CZ2019459A3 - Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů - Google Patents

Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů Download PDF

Info

Publication number
CZ2019459A3
CZ2019459A3 CZ2019-459A CZ2019459A CZ2019459A3 CZ 2019459 A3 CZ2019459 A3 CZ 2019459A3 CZ 2019459 A CZ2019459 A CZ 2019459A CZ 2019459 A3 CZ2019459 A3 CZ 2019459A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
excitation
microorganisms
excitation radiation
camera
optical
Prior art date
Application number
CZ2019-459A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308044B6 (cs
Inventor
Blahoslav MARŠÁLEK
Jan Klečka
Štěpán Zezulka
Eliška Maršálková
Original Assignee
Botanický ústav Akademie věd ČR, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Botanický ústav Akademie věd ČR, v.v.i. filed Critical Botanický ústav Akademie věd ČR, v.v.i.
Priority to CZ2019-459A priority Critical patent/CZ2019459A3/cs
Publication of CZ308044B6 publication Critical patent/CZ308044B6/cs
Publication of CZ2019459A3 publication Critical patent/CZ2019459A3/cs
Priority to EP20184356.2A priority patent/EP3763821A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/06—Quantitative determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0235—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using means for replacing an element by another, for replacing a filter or a grating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0291—Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
    • G01J3/4406—Fluorescence spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N2021/635—Photosynthetic material analysis, e.g. chrorophyll
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6419—Excitation at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G01N2021/6471—Special filters, filter wheel
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8466—Investigation of vegetal material, e.g. leaves, plants, fruits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8845—Multiple wavelengths of illumination or detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02—Mechanical
    • G01N2201/022—Casings
    • G01N2201/0221—Portable; cableless; compact; hand-held
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G01N2201/0627—Use of several LED's for spectral resolution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/064—Stray light conditioning
    • G01N2201/0646—Light seals

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Předmětem vynálezu je mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů, zejména plísní, bakterií, řas, sinic, mechů a lišejníků, na povrchu materiálů zahrnující zdroj excitačního záření pro excitaci detekovaného povrchu materiálu a kameru pro fluorescenční snímání excitovaného povrchu materiálu opatřenou paměťovým modulem pro ukládání snímků z kamery,jehož podstata spočívá v tom, že dále zahrnuje excitační optickou komoru s otvorem pro umístění na detekovaný povrch materiálu, ve které jsou uzavřeny soustava zdrojů excitačního záření, kamera, soustava optických emisních filtrů posuvných jednotlivě do zorného pole kamery a propouštějících vlnové délky odpovídající fluorescenčním signálům vyvolaným excitačním zářením zdrojů excitačního záření a charakteristickým pro jednotlivé skupiny organismů a řadič emisních filtrů pro posun optických emisních filtrů do zorného pole kamery.

Description

Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení pro nedestruktivní detekci a kvantifikaci organismů, které rozkládají povrchy materiálů a jsou schopny prorůstat do hloubky těchto materiálů, např. betonu, fasád, dřeva, plastů, ale i přírodního kamene v případě soch apod., čímž způsobují jejich destrukci.
Dosavadní stav techniky
Mikrobiální kontaminace různých povrchů je reálný problém hygienický, estetický i technologický, a proto jsou vyvíjeny stále nové, přesnější a co možná nejjednodušší metody detekce přítomnosti, rozlišení a kvantifikace organismů narůstajících na površích. Fotoautotrofní anebo mixotrofní společenstva sinic, řas, bakterií a hub se přirozeně vyskytují na různých površích v přírodě, od povrchu půdy přes například povrch kůry stromů až po povrch kamenů a skal, kde nutnou podmínkou je alespoň dočasná dostupnost vody a atmosférické znečištění jako zdroj živin, které tyto organismy dokáží velmi účinně využívat. Svou metabolickou aktivitou však dokáží zároveň ničit, korodovat původní substráty a materiály, na kterých narůstají (Zanardini et al., 2019). Často jsou za biokorozi zodpovědné sinice (Gaylarde et al., 2018), nebo houby (Boniek et al., 2017; Mejia et al., 2019) a lišejníky (Sohrabi et al., 2017). V antroposféře jsou vhodným povrchem pro tato společenstva povrchy a konstrukce staveb, ať už ze dřeva, přírodních hornin, nebo z umělých stavebních materiálů, např. betonu. Společenstva mikroorganismů tak mohou vedle klimatických podmínek výrazně přispívat ke zhoršování deterioraci kvality povrchu a integrity struktury stavební hmoty, způsobovat její (bio)korozi (Warscheid and Braams, 2000) a zvyšovat riziko jejího rozpadu a znehodnocení celé stavby, nebo zvyšovat náklady nutné na její opravy a údržbu. Mikrobiální společenstva vytváří problémy, ke kterým patří například změna barvy povrchů, zadržování vody, případně následná mechanická destrukce mrazem, povrchová i hloubková koroze materiálů, zvýšení jejich křehkosti, leptání, zpuchýřování omítek, fyzikální poškození povrchů a zvýšení propustnosti pro vodu a tím i pro další organismy apod.
Pro správný odhad poškození a způsobu ošetření materiálů je nutné poznat co nejpřesněji rozsah a složení mikrobiálního společenstva kontaminujícího povrchové vrstvy. Existuje řada metod, jak detekovat, rozlišit a kvantifikovat mikroorganismy tvořící biofilmy. Přehled základních skupin metod je popsán např. v práci Sanmartin et al. (2018), ze které je zřejmé, že podstatou současných metod je potřeba odebrat vzorky seškrabem a přenést je k určení složení do laboratoře.
Mezi nejpřesnější z hlediska určení taxonomické příslušnosti mikroorganismů patří molekulární metody zaměřené na detekci specifických biomolekul - nukleových kyselin, např. úseků DNA a RNA nesoucích specifické geny (Mejia et al., 2019; Zanardini et al., 2019), enzymů nebo sekundárních metabolitů (Boniek et al., 2017; Sohrabi et al., 2017). Tyto metody jsou však v současnosti stále velmi nákladné a náročné na vybavení laboratoří. Navíc vyžadují nejen fyzický odběr materiálu, ale nezřídka i následnou, časově, odborně i materiálově náročnou kultivaci odebraných mikroorganismů v laboratorních podmínkách.
Druhou skupinu detekčních metod tvoří již dříve běžně používaná mikroskopická pozorování pomocí optické nebo elektronové mikroskopie (Gaylarde et al., 2017; Gaylarde et al., 2018), nebo novější metody využívající optických vlastností zkoumaných mikroorganismů absorbance, reflektance a spektroskopické vlastnosti jako luminiscence nebo fluorescence. Zatímco pro mikroskopii je obvykle též nutné destruktivně odebrat vzorky, ostatní optické metody je dnes již možné aplikovat in situ, nemusí být nutně destruktivní a jejich náročnost a
- 1 CZ 2019 - 459 A3 přesnost záleží na konkrétní použité metodice a hodnoceném parametru. Z dalších technik využitelných pro přímé pozorování a studium vlivu mikroorganismů na stavební materiály či materiály památek kulturního dědictví můžeme jmenovat přímé pozorování, optickou a fluorescenční mikroskopii, skenovací mikroskopii (Nuhoglu et al 2017), konfokální laserovou skenovací mikroskopii, atomovou absorpční spektroskopii, diferenciální termální analýzu, elektronovou paramagnetickou resonanci (EPR) a řadu dalších, které uvádí např. Gaylarde et al. (2017, 2018). Pro výše uvedené metody je však nutný odběr vzorků například seškrabem, což může vést k destrukci povrchu objektu. V řadě případů, zejména u památkově chráněných objektů, je ale mechanické poškození odběrem materiálu nežádoucí a cílem je proto využití nedestruktivních a bezkontaktních metod pro detekci biotické kontaminace.
