KR102655391B1 - Method for counting cells in microdroplet - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포가 들어 있는 액상 시료를 액적화하고 이 액적의 광학현미경 이미지를 활용하여 단순하고 경제적으로 세포를 계수하는 방법 및 이를 활용하여 상기 액상 시료 내의 세포 농도를 계산하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세액적 내 세포 계수 방법(제1발명) 및 이를 활용한 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법(제2발명)에 관한 것이다.The present invention relates to a method of simply and economically counting cells by dropping a liquid sample containing cells and using an optical microscope image of the droplet, and a method of calculating the cell concentration in the liquid sample using this. In detail, it relates to a method for counting cells in microdroplets (first invention) and a method for tracking changes in the number of cells in microdroplets using the same (second invention).

Description

미세액적 내 세포 계수 방법{Method for counting cells in microdroplet}Method for counting cells in microdroplet

본 발명은 액적 기반의 세포 계수 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세포가 들어 있는 액상 시료를 액적화하고 이 액적의 광학현미경 이미지를 활용하여 단순하고 경제적으로 세포를 계수하는 방법 및 이를 활용하여 상기 액상 시료 내의 세포 농도를 계산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a droplet-based cell counting method. More specifically, a method of simply and economically counting cells by dropping a liquid sample containing cells and using an optical microscope image of the droplet, and using this to It relates to a method of calculating cell concentration in a liquid sample.

세포를 이용한 생물학적 연구나 임상에서 정확한 세포의 수 또는 농도를 아는 것 즉, 세포를 계수하는 것이 매우 중요하다. 특히 미생물 계수는 세포 기반 연구의 필수적인 부분으로 식품 및 의약품 안전성 시험, 생물 의학 시험 및 환경 모니터링에 널리 사용되어 오고 있다. In biological research using cells or in clinical practice, it is very important to know the exact number or concentration of cells, that is, to count cells. In particular, microbial enumeration is an essential part of cell-based research and has been widely used in food and drug safety testing, biomedical testing, and environmental monitoring.

종래 세포를 계수하는 방법으로, 현미경 측정법(microscopic count)과 입자계수기(electronic particle counter) 사용법과 같은 총 균수(total cell number) 측정법과, 평판배지법(plate culture method), 박막여과법(membrane filtration), 최확수법(MPN, most probable number) 등과 같은 생균수(viable cell number) 측정법이 알려져 있다. 그러나 이들 방법은 많은 양의 샘플을 한 번에 분석할 수 없으며 신속한 결과를 얻기 어려울 뿐 아니라 정확하고도 균일한 데이터를 얻기 어렵다는 단점이 있다. Conventional methods for counting cells include total cell number measurement methods such as microscopic count and electronic particle counter, plate culture method, and membrane filtration method. , viable cell number measurement methods such as most probable number (MPN) are known. However, these methods have the disadvantage of not being able to analyze a large amount of samples at once, making it difficult to obtain quick results, and also making it difficult to obtain accurate and uniform data.

근래 다수의 샘플을 빠르게 계수하는 자동화 장비나 수천 개의 이미지에서 세포를 계수할 수 있는 프로그램이 제시되고 있으나, 장비가 고가이고 세포를 고정하거나 염색하는 등의 물리화학적 변형을 가하는 과정이 필요하다.Recently, automated equipment that can quickly count multiple samples or programs that can count cells in thousands of images have been proposed, but the equipment is expensive and requires a process of applying physicochemical modifications such as fixing or staining the cells.

한편, 직경 수~수백 ㎛ 크기 미세액적 기반의 미세유체 시스템은 단일~복수 세포 수준의 분석에 유용하게 활용되고 있다. 이 경우에도 미세액적 내 세포를 감지하고 계수할 필요성이 있는데, 종래 액적 내 세포 감지 방법으로 형광 이미지 분석법과 레이저 유도 형광(LIF: laser-induced fluorescence) 분석법이 활용되고 있다. 형광 이미지 분석법은 정확한 세포의 계수가 가능하지만 검출 시약(예를 들면, 형광이 태깅된 항체)을 처리해야 하는 문제가 있고, LIF는 연속적인 레이저 스캔으로 신속하게 세포를 계수할 수 있지만, 액적 내에 단일 세포가 존재할 경우에 이를 감지하기 어렵다는 단점이 있다. 또한 이들 종래 방법에 의하면 미세액적 내 세포를 경시적으로 관찰하기가 실질적으로 불가능하다는 문제도 있다.Meanwhile, microfluidic systems based on microdroplets with a diameter of several to hundreds of μm are useful for analysis at the single to multiple cell level. In this case as well, there is a need to detect and count cells within microdroplets, and fluorescence image analysis and laser-induced fluorescence (LIF) analysis are used as conventional methods for detecting cells within droplets. Fluorescence imaging allows accurate cell counting, but has the problem of handling detection reagents (e.g., fluorescently tagged antibodies), and LIF can rapidly count cells with continuous laser scans, but within droplets. The disadvantage is that it is difficult to detect when a single cell is present. Additionally, there is a problem that it is practically impossible to observe cells within microdroplets over time according to these conventional methods.

미국특허 10267726은 액적의 입자 회절패턴 2D이미지를 얻고 이로부터 3D이미지를 재구성한 후 액적 내의 입자를 계수하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 이때 액적은 직경이 수 ㎜ 단위로 직경이 ㎛ 단위의 미세액적이 아니며, 액적 내 입자를 계수하기 위하여 고가의 장비와 복잡한 과정이 요구된다.US Patent 10267726 proposes a method of obtaining a 2D image of the particle diffraction pattern of a droplet, reconstructing a 3D image from it, and then counting the particles in the droplet. However, at this time, the droplets are not microdroplets with a diameter of several mm or ㎛, and expensive equipment and complicated processes are required to count the particles in the droplets.

한국 공개특허 10-2022-0079727은 액적 이미지로부터 딥러닝 방법으로 세포를 계수하는 셀 농도 측정장치에 관한 것이지만, 인공지능의 구조나 학습데이터 등에 대한 설명이 없다. 따라서 이로부터 미세액적 내 세포를 구체적으로 어떻게 측정하는 지는 알 수 없다. Korean Patent Publication No. 10-2022-0079727 relates to a cell concentration measurement device that counts cells using a deep learning method from droplet images, but there is no explanation of the structure of artificial intelligence or learning data. Therefore, it is unknown how to specifically measure cells in microdroplets.

