® h30E и один с Stycast 2850FT.Образцы имели ширину 70–120 мкм и толщину 30–100 мкм. Во всех трех случаях образцы растрескивались при растяжении ~ 0,25%. Разрушение произошло ближе к середине образца: разрушился образец, а не эпоксидная смола. Для больших образцов с более низким отношением площади поверхности к объему напряжение в эпоксидной смоле будет выше, и, в конечном итоге, прочность эпоксидной смолы станет ограничивающим фактором, но очевидно, что существует практический диапазон параметров, где высокий давление образца может быть достигнуто.

Мы работали с образцами с соотношением сторон длины к ширине L / w между 3.5 и 7. ( L здесь и в приложениях A и B относится к открытой длине образца, игнорируя концевые части, залитые эпоксидной смолой). Оглядываясь назад, можно сказать, что семь было больше, чем необходимо. Как обсуждается в Приложении B, если эпоксидная смола имеет низкие модули упругости, а слои эпоксидной смолы достаточно толстые (по крайней мере ∼1 / 4 толщины образца), деформация в большей части подвергнутой воздействию части образца является очень однородной со значительной неоднородностью. (кроме любых градиентов, вызванных изгибом) только очень близко к креплениям для образцов (Приложение B, Таблица I).

Таблица I. Длины концевых частей образца, которые следует исключить из измерения, чтобы получить заданный уровень однородности деформации. Дальнейшие пояснения приводятся в тексте.

% неоднородности	Mount model # 1	# 2	# 4
5%	0.4 w w
1%	0.8 w	0,6 w	0,4 w

Есть также преимущества при работе с образцами, которые являются тонкими пластинами, с w / t ( t толщина образца) значительно больше единицы. (Для Sr ₂ RuO ₄ , слоистого компаунда, это была естественная геометрия.) Отношение площади поверхности к объему увеличивается, что снижает напряжение внутри эпоксидной смолы, и уменьшаются колебания деформации, вызванные изгибом.Если и L / w , и w / t значительно больше единицы, однако, L / t может стать довольно большим; максимальное значение L / t в нашем эксперименте Sr ₂ RuO ₄ составляло 25. Формула Эйлера для изгибающей нагрузки на тонкую балку, оба конца которой не могут поворачиваться, заключается в том, где E — это модуль Юнга, а I — момент инерции площади. ²⁶ 26. М. Эйлер, Мем.Акад. Sci. Берлин 13 , 252 (1757). I для тонкой прямоугольной пластины составляет t ³ w /12, а продольная деформация составляет ε = F / Ewt . Подставляя, критическое соотношение сторон L / t , выше которого пластина изгибается, составляет. При ɛ = 0,25% ожидается деформация образца для L / t > 36.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Раздел:

ВыбратьВверху страницы РЕЗЮМЕ ВВЕДЕНИЕ ТЕКУЩИЕ МЕТОДЫ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОСОСНОГО ДЕЙСТВИЯ…МОНТАЖ ОБРАЗЦА ЗАКЛЮЧЕНИЕ << ССЫЛКИ

Мы представили конструкцию компактного пьезоэлектрического устройства, которое может прикладывать большие деформации к испытуемым образцам даже при криогенных температурах. Аппарат может воздействовать как на сжатие, так и на растяжение, что является полезным технологическим достижением. Мы также обсудили и проанализировали метод получения высокой однородности деформации в образце с использованием того или иного устройства для искажения.

Мы ожидаем, что аппаратура и методы, подобные представленным здесь, будут широко применимы.Настройка деформации — концептуально очень простой метод, и мы считаем, что многому можно научиться во многих системах, исходя из основных измерений, таких как удельное сопротивление и магнитная восприимчивость как функция деформации. Это устройство также оставляет открытой верхнюю поверхность образца, обеспечивая доступ для спектроскопических зондов и зондов рассеяния. Таким образом, мы надеемся, что представленные нами методы сделают настройку деформации более практичной, широко распространенной и точной техникой.