V případě fluorescenčních metod je možné využít auto fluorescenci vlastní danému mikroorganismu, nebo pozorovat fluorescenci umělých barviv a chemických sond, vyvolanou kontaktem takové látky s buňkami mikroorganismů nebo, podobně jako v případě molekulárních metod, se specifickými biomolekulami (Gonzalez-Perez et al., 2017). Vlastnosti fluorescenčního signálu, jako intenzita nebo emisní spektrum a posuny v něm, mohou být využity nejen k detekci přítomnosti mikroorganismů, ale také k jejich rozlišení do taxonomických skupin (minimálně bakterie, sinice, řasy a plísně), určení životaschopnosti nebo kvantifikaci. Fluorescenčně lze detekovat jak přítomnost organismů (autofluorescence řas, sinic), tak indukovanou fluorescenci metabolitů (ATP, polysacharidy DNA apod.) nebo metabolickou aktivitu mikroorganismů (fotosyntéza, hydrolázy, oxidázy atd.). Tato měření však vyžadují také nákladné laboratorní přístroje a stabilní analytické podmínky.
Proto jsme se zaměřili na metody in-situ, které mohou být využity pro kontrolu biokoroze a mohou sloužit pro ochranu a prevenci poškození staveb, tedy metody včasného varování na počátku rozvoje mikroorganismů. Cílem je dosáhnout komplexního pohledu na skupiny mikroorganismů (od plísní, hub a bakterií po řasy a sinice) a na jejich roli v procesu biokorozí, protože biodeteriorace není způsobená nikdy pouze jedním druhem mikroorganismu, ale je výsledkem aktivity smíšeného mikrobiálního společenstva v určité fázi vývoje na daném objektu.
Je jen velmi málo metod in situ, které by nebyly nákladné, a přitom detekovaly celou škálu mikroorganismů. Byla testována metoda Fluorescence In-Situ Hybridization (FISH) (Gonzáles et al. 2014), která se jeví jako levná, relativně rychlá a jednoduchá analytická metoda pro detekci hub na mramoru. Pro další organizmy nebyla zatím testována.
Vzhledem k potřebnosti detekce mikroorganismů na površích byly patentovány přístroje, které se touto problematikou zabývají, například patentový spis číslo DE 10244819 popisuje zařízení pro detekci fluorescenčního materiálu na technickém povrchu, které má schopnost detekce fluorescenčního materiálu na povrchu, využívá nedestruktivní metodu detekce a rozlišení plochy elektrických kontaktů a nečistot na nich, např. zbytků plastové izolace. Přístroj není ale schopen detekovat ani kvantifikovat jednotlivé skupiny mikroorganismů a vlastní měření není možné za plného osvětlení nebo slunečního svitu v přírodních podmínkách, které snižuje citlivost na snímanou fluorescenci.
Dalším zajímavým přístrojem, který byl patentován, je zařízení pro detekci biotické kontaminace na povrchu popsané v patentovém spisu č. DE 19906047. Umožňuje fluorescenční in situ detekci zbytků buněk mikrobů, zbytků buněk kůže, zbytků jídla, vlasů, potu, kožního mazu a organických částic obecně bez bližšího rozlišení, na principu excitace NAD(P)H nebo riboflavinu. Tento přístroj však není schopen rozlišit jednotlivé skupiny organismů, ani stanovit jejich poměr nebo je kvantifikovat. Další technické řešení detekce a kvantifikace nárostových společenstev je popsáno v přihlášce vynálezu US 2006/0275847 Al, která popisuje automatizovaný způsob detekce biofilmu s fluorescenčními částicemi na pevném povrchu s využitím konfokálního zobrazovacího systému. Způsob zahrnuje skenování biofilmu pomocí záření, detekci fluorescenci emitujících částic v biofilmu, získání obrazových dat a zpracování těchto dat pomocí PC. Konfokální zobrazovací systém zahrnuje zdroj záření, fokusovací optiku,
-2CZ 2019 - 459 A3 detektor a skenovací zařízení pro skenování biofilmu ve více rovinách. Fluorescenční částicí může být fluorescenční protein (např. GFP) nebo produkt enzymatické reakce (např. βgalaktozidázy, nitroreduktázy, alkalické fosfatázy, β-laktamázy) nebo fluorescenční sloučenina. S výhodou je pevným povrchem mikrotitrační destička. Nevýhodou tohoto řešení je, že nerozlišuje jednotlivé skupiny organismů, z principu ani nemůže odděleně kvantifikovat jednotlivé skupiny organismů, ale sleduje biofilm a jeho růst jako celek.
Zajímavým technickým řešením se zabývá patentový spis US 2013/0266977 Al, který popisuje způsob detekce mikroorganismů na pevném povrchu na základě reakce substrátu vybraného mikrobiálního enzymu, na který je konjugovaná detekovatelná, např. fluorescenční, značka, a samotného mikrobiálního enzymu, který je přítomen pouze v přítomnosti mikroorganismů. Po enzymatické reakci je detekovatelná značka uvolněna a poskytuje luminiscenční signál v IR, VIS nebo UV spektru vůči kontrole o známé koncentraci značky. Detekce mikrobů může probíhat in situ, bez předchozího rozpuštění vzorků v médiu. Tento spis dále popisuje nefluidní systém pro detekci mikroorganismů na pevném povrchu zahrnující vzorkovací modul s alespoň jednou testovací plochou a jednou kontrolní plochou, zařízení detekující záření (zdroj a detektor), PC modul a displejový modul. Na testovací ploše je imobilizovaný substrát mikrobiálního enzymu (např. N-acetyl-β-D-glukozaminid, N-acetyl-β-D-glukozamín, N,N-diacclyl-β-l)-chitobiozid, βD-N,N,N-triacetylchitotrióza), na který je konjugovaná detekovatelná, např. fluorescenční značka (např. 4-methylumbelliferon). Tento přístroj je schopen detekovat plísně a bakterie, na které je dominantně zaměřen, ale v signálu, který detektor měří, jsou také další mikroorganismy, které přístroj nerozeznává. Kvalitativně a kvantitativně je schopen rozeznat bakterie a plísně, není však schopen rozeznat v jednom snímku/pozici současně všechny skupiny organismů, které jsou důležité pro biokoroze materiálů (sinice, řasy, bakterie, plísně, mechy, lišejníky, minerální a mechanické nečistoty).