미국특허 10267726US Patent 10267726 한국 공개특허 10-2022-0079727Korean published patent 10-2022-0079727

본 발명은 종래 세포 계수법의 단점인 자동화된 분석을 보완하여 시간 경과에 따른 위상차 이미지에서의 액적 내 세포의 변화를 자동으로 계수하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a method for automatically counting changes in cells in droplets in phase contrast images over time by complementing the automated analysis, which is a drawback of conventional cell counting methods.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미세액적 내 세포 계수 방법(제1발명) 및 이를 활용한 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법(제2발명)인 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above-mentioned object is characterized by a method for counting cells in microdroplets (first invention) and a method for tracking changes in the number of cells in microdroplets using the same (second invention).

제1발명은, (A) 액상 시료를 미세액적화하는 단계; (B) 상기 미세액적으로부터 위상차 이미지를 획득하는 단계; (C) 상기 위상차 이미지를 그레이스케일 이미지로 전환하는 단계; (D) 상기 그레이스케일 이미지로부터 그레이 수치 프로파일을 획득하는 단계: 및 (E) 상기 그레이 수치 프로파일로부터 피크 수를 계산하여 미세액적 내 세포 수를 결정하는 단계;를 포함하는 미세액적 내 세포 계수 방법에 관한 것이다. 이때 상기 단계(E)에서, 피크는 하방 피크일 수 있다. 이때 상기 그레이 수치 프로파일의 획득, 피크 수의 계산 등은 종래 알려진 이미지 분석 프로그램, 예를 들면 하기 실시예에서처럼 "Image J"를 활용하여 자동으로 수행할 수 있을 것이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. The first invention includes the steps of (A) converting a liquid sample into microdroplets; (B) acquiring a phase contrast image from the microdroplets; (C) converting the phase difference image into a grayscale image; (D) obtaining a gray numerical profile from the grayscale image; and (E) calculating the number of peaks from the gray numerical profile to determine the number of cells in the microdroplet. Counting cells in the microdroplet comprising: It's about method . At this time, in step (E), the peak may be a downward peak. At this time, the acquisition of the gray numerical profile, calculation of the number of peaks, etc. may be automatically performed using a conventionally known image analysis program, for example, "Image J" as in the example below, but is not limited thereto.

종래 널리 활용되는 소프트웨어에서 본 발명을 활용할 수 있도록, 본 발명은 상기 단계(C)와 단계(D) 사이에, 상기 그레이스케일 이미지를 흑백반전하여 반전 이미지를 획득하는 단계(C')가 추가되며, 상기 단계(E)에서, 피크는 상방 피크로 하는 것도 가능할 것이다. 이때 이미지의 흑백반전은 "Image J"와 같은 분석 프로그램을 이용할 수 있을 것이다.In order to utilize the present invention in conventionally widely used software, the present invention adds a step (C') of obtaining an inverted image by inverting the grayscale image to black and white between steps (C) and (D), , in step (E), it may also be possible to make the peak an upward peak. At this time, an analysis program such as “Image J” can be used to invert the image into black and white.

본 발명에서 상기 미세액적은 하나 또는 복수개일 수 있다. 복수개인 경우, 상기 미세액적은 미세액적 소자에 형성된 그리드 내에 인접하여 단일 층으로 복수개 형성될 수 있다.In the present invention, the number of microdroplets may be one or multiple. In the case of multiple microdroplets, a plurality of microdroplets may be formed as a single layer adjacent to each other within a grid formed in the microdroplet device.

본 발명에서 상기 미세액적의 직경은 1 mm 미만, 바람직하게는 수~수백 ㎛, 더욱 바람직하게는 수~수십 ㎛이다. In the present invention, the diameter of the microdroplets is less than 1 mm, preferably several to hundreds of ㎛, more preferably several to several tens of ㎛.

본 발명에서 상기 미세액적은 '미세'하기 때문에 대기에 노출될 경우 빠르게 증발될 수 있다. 따라서 상기 미세액적의 상면은 소정의 증발방지 커버로 덮는 것이 바람직하다. In the present invention, because the microdroplets are 'fine', they can evaporate quickly when exposed to the atmosphere. Therefore, it is desirable to cover the upper surface of the microdroplet with an evaporation prevention cover.

제2발명은, 하나 또는 복수개의 미세액적에 대하여 시차를 두고 상기 제1발명에 의한 미세액적 내 세포 계수 방법을 적용한, 시간 경과에 따른 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법에 관한 것이다. The second invention relates to a method for tracking changes in the number of cells in microdroplets over time, by applying the cell counting method in microdroplets according to the first invention to one or a plurality of microdroplets at different times.

제2발명은 제1발명과 동일한 방법으로 시간 간격을 두고 세포를 계수하여 그 시간 동안 세포의 증가여부를 추적하는 방법에 관한 것이므로, 미세액적의 수용구조, 미세액적의 크기, 세포 계수 방법 등은 제1발명에서와 동일할 수 있다.The second invention relates to a method of counting cells at intervals in the same manner as the first invention and tracking whether the cells increase during that time. Therefore, the receiving structure of the microdroplets, the size of the microdroplets, the cell counting method, etc. It may be the same as in the first invention.

본 발명의 세포 수 계수 방법에 의하면, 종래 기술에서는 불가능하였던 이미지 기반 액적 내 세포 수 계수가 가능하여, 시간의 경과에 따른 세포 수 변화도 간편하고 정확하게 확인할 수 있다. 또한 액적 내에 단일 세포가 존재하는 경우 단일세포 수준에서 그 수의 변화를 관찰할 수 있을 뿐 아니라 균주가 뭉치는 성장 양상으로 인한 계수의 오류 역시 해결할 수 있어 별도의 염색이나 표지가 없이도 빠르고 정확한 결과를 얻을 수 있다. According to the cell number counting method of the present invention, it is possible to count the number of cells in droplets based on images, which was impossible in the prior art, and changes in cell number over time can be easily and accurately confirmed. In addition, if a single cell exists within the droplet, not only can the change in number be observed at the single cell level, but counting errors due to the growth pattern of the strain clumping together can also be resolved, providing fast and accurate results without separate staining or labeling. You can get it.