Примечание добавлено в доказательство. Ссылка 3131. E. P. Stillwell, M. J. Skove и J. H. Davis, Rev. Sci. Instrum. 39 , 155 (1968). https://doi.org/10.1063/1.1683303 описывает устройство, подобное нашему, но в котором для деформации образцов используются пьезоэлектрические биморфы, а не обычные стопки. Биморфы обычно не могут прикладывать большие силы, и этот аппарат использовался для изучения образцов, похожих на усы.

ПРИЛОЖЕНИЕ A: АНАЛИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОНТАЖОВ ОБРАЗЦА

В Приложении A мы аналитически оцениваем длину передачи нагрузки λ, длину, на которую приложенная сила передается между пластинами для образцов и образцом.Смещение, прикладываемое пьезоэлектрическими пакетами и измеренное тензодатчиком, будет распределено по длине L + 2λ, поэтому для оценки деформации образца необходимо знать λ. Мы также обсуждаем напряжение внутри эпоксидной смолы. Параметры нашей модели показаны на рис. 5. Мы сделаем следующие упрощения: (1) Ширина образца w значительно больше, чем его толщина t , поэтому соединение по бокам образца не имеет значения. (2) Пластина для образцов и крышка из фольги абсолютно жесткие.(3) Сдвиг внутри образца не учитывается: деформация внутри образца ɛ _xx ( x ) постоянна как для y , так и для z . Эти два последних предположения сводятся к предположению, что эпоксидная смола имеет гораздо более низкие упругие постоянные, чем образец, пластина для образца и фольга крышки. В этой модели сила внутри образца в положении x составляет F ( x ) = Ewt ε _xx , где E — модуль Юнга образца. ²⁷ 27. Модуль Юнга E для нагрузок x применяется, когда образец может свободно расширяться и сжиматься в соответствии с коэффициентами Пуассона вдоль y и z . Если образец представляет собой тонкую пластину, его деформация по y может быть ограничена до почти нуля, и в этом случае следует использовать C11-C132 / C33 вместо E . Для реалистичных материалов он не будет сильно отличаться от E . F изменяется с x после

dFdx = nwσ (x) ≈nwC66, eD (x) d,

, где σ — напряжение сдвига на границе раздела между образцом и эпоксидной смолой, C _{66, e} — постоянная упругости при сдвиге эпоксидной смолы, d — толщина эпоксидной смолы и D ( x ) — смещение образца в положении x из его ненагруженного положения. n = 1, если образец приклеен только к его нижней стороне, и 2, если и сверху, и снизу. ɛ _xx и D связаны соотношением ɛ _xx = dD / dx , поэтому дифференциальное уравнение для D может быть легко получено и решено. Его решение — D , экспоненциально затухающий в масштабе длины. Похоже, что упругие свойства Stycast 2850FT не были точно измерены при криогенных температурах.В техническом исследовании для космических аппаратов было обнаружено, что его модуль Юнга постепенно увеличивается по мере снижения температуры, но, по-видимому, выравнивается ниже ~ 160 К. ²⁸ 28. С.Э. Охеда, Э. Дж. Оукс, Дж. Р. Хилл, Д. Алди и Г. А. Форсберг, «Влияние температуры на прочность и модуль адгезионного соединения для обычно используемых конструкционных клеев для космических аппаратов», Лаборатория реактивного движения (Пасадена, Калифорния, США), технический отчет. При 150 К он был определен как 11,5 ГПа при использовании Catalyst 24 LV и 16 ГПа при использовании Catalyst 9.(Мы использовали Catalyst 23 LV.) Модуль Юнга Stycast 1266, незаполненной версии 2850FT, был измерен при 197 К, 77 К и нескольких температурах от 77 до 2,2 К; ²⁹ 29. T. Hashimoto и A. Ikushima, Rev. Sci. Instrum. 51, , 378 (1980). https://doi.org/10.1063/1.1136224 оказалось равным ≈4,5 ГПа для температур 77 К и ниже. Если E Stycast 2850FT ведет себя аналогичным образом, он может немного подняться от своего значения 150 K при дальнейшем понижении температуры перед выравниванием.