Mechanické a minerální nečistoty na površích umí od mikroorganismů rozeznat řešení popsané v patentu US 7190457 B2, který využívá fluorescenci pro in situ bezdotykovou kvantifikaci mikroorganismů na površích. Tento patent popisuje monitorovací systém biofilmu v reálném čase, zahrnující alespoň jednu sondu z optických vláken a optoelektronické rozhraní se systémem sběru dat. Sonda je opatřena alespoň jedním excitačním a alespoň jedním emisním filtrem, přičemž sonda detekuje fluorescenci inherentního biomarkeru daného mikroorganismu (např. aminokyselina, ATP, NADH, chlorofyl, bioluminiscence), a dále je volitelně opatřena excitačním referenčním kanálem pro korekci spektrální interference s nebiologickými materiály (např. CaCOs, MgSO4). Americký patent dále popisuje způsob detekce mikroorganismů pomocí fluorescence, přičemž optické vlákno je rozděleno na dvě větve, kde první větev excituje analyt a druhá větev detekuje emisi. Způsob lze volitelně využít na vzorky skla, polykarbonátu, kovu nebo nátěrové barvy, a to z prostředí procesní kapaliny, výměníku tepla, továrny (např. vyrábějící mikroelektronické součástky nebo potraviny, papírny či dřevozpracovatelská zařízení) a další zařízení pro zacházení s tekutinami. Nevýhodou tohoto zařízení je, že není konstruováno jako mobilní zařízení pro měření v terénu bez elektrického zdroje, a také to, že kvantifikuje chlorofyl jako sumu a nerozliší prokaryotické sinice od eukaryotických řas, což je velmi důležité z hlediska biokorozí, protože sinice jsou podstatně agresivnější a aktivnější v rozkladu materiálů a pronikání do hloubky materiálů než řasy. Základní nevýhodou tohoto systému je také příliš malá plocha detektoru, který využívá optická vlákna, což je pro praktické použití naprosto zásadní parametr, protože přírodní biofilmy jsou velmi heterogenní a je-li detektor tak malého průměru jako zde, je vhodný například pro biofilmy potrubí, nebo vnitřní povrchy chladicích věží. Avšak přírodní společenstva, která se podílejí na rozkladu materiálů, jsou přirozeně velmi různorodá a s touto sondou by bylo pro spolehlivé zhodnocení různorodosti povrchu nutno naměřit desítky míst, což je podstatná praktická nevýhoda.
-3 CZ 2019 - 459 A3
Podstata vynálezu
Výše uvedené limitace a nevýhody, zejména neschopnost selektivní detekce různých skupin organismů autofluorescencí nebo fluorescencí po reakci s fluorescenčním barvivém mezi kamerou a detekovaným povrchem přímo v terénu a eliminaci vnějších rušivých vlivů, řeší mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů, zejména plísní, bakterií, řas, sinic, mechů a lišejníků, na povrchu materiálů zahrnující zdroj excitačního záření pro excitaci detekovaného povrchu materiálu a kameru pro fluorescenční snímání excitovaného povrchu materiálu opatřenou paměťovým modulem pro ukládání snímků z kamery, jehož podstata spočívá v tom, že dále zahrnuje excitační optickou komoru s otvorem pro umístění na detekovaný povrch materiálu, ve které jsou uzavřeny soustava zdrojů excitačního záření, kamera, soustava optických emisních filtrů posuvných jednotlivě do zorného pole kamery a propouštějících vlnové délky odpovídající fluorescenčním signálům vyvolaným excitačním zářením zdrojů excitačního záření a charakteristickým pro jednotlivé skupiny organismů a řadič emisních filtrů pro posun optických emisních filtrů do zorného pole kamery.
Zařízení dle vynálezu umožňuje plošné zobrazení, skupinovou detekci a kvantifikaci organismů, které svým výskytem, růstem a metabolismem poškozují mechanické, funkční a estetické kvality materiálů. Zařízení detekuje a kvantifikuje organismy na základě fluorescenčních signálů charakteristických pro jednotlivé skupiny organismů, jako jsou řasy, sinice, rozsivky, plísně, bakterie, mechy a lišejníky.
Podstatná výhoda oproti dosud známým zařízením spočívá v tom, že zařízení umožňuje nedestruktivní analýzu, není nutno odebírat vzorek a zařízení kvantifikuje všechny organismy z jednoho místa, v rámci jedné série měření, čímž se podstatně zlepší interpretační potenciál získaných dat.
Fluorescenčně lze zařízením v závislosti na použitých filtrech a dle potřeby po provedeném nástřiku detekovat přítomnost organismů - autofluorescencí, například chlorofylů, fykocyaninu apod., nebo indukovanou fluorescenci, například extracelulámích polysacharidů bakterií, chitin plísní a hub apod., nebo metabolickou aktivitu těchto mikroorganismů, například fotosyntézu, hydrolázy, oxidázy atd. Detekce ATP a DNA přítomné v každé buňce známá ze starších řešení neumožňuje selektivní detekci přítomných organismů, ale sleduje biofilm a jeho růst jako celek.
Díky soustavě posuvných optických emisních filtrů má zařízení dle vynálezu univerzální použití pro rozpoznání a kvantifikaci řas, sinic, bakterií, plísní, mechů a lišejníků na površích různých materiálů a může být využito konkrétně například k:
- Detekci účinnosti biocidního ošetření v chladicích věžích, vodárenských provozech, veřejných prostorech sklepů, omítek a povrchů chodeb a budov, či přírodních povrchů jeskyní s cílem rozpoznat, kvantifikovat a prokázat, zda bylo biocidní ošetření účinné. Současně je v takových případech přístroj použit pro průběžný monitoring a načasování další aplikace biocidu.
- Dokumentaci a kvantifikaci záměrně pěstovaných mikrobiálních biofilmů, určených k dočištění vody a rozkladu farmak a pesticidů, kde je nutné pro jejich účinnost kontrolovat dostatečnou biomasu a diverzitu organismů.
- Detekci dominantních skupin mikroorganismů a jejich kvantifikaci na fasádách, sochách, uměleckých artefaktech, kde mikroorganismy svým růstem způsobují nežádoucí černé, žluté,
-4CZ 2019 - 459 A3 zelené, červené či jiné zabarvení a tím snižují jejich estetickou hodnotu. V takovém případě lze přístroj používat i preventivně v režimu včasného varování, protože přístroj je díky fluorescenční excitaci mnohem citlivější než lidské oko a rozliší konsorcia mikroorganismů již v počátku jejich růstu.
- Nejčastější využití přístroje je v oblasti biokorozí materiálů, kde mikroorganismy svou metabolickou činností narušují mechanickou strukturu a mění chemické složení betonu, pálených cihel a tašek, pískovce, vápence, dřeva či například omítek a fasád. V takovém případě je důležité vědět nejen kolik, ale především jaké skupiny mikroorganismů se na površích vyskytují, protože například sinice, plísně a lišejníky produkují enzymy, které rozleptají strukturu materiálů a aktivně prorůstají do puklin, které samy aktivně vytvářejí. Zelené řasy, rozsivky, nebo mechy působí estetické problémy, ale nejsou tak agresivní v hloubkové korozi materiálů. Proto je nutné, aby přístroj uměl rozpoznat a kvantifikovat tyto organismy a umožnil tak rozlišit jejich škodlivost. Přístroj dle předložené invence je navíc schopen prostorově zobrazit rozložení a heterogenitu jednotlivých skupin organismů, což je velmi důležité z praktického hlediska, kdy je nutno mít podklady pro rozhodování o vhodné metodě prevence, či technologii odstranění, včetně kontroly účinnosti těchto technologií.
Optické emisní filtry se během měření posouvají jednotlivě jeden po druhém do zorného pole kamery, čímž dochází během jednoho měření postupně ke snímání fluorescence o různých vlnových délkách odpovídajících propustnosti filtrů. Optické emisní filtry mohou být uspořádány v soustavě např. za sebou v jedné přímce, ale s výhodou budou rozmístěny v kruhu, kdy řadičem emisních filtrů bude otočný cylindr. V takovém případě optické emisní filtry pomocí otočného cylindru do zorného pole kamery rotují. Posloupnost měření jednotlivých vlnových délek se automaticky opakuje, díky čemuž mohou probíhat měření opakovaně, např. po přesunu na sousední plochy zkoumaného materiálu, aniž by bylo třeba přestavovat optické emisní filtry před každým měřením. Řadič emisních filtrů je poháněn servomotorem a výměna emisních filtrů je automatizována a koordinována připojenou řídicí jednotkou.
