Pomiar kształtu i wielkości cząstek osadu czynnego unieruchomionych w agarze za pomocą rurociągu oprogramowania open source

Wielkość i kształt cząstek osadu czynnego ma kluczowe znaczenie dla skuteczności oczyszczania ścieków. Jednak ich pomiar jest często doraźny. Protokół ten zapewnia powtarzalną, dobrze zdefiniowaną i częściowo automatyczną miarę ich pomiaru.

Główną zaletą tego protokołu jest to, że może on mierzyć dużą populację cząstek w szerokim zakresie morfologii, jednocześnie zmniejszając subiektywne i systematyczne odchylenia. Chociaż technika ta koncentruje się na osadzie czynnym, technicznie rzecz biorąc, wszystko, co ma taką samą morfologię cząstek, takie jak mikrodrobiny plastiku, może być mierzone tą metodą. Próbując tej techniki po raz pierwszy, spróbuj zrobić jeden talerz na raz i ćwicz fizyczne ruchy związane z robieniem tej jednej płytki.

Nie spiesz się też z mikroskopią. Wersja wideo tego artykułu jest ważna, ponieważ pobieranie próbek i przygotowanie płytki wymaga wielu małych technik, które najlepiej przekazać wizualnie. Również pokazywanie i oglądanie dobrych zdjęć płyt jest ważne, aby zapewnić odtwarzalność.

Dzisiaj demonstruje ten protokół Joseph Weaver, doktorant w moim laboratorium. Na początek należy pobrać reprezentatywną próbkę z dobrze wymieszanej części reaktora. Delikatnie wymieszaj próbkę, a następnie natychmiast wlej oznaczoną objętość próbki do 15-mililitrowej probówki wirówkowej.

Następnie dodaj pięć mikrolitrów jednego procenta błękitu metylenowego do każdej próbki. Zamknąć i wymieszać próbkę, delikatnie odwracając probówkę co najmniej trzy razy. Pozostawić próbki do barwienia przez co najmniej pięć, ale nie dłużej niż 30 minut w temperaturze pokojowej.

Po zabarwieniu przenieś wystarczającą ilość stopionego 7,5-procentowego agaru i dejonizowanej wody do probówki wirówkowej, aby całkowita objętość probówki wynosiła od 6,5 do 9 mililitrów. Następnie ponownie zamknij probówki wirówkowe i delikatnie odwróć je co najmniej trzy razy, aby wymieszać próbkę z agarem. Kierując nasadkę od siebie, otwórz nasadkę.

Wlej zawartość każdej probówki do własnej 100-mililitrowej plastikowej szalki Petriego, delikatnie kołysząc naczyniem, aby uzyskać pełną, gładką powłokę i wizualnie równomierny rozkład cząstek. Pozostaw płytki do ostygnięcia w temperaturze pokojowej przez co najmniej 5 minut, aż agar zastygnie. Umieść odkrytą płytkę stroną zadrukowaną do góry na stoliku mikroskopu stereoskopowego, który jest w stanie powiększyć od 10 do 20 razy.

Oświetl próbkę od dołu równomiernym światłem rozproszonym, używając sprzętu, takiego jak podstawka iluminatora LED lub płyta świetlna. Otwórz oprogramowanie do przechwytywania obrazu i upewnij się, że ścieżka światła mikroskopu jest ustawiona na zdjęcie. Następnie wybierz odpowiednią kamerę z listy kamer.

Dostosuj mikroskop tak, aby w płaszczyźnie ogniskowej pojawiało się wiele cząstek o dużych, dobrze zdefiniowanych krawędziach. Użyj powiększenia od 10 do 20 razy, aby zmierzyć cząstki, zachowując stosunkowo głęboką płaszczyznę ogniskowej. Tymczasowo zdejmij płytkę agarową i umieść mikrometr na stoliku.

Dostosuj precyzyjną ostrość, aż podziałki na mikrometrze będą ostro ostre w oprogramowaniu do przechwytywania obrazu. I skalibruj stosunek pikseli do mikronów. Następnie ustaw powiększenie na 100 procent, klikając widok i wybierając rzeczywisty rozmiar.

Następnie wybierz opcje i przejdź do kalibracji. W tym miejscu wyrównaj czerwony pasek kalibracji w głównej rzutni wzdłuż długiej osi mikrometru. Z pionowymi paskami wyśrodkowanymi na podziałkach zero i 200 mikronów.

W oknie dialogowym kalibracji wprowadź aktualny poziom powiększenia i rzeczywistą długość 200 mikronów. Jeśli jest już skalibrowany, wybierz powiększenie z paska menu, a następnie wybierz bieżący poziom powiększenia, aby potwierdzić kalibrację. W menu pomiarów przejdź do linii i wybierz dowolną linię.

Kliknij na przecięcie zerowej podziałki i długiej osi mikrometru. Następnie kliknij ponownie na przecięciu na linii 200 mikronów i długiej osi. Prawidłowa kalibracja powinna być wyświetlana jako około 200 mikronów.

