FI81211B - Method and device for rapid determination of the form of cells or the like in a flow - Google Patents

Method and device for rapid determination of the form of cells or the like in a flow Download PDF

Info

Publication number
FI81211B
FI81211B FI891550A FI891550A FI81211B FI 81211 B FI81211 B FI 81211B FI 891550 A FI891550 A FI 891550A FI 891550 A FI891550 A FI 891550A FI 81211 B FI81211 B FI 81211B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
channel
cells
different directions
shape
statistically
Prior art date
Application number
FI891550A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI81211C (en
FI891550A0 (en
Inventor
Pertti Puumalainen
Original Assignee
Acatec Ltd Oy
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 Acatec Ltd Oy filed Critical Acatec Ltd Oy
Priority to FI891550A priority Critical patent/FI81211C/en
Publication of FI891550A0 publication Critical patent/FI891550A0/en
Publication of FI81211B publication Critical patent/FI81211B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI81211C publication Critical patent/FI81211C/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

In current work on the development of mutations of cells and microbes these are subjected to much radiation and chemicals in order to cause the mutation. After such treatment the required cells are selected for individual study usually using microscopes and semi-automatic devices of some kind. In this invention a method has been developed whereby microphotography can be replaced by representing statistically in a rapid way the profile of the cell's or corresponding body's shadow from different directions and constructing a three-dimensional image by computer on the basis of this. This image technique can also be implemented directly with a microcircuit technique and several parallel image-taking channels can be produced for the same sensor.

Description

1 812111 81211

Menetelmä ja laite solujen tai vastaavien muodon nopeaan määrittämiseen virtauksesta - Förfarande och anordning för snabb bestämning av formen pä celler eller motsvarande i en Ström.Method and apparatus for the rapid determination of the shape of cells or the like from a flow - Förfarande och anordning för snabb bestämning av formen pä Celler eller motsvarande i en Ström.

Biotekniikan eräs hyvin mielenkiintoinen alue on saada kasveja, sieniä, bakteereja jne. muokatuksi perimältään siten, että niihin saadaan tiettyjä haluttuja ominaisuuksia. Esimerkiksi joku mikrobi saadaan tuottamaan runsaasti haluttuja antibiootteja. Eräs paljon käytetty tekniikka on altistaa solu säteilylle tai mutaatioita aiheuttaville kemikaaleille. Menetelmillä saadaan todennäköisyyksillä 10”^ - 10"? haluttuja mutantteja, joita sitten voidaan tuottaa suuria määriä ja jalostaa edelleen.One very interesting area of biotechnology is to inherit plants, fungi, bacteria, etc., so that they have certain desired properties. For example, a microbe is made to produce a large amount of desired antibiotics. One widely used technique is to expose the cell to radiation or chemicals that cause mutations. The methods yield, with probabilities of 10 "^ - 10"? The desired mutants, which can then be produced in large quantities and further processed.