Pro detekci konkrétní skupiny organismů je třeba generovat příslušné excitační záření o požadovaných vlnových délkách a pro snímání použít odpovídající optický emisní filtr. V závislosti na požadované míře selektivity měření jsou tedy kamerou pro fluorescenční snímání excitovaného povrchu materiálu prováděna opakovaně snímání měřeného povrchu za využití různých kombinací excitačního záření a optických emisních filtrů. Např. pro detekci řas je obvykle využita autofluorescence fotosyntetických pigmentů při kombinaci záření excitační vlnové délky 465 nm a emisního filtru propustného pro vlnové délky 680 nm, pro sinice je vhodné excitační záření o vlnové délce 595 nm a emisní filtr propouštějící vlnové délky 650 nm, pro rozsivky excitační záření 520 nm, emisní filtr propouštějící 680 nm, mechy jsou odlišitelné z makroskopické fotografie analýzou obrazu a spektry identickými se spektrem pro řasy. Plísně jsou obarveny fluorogenním činidlem kalkofluor s excitační vlnovou délkou 365 nm a charakteristickou emisí 420 nm a bakterie jsou obarveny pomocí fluorogenního činidla danzylhydrazinu s excitací při 365 nm a emisí 520 nm. Lišejníky jsou detekovány kombinací makroskopické fotografie a fluorescenčních spekter pro řasy, sinice a plísně. V praxi nemusí být každá pozice v soustavě emisních filtrů zaplněna filtrem a je možné ponechat volné pozice pro montáž nebo výměnu, tedy pro případné budoucí vyplnění požadovaným typem filtru pro jakákoliv další specifická fluorescenční měření v závislosti na požadovaném účelu měření, například metabolické aktivity, hodnocení účinnosti biocidů, nebo kvantifikaci biologické aktivity biofilmů pro degradace polutantů. Optické emisní filtry v zařízení dle vynálezu jsou s výhodou vyměnitelné a nahraditelné jiným typem optického excitačního a/nebo emisního filtru pro detekci fluorescence, např. pro měření metabolické aktivity, hodnocení účinnosti biocidů, kvantifikaci biologické aktivity biofilmů pro degradace polutantů.
Aby bylo možné provádět dostatečně citlivá měření i za plného osvětlení nebo slunečního svitu v přírodních podmínkách, jsou zdroj excitačního záření a kamera uzavřeny v excitační optické komoře s otvorem pro umístění na detekovaný povrch materiálu. Kamera v excitační optické
-5 CZ 2019 - 459 A3 komoře snímá povrch materiálu otvorem excitační komory. Toto uspořádání excitačního zdroje a kamery zajišťuje izolaci excitační komory od okolních zdrojů světla, minimalizuje jejich rušivé vlivy a minimalizuje rušivou reflektanci lesklých zkoumaných povrchů. Zařízení tak detekuje fluorescenci vzniklou excitací již malého množství organismů.
Excitační komora je vymezena tuhým krytem bez optických rušivých vlastností pro zabránění průniku okolního světla do excitační optické komory, přičemž tento kryt je pro přitlačení k povrchu materiálu opatřen límcem tvarově přizpůsobitelným nerovnému povrchu. Vhodným materiálem pro límec je pružný tmavý materiál bez tvarové paměti, například měkčený pěnový polyuretan. Takovým límcem je možné překrýt nerovnosti i v rozsahu 1 až 2 cm. Pro silnější přitlačení krytu excitační optické komory k měřenému povrchu jsou na protilehlých stranách zařízení dle vynálezu vytvořena alespoň dvě opěrná místa propojená s rámem zařízení, například rukojeť a přítlačná ploška umístěná na protilehlé straně, vedle displeje.
V excitační optické komoře jsou umístěny nad otvorem excitační komory zdroje excitačního záření, přičemž každému optickému emisnímu filtru odpovídá alespoň jeden zdroj excitačního záření, jak bylo uvedeno výše. Ve výhodném provedení je v excitační optické komoře pro každý optický emisní filtr uspořádáno více zdrojů excitačního záření. Výhodně jsou zdroje excitačního záření uspořádány rovnoměrně na kružnici souosé s otvorem excitační komory, např. v případě tří zdrojů excitačního záření v úhlu 120°, a vůči povrchu jsou nakloněny v úhlu 45° až 60°, v praxi se ukázal jako výhodný úhel náklonu k povrchu o velikosti 53°. Tímto jsou minimalizovány nežádoucí reflektance, rušivé odrazy od vlhkých povrchů a jiné zdroje optických artefaktů, a zároveň je i ideálně osvětlen nerovný povrch, čímž je minimalizováno stmění nerovnostmi měřeného povrchu, ke kterému dochází v případě použití jednoho zdroje excitačního záření nebo při nevhodném umístění více takových zdrojů.
Zdroje excitačního záření pro excitaci detekovaného povrchu materiálu mohou být v základním provedení LED vydávající záření požadovaných vlnových délek, které nepotřebují dodatečnou optickou korekci. V případě požadavku na selektivní detekci mikroorganizmů je totiž třeba v excitační komoře umístit přesné zdroje excitačního záření, které nepotřebují již optické korekce filtrem, a to v počtu odpovídajícímu násobkům počtu použitých optických emisních filtrů. Například pro 6 optických emisních filtrů je, v případě použití vždy tří zdrojů excitačního záření rozmístěných po kružnici v odstupu po úhlu 120° pro každý filtr, celkem potřeba 18 LED.
Ve výhodném alternativním provedení je v excitační optické komoře uspořádána soustava univerzálních širokospektrálních zdrojů excitačního záření, např. širokospektrálních LED, přičemž každému univerzálnímu širokospektrálnímu zdroji excitačního záření odpovídá soustava optických excitačních filtrů předřaditelných jednotlivě před daný zdroj excitačního záření, aby na měřený povrch dopadlo vždy záření s požadovaným spektrem vlnových délek, a dále řadič excitačních filtrů pro posun optických excitačních filtrů před příslušné zdroje excitačního záření. V případě tří širokospektrálních zdrojů excitačního záření budou tyto zdroje uspořádány rovnoměrně na kružnici souosé s otvorem excitační komory v úhlu 120° a vůči povrchu jsou nakloněny v úhlu 45° až 60°, v praxi se ukázal jako výhodný úhel 53°. Tímto jsou, jak bylo již uvedeno výše, minimalizovány nežádoucí reflektance, rušivé odrazy od vlhkých povrchů a jiné zdroje optických artefaktů, a zároveň ideálně osvětlen i nerovný povrch, čímž je minimalizováno stínění nerovnostmi měřeného povrchu. U těchto alternativních provedení odpovídá počet a spektrální propustnost optických excitačních filtrů počtu a spektrální propustnosti korespondujících emisních filtrů. Optické excitační filtry mohou být uspořádány v soustavě, např. v jedné přímce, ale s výhodou budou rozmístěny v kruhu, kdy řadičem excitačních filtrů bude otočný cylindr.