도 1은 본 발명에서 사용된 미세유체장치의 개념도 및 부분 사진.
도 2a, 2b는 각각 본 발명의 실시예에서 고정된 액적의 상면 사진과, 그리드와 커버글리스 사이에 고정된 액적 및 세포의 수직단면 개념도.
도 3은 액적의 광학 이미지(왼쪽)와, 이를 소정의 임계값으로 변환한 이진 흑백 이미지(오른쪽).
도 4는 동일한 미세액적에 대한 광학 이미지, 위상차 이미지 및 형광 이미지.
도 5a는 그레이스케일 이미지와, 이로부터 획득된 그레이 수치 프로파일의 일예.
도 5b는 흑백 반전된 그레이스케일 반전 이미지와, 이로부터 획득된 반전 그레이 수치 프로파일의 일예.
도 6a는 복수 액적의 경시적 관찰을 위한 예시적 순서도이고, 도 6b는 이를 위한 알고리즘의 일예.
도 6c는 본 발명에 의한 방법의 진행과정에서 이미지의 변환과정 및 관련 프로그램의 화면의 예.
도 7a, 7b는 각각 본 발명에 의한 세포 계수 방법의 정확도를 보여주는 예시적 이미지와 분석 도표.
도 8은 본 발명에 의한 미세액적 내 세포 계수 방법이 안정성이 있음을 보여주는 도표.
1 is a conceptual diagram and partial photograph of the microfluidic device used in the present invention.
Figures 2a and 2b are a top view of a liquid droplet fixed in an embodiment of the present invention and a vertical cross-sectional conceptual diagram of a liquid droplet and a cell fixed between a grid and a cover slip, respectively.
Figure 3 shows an optical image of a droplet (left) and a binary black-and-white image converted to a predetermined threshold (right).
Figure 4 shows optical images, phase contrast images, and fluorescence images for the same microdroplet.
Figure 5A is an example of a grayscale image and a gray numerical profile obtained therefrom.
Figure 5b is an example of a black-and-white inverted grayscale inverted image and an inverted gray numerical profile obtained therefrom.
FIG. 6A is an exemplary flowchart for temporal observation of multiple droplets, and FIG. 6B is an example of an algorithm for this.
Figure 6c is an example of an image conversion process and a screen of a related program in the process of the method according to the present invention.
7A and 7B are exemplary images and analysis diagrams, respectively, showing the accuracy of the cell counting method according to the present invention.
Figure 8 is a diagram showing that the cell counting method in microdroplets according to the present invention is stable.

이하 첨부된 도면과 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings and examples. However, these drawings and examples are merely examples for easily explaining the content and scope of the technical idea of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited or changed thereby. Based on these examples, it will be obvious to those skilled in the art that various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In describing the invention, if it is judged that a detailed description of the known technology related to the invention may unnecessarily obscure the gist of the invention, the detailed description will be omitted.

본 발명은, 액적 내 세포 수를 자동으로 계수하는 방법 및 이를 활용한 액적 내 세포 수 변화 추적 방법에 관한 것으로, 위상차 이미지를 기반으로 세포 수를 계수하는 것을 특징으로 한다. 액적의 이미지를 얻기 위해서, 액적은 그리드에 고정한 상태로 위상차 이미지를 측정하며 이를 역상으로 변환한 후 액적을 분석하는 것에 의해 세포 수를 계수할 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다. 아래 상세히 설명되어 있듯이, 본 발명에 의한 세포의 계수를 종래의 가장 계수에 정확한 것으로 알려진 형광 이미지에서 얻어진 세포 수 계수 결과와 비교한 결과 종래기술과 오차가 적고 안정적인 계수가 가능하여 세포 수 계수 방법으로서 효용성을 확인할 수 있다.The present invention relates to a method for automatically counting the number of cells in a droplet and a method for tracking changes in the number of cells in a droplet using the same, and is characterized by counting the number of cells based on a phase contrast image. To obtain an image of a droplet, the number of cells can be counted by measuring a phase contrast image while the droplet is fixed to a grid, converting it to the reverse phase, and then analyzing the droplet, but is not limited to this. As explained in detail below, when counting cells according to the present invention was compared with the cell counting results obtained from fluorescence images known to be the most accurate in counting, it was found that stable counting was possible with less error compared to the prior art, making it a cell counting method. You can check its effectiveness.

[실시예][Example]

1. 미세액적의 제작1. Fabrication of microdroplets

세포가 함입된 미세액적(이하 단순히 '액적'이라고도 표현함)을 제작하기 위하여 도 1과 같은 미세유체장치(microfluidic device)를 이용하였다. 미세유체장치는 수십에서 수백 마이크로미터 영역의 크기를 가진 미세 유로를 사용하여 매우 적은 양의 유체를 생산하는 기술을 이용한 장치이다. 도 1에서 A는 미세유체장치를 이용하여 미세액적을 제작하는 개념도이고, B는 본 발명에서 사용한 glass-PDMS 마이크로채널의 부분 사진이다. 도면에서 C는 액적 고정을 위해 포토레지스터를 적용하여 제작한 유리 그리드 사진인데, 예시된 사진에서는 직사각형의 그리드가 7×9개 형성되어 있다. D는 C에 형성된 그리드 하나의 확대 사진인데, 예시된 것처럼 각 그리드에는 소정의 구별 표식(여기서는 "B4")이 되어 있는 것이 좋다.To produce microdroplets (hereinafter simply referred to as 'droplets') containing cells, a microfluidic device as shown in Figure 1 was used. A microfluidic device is a device that uses technology to produce a very small amount of fluid using microchannels with a size of tens to hundreds of micrometers. In Figure 1, A is a conceptual diagram of producing microdroplets using a microfluidic device, and B is a partial photograph of the glass-PDMS microchannel used in the present invention. In the drawing, C is a photo of a glass grid produced by applying photoresist to fix droplets. In the example photo, 7×9 rectangular grids are formed. D is an enlarged photo of a grid formed in C. As shown in the example, each grid is preferably marked with a predetermined distinguishing mark (here, "B4").

도 1에 예시된 것과 같은 구조를 가진 장치를 이용하여, 오일(oil)과 수용액(aqueous)와 같이 섞이지 않는 유체들을 주입할 경우, 두 유체가 교차하는 지점에서 연속상의 전단력(shear stress)에 의해 분산상(disperse phase)이 끊어진다. 결과적으로 액적기반 미세유체 장치를 통해 연속상(continuous phase)으로 주입된 수용액의 구성을 갖는 액적이 생성된다. 이러한 액적들은 단분산성을 가지며, 부피 조절을 통해 나노 리터(nano-liter) 부터 피코 리터(pico-liter)까지 제작이 가능하다. 또한 액적 각각은 하나의 마이크로 사이즈의 화학 반응기가 될 수 있다. 본 발명에서는 연속상에 적색 형광 단백질을 발현하는 세포를 추가하여 세포를 포함한 미세액적을 제작함으로써 세포가 자랄 수 있는 환경을 조성해 주었다.When injecting immiscible fluids such as oil and aqueous using a device with the same structure as illustrated in Figure 1, shear stress on the continuous phase occurs at the point where the two fluids intersect. The disperse phase breaks down. As a result, droplets with the composition of an aqueous solution injected in a continuous phase are generated through a droplet-based microfluidic device. These droplets have monodisperse properties and can be manufactured from nano-liter to pico-liter through volume control. Additionally, each droplet can become a micro-sized chemical reactor. In the present invention, cells expressing red fluorescent protein were added to the continuous phase to create microdroplets containing cells, thereby creating an environment in which cells could grow.