Mikrobien kohdalla yksittäisten kantasolujen erotteluun pyritään laimentamalla niitä sisältävää liuosta, kunnes tietyssä tilavuudessa suurella todennäköisyydellä on vain yksi mikrobi. Tällöin päädytään käytännössä tilanteeseen, jossa noin puolet viljelyn käynnistykseen otetuista vakiotilavuuksista ei sisällä ollenkaan mikrobia ja viljemien tuottoteho alenee vastaavasti. Kasvisoluille laimennusmenettely ei sovellu, vaan solumassasta täytyy mikroskoopin avulla valita terveet halutut yksittäisso-lut erilliskasvatukseen. Jos nämä solut valitaan mikroskoopin levyltä mikropipetillä erilliskasvatukseen tiettyyn paikkaan elatuslevylle yksitellen, saavutetaan ehkä nopeus 1 solu minuutissa. Tällöin yhden ihmisen työaikaa kuluisi tuollaisen tyypillisen todennäköisyyden mukaan (10"5 - 10-6) vuodesta kymmeneen vuoteen. Automatisoimalla tekniikkaa osittain päästään nykyisin nopeuteen noin 5 solua minuutissa. Tällöin käytetään vielä ihmistä mukana suorittamassa puoliautomatiikan mukana solujen valintaa. Kehitteillä on tekniikkaa, joka muuttaa kuvan sähköisiksi signaaleiksi tietokonetta varten. Tietokone tekee näköhavaintojensa perusteella valinnan ja kääntää virtauksen hanalla haluttuun putkeen, josta edelleen haluttu solu kerätään automaattisesti yksittäiskasvatukseen. Tässä tekniikassa tulee rajaksi kameran kuvausnopeus ja toisaalta mikroskooppi ja nopea 2 81211 kamera tietojenkäsittelyineen on hyvin kallis ratkaisu. Mikroskooppi myös periaatteessa rajoittaa käytettyä aallonpituutta, koska se on tehty silmän näkemälle aallonpituudella, joka on vain osa optiikan lakeja noudattavasta sähkömagneettisesta säteilystä. Yleisenä toiminnan valvonta- ja arviointiperusteena erilaisissa biotekniikan fermentointiprosesseissa on tuotanto-liuoksen sisältämien solujen ja muiden partikkelien luonteen ja laadun tarkkailu. Täten seurataan mm. prosessissa käytettävien organismien elävyyttä ja erilaisten ei-toivottujen partikkelien esiintymistä. Tämä tehdään pienten kohteiden osalta mikroskoop-pisesti tietyin väliajoin otetuista näytteistä. Tässä kuvattu laitteisto mahdollistaisi jatkuvan seurannan, jolloin valvonta tehostuu ratkaisevasti.In the case of microbes, the aim is to separate the individual stem cells by diluting the solution containing them until there is a high probability that there is only one microbe in a given volume. In this case, in practice, a situation is reached in which about half of the standard volumes taken at the start of cultivation do not contain a microbes at all and the yield efficiency of the cultures decreases correspondingly. The dilution procedure is not suitable for plant cells, but healthy desired individual cells must be selected from the cell mass using a microscope for separate growth. If these cells are selected from the microscope plate with a micropipette for separate growth at a specific location on the medium, one may reach a rate of 1 cell per minute. According to such a typical probability (10 "5 - 10-6), one person's working time would be between ten and ten years. Partial automation now achieves speeds of about 5 cells per minute. In this case, humans are still involved in semi-automated cell selection. A technology is being developed that changes Based on its visual observations, the computer selects and diverts the flow with a tap to the desired tube, from where the desired cell is automatically collected for single growth. wavelength used, because it is made to the eye at a wavelength that is only part of the electromagnetic radiation that complies with the laws of optics. the monitoring and evaluation criteria in the various fermentation processes of biotechnology are the monitoring of the nature and quality of the cells and other particles contained in the production solution. Thus, e.g. the viability of the organisms used in the process and the presence of various unwanted particles. This is done for small objects from microscopically taken samples at certain intervals. The hardware described here would allow for continuous monitoring, making control crucial.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä ja laitteella, joiden tuntomerkit on esitetty vaatimuksissa.The object of the invention is achieved by a method and a device, the features of which are set out in the claims.

Tämän keksinnön tärkeimmät edut ovat vaiintaoptiikan halpuus verrattuna mikroskooppi-kamera yhdistelmään, ja näitä voidaan laittaa rinnakkain useita hyvin edullisesti, koska valolähteitä ja tietojenkäsittelyä voidaan yhdistää. Myöskään käytetty aallonpituus ei rajoitu ainoastaan näkyvälle alueelle, vaan voidaan käyttää myös sopivia aallonpituuksia IR- ja UV-alueilta, jolloin lajittelu helpottuu. Myöskin UV-alueilla saadaan terä-vämpiä optisia rajoja, koska aallonpituus pienenee.The main advantages of the present invention are the low cost of the optics optics compared to the microscope-camera combination, and several of these can be placed in parallel very advantageously, since the light sources and the data processing can be combined. Also, the wavelength used is not limited to the visible range, but suitable wavelengths from the IR and UV ranges can also be used, making sorting easier. Also in UV areas, sharper optical boundaries are obtained because the wavelength decreases.

Seuraavassa esitellään keksintö tarkemmin periaatekuvan 1 avulla. Kuva on huomattavasti suurennettu, koska solujen tai mikrobien halkaisijat ovat yleensä alueella 0,1 - 0,001 mm ja putken pituus/leveys-suhdetta on suurennettu siten, että pituutta on suhteellisesti suurennettu vähemmän kuin leveyttä.In the following, the invention is presented in more detail by means of the principle diagram 1. The image is greatly enlarged because the diameters of the cells or microbes are generally in the range of 0.1 to 0.001 mm and the length / width ratio of the tube is increased so that the length is proportionally increased less than the width.