Jednotlivé soustavy optických excitačních filtrů mohou být polohovatelné ručně a nezávisle na sobě a také nezávisle na soustavě optických emisních filtrů. Ovšem vzhledem k tomu, že při každém jednotlivém měření je třeba zajistit správnou volbu všech optických excitačních filtrů a
-6CZ 2019 - 459 A3 jim odpovídajícího emisního filtru, je vhodnější, když je aktivace příslušných zdrojů excitačního záření a polohování všech filtrů v soustavách řízeno připojenou řídicí jednotkou.
V ještě výhodnějším provedení jsou všechny optické excitační a emisní filtry uspořádány na jednom společném rotačním řadiči filtrů, který je tvořen vnějším prstencem s pozicemi pro optické excitační filtry rotujícím pod zdroji excitačního záření a vnitřním prstencem s pozicemi pro optické emisní filtry souosým s vnějším prstencem a rotujícím v zorném poli kamery, která je umístěna mimo osu prstenců. Tímto je zajištěno, že při každém měření a po každé rotaci řadiče filtrů budou vždy využívány stejné kombinace pozic optických excitačních i emisních filtrů. Toto řešení tedy jednak minimalizuje počet nutných zdrojů excitačního záření při zachování selektivity detekce a minimalizaci nežádoucích optických artefaktů a stmění a jednak brání možnosti záměny optických excitačních a emisních filtrů při jednotlivých měřeních.
V případě požadavku na následné zpracování dat do plošného zobrazení ve formě map znázorňujících rozmístění a kvantitu těchto jednotlivých skupin mikroorganismů na displeji v místě měření bude zařízení dle vynálezu dále zahrnovat na kameru a její paměťový modul dále napojenou jednotku pro zpracování obrazových dat a k ní připojený displej (zobrazovací zařízení) pro zobrazení mapy. Zařízení takto umožní vizualizaci přímo v terénu na vestavěné obrazovce.
Algoritmus zpracování obrazuje v takovém provedení dvoukrokový. V prvním kroku kombinuje pomocí HDR - High Dynamic Range techniky sekvenci obrazů pořízených s různou expoziční dobou do jediného obrazu představujícího plošnou mapu intenzity emisní odezvy zkoumaného vzorku. Převodní křivky jsou při kalibraci stanoveny pomocí Debevecova algoritmu. V druhém kroku je na každý pixel emisní mapy aplikována převodní GAM - Genealize Additive Model funkce, která byla v kalibračním kroku optimalizována pomocí technik robustní regrese.
S výhodou je displej proveden jako dotykový, díky čemuž může nejen informace prezentovat, ale také přijímat uživatelské pokyny. Displej bude v praxi s výhodou usazen v rámu displeje, který bude pevně nebo pohyblivě spojen s hlavním rámem zařízení. Zařízení v tomto provedení je mobilní a je použitelné pro měření, zpracování a prezentování dat přímo v terénu bez nutnosti odběru vzorků, poškození povrchů a nutnosti laboratorního zpracování vzorků.
Z hlediska konstrukčního jsou kamera a servomotor zařízení dle vynálezu zasazeny do hlavního rámu, k jehož spodní straně je otočně připojen cylindr s filtry a zdroje excitačního záření a pod tímto cylindrem je ve spodní části zařízení pevně k hlavnímu rámu připojen kryt excitační komory, který dále navazuje na plášť zařízení. V horní části pláště je zasazen displej spojený s řídicí jednotkou pro průběžné zobrazení výsledků měření, vedle displeje je uspořádáno opěrné místo s přítlačnou ploškou. Displej může být zasazen v pomocném rámu displeje. Zařízení dle vynálezu dále s výhodou zahrnuje přítlačné ložisko, které přitlačuje otočný cylindr s filtry tak, aby se točil v požadované poloze.
Pro zajištění mobility je zařízení dle vynálezu provedeno jako kompaktní, kdy k rámu zařízení je připojena rukojeť. V takovém provedení může být zařízení snadno manipulováno, přenášeno i přikládáno k povrchu zkoumaného materiálu.
Zařízení může být napájeno z veřejné sítě, případně z akumulátorů. V případě kompaktního mobilního provedení může být akumulátor elektrické energie umístěn v rukojeti zařízení.
Základní vlastností nárostových společenstev je jejich různorodost, což značně komplikuje jejich hodnocení. Je běžné, že kolonie plísně Aspergillus je terčík o průměru několika milimetrů, takže s přístroji s menším průměrem sondy je lze snadno minout, ale jde o organismus, který ničí beton, plasty, kůži, tkaniny i papír. Podstatnou výhodou zařízení dle vynálezu je schopnost dokumentovat plošné rozložení organismů na površích a tím výrazně zlepšit interpretaci měření a dokumentovat přirozenou heterogenitu. Další podstatnou výhodou řešení dle vynálezu je velká plocha záběru oproti stávajícím zařízením, čímž postihuje přirozenou heterogenitu přírodních
-7 CZ 2019 - 459 A3 nárostových společenstev a tím dále zvyšuje informační hodnotu naměřených dat, které je dosaženo návrhem optické excitační komory obklopené krytem, který definuje otvor pro snímání povrchu, s výhodou kruhový. Při snímání povrchu v kruhu o průměru např. 13 cm je riziko, že není v této ploše detekovatelná kolonie mikroorganismu, minimální. Zařízení dle vynálezu tedy snižuje počet nutných opakovaných měření oproti přístrojům, které plochu a její heterogenitu nepostihují.
Zařízení dle předloženého vynálezu je tedy schopno odlišit a kvantifikovat důležité skupiny organismů z hlediska biokorozí materiálů, ne pouze detekovat jejich přítomnost. Velké zorné pole kamery navíc umožňuje postihnout a zobrazit plošnou distribuci a zastoupení kolonií nebo shluků detekovaných organismů na zkoumaném povrchu. Zařízení je navrženo jako kompaktní, přenosný a citlivý přístroj určený pro snadné použití in sítu bez nutnosti mechanického zásahu do povrchu zkoumaného materiálu.
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde je na:
obr. 1 Celkový schématický pohled na zařízení obr. 2 Bokořez zařízením ukazující vnitřní uspořádám přístroje obr. 3 Detail posuvu emisních filtrů nad excitační komorou umožňující simultánní detekci a kvantifikaci více skupin mikroorganismů v jednom snímku obr. 4 Schéma sekvence kroků zpracování obrazu při tvorbě multispektrální mapy koncentrací obr. 5 Schématické znázornění uspořádám excitačních filtrů a širokospektrálních zdrojů záření obr. 6 Schématické znázornění cylindru se soustavou optických excitačních filtrů předřazených jednomu širokospektrálnímu zdroji záření obr. 7 Rez excitační komorou
Příklady uskutečnění vynálezu
Vynález bude dále objasněn na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy. Praktické použití, schéma přístroje a způsobu vyhodnocení dat, vysokou citlivost a schopnost rozlišení jednotlivých skupin mikroorganismů odpovědných za biokoroze materiálů lze demonstrovat na příkladu provedení, který je uveden na obr. 1 až 4. Možná provedení zdroje excitačního záření a soustavy optických excitačních filtrů jsou schematicky znázorněna na obr. 5 až 7.