그리드 안에 액적을 분주한 후 미네랄 오일을 분주하고 그 위를 커버 글라스로 덮어 증발을 방지하였다. 이에 따라 장시간동안 액적을 관찰할 수 있었다.After dispensing droplets into the grid, mineral oil was dispensed and covered with a cover glass to prevent evaporation. Accordingly, the droplets could be observed for a long time.

활용된 소재와 규격 등을 아래 표에 나타내었다. The materials and specifications used are shown in the table below.

이렇게 그리드에 고정된 복수개 액적의 초기 및 100분 경과 후 평면 사진 및, 그리드와 커버글라스 내부에 고정된 액적과 세포의 수직단면 개념도를 각각 도 2a, 2b에 도시하였다. Planar photographs of the plurality of droplets fixed on the grid and after 100 minutes, and vertical cross-sectional diagrams of the droplets and cells fixed inside the grid and cover glass are shown in Figures 2a and 2b, respectively.

2. 이미지의 획득 및 분석2. Acquisition and analysis of images

(1) 광학 이미지 획득 및 분석(1) Optical image acquisition and analysis

먼저, 통상적인 광학 현미경을 이용하여 일반적인 광학 이미지를 얻어 액적과 세포를 관찰하였다. 도 3에 광학 현미경으로 촬영한 광학 이미지(Bright field image)와, 이를 소정의 임계값으로 변환한 이진 흑백 이미지(Binary image)를 첨부하였다. 도면에서 볼 수 있듯이, 단순 광학 이미지는 흑백의 깊이(심도)의 구분이 어려워 이로부터 액적 내 세포를 구분할 수 없었다. 변환된 이진 이미지도 문제가 있었다. 참고로, 본 실시예에서는 일반 광학, 위상차 및 형광 이미지를 흑백 카메라(CCD/sCMOS)로 촬영하여 얻었는데, 컬러 카메라로 촬영하더라도 이를 흑백 또는 그레이스케일로 전환하면 흑백 카메라로 촬영한 것과 동일한 이미지가 되므로, 실제 사용된 카메라의 흑백 또는 칼라 여부는 중요하지 않다.First, general optical images were obtained using a conventional optical microscope to observe droplets and cells. In Figure 3, an optical image (bright field image) taken with an optical microscope and a binary black and white image (binary image) converted to a predetermined threshold value are attached. As can be seen in the figure, it was difficult to distinguish between black and white in a simple optical image, making it impossible to distinguish between cells within the droplet. The converted binary image also had problems. For reference, in this embodiment, general optical, phase contrast, and fluorescence images were obtained by shooting with a black-and-white camera (CCD/sCMOS). Even if shot with a color camera, if they are converted to black-and-white or grayscale, the images are the same as those shot with a black-and-white camera. Therefore, it does not matter whether the camera actually used is black-and-white or color.

즉, 앞서 커버 글라스로 덮여서 고정된 액적은 도 2b에서처럼 위아래가 커버글라스와 그리드 바닥면 사이에서 눌리게 된다. 그런데 이진 이미지 사진(도 3에서 오른쪽 사진)에서 볼 수 있듯이, 그리드와 맞닿은 액적 부분(눌린 회색 부분; 도 3 왼쪽 사진에서 검은색 원으로 표시한 내부 부분)은 흑과 백, 어느 쪽에도 해당석이 어렵다는 단점이 확인되었다.In other words, the droplet previously covered and fixed with the cover glass is pressed upwards and downwards between the cover glass and the bottom surface of the grid, as shown in FIG. 2b. However, as can be seen in the binary image photo (right photo in Figure 3), the part of the droplet that is in contact with the grid (the pressed gray part; the inner part marked with a black circle in the left photo of Figure 3) is black and white, and it is difficult to distinguish between black and white. Disadvantages were identified.

(2) 위상차 이미지 획득 및 분석(2) Phase contrast image acquisition and analysis

배경대비 세포의 신호를 높이고자 위상차 현미경으로 위상차 이미지를 얻어 액적과 세포를 관찰하였다. 구체적으로는 위 (1)에서 사용한 광학 현미경에서 집광기를 빼고 그 대신 위상판이 든 대물 렌즈와 집광기를 부착하여 위상차(phase contrast) 현미경으로 변경하여 사용하였다.To increase the signal of cells compared to the background, phase contrast images were obtained using a phase contrast microscope to observe droplets and cells. Specifically, the condenser was removed from the optical microscope used in (1) above, and instead, an objective lens containing a phase plate and a condenser were attached to change the microscope to a phase contrast microscope.

획득된 위상차 이미지는 동일한 액적에 대해서 위 (1)에서 획득한 일반 광학 이미지에 비해 세포의 경계가 더 어둡고 선명하게 보이는 것을 확인하였다. 도 4에 동일한 미세액적에 대한 광학 이미지, 위상차 이미지 및 형광 이미지를 도시하였다. 도면에서 형광 이미지는 형광이 발현된 세포가 흰색으로 표시되었다. The obtained phase contrast image confirmed that the cell border appeared darker and clearer than the general optical image obtained in (1) above for the same droplet. Figure 4 shows the optical image, phase contrast image, and fluorescence image for the same microdroplet. In the figure, in the fluorescence image, cells expressing fluorescence are displayed in white.

도 4에서 볼 수 있듯이, 세포를 정확히 표현하고 있는 형광 이미지와 비교할 때, 광학 이미지보다 위상차 이미지가 훨씬 액적 내 세포의 존재가 선명하게 표시되었다. 이에 위상차 이미지를 종래 알려진 이미지 분석 프로그램인 "Image J"를 활용하여 자동으로 세포 계수를 진행하였다. 그런데 시각적으로는 세포의 위치와 수가 명확히 인식됨에 반하여 "Image J"에서는 위상차 이미지에서 회색부분(미세액적의 상하 압착으로 발생하는 노이즈)이 노이즈로 작용하여 세포 계수가 이루어지지 않았다.As can be seen in Figure 4, compared to the fluorescence image, which accurately represents the cells, the presence of cells in the droplet was displayed much more clearly in the phase contrast image than in the optical image. Accordingly, cell counting was performed automatically on phase contrast images using “Image J,” a conventionally known image analysis program. However, while the location and number of cells were clearly recognized visually, in "Image J", the gray area (noise generated by upward and downward compression of microdroplets) in the phase contrast image acted as noise, so cell counting was not performed.

본 발명에서 활용된 "Image J"는 미국 국립보건원(National Institutes of Health)과 광학 및 전산 계측 연구소(LOCI, University of Wisconsin)에서 개발한 Java 기반 이미지 처리 프로그램이다. 이 프로그램은 다양한 형식의 이미지 파일로부터 사용자가 정의한 신호 임계 값 및 픽셀 값 통계를 계산할 수 있으며, 내장 편집기와 Java 컴파일러가 제공되어 맞춤형 수집, 분석 및 처리 플러그인을 개발할 수 있다.“Image J” used in the present invention is a Java-based image processing program developed by the National Institutes of Health and the Optical and Computational Instrumentation Institute (LOCI, University of Wisconsin). The program can calculate user-defined signal thresholds and pixel value statistics from image files in a variety of formats, and a built-in editor and Java compiler are provided to develop custom acquisition, analysis, and processing plug-ins.