Модуль сдвига изотропного материала равен C ₆₆ = E /2 (1 + ν), где ν — коэффициент Пуассона. Возьмем E ∼ 15 ГПа и ν ∼ 0.3, что дает C _{66, e} ∼ 6 ГПа для Stycast.

Sr ₂ RuO ₄ — относительно жесткий материал с E = 176 ГПа. ²⁵ 25. J. P. Paglione, C. Lupien, W. A. ​​MacFarlane, J. M. Perz, L. Taillefer, Z. Q. Mao, Y. Maeno, Phys. Ред. B 65 , 220506 (2002).https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.220506 Принимая типовые значения t = 50 мкм, d = 10 мкм и n = 2, получаем λ ≈ 90 мкм: это ведущее значение ∼0,1 мм эпоксидная смола, которая передает приложенное смещение к образцу. деформация сдвига внутри эпоксидной смолы, ɛ _{xy , e} , будет максимальной на краю пластины для образца, x = 0, где она равна

ɛxy , e (0) = app λd = app EtndC66, e,

(A1)

где ɛ _app — деформация образца за пределами конца эпоксидной смолы.Для вышеуказанных параметров ɛ _{xy , e} (0) составляет 1,7% для _app = 0,2%. В технических данных Stycast 2850FT указано сопротивление растяжению ∼50 МПа (при комнатной температуре). ³⁰ 30. Спецификация Emerson and Cumings Stycast ^® 2850FT. При _app = 0,2% напряжение сдвига в опорах для наших образцов с использованием вышеуказанных параметров составляет C _{66, e} × ɛ _{xy , e} = 80 МПа при x = 0.Таким образом, мы могли быть близки к пределу текучести эпоксидной смолы. Однако измерения на Stycast 1266 указывают на деформацию разрушения ~ 4% при низких температурах, ²⁹ 29. T. Hashimoto и A. Ikushima, Rev. Sci. Instrum. 51, , 378 (1980). https://doi.org/10.1063/1.1136224, и если Stycast 2850FT работает аналогичным образом, то наши крепления имели удобный запас прочности. Наши измерения показали почти отсутствие гистерезиса по отношению к деформации и резких изменений поведения при высоких деформациях, что указывает на то, что эпоксидная смола не разламывается и не отслаивается.Если отказ эпоксидной смолы становится существенным ограничением для будущих измерений, уравнение. (A1) указывает шаги, которые необходимо предпринять: Образец следует приклеить с обеих сторон (так, чтобы n = 2). Образец должен быть тонким, а слой эпоксидной смолы несколько толстым. Напряжение сдвига на границе раздела составляет C66, e, поэтому хорошим выбором будет эпоксидная смола с низкими упругими постоянными, высокой прочностью связи и высокой деформацией текучести.

ПРИЛОЖЕНИЕ B: КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ

Здесь мы представляем результаты моделирования методом конечных элементов для нескольких типичных случаев.Мы обсуждаем длину передачи нагрузки λ, однородность деформации и изгиб образца.

Мы изучаем четыре модели креплений для образцов, показанные на рис. 6. Они следующие: (1) «Жесткие»: образец надежно закреплен на своей верхней и нижней поверхностях. (2) «Симметричная эпоксидная смола»: образец приклеивается как на его верхней, так и на нижней поверхностях через тонкие слои эпоксидной смолы с низким модулем упругости к идеально жестким поверхностям (пластина для образца и фольга крышки). (3) «Асимметричная эпоксидная смола»: приклеивается только нижняя поверхность, опять же относительно мягкой эпоксидной смолой.(4) «Симметричная толстая эпоксидная смола»: то же самое, что № 2, но с более толстыми слоями эпоксидной смолы. Модели №2 и №3 близки к нашим реальным условиям, в которых образцы были толщиной ∼50 мкм, а эпоксидная смола толщиной 10–20 мкм. Модели №1 и №4 включены для сравнения.