Obr. 1 ukazuje celkový schematický pohled na zařízení dle vynálezu, ze kterého je zřejmé, že jde o kompaktní mobilní přístroj do terénu. Zařízení se skládá z těla 3, které je tvořeno plastovým krytem, pod nímž jsou umístěny elektronické a mechanické součásti. Tělo 3 zařízení vybíhá v rukojeť 5, v níž je uložena napájecí baterie/akumulátor. Na horní straně těla 3 přístroje je umístěn dotykový displej 2 pro ovládání zařízení a případné zobrazení průběžných výsledků měření. Vedle displeje 2 proti rukojeti 5 je provedena přítlačná ploška 1 pro správné uchopení a přitlačení zařízení a zajištění správného kontaktu krytu excitační komory 4 na spodní straně těla 3 zařízení s měřeným povrchem.
-8CZ 2019 - 459 A3
Obr. 2 ukazuje podrobnosti vnitřního uspořádání zařízení, především optickou excitační komoru 4 krytou od rušivých vlivů okolního světla, rukojeť 5 s akumulátorem a dotykový displej 2 pro nastavení parametrů a sledování postupu měření dat. Dotykový displej 2 na horní straně zařízení je pomocí rámu 9 displeje uchycen na hlavním rámu 10. Pod displejem 2 jsou uloženy moduly řídicí jednotky 7. V ose excitační komory 4 procházející jejím vrcholem a kolmé na detekovaný povrch je na vrcholu excitační komory 4 v hlavním rámu 10 upevněna kamera 6 a cylindr 8 s emisními filtry.
Vlastní detail principu zařízení přibližuje obr. 3. Excitační komora 4 je pevně spojena s hlavním rámem 10. V ose excitační komory 4 procházející jejím vrcholem a kolmé na detekovaný povrch je na vrcholu excitační komory 4 umístěna kamera 6, která snímá celou plochu povrchu materiálu přístupného otvorem excitační komory 4 v dolní části excitační komory 4, kde probíhá detekce a kvantifikace mikroorganismů. V prostoru mezi objektivem kamery 6 a vrcholem excitační komory 4 se otáčí kruhový cylindr 8 s optickými emisními filtry. Poloha cylindru s emisními filtry 8 je stabilizována pomocí přítlačného ložiska 12 vsazeného do hlavního rámu 10.
Kryt excitační komory je po svém obvodu rozdělen na 16 polí. 15 polí je osazeno zdroji excitačního záření, poslední pole je opatřeno běžným světelným zdrojem pro pořízení standardních fotografií povrchu zkoumaného materiálu. Zdroje excitačního záření jsou tedy uspořádány rovnoměrně na kružnici souosé s otvorem excitační komory 4 a vůči detekovanému povrchu jsou nakloněny pod úhlem 53°.
V optické excitační komoře 4 je uspořádáno pět různých zdrojů excitačního záření vhodných pro excitaci detekovaných mikroorganismů, přičemž stejné tři zdroje excitačního záření pro jeden typ mikroorganismu jsou vůči sobě na kružnici umístěny přibližně v úhlu 120°. Zdroji excitačního záření pro excitaci detekovaného povrchu materiálu jsou v tomto základním provedení LED vydávající záření požadovaných vlnových délek. Každému typu zdroje excitačního záření odpovídá v kruhovém cylindru 8 právě jeden optický emisní filtr. Alespoň jedna pozice v kruhovém cylindru 8 není emisním filtrem obsazena a propouští tak nefiltrované světlo pro pořízení standardních fotografií v případě aktivace běžného zdroje světla.
V konkrétním provedení tak zařízení pro detekci řas využívá autofluorescenci fotosyntetických pigmentů při kombinaci excitační vlnové délky 465 nm a emisního filtru propustného pro vlnovou délku 680 nm, pro sinice je vhodná excitační vlnové délka 595 nm a emisní filtr pro vlnovou délku 650 nm, pro rozsivky je vhodná excitační vlnová délka 520 nm, emisní filtr pro vlnovou délku 680 nm. Pro detekci plísně je zkoumaný povrch obarven fluorogenním činidlem kalkofluor aje použita excitační vlnová délka 365 nm a emisní filtr pro vlnovou délku 420 nm. Pro detekci bakterií je zkoumaný povrch obarven pomocí fluorogenního činidla danzylhydrazinu a excitován zářením o vlnové délce 365 nm a použit emisní filtr propustný pro vlnovou délku 520 nm. Navíc mechy jsou odlišitelné z makroskopické fotografie analýzou obrazu a spektry identickými se spektrem pro řasy.
Nastavení potřebného optického emisního filtru do správné pozice před objektiv kamery 6 zajišťuje servomotor 11. O koordinaci nastavení potřebného optického emisního filtru, aktivace jemu odpovídajícího zdroje excitačního záření a snímání snímků kamerou 6 se stará řídicí jednotka 7.
Obr. 4 pak znázorňuje proces zpracování a integrace sekvencí získaných snímků při tvorbě multispektrální mapy koncentrací na celé měřené ploše. Po spuštění měření je pomocí kamery 6 pro každou měřenou kombinaci excitačního světla a fluorescenční emise automaticky zaznamenána sekvence snímků při různém nastavení jasu a kontrastu. Technologií HDR (High Dynamic Range) je pak ze snímků vytvořena emisní mapa. Z dílčích emisních map je následně složena multispektrální emisní mapa, která je v dalším kroku optimalizována a podle vložené kalibrace převedena na mapu rozložení koncentrací buněk/pletiv zájmového organismu/organismů na zkoumané ploše povrchu.
-9CZ 2019 - 459 A3
Na obr. 5 je schematicky znázorněna optická excitační komora 4 zařízení v provedení, kdy v excitační komoře 4 je po jejím obvodu rovnoměrně uspořádána soustava tri univerzálních širokospektrálních zdrojů 13 excitačního záření, přičemž každému univerzálnímu širokospektrálnímu zdroji 13 excitačního záření odpovídá soustava optických excitačních filtrů předřaditelných jednotlivě před daný zdroj excitačního záření, aby na měřený povrch dopadlo vždy záření s požadovaným spektrem vlnových délek. V excitační komoře je dále proveden řadič excitačních filtrů pro posun optických excitačních filtrů před příslušné zdroje excitačního záření.
Další z možných provedení zařízení dle vynálezu je pak jen pro ilustraci schematicky znázorněno na obr. 6. Excitační komora je vybavena cylindrem 14 se soustavou optických excitačních filtrů předřazených jednomu širokospektrálnímu zdroji 13 excitačního záření. Na obr. 7 je pak znázorněn řez touto excitační komorou 4. Pro snímání nerovných povrchů může být těchto širokospektrálních zdrojů 13 excitačního záření s předřazenými cylindry 14 se soustavami optických excitačních filtrů uspořádáno v excitační komoře 4 více.
Nezobrazenou alternativou pak může být provedení, kdy jsou všechny optické excitační a emisní filtry uspořádány na jednom společném rotačním řadiči filtrů, který je tvořen vnějším prstencem s pozicemi pro optické excitační filtry rotujícím pod zdroji excitačního záření a vnitřním prstencem s pozicemi pro optické emisní filtry souosým s vnějším prstencem a rotujícím v zorném poli kamery, která je umístěna mimo osu prstenců.