Usuń linię, klikając przycisk wyboru obiektu, klikając linię, naciskając Delete i naciskając przycisk Tak w polu potwierdzenia. Następnie wymień płytkę agarową i wyreguluj precyzyjną ostrość, aby uzyskać maksymalną szczegółowość w oprogramowaniu do obrazowania. Aby to osiągnąć, najpierw zwiększ głębię bitową maksymalnej dozwolonej wartości, wybierając przycisk radiowy w panelu głębi bitowej na pasku bocznym kamery.

Ustaw również oprogramowanie tak, aby pobierało obrazy w skali szarości, wybierając odpowiedni przycisk radiowy w panelu gradacji kolorów na pasku bocznym aparatu. Teraz zwiń wszystkie otwarte panele paska bocznego między ekspozycją a histogramem. Zmniejsz wzmocnienie do jednego i zwiększaj ekspozycję, aż w rzutni pojawi się wyraźny obraz i dopóki histogram nie pojawi się jako rozkład, który nie jest przycięty przez żaden koniec pola histogramu.

Dostosuj histogram, aby uniknąć prześwietlenia i niedoświetlenia. W panelu histogramu na pasku bocznym aparatu przesuń lewą granicę histogramu tuż poza najniższe wartości, a prawą granicę tuż poza najwyższe wartości. Zapisz obraz jako nieskompresowany plik TIF.

Uwzględnij informacje o powiększeniu w metadanych obrazu, zaznaczając pole Zapisz z informacjami o kalibracji podczas zapisywania. Zaznacz inny obszar, który nie nakłada się na poprzednie obrazy, podążając ścieżką, która zmienia się od lewej do prawej i od prawej do lewej w miarę przesuwania się w dół płyty. Uchwyć co najmniej 500 wizualnie oszacowanych cząstek do analizy.

Uzyskaj kod analizy cząstek, klonując repozytorium GIT. W wierszu polecenia pobierz najnowszą wersję kodu, wpisując polecenie pokazane tutaj. Zainstaluj kod analizy, postępując zgodnie z instrukcjami zawartymi w pliku tekstowym read me znajdującym się w katalogu najwyższego poziomu sklonowanego repozytorium.

Następnie edytuj plik tekstowy z listą katalogów do przetworzenia wraz z opcjonalnymi parametrami. Zapoznaj się z podkatalogiem przykładów i analizy, aby uzyskać listę parametrów i przykładów. Teraz uruchom analizę w wierszu polecenia, wpisując polecenie pokazane tutaj.

Ścieżka Fidżi to katalog, w którym znajduje się imageJ-win64. exe. I paramsfile lokalizacja pliku tekstowego opisującego konfigurację analizy.

Nazwa pliku wykonywalnego może się różnić w zależności od systemu operacyjnego, na którym zainstalowano Fiji. Analiza zostanie uruchomiona automatycznie i potrwa od kilku minut do kilku godzin, w zależności od rozmiaru i liczby obrazów. Następnie sprawdź pliki kontroli jakości znajdujące się w podkatalogu nakładki określonego katalogu wyjściowego.

Zwróć uwagę na obrazy z fałszywą mgłą lub słabo uchwyconymi cząsteczkami, wszystkie widoczne jako cieniowane kontury, które nie pasowały do tła. Otóż to. Dane są teraz gotowe do analizy specyficznej dla eksperymentu i generowania liczb.

Chociaż żadna metoda progowania cząstek nie jest idealna, oto przykład akceptowalnych wyników. Podczas oceniania obrazów kontroli jakości znaleziono trzy typowe błędy. Niedokładne dostosowanie się do granic cząstek, niepowodzenie w identyfikacji cząstek i włączenie artefaktów.

W tym miejscu wyświetlane są rozkłady cząstek między dwoma eksperymentalnymi reaktorami w czasie i łączone z metadanymi jakościowymi odnotowanymi przez badacza. Wykres ten pokazuje, że w tym przypadku reaktory miały generalnie podobny rozkład wielkości cząstek, który w miarę upływu czasu zmierzał w kierunku większej średniej i szerszego rozrzutu. Podczas wykonywania tej procedury bardzo ważne jest równomierne pokrycie płytki cienką warstwą agaru zawierającą równomiernie rozłożone cząstki.

Pamiętaj, aby ćwiczyć i nie spieszyć się. Poza tą procedurą, interesujące cząstki mogą być wycinane z agaru i badane. Jeśli chodzi o dane, pliki wynikowe z tego protokołu są dobrze zdefiniowane, a niebo jest granicą analitycznie.

Technika ta utorowała drogę do uzyskania nowych informacji na temat tlenowego osadu granulowanego. Jego morfologia jest bardzo ważna i pozwoliła nam zmierzyć go w standardowy sposób. Ścieki są biologicznie czynne.

Zachęca się do stosowania praktyk pierwszego poziomu bezpieczeństwa biologicznego. Ponadto, jak agar może bulgotać podczas podgrzewania w kuchence mikrofalowej i może rozpylać gorące kropelki po otwarciu probówki wirówkowej.