Необходимо указать несколько параметров. Для общности мы считаем, что эпоксидная смола и образец изотропны с коэффициентом Пуассона 0,3. Модуль Юнга эпоксидной смолы устанавливается равным 1/10 модуля упругости образца. Толщина слоев эпоксидной смолы установлена ​​на 0.25 t для тонких слоев и t для толстых слоев. Для w установлено значение 4 t , а для L установлено значение 6 w .

Расчеты проводились с использованием прямолинейной сетки с 15 или 16 элементами, охватывающими толщину образца, ширину образца и толщину эпоксидной смолы. Участки образца, залитые эпоксидной смолой, во всех случаях были сделаны намного длиннее, чем длина передачи нагрузки λ. Дифференциальные термические сжатия не учитываются.

Фиг.7 показаны некоторые результаты для штамма ɛ _xx . Во всех случаях подвижная пластина для образца была перемещена внутрь на 0,1% от L , но поскольку λ> 0, фактическая деформация образца в зазоре несколько меньше 0,1%. На панели (c) мы указываем λ для каждого расчета, определенного таким образом, чтобы для достижения приложенной деформации _{примерно} в зазоре, подвижная пластина для образца должна быть перемещена на расстояние ɛ _{примерно} ( L + 2λ).

λ зависит от таких параметров, как толщина эпоксидной смолы, которую на практике трудно контролировать точно, особенно для небольших образцов.Одним из недостатков крепления образцов эпоксидной смолой с низким модулем упругости является то, что большая абсолютная погрешность λ означает большую погрешность деформации образца. Однако результаты также показывают, что концентрация напряжений в образце снижается.

Далее мы обсудим однородность деформации. При условии, что образец не изгибается (т. Е. Крепления симметричны), неоднородность деформации будет экспоненциально затухать по направлению к центру образца; измерения должны быть сконфигурированы так, чтобы они были чувствительны в основном к центру пробы.Руководство по тому, какую часть концов образца (помимо частей, залитых эпоксидной смолой) следует исключить, приведено в таблице I. Критерием является то, что в некотором месте поперечного сечения образца деформация ɛ _xx отличается от ɛ _xx в центре выборки (при x = L /2) более чем на заданный процент. Например, используя модель крепления № 2, для получения неоднородности деформации менее 5% по всей измеренной области только самые удаленные части длиной 0.2 w необходимо исключить из измерения. Другими словами, используя подходящие держатели для образцов, можно получить высокую однородность деформации практически во всей экспонированной части образца. Если образец все же изгибается, в образец вводится градиент деформации. Пусть Δɛ _xx — разница между деформациями на верхней и нижней поверхностях образца, а ɛxx¯ — средняя деформация по толщине кристалла. В идеале отношение Δɛxx / ɛxx¯ должно быть как можно меньше.Но также может быть желательно скреплять образец только его нижней поверхностью для беспрепятственного доступа к его верхней поверхности, и даже если симметричные держатели образца сконструированы, несовершенство сборки приведет к остаточной асимметрии. Поэтому полезно знать, насколько большим может быть Δɛ _xx . На рис. 8 показаны расчеты Δɛxx / ɛxx¯ в зависимости от толщины образца только для образцов, соединенных снизу. Неудивительно, что Δɛ _xx больше для более толстых образцов. Однако величина заслуживает внимания: например, L / t = 20 — это большое соотношение сторон не намного ниже предела потери устойчивости, но Δɛxx / ɛxx¯ все же может составлять до 10%.Симметричный монтаж, показанный на панели (d) на фиг. 4, немного сложнее в реализации, но дает явное преимущество.

TENS (чрескожная электрическая стимуляция нервов)

Чрескожная электрическая стимуляция нервов (ЧЭНС) — это метод обезболивания с использованием слабого электрического тока.

Аппарат TENS — это небольшое устройство с батарейным питанием, у которого провода подключены к липким подушечкам, называемым электродами.

Кредит:

Вы прикрепляете подушечки прямо к коже.Когда машина включена, к пораженному участку тела доставляются небольшие электрические импульсы, которые вы ощущаете как покалывание.