(3) 위상차 이미지의 변환 및 분석(3) Conversion and analysis of phase contrast images

그레이스케일은 각 화소의 값이 빛의 양을 나타내기 때문에 광도의 정보만을 전달한다. 이 광도는 빛이 많을수록 세며 그레이스케일에서 흰색으로 나타난다. 반면에 빛의 양이 적은 경우에는 광도 세기도 작으며 검은색으로 나타난다. 이를 앞선 위상차 이미지와 연결시키면 위상차 이미지에서는 굴절률과 두께의 차를 명암의 제곱으로 바꾼다.Grayscale conveys only luminance information because the value of each pixel represents the amount of light. This luminosity increases the more light there is, and appears as white in grayscale. On the other hand, when the amount of light is small, the luminous intensity is also low and appears black. If we connect this with the previous phase contrast image, the difference in refractive index and thickness is converted into the square of light and dark in the phase contrast image.

위상차 이미지에서 회색부분을 "Image J"가 분석하지 못하는 문제를 개선하기 위하여, 이미지 프로그램에서 위상차 이미지를 그레이스케일로 변환한 다음 전환된 그레이스케일 이미지로부터 그레이 수치 프로파일을 확득하였다. 도 5a에 관련 이미지와 그래프를 첨부하였다. 도면에서 A는, 미세액적의 위상차 이미지에서 변환된 그레이스케일 이미지이고, B는 이 그레이스케일 이미지에서 획득된 그레이 수치 프로파일의 일예이고, C는 위 A에서와 동일한 미세액적에서 세포의 수와 위치가 명확히 표시되는 형광 이미지이다. In order to improve the problem of "Image J" not being able to analyze the gray area in the phase contrast image, the phase contrast image was converted to grayscale in an image program, and then the gray numerical profile was obtained from the converted grayscale image. Related images and graphs are attached in Figure 5a. In the drawing, A is a grayscale image converted from a phase contrast image of a microdroplet, B is an example of a gray numerical profile obtained from this grayscale image, and C is the number and position of cells in the same microdroplet as in A above. This is a fluorescence image where is clearly displayed.

도면에서 B의 프로파일은 A 이미지에서 적색선으로 표시된 가로행 픽셀의 그레이 수치 프로파일인데, 형광 이미지인 C를 참조하여 A에서 검은색 화살표로 표시된 것이 세포이며, B에서 해당 위치 픽셀이 검은 색에 가까워 하방 피크를 나타냄을 알 수 있다. 즉, 도 5a의 A에서와 같이 세포는 그레이스케일로 변환하더라도, 빛이 투과하는 양이 적기 때문에 동일하게 검은색으로 나타나고, 미세액적은 투명하며 빛 또한 잘 투과하기 때문에 흰색으로 나타난다. 이를 통해, 그레이스케일 값을 프로파일로 나타내면 세포가 있는 부분은 그레이스케일이 0에 가까운 아래 방향으로 피크 값을 보이며 반면에 액적 부분은 회색부분부터 그레이스케일 값이 높아짐을 보인다. 이를 통해 미세액적 내의 세포를 정확하게 계수할 수 있음이 확인되었다.In the drawing, the profile of B is the gray numerical profile of the horizontal pixel indicated by a red line in image A. Referring to C, which is a fluorescence image, the cell indicated by a black arrow in A is a cell, and the corresponding position pixel in B is black and is located below. It can be seen that it represents a peak. That is, as shown in A of Figure 5A, even if the cells are converted to grayscale, they still appear black because the amount of light transmitted is small, and the microdroplets appear white because they are transparent and also transmit light well. Through this, when the grayscale value is expressed as a profile, the part with cells shows a peak value in the downward direction where the grayscale is close to 0, while the grayscale value in the droplet part shows that the grayscale value increases from the gray part. Through this, it was confirmed that cells within microdroplets could be accurately counted.

한편, "Image J"는 프로파일에서 상방피크를 찾는 기능('Find Maxima')은 있지만 하방피크를 찾는 기능이 존재하지 않아 위 그레이 수치 프로파일로부터 하방피크의 계수를 자동화하지 못한다. 따라서 본 발명에서는 상기 그레이스케일 이미지를 흑백반전하여 반전 이미지를 획득한 다음 이로부터 그레이 수치 프로파일을 획득하고 프로파일에서 상방피크를 계수함으로써 자동으로 미세액적 내 세포를 계수하는 방법을 선택하는 것도 가능하다. 도 5b에 흑백 반전된 그레이스케일 반전 이미지와, 이로부터 획득된 반전 그레이 수치 프로파일의 일예를 도시하였다. 도면에서 볼 수 있듯이, 반전에 의해 프로파일의 상하가 뒤집히면서 세포가 검은색에서 흰색으로 변환된다. 따라서 이미지 소프트웨어의 'Find Maxima' 기능을 이용하면 피크 값의 개수를 계수하게 되고 자동으로 흰색(흰색 화살표로 표시되는 세포 부분) 값을 계수할 수 있게 된다.Meanwhile, "Image J" has a function to find the upward peak in the profile ('Find Maxima'), but does not have a function to find the downward peak, so it cannot automate the coefficient of the downward peak from the gray numerical profile above. Therefore, in the present invention, it is also possible to select a method of automatically counting cells in microdroplets by inverting the grayscale image to black and white to obtain an inverted image, then obtaining a gray numerical profile from this, and counting the upper peaks in the profile. . Figure 5b shows an example of a grayscale inverted black-and-white image and an inverted gray numerical profile obtained therefrom. As can be seen in the figure, the cell is converted from black to white as the profile is turned upside down by inversion. Therefore, if you use the 'Find Maxima' function of the image software, you can count the number of peak values and automatically count the white (cell part indicated by a white arrow) value.

3. 복수개 미세액적의 동시 분석3. Simultaneous analysis of multiple microdroplets

위 1에서 설명하였듯이, 본 발명의 방법에 따라 그리드 안에 고정된 복수의 미세액적은 시간이 경과하더라도 융합되거나 변형됨 없이 그 형태가 유지되었다(도 2a 참조). 이러한 특성을 활용하여, 제작된 복수개의 미세액적 각각을 구분하여 분석하였다. 전체적인 분석은 도 6a의 순서도에 따른 순서로 진행되었으며, 도 6b에 분석을 위한 알고리즘의 일예를 도시하였는데, 기본 이미지 분석 프로그램은 전술한 "Image J"를 이용하였다. As described in 1 above, the plurality of microdroplets fixed in the grid according to the method of the present invention maintained their shape without merging or deforming even over time (see Figure 2a). Using these characteristics, each of the plurality of microdroplets produced was separately analyzed. The overall analysis was carried out in accordance with the flowchart in FIG. 6A, and an example of the algorithm for analysis is shown in FIG. 6B. The basic image analysis program used was the above-described “Image J.”