Soluja sisältävä neste tulee säiliöstä paineen avulla kuvan oikeasta laidasta putkeen tai kameraan (2), joka on kuvan syvyyssuunnassa paksuudeltaan vakio ja leveyssuunnassa voi aina li 3 81211 kuvauspaikkojen välillä laajentua turbulenssin tehostamiseksi ja virtausvastuksen pienentämiseksi. Valo tuodaan putkeen valokaapeleilla (11), (12), (13) jne, valo mitataan vastakkaiselta puolelta hyvin viivamaisesti eli noin 1/10-osa mitattavien solujen minimihalkaisijasta esimerkiksi fotodiodilla (21),(22), (23) jne. Kun solu tulee ensimmäiseen kuvauspaikkaan (4) ja ohittaa sen saadaan valon intensiteetistä kuvan (31) mukainen signaali. Vastaavasti kun solu kulkee seuraavan kuvauskohdan (5),(6) jne. ohi saadaan varjosignaalit (32),(33) jne. solujen eri projektioista solun pyöriessä tilastollisesti. Kun signaaleja otetaan noin 10:ssä kuvauspaikassa ja signaalit digitalisoidaan, voidaan tietokoneella piirtää solun ääriviiva, ja tunnistaa se muodoltaan. Virtausnopeus saadaan määrättyä ulos-tulevasta virtauksesta monella eri tavalla esim. laskennallisesti kun mitataan virtausmassa aikayksikössä. Kun haluttu solu tai mikrobi saadaan tunnistettua, niin se ohjataan analyysika-navan jälkeen nopeasti toimivan hanan tai muun sellaisen avulla yksittäiskasvatukseen.The fluid containing the cells enters the container by pressure from the right side of the image into a tube or chamber (2), which is constant in thickness in the depth direction of the image and can always expand in the width direction between the 3 31211 imaging sites to enhance turbulence and reduce flow resistance. Light is introduced into the tube by optical cables (11), (12), (13), etc., the light is measured on the opposite side in a very linear manner, i.e. about 1/10 of the minimum diameter of the cells to be measured, for example by photodiode (21), (22), (23), etc. enters the first shooting location (4) and bypasses it, a signal according to Fig. (31) is obtained from the light intensity. Correspondingly, as the cell passes the next imaging point (5), (6), etc., shadow signals (32), (33), etc. are obtained from different projections of the cells as the cell rotates statistically. When signals are taken at about 10 shooting locations and the signals are digitized, a cell outline can be drawn on a computer, and its shape can be identified. The flow rate can be determined from the outgoing-outflow in many different ways, e.g. by calculation when measuring the flow mass in a unit of time. Once the desired cell or microbe is identified, it is directed to the individual culture after the analysis channel by means of a fast-acting tap or the like.

Menetelmä ei rajoitu esitettyihin solu- ja mikrobisovellutuksiin, vaan se voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.The method is not limited to the cellular and microbial applications disclosed, but may vary within the scope of the claims.

Claims (7)

1. Menetelmä solujen tai vastaavien kuten mikrobien nopeaan muodon määrittämiseen putkesta tai kanavasta, jonka läpi nämä on pantu virtaamaan yleensä veden tai jonkin muun väliaineen avulla, tunnettu siitä, että kanavan toisella puolella on valon lähettimiä, joista tulee lähes yhdensuuntaista valoa, useita peräkkäin (11),(12),(13) jne. ja vastakkaisella puolella kanavan poikkisuunnassa viivamaisia valon intensiteettimitta-reita, jotka mittaavat ohi kulkevan kappaleen varjon avulla tilastollisesti eri suunnista tulevan projektion, ja näiden eri suunnista saatujen projektioiden avulla muodostetaan tietokoneella kappaleen koko ja muoto, kun virtausnopeus aukon kohdalla tiedetään.A method for rapidly determining the shape of cells or the like, such as microbes, from a tube or duct through which they are generally passed by water or some other medium, characterized in that on one side of the duct there are several successive light transmitters (11). ), (12), (13), etc., and on the opposite side in the transverse direction of the channel, linear light intensity meters that measure the projection from different directions statistically by the shadow of the passing body, and these projections from different directions are used to form the size and shape of the body when the flow rate at the orifice is known. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kanava mittauspisteiden välillä aina jonkin verran laajenee ja on tehty siten, että se on kuvan syvyyssuunnassa vakiosyvyinen kaiverrus ja kaiverruksen päällä oleva kansi on avattavissa, jos kanava tukkeutuu, pesua varten.A method according to claim 1, characterized in that the channel between the measuring points always widens somewhat and is made so that it is a constant depth engraving in the depth direction of the image and the lid on the engraving can be opened if the channel is blocked for washing. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään näkyvän valon ulkopuolisia alueita (UV- ja IR-alueet), jolloin pyritään valitsemaan sellainen aallonpituus, jonka absorptioero solun ja ympäröivän väliaineen välillä on mahdollisimman suuri.Method according to Claim 1, characterized in that regions outside the visible light (UV and IR regions) are used, the aim being to select a wavelength whose absorption difference between the cell and the surrounding medium is as large as possible. 4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtausnopeus mitataan kanavasta laskennollisesti eri mittauspisteiden viiveestä tilastollisesti ja kalibroidaan tunnettuja kappaleita hyväksikäyttäen.Method according to Claims 1 to 3, characterized in that the flow rate is measured from the channel computationally from the delay of the various measuring points statistically and is calibrated using known bodies. 4 812114,81211 5. Laite solujen tai vastaavien, kuten mikrobien, muodon nopeaan määrittämiseen putkesta tai kanavasta (1), jonka läpi solut väliaineessa, esim. vedessä, virtaa, tunnettu II 5 81211 siitä, että kanavan (1) toisella puolella on valon lähettimiä (11-13), joista tulee pääasiassa yhdensuuntaista valoa, useita peräkkäin (11),(12),(13) jne. ja vastakkaisella puolella kanavan poikkisuunnassa viivamaisia valon intensiteettimittareita (21-23), jotka mittaavat ohi kulkevan kappaleen varjon avulla tilastollisesti eri suunnista tulevan projektion, ja näiden eri suunnista saatujen projektioiden avulla muodostetaan tietokoneella kappaleen koko ja muoto, kun virtausnopeus aukon kohdalla tiedetään.5. Apparatus for rapidly determining the shape of cells or the like, such as microbes, from a tube or channel (1) through which cells flow in a medium, e.g. water, characterized in that light transmitters (11-) are provided on one side of the channel (1). 13), which become mainly parallel light, a plurality of successive (11), (12), (13), etc., and on the opposite side in the transverse direction of the channel, linear light intensity meters (21-23) which measure the projection from different directions statistically by the shadow of the passing body. , and these projections from different directions are used by the computer to form the size and shape of the body when the flow rate at the orifice is known. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kanava (1) mittauspisteiden välillä laajenee.Device according to Claim 5, characterized in that the channel (1) widens between the measuring points. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että kanava (1) on varustettu avattavalla kannella puhdistuksen helpottamiseksi. 6 81211Device according to Claim 5 or 6, characterized in that the channel (1) is provided with an openable lid for easy cleaning. 6 81211
FI891550A 1989-03-31 1989-03-31 Method and apparatus for quickly determining the shape of cells or correspondingly in a stream FI81211C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI891550A FI81211C (en) 1989-03-31 1989-03-31 Method and apparatus for quickly determining the shape of cells or correspondingly in a stream