Přístroj lze použít na libovolný typ povrchu - maltová omítka, beton, kámen, nerovná dlažba, lesklé obklady, dřevo, železné konstrukce, volný povrch půdy, polykarbonáty atd. Minimální plocha vhodná pro správné přiložení krytu (excitační komory) přístroje je kruh o průměru 13 cm, resp. čtverec o délce strany 13 cm, přičemž zorné pole kamery je kruh o průměru přibližně 10 cm. Kamera 6 přístroje je ideálně zaostřena na rovinu přikládací plochy krytu. Hloubka ostrosti kamery 6 však umožňuje s dostatečnou mírou přesnosti použít přístroj také na povrchy vystouplé nebo propadlé v rozmezí přibližně 2,5 cm proti rovině přikládací plochy krytu, v ose detekční kamery 6, která snímá celou plochu, kde probíhá detekce a kvantifikace mikroorganismů na povrchu materiálu, servomotor nastavuje sekvenci emisních filtrů umožňujících optické rozlišení jednotlivých skupin organismů, proces zpracování a integrace sekvencí získaných snímků při tvorbě multispektrální mapy koncentrací na celé měřené ploše. Proto kamera 6 je v takovém nastavení a vzdálenosti od detekovaného povrchu materiálu, aby snímala alespoň 70 cm2 plochy detekovaného povrchu materiálu.
Okraj krytu je vybaven límcem z pěnového materiálu, který je schopný se tvarově přizpůsobit mírně zrnitému nebo mírně nerovnému povrchu. Během měření na takovém povrchu je třeba zařízení pomocí rukojeti 5 a označeného opěrného místa, například přítlačné plošky 1 na protilehlé straně těla 3 zařízení přitlačit k měřenému povrchu tak, aby do krytu nepronikalo světlo zvenčí.
Měřený povrch by měl být vlhký, aby všechny organismy tvořící biofilm byly fyziologicky aktivní. Při měření se pečlivě vybere místo, které reprezentuje danou lokalitu, danou situaci a provede se měření povrchu - nejprve přímo, případně po dodatečném zvlhčení povrchu, a po nástřiku roztoků fluorescenčních barviv, kdy je využit kalkofluor a danzylhydrazin.
Průmyslová využitelnost
Zařízení dle vynálezu je určeno k včasnému varování, kontrolní a preventivní detekci a kvantifikaci organismů způsobujících biokoroze materiálů. Konkrétně je zařízení použitelné pro preventivní prohlídky betonových konstrukcí mostů, hrází, chladicích věží a dalších staveb, dále na hodnocení mikrobiálního osídlení povrchů fasád, soch, kamene, dřeva, plastových izolací rozvodných skříní a všude tam, kde potřebujeme včas zjistit přítomnost mikroorganismů, které
- 10CZ 2019 - 459 A3 mohou dezintegrovat, rozkládat a znehodnocovat materiál a tím zásadním způsobem omezit jeho životnost. Alternativně je zařízení využitelné například ve vodním hospodářství, kde například ve vodárenství je potřeba detekovat, zda při výrobě pitné vody nejsou přítomny plísně, či sinice, např. na zdech vodojemů, stěnách filtrů a prvcích rozvodné sítě, nebo také ve výzkumu, kde např. jsou pomocí mikrobiálních biofilmů rozkládány toxické látky a je potřeba hodnotit nedestruktivně složení společenstev mikroorganismů.
Literatura:
Boniek, D., Mendes, I.D., Paiva, C.A.O., Lana, U.G.D., dos Santos, A.F.B., Stoianoff, M.A.D., 2017. Ecology and identification of environmental fungi and metabolic processes involved in the biodeterioration of Brazilian soapstone historical monuments. Letters in Applied Microbiology 65,431-438.
Gaylarde, C., Baptista-Neto, J.A., Tabasco-Novelo, C., Ortega-Morales, 0., 2018. Weathering of granitic gneiss: A geochemical and microbiological study in the polluted sub-tropical city of Rio de Janeiro. Science of the Total Environment 644, 1641-1647.
Gaylarde, C., Ogawa, A., Beech, I., Kowalski, M., Baptista-Neto, J.A., 2017. Analysis of of dark crusts on the church of Nossa Senhora do Carmo in Rio de Janeiro, Brazil, using chemical, microscope and metabarcoding microbial identification techniques. International Biodeterioration & Biodegradation 117, 60-67.
C. Gaylarde, M. Ribas Silva, Th. Warscheid: Microbial impact on building materials: an overview, Materials and Structures, 2003, Volume 36, Number 5, Page 342
Gonzalez-Perez, M., Brinco, C., Vieira, R., Rosado, T., Mauran, G., Pereira, A., Candeias, A., Caldeira, A.T., 2017. Dual phylogenetic staining protocol for simultaneous analysis of yeast and bacteria in artworks. Applied Physics a-Materials Science & Processing 123, 11.
M. González, R. Vieira, P. Nunes, T. Rosado, S. Martins, A. Candeias, A. Pereira and A. T. Caldeira, Fluorescence In Situ Hybridization: a potentially useful technique for detection of microorganisms on mortars, e-conservation Journal 2, 2014, pp. 44-52
Mejia, E., Tobon, J.L, Osorio, W., 2019. Urban structure degradation caused by growth of plants and microbial activity. Materiales De Construccion 69.
Nuhoglu Y, Var M, Kocak E, Uslu H, Demir H (2017) In Situ Investigation of the Biodeteriorative Microorganisms Lived on Stone Surfaces of the Sumela Monastery (Trabzon, Turkey). J Environ Anal Toxicol 7: 506.
Sanmartin, P., DeAraujo, A., Vasanthakumar, A., 2018. Melding the Old with the New: Trends in Methods Used to Identify, Monitor, and Control Microorganisms on Cultural Heritage Materials. Microbial Ecology 76, 64-80.
Sohrabi, M., Favero-Longo, S.E., Perez-Ortega, S., Ascaso, C., Haghighat, Z., Talebian, M.H., Fadaei, H., de los Rios, A., 2017. Lichen colonization and associated deterioration processes in Pasargadae, UNESCO world heritage site, Iran. International Biodeterioration & Biodegradation 117, 171-182.
Warscheid, T., Braams, J., 2000. Biodeterioration of stone: a review. International Biodeterioration & Biodegradation 46, 343-368.
- 11 CZ 2019 - 459 A3
Zanardini, E., May, E., Purdy, K.J., Murrell, J.C., 2019. Nutrient cycling potential within microbial communities on culturally important stoneworks. Environmental Microbiology Reports 11, 147-154.

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů zahrnující
    - zdroj excitačního záření pro excitaci detekovaného povrchu materiálu a
    - kameru (6) pro fluorescenční snímání excitovaného povrchu materiálu opatřenou paměťovým modulem pro ukládání snímků z kamery (6), vyznačující se tím, že dále zahrnuje excitační komoru (4) s otvorem pro umístění na detekovaný povrch materiálu, ve které jsou uzavřeny soustava zdrojů excitačního záření, kamera (6), soustava optických emisních filtrů posuvných jednotlivě do zorného pole kamery (6) a propouštějících vlnové délky odpovídající fluorescenčním signálům vyvolaným excitačním zářením zdrojů excitačního záření a charakteristickým pro jednotlivé skupiny organismů a řadič emisních filtrů pro posun optických emisních filtrů do zorného pole kamery (6).
  2. 2. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle nároku 1 vyznačující se tím, že optické emisní filtry jsou uspořádány v soustavě v kruhu, přičemž řadičem emisních filtrů je otočný cylindr (8).
  3. 3. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že excitační komora (4) je obklopena krytem z pružného tmavého materiálu bez tvarové paměti.
  4. 4. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle kteréhokoli z předchozích nároků vyznačující se tím, že zdroje excitačního záření jsou uspořádány nad otvorem excitační komory (4) rovnoměrně na kružnici souosé s otvorem excitační komory (4) a vůči povrchu jsou nakloněny v úhlu 45° až 60°.