이 알고리즘을 통해 광학 이미지들은 도 6c에 예시된 것과 같은 변환과정을 거친다. 도 6c에서, A는 그리드에 고정된 액적의 광학 이미지, B는 명시야 이미지의 특정 임계값을 기반으로 하는 ROI(관심 영역) 설정된 이미지, C와 D는 미세액적이 각각 구분번호가 부여된 것과, 임계값(Prominence) 설정을 보여주는 프로그램 화면의 예, E와 F는 각각의 미세액적에서 특정 임계값을 초과하는 픽셀의 위치가 표시된 이미지와, 이 중 한 예시적 미세액적의 확대 이미지이다. F는 '50'으로 번호가 부여된 미세액적이며 표시된 점이 세포이다. Through this algorithm, optical images undergo a conversion process as illustrated in Figure 6c. In Figure 6c, A is an optical image of a droplet fixed to a grid, B is an image with a ROI (region of interest) set based on a specific threshold of the bright field image, and C and D are microdroplets each assigned a identification number. , An example of a program screen showing threshold (prominence) settings, E and F are images showing the positions of pixels that exceed a certain threshold in each microdroplet, and an enlarged image of one of these exemplary microdroplets. F is a microdroplet numbered '50' and the marked dot is a cell.

먼저, 광학 이미지에서 현미경에서 촬영된 RGB 이미지가 검은 배경을 가진 그레이스케일(8 또는 16비트)로 변환된다. 이후 프로그램의 기능(예, "Despeckle" "Watershed" "Analyze Particles" 기능 등)을 활용하여 노이즈를 제거하고 미세액적의 경계면만을 분리한 다음 노이즈들로 인해 끊긴 액적 부분을 연결하고, 분석에 이용할 미세액적의 특성을 정의하였다. 이때 액적의 구형 특성을 고려하여 구형도의 최소값을 0.70으로 지정하였다. 위의 명령과정을 거치면 프로그램은 해당 조건에 부합하는 분석 구역을 분석하고자 하는 영역인 관심영역(Region Of Interest, ROI)으로 지정하게 된다. 이 ROI의 구역 별로 프로그램이 자동으로 번호를 매기며 이를 통해 각각의 액적들은 각각의 고유 번호를 가지게 된다. 고유 번호가 매겨진 액적들은 여러 시간대의 촬영 이미지를 쌓아 올리더라도 동일한 구역 번호를 유지하기에 시간별에 따른 분석 영역의 변화를 동일하게 관찰할 수 있다. 이후 앞선 지정된 구역은 결과 창에 결과가 남아 다음 형광 이미지 분석에 혼선을 줄 수 있다. 따라서 프로그램의 기능(예, "Clear results")을 이용하여 ROI에 대한 결과를 삭제한다. First, in the optical image, the RGB image captured by the microscope is converted to grayscale (8 or 16 bit) with a black background. Afterwards, use the program's functions (e.g. "Despeckle", "Watshed", "Analyze Particles" functions, etc.) to remove noise, separate only the boundary surface of the microdroplets, connect the droplet parts that were broken due to noise, and collect the fine particles to be used for analysis. The characteristics of the tax amount were defined. At this time, considering the spherical nature of the droplet, the minimum value of sphericity was set to 0.70. After going through the above command process, the program designates the analysis area that meets the conditions as the region of interest (ROI) to be analyzed. The program automatically numbers each region of the ROI, so that each droplet has a unique number. Uniquely numbered droplets maintain the same area number even when images taken at various times are stacked, so changes in the analysis area over time can be observed equally. Afterwards, the results of the previously designated area remain in the result window and may cause confusion in the next fluorescence image analysis. Therefore, use the program's function (e.g. "Clear results") to delete the results for ROI.

다음으로 배양 시간별로 촬영된 여러 장의 형광 이미지들에 대하여 프로그램의 기능(예, "Images to Stack")을 통하여 이미지들을 한 개의 창에 여러 장 쌓아 올리는 이미지 세트인 스택을 제작하였다. 스택에 대해 앞서 지정한 ROI를 ROI manager를 이용하여 올렸으며 이후 여러 장의 이미지에 대해 작업을 반복하는 루프를 시작하였다. 앞선 이미지 스택을 구성하는 각각의 이미지를 슬라이스라고 한다. 따라서 n번째 슬라이스에 대해서 아래의 작업을 수행하고 다음 슬라이스로 넘어가면 반복하게 제작되었다. Next, a stack, which is a set of images that stacks several images in one window, was created using the program function (e.g., "Images to Stack") for several fluorescent images taken at each incubation time. The previously specified ROI for the stack was raised using the ROI manager, and a loop was started to repeat the operation for several images. Each image that makes up the previous image stack is called a slice. Therefore, the operation below was performed for the nth slice and repeated when moving to the next slice.

이후 이미지를 8 비트로 변환하고 앞서 지정한 i번째 ROI 구역 내부에 대해 다음의 계수 작업을 진행한다. 사용자는 ROI 구역 내에서 배경 대비 구분되는 세포의 유의미한 형광 신호의 임계값을 지정한다. 이에 프로그램의 기능(예, "Find maxima")을 이용하여 지정된 임계값을 넘는 형광 신호를 파악하고 그 개수를 계수하기 위하여 동일 명령 행에 output=[Count]를 삽입하였다. 추가적으로 다음 행에 output=[Point Selection] 명령을 삽입하여 사용자가 프로그램이 계수한 형광 신호가 옳은 것인지를 육안으로 확인할 수 있도록 계수한 신호를 프로그램이 계수 후 표기된 포인트로도 확인하도록 하였다. 또한 계수한 포인트가 다음 번호를 가진 액적으로 계수가 넘어가더라도 사용자가 확인할 수 있도록 "Add Selection"을 추가하였다. 마지막으로 루프의 마지막에 "Next Slice [>]"를 추가하여 동일한 작업을 스택의 다른 슬라이드에서도 동일하게 수행될 수 있도록 하였다. 추가로, 사용자의 편의성을 더하는 방법으로는 Image J의 플러그인 실행 시 키보드 단축키("플러그인>단축키>단축키 만들기")에 할당할 수 있다. 따라서 세포 계수는 사용자가 키보드에 지정한 단축키 버튼을 누르면 시작되는 절차로 시간을 더 절약할 수 있다. Afterwards, the image is converted to 8 bits and the following coefficient operation is performed on the inside of the previously specified ith ROI area. The user specifies a threshold for the significant fluorescence signal of cells to be distinguished from the background within the ROI area. Accordingly, output=[Count] was inserted in the same command line to identify and count the number of fluorescence signals exceeding the specified threshold using the program's function (e.g., "Find maxima"). Additionally, the output=[Point Selection] command was inserted in the next line so that the user could visually check whether the fluorescence signal counted by the program was correct, so that the program could check the counted signal with the marked points after counting. In addition, "Add Selection" was added so that the user can check even if the counted point is transferred to the droplet with the next number. Finally, “Next Slice [>]” was added at the end of the loop so that the same operation could be performed on other slides in the stack. Additionally, as a way to increase user convenience, you can assign a keyboard shortcut (“Plug-in > Shortcut > Create shortcut”) when running the Image J plugin. Therefore, cell counting can further save time by being a procedure that starts when the user presses a shortcut button designated on the keyboard.