Электрические импульсы могут уменьшить болевые сигналы, поступающие в спинной и головной мозг, что может помочь облегчить боль и расслабить мышцы. Они также могут стимулировать выработку эндорфинов, которые являются естественными болеутоляющими средствами организма.

Что TENS используется для

TENS может помочь уменьшить боль и мышечные спазмы, вызванные широким спектром состояний, включая:

Иногда он также используется как метод обезболивания во время родов.

ДЕСЯТКИ работают?

Недостаточно качественных научных данных, чтобы с уверенностью сказать, является ли TENS надежным методом обезболивания. Необходимы дополнительные исследования, и клинические испытания продолжаются.

Медицинские работники сообщают, что некоторым людям это помогает, хотя эффективность его работы зависит от человека и состояния, которое лечат.

TENS не является лекарством от боли и часто дает только краткосрочное облегчение при использовании аппарата TENS.

Тем не менее, лечение в целом очень безопасно, и вы можете подумать, что его стоит попробовать вместо или в дополнение к обычным медицинским методам лечения.

Примерка TENS

Если вы думаете о том, чтобы попробовать TENS, неплохо было бы поговорить с терапевтом о направлении к физиотерапевту или клинике боли.

Физиотерапевт или специалист по боли могут одолжить вам аппарат TENS на короткий срок, если они сочтут, что это может помочь.

Вы можете купить собственный аппарат TENS без консультации с врачом, но, как правило, лучше сначала пройти надлежащую оценку, чтобы узнать, подходит ли вам аппарат TENS, и научить правильно его использовать.

Чтобы получить максимальную пользу от TENS, важно, чтобы настройки были правильно настроены для вас и вашего индивидуального состояния.

Если вы считаете, что TENS эффективен, вы можете купить аппарат TENS в аптеке. Их цена варьируется от 10 до 200 фунтов стерлингов. Более дорогие машины не обязательно лучше дешевых, поэтому перед покупкой лучше провести небольшое исследование.

Как использовать TENS

Это общее руководство по использованию машины TENS.Всегда следуйте инструкциям производителя.

Машины TENS маленькие и легкие, поэтому вы можете использовать их как во время работы, так и в дороге. Вы можете положить его в карман, прикрепить к ремню или подержать в руке.

Вы можете использовать TENS в течение дня столько, сколько захотите, хотя его не следует использовать во время вождения, управления механизмами, а также в ванне или душе.

Установка подушечек

Перед тем, как прикрепить подушечки к коже, убедитесь, что машина выключена.Расположите подушечки по обе стороны от болезненной области на расстоянии не менее 2,5 см (1 дюйм) друг от друга.

Никогда не кладите прокладки на:

• переднюю или боковые стороны шеи
• виски
• рот или глаза
• одновременно грудь и верхнюю часть спины
• раздраженную, инфицированную или сломанную кожу
• варикозное расширение вены
• онемение участков

Включение и регулировка силы

Включите машину TENS, когда электроды прикреплены в правильных местах.Вы почувствуете легкое покалывание, проходящее по коже.

Аппарат имеет циферблат, позволяющий контролировать силу электрических импульсов.

Начните с низкой настройки и постепенно увеличивайте ее, пока ощущение не станет сильным, но комфортным. Если ощущение покалывания начинает доставлять боль или дискомфорт, немного уменьшите его.

Выключите аппарат TENS после того, как закончите его использовать, и снимите электроды с кожи.

Есть ли риски побочных эффектов?

Для большинства людей TENS — безопасное лечение без побочных эффектов.

У некоторых людей может быть аллергия на прокладки, и их кожа может покраснеть и стать раздраженной, но для людей с аллергией доступны специальные прокладки.

TENS небезопасен для всех. Не используйте его без предварительной консультации с врачом, если:

• у вас есть кардиостимулятор или другой тип электрического или металлического имплантата;
• вы беременны или есть вероятность, что вы беременны — TENS не рекомендуется.