  5. 5. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle kteréhokoli z předchozích nároků vyznačující se tím, že soustavou zdrojů excitačního záření je soustava univerzálních širokospektrálních zdrojů (13) excitačního záření, přičemž každému univerzálnímu širokospektrálnímu zdroji (13) excitačního záření odpovídá soustava optických excitačních filtrů předřadíteIných jednotlivě před daný zdroj excitačního záření, přičemž mobilní zařízení dále zahrnuje řadič excitačních filtrů pro posun optických excitačních filtrů před příslušné zdroje excitačního záření a řídicí jednotku (7) pro aktivaci příslušných zdrojů excitačního záření a výměnu emisních filtrů.
  6. 6. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle nároku 5 vyznačující se tím, že optické excitační a emisní filtry jsou uspořádány na jednom společném rotačním řadiči filtrů, který je tvořen vnějším prstencem s pozicemi pro optické excitační filtry rotujícím pod zdroji excitačního záření a vnitřním prstencem s pozicemi pro optické emisní filtry souosým s vnějším prstencem a rotujícím v zorném poli kamery (6), která je umístěna mimo osu prstenců.
    - 12CZ 2019 - 459 A3
  7. 7. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle kteréhokoli z předchozích nároků vyznačující se tím, že je opatřeno displejem (2) spojeným s řídicí jednotkou (7) pro průběžné zobrazení výsledků měření.
  8. 8. Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů podle kteréhokoli z předchozích nároků vyznačující se tím, že je opatřeno rukojetí (5).
    4 výkresy
    Seznam vztahových značek
    1. Přítlačná ploška
    2. Displej
    3. Tělo
    4. Excitační komora
    5. Rukojeť s akumulátorem
    6. Kamera
    7. Řídicí jednotka
    8. Cylindr s emisními filtry
  9. 9. Rám displeje
  10. 10. Hlavní rám
  11. 11. Servomotor
  12. 12. Přítlačné ložisko
  13. 13. Sirokospektrální zdroj excitačního záření
  14. 14. Cylindr s excitačními filtry
CZ2019-459A 2019-07-09 2019-07-09 Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů CZ2019459A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-459A CZ2019459A3 (cs) 2019-07-09 2019-07-09 Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů
EP20184356.2A EP3763821A1 (en) 2019-07-09 2020-07-07 Mobile device for non-destructive fluorescence resolution, display and quantification of microorganisms on the surface of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-459A CZ2019459A3 (cs) 2019-07-09 2019-07-09 Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308044B6 CZ308044B6 (cs) 2019-11-13
CZ2019459A3 true CZ2019459A3 (cs) 2019-11-13

Family

ID=68465434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-459A CZ2019459A3 (cs) 2019-07-09 2019-07-09 Mobilní zařízení pro nedestruktivní fluorescenční rozlišení, zobrazení a kvantifikaci mikroorganismů na povrchu materiálů

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3763821A1 (cs)
CZ (1) CZ2019459A3 (cs)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19906047C2 (de) 1999-02-12 2001-10-18 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Detektion biotischer Kontaminationen auf einer Oberfläche
US20030071998A1 (en) * 2001-10-04 2003-04-17 Krupka F. Jeffrey Color measurement device
US6750006B2 (en) * 2002-01-22 2004-06-15 Microbiosystems, Limited Partnership Method for detecting the presence of microbes and determining their physiological status
GB0211068D0 (en) 2002-05-14 2002-06-26 Amersham Biosciences Uk Ltd Method for assessing biofilms
DE10244819B4 (de) 2002-09-26 2007-05-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Detektion einer fluoreszierenden Substanz auf einer technischen Oberfläche
US7190457B2 (en) * 2004-01-13 2007-03-13 Echo Technologies, Inc. Real-time biofilm monitoring system
CA2677216C (en) * 2007-02-05 2015-10-20 Intelligent Bio-Systems, Inc. Detection device and methods of use
FR2916850B1 (fr) * 2007-06-01 2013-02-01 Force A Appareil d'analyse de vegetaux sur le terrain, procede de suivi ou cartographie de l'etat ou de l'evolution d'une culture et procede de gestion d'un traitement de vegetaux
US8310544B2 (en) * 2008-06-13 2012-11-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Hand-held inspection tool and method
WO2011103144A1 (en) 2010-02-16 2011-08-25 President And Fellows Of Harvard College Methods and systems for detection of microbes
CN102959382A (zh) * 2010-07-09 2013-03-06 千代田电子工业株式会社 果蔬的非破坏测定装置
JP2012193988A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Ncd:Kk 蛍光反応検出装置
KR101348563B1 (ko) * 2013-07-22 2014-01-17 주식회사 대성텍 비파괴 당도측정기

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308044B6 (cs) 2019-11-13
EP3763821A1 (en) 2021-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Razavi et al. Soil zymography: simple and reliable? Review of current knowledge and optimization of the method
CN102317777B (zh) 用于在固体或半固体介质上表征微生物的方法
Andersen et al. Estimating cell numbers
Keevil Rapid detection of biofilms and adherent pathogens using scanning confocal laser microscopy and episcopic differential interference contrast microscopy
CN101438147B (zh) 生物试样摄像方法及生物试样摄像装置
Tschiersch et al. An imaging method for oxygen distribution, respiration and photosynthesis at a microscopic level of resolution
Ramil et al. Using Hyperspectral Imaging to Quantify Phototrophic Biofilms on Granite.
Krause et al. The investigation of single bacteria by means of fluorescence staining and Raman spectroscopy
Eggert et al. Quantification of algal biofilms colonising building materials: chlorophyll a measured by PAM-fluorometry as a biomass parameter
US20080102487A1 (en) Method and apparatus for non-invasive rapid fungal specie (mold) identification having hyperspectral imagery
Gambino et al. Surface colour: An overlooked aspect in the study of cyanobacterial biofilm formation
CN1268926C (zh) 利用藻类进行水体监测的方法
Hermelink et al. Phenotypic heterogeneity within microbial populations at the single-cell level investigated by confocal Raman microspectroscopy
CN108195801B (zh) 单分子水平观测气孔保卫细胞膜蛋白分布和动态的方法
Albertano et al. New strategies for the monitoring and control of cyanobacterial films on valuable lithic faces
EP3763821A1 (en) Mobile device for non-destructive fluorescence resolution, display and quantification of microorganisms on the surface of materials
JP4590902B2 (ja) 糸状菌計量方法
Neu et al. One-photon versus two-photon laser scanning mic roscopy and digital image analysis of microbial biofilms
Roshchina et al. Autofluorescence of developing plant vegetative microspores studied by confocal microscopy and microspectrofluorimetry
Cecchi et al. Fluorescence lidar technique for the monitoring of biodeteriogens in cultural heritage studies
Bilyera et al. Soil zymography: A decade of rapid development in microbial hotspot imaging
KR101037960B1 (ko) 파래의 포자 방출을 이용하여 독성을 진단하기 위한 키트 및 방법
Giakoumaki et al. Development of a methodology for the characterisation and assessment of biodeteriogens on archaeological surfaces by use of a portable LED-induced fluorescence instrument
Grohmann et al. Techniques in studying biofilms and their characterization: microscopy to advanced imaging system in vitro and in situ
JP6274534B2 (ja) 微生物の検知方法及び検知装置