4. 본 발명의 정확도 분석4. Accuracy analysis of the present invention

본 발명에 의한 계수 방법의 신뢰도를 확인하기 위하여 형광 이미지와 비교하여 교차 검증하였다.In order to confirm the reliability of the counting method according to the present invention, it was cross-validated by comparison with fluorescence images.

위 1에 언급된 방법에 따라 그리드에 136개의 미세액적을 고정하고 소정의 환경에서 배양하고 배양 시간에 따라 위상차 이미지와 형광 이미지를 각각 촬영하였다. 본 실시예에서 이용된 균주는 적색 형광 단백질을 발현하기 때문에 세포가 생장하면 형광신호가 증가한다. 즉, 형광 이미지의 형광 신호는 세포에서만 나오기 때문에 형광 신호로부터 액적 내 세포 수를 정확히 측정하고, 본 발명에 의한 방법으로 동일한 액적에서 측정된 세포 수의 정확도/신뢰도를 분석하였다. According to the method mentioned in 1 above, 136 microdroplets were fixed on a grid and cultured in a given environment, and phase contrast images and fluorescence images were taken respectively according to the culture time. Since the strain used in this example expresses a red fluorescent protein, the fluorescence signal increases as the cells grow. In other words, since the fluorescence signal in the fluorescence image comes only from cells, the number of cells in the droplet was accurately measured from the fluorescence signal, and the accuracy/reliability of the number of cells measured in the same droplet was analyzed by the method according to the present invention.

본 발명에 의한 액적 내 세포 수 분석 이미지와, 동일한 액적에 대한 형광이미지에서의 세포 수 분석 이미지의 일예를 도 7a에, 배양시간 경과에 따른 본 발명에 의한 세포 계수의 정확도를 보여주는 분석 그래프를 7b에 도시하였다. An example of an analysis image of the number of cells in a droplet according to the present invention and an image of an analysis of the number of cells in a fluorescence image of the same droplet is shown in Figure 7a, and an analysis graph showing the accuracy of cell counting according to the present invention over culture time is shown in Figure 7b. It is shown in .

총 136개의 액적에 대해서 분석을 진행하여 동일한 그리드의 이미지에서 동일한 번호의 액적에 대해 계수된 화소 값의 지점을 육안으로 정확하게 계수 되었는가를 확인하였고(도 7a), 위 3에서 제시된 방법(자동화 프로그램)을 이용하여 시간의 경과 따른 세포 계수 값을 파악하였다(도 7b). A total of 136 droplets were analyzed to confirm that the point of the pixel value counted for the same number of droplets in the image of the same grid was accurately counted with the naked eye (Figure 7a), and the method presented in 3 above (automated program) The cell count value over time was determined using (Figure 7b).

육안으로 계수된 지점과 그 개수를 확인하였을 때 그 액적 각각당 위상차와 형광 이미지가 그 개수와 계수된 지점이 일치하는 것을 확인할 수 있었다(도 7a). 또한 도 7b에서 볼 수 있듯이 1시간 간격으로 동일한 그리드에 대해 계수한 결과 모든 시간 지점에서 두 방법 간 액적 내 세포의 평균 개수가 2개 이내의 오차를 보였다. 각 방법의 표준편차 값도 유사하여 앞선 방법이 계수하는 방법으로서 이용이 가능함을 확인하였다. 따라서 본 발명에 의한 계수 방법의 효용성과 신뢰성이 확인되었다.When the counted points and their number were checked with the naked eye, it was confirmed that the phase contrast and fluorescence images for each droplet matched the number and counted points (Figure 7a). Additionally, as shown in Figure 7b, the results of counting on the same grid at 1-hour intervals showed an error of less than 2 in the average number of cells in the droplet between the two methods at all time points. The standard deviation values of each method were also similar, confirming that the previous method can be used as a counting method. Therefore, the effectiveness and reliability of the counting method according to the present invention were confirmed.

5. 본 발명의 안정도 분석5. Stability analysis of the present invention

본 발명에 의한 계수 방법의 안정도를 분석하였다.The stability of the counting method according to the present invention was analyzed.

계수 방법의 안정도 확인을 위해 형광 이미지에서 계수된 세포의 수를 기준으로 동일한 수의 액적에 대해서 25회 반복적으로 계수를 진행하였다. 계수의 진행은 본 발명 과정에서 완성된(개량된) 프로그램을 활용하였지만 그 원리는 본 발명에 의한 세포 계수 방법에 따른 것이다.To confirm the stability of the counting method, the same number of droplets was counted repeatedly 25 times based on the number of cells counted in the fluorescence image. The counting process utilized the program completed (improved) in the process of the present invention, but the principle is based on the cell counting method according to the present invention.

형광 개수 대비 얼마나 형광방법과 상관관계가 있는지를 고정된 세포 수(미세액적당 2개의 세포)에 대해서(도 8에서 A), 세포 수를 1~10개로 다양하게 변화시키면서(도 8에서 B) 확인하였다.The correlation between the fluorescence method and the number of fluorescence is shown for a fixed number of cells (2 cells per microdroplet) (A in Figure 8) and by varying the number of cells from 1 to 10 (B in Figure 8). Confirmed.