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI891550A FI81211C (en) 1989-03-31 1989-03-31 Method and apparatus for quickly determining the shape of cells or correspondingly in a stream
FI891550 1989-03-31

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI891550A0 FI891550A0 (en) 1989-03-31
FI81211B true FI81211B (en) 1990-05-31
FI81211C FI81211C (en) 1990-09-10

Family

ID=8528158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI891550A FI81211C (en) 1989-03-31 1989-03-31 Method and apparatus for quickly determining the shape of cells or correspondingly in a stream

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI81211C (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016178856A1 (en) 2015-05-01 2016-11-10 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Uniform and scalable light-sheets generated by extended focusing

Also Published As

Publication number Publication date
FI81211C (en) 1990-09-10
FI891550A0 (en) 1989-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3946239A (en) Ellipsoidal cell flow system
US8243272B2 (en) Systems and methods for detecting normal levels of bacteria in water using a multiple angle light scattering (MALS) instrument
AU739824B2 (en) A method and a system for determination of particles in a liquid sample
Koch et al. Deduction of the cell volume and mass from forward scatter intensity of bacteria analyzed by flow cytometry
CA1117310A (en) Parabolic cell analyzer
US6774995B2 (en) Identification of particles in fluid
CA2047876C (en) Method and apparatus for investigating and controlling an object
KR102100197B1 (en) Continuous monitoring device of micro algae using flow cell
DE69228064T2 (en) DEVICE FOR MONITORING LIQUIDS
EP0443700A2 (en) Method for counting living cells of microbes and apparatus therefor
FI81211B (en) Method and device for rapid determination of the form of cells or the like in a flow
GB2152660A (en) Analysis of biological products
CN205157429U (en) Quick detection device of microorganism based on mie scattering
CN106596434A (en) Water quality detecting system
DE19611931A1 (en) Optical measurment of fluid particulate content
IT1259750B (en) PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR MICROBIOLOGICAL ANALYSIS OF BIOLOGICAL SAMPLES IN SOLUTION
JP2734489B2 (en) Method and apparatus for counting microbial living cells
McClary et al. Ultraviolet microscopy of budding Saccharomyces
CN117470769B (en) Sewage sludge microorganism flora concentration detection device and detection method
JPH05215666A (en) Method and device for measuring number of bacteria
FI84232C (en) FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER SEPARERING AV OENSKADE CELLER ELLER MOTSVARANDE TILL MOTSVARANDE ENSKILD.
JPH0923896A (en) Counting apparatus of minute cell and counting method therefor
ITUD950070A1 (en) EPR METHOD DETERMINATION OF THE ANTIMICROBIAL POWER OF SUBSTANCES IN LIQUID SUSPENSION

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: OY ACATEC LTD