동일한 이미지와 코드를 이용하여 25회 실험을 통해 구한 표준편차에 의해 관리 상한선(upper control line, UCL)과 관리 하한선 (lower control line, LCL)을 지정하였다. 일반적으로 공정에서 관리 한계선인 관리 상, 하한선은 공정을 관리상태로 유지하거나 제조공정이 잘 관리된 상태에 있는가를 조사하고 판정하기 위하여 판단하는 지표로 쓰인다. 따라서 두 한계선 범위의 안쪽에 공정이 있을 때 공정이 잘 관리되고 있음을 의미한다. 이를 본 제안된 방법에 적용하면 도 8의 두 그래프가 모두 관리 한계선 안에 존재하여 제시한 방법이 상당히 신뢰할 만한 방법임을 의미한다. The upper control line (UCL) and lower control line (LCL) were designated based on the standard deviation obtained through 25 experiments using the same image and code. In general, the upper and lower control limits, which are control limits in a process, are used as indicators to maintain the process in a controlled state or to investigate and determine whether the manufacturing process is in a well-managed state. Therefore, when a process is within the two limit ranges, it means that the process is well managed. When this is applied to the proposed method, both graphs in Figure 8 are within the control limits, meaning that the proposed method is a fairly reliable method.

종래 방법인 형광 이미지와 위상차 이미지를 통해 계수된 세포의 수를 1부터 10까지의 액적 내 세포의 개수에 대해서 상자그림과 관리 한계선을 표기하였다(도 8에서 B). 이를 통해 모든 세포의 개수 범위에서 위상차 이미지를 이용하여 계수된 세포 값의 범위가 관리 한계선 안에 있는 모습을 보여 다음의 제시한 방법이 신뢰할 만한 방법임을 보인다.The number of cells counted through the conventional fluorescence image and phase contrast image was indicated with a box plot and management limit line for the number of cells in the droplet from 1 to 10 (B in Figure 8). Through this, the range of cell values counted using phase contrast images in all cell count ranges appears to be within the management limit, showing that the method presented below is a reliable method.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 미세액적 내 세포 계수 방법은 종래 정확한 세포 계수 방법으로 알려진 형광 이미지 분석법과 비교하여 신뢰성과 안전성이 있음이 확인되었다. 따라서 본 발명에 의해 형광표지와 같은 생화학적 변화가 없더라도 있는 그대로의 실제 병원균이나 다양한 종류의 세포들도 빠르고 정확하게 계수할 수 있을 것이다.As discussed above, it was confirmed that the method for counting cells in microdroplets according to the present invention is reliable and safe compared to the fluorescence image analysis method known as an accurate cell counting method. Therefore, according to the present invention, it will be possible to quickly and accurately count actual pathogens and various types of cells as they are, even without biochemical changes such as fluorescent labels.

또한 본 발명에 의한 미세액적 내 세포 계수 방법을 응용하여 시간 경과에 따른 미세액적 내 세포 수 변화를 추적하는 것도 가능함을 확인하였다. In addition, it was confirmed that it is possible to track changes in the number of cells in microdroplets over time by applying the cell counting method in microdroplets according to the present invention.

또한 벌크한 액상시료의 극히 일부를 분리하여 본 발명에 의한 미세액적 내 세포 계수 방법을 활용하여 상기 액상시료 내 세포 농도/수를 신속하고 정확하게 측정할 수 있음도 당연할 것이다.In addition, it will be natural to separate a small portion of the bulk liquid sample and use the cell counting method in microdroplets according to the present invention to quickly and accurately measure the cell concentration/number in the liquid sample.

Claims (10)

(A) 액상 시료를 미세액적화하는 단계;
(B) 상기 미세액적으로부터 위상차 이미지를 획득하는 단계;
(C) 상기 위상차 이미지를 그레이스케일 이미지로 전환하는 단계;
(D) 상기 그레이스케일 이미지로부터 그레이 수치 프로파일을 획득하는 단계: 및
(E) 상기 그레이 수치 프로파일로부터 피크 수를 계산하여 미세액적 내 세포 수를 결정하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 세포 계수 방법.
(A) converting a liquid sample into microdroplets;
(B) acquiring a phase contrast image from the microdroplets;
(C) converting the phase difference image into a grayscale image;
(D) obtaining a gray numerical profile from the grayscale image: and
(E) determining the number of cells in the microdroplet by calculating the number of peaks from the gray numerical profile;
A method for counting cells in microdroplets, comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 단계(E)에서, 피크는 하방 피크인 것을 특징으로 하는 미세액적 내 세포 계수 방법.
In claim 1,
In step (E), the peak is a downward peak. A method for counting cells in microdroplets.
청구항 1에 있어서,
상기 단계(C)와 단계(D) 사이에,
상기 그레이스케일 이미지를 흑백반전하여 반전 이미지를 획득하는 단계(C')가 추가되며,
상기 단계(E)에서, 피크는 상방 피크인 것을 특징으로 하는 미세액적 내 세포 계수 방법.
In claim 1,
Between steps (C) and (D),
A step (C') of obtaining a reversed image by inverting the grayscale image to black and white is added,
In step (E), the peak is an upward peak. A method for counting cells in microdroplets.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세액적은 미세액적 소자에 형성된 그리드 내에 인접하여 단일 층으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 세포 계수 방법.
The method of any one of claims 1 to 3,
A method for counting cells in microdroplets, wherein the microdroplets are formed in a plurality of single layers adjacent to each other within a grid formed in the microdroplet device.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세액적의 직경은 1 mm 미만인 것을 특징으로 하는 미세액적 내 세포 계수 방법.
The method of any one of claims 1 to 3,
A method for counting cells in microdroplets, characterized in that the diameter of the microdroplets is less than 1 mm.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미세액적의 상면은 소정의 증발방지 커버로 덮히는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 세포 계수 방법.
The method of any one of claims 1 to 3,
A method for counting cells in microdroplets, characterized in that the upper surface of the microdroplets is covered with a predetermined evaporation prevention cover.
하나 또는 복수개의 미세액적에 대하여 시차를 두고 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 의한 미세액적 내 세포 계수 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 시간 경과에 따른 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법.
A method for tracking changes in the number of cells in microdroplets over time, characterized in that the cell counting method in microdroplets according to any one of claims 1 to 3 is applied to one or a plurality of microdroplets with time difference.
청구항 7에 있어서,
상기 미세액적은 미세액적 소자에 형성된 그리드 내에 인접하여 단일 층으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 시간 경과에 따른 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법.
In claim 7,
A method for tracking changes in the number of cells in a microdroplet over time, characterized in that the microdroplets are formed in a plurality of single layers adjacent to a grid formed in the microdroplet device.
청구항 7에 있어서,
상기 미세액적의 직경은 1 mm 미만인 것을 특징으로 하는 시간 경과에 따른 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법.
In claim 7,
A method for tracking changes in the number of cells in microdroplets over time, characterized in that the diameter of the microdroplets is less than 1 mm.
청구항 7에 있어서,
상기 미세액적의 상면은 소정의 증발방지 커버로 덮히는 것을 특징으로 하는 시간 경과에 따른 미세액적 내 세포 수 변화 추적 방법.
In claim 7,
A method for tracking changes in the number of cells in a microdroplet over time, characterized in that the upper surface of the microdroplet is covered with a predetermined evaporation prevention cover.
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