Summary
ان باعث الضوء المعين بالأنابيب الصغيرة (M.A.P.L.E.) هو جهاز يعمل بالحاسوب ويقوم بشكل منهجي باناره ابار الميكروتير لتوفير التوجيه للاعداد اليدوي للوحات المجهرية. يحسن M.A.P.L.E. دقه اعداد الصفيحة الدقيقة اثناء أتمته حفظ سجلات البيانات. الاضافه إلى ذلك ، فانه يمكن ان تساعد في فحص جوده اللوحة المجهرية أو المساعدة في الكشف عن الأخطاء.
Abstract
ويشيع استخدام الصفائح المجهرية في البيئة المختبرية الحديثة لمجموعه واسعه من المهام سواء في العمليات المختبرية الصغيرة الحجم ، فضلا عن حملات الفحص العالية الانتاجيه الواسعة النطاق. علي الرغم من ان أتمته المختبرات قد زادت بشكل كبير من فائده الصفائح الدقيقة لا تزال هناك حالات حيث الاجهزه القائمة علي الاتمته ليست ممكنة ، وفعاله من حيث التكلفة أو متوافقة مع احتياجات تنسيق اللوحة الصغيرة. وفي هذه الحالات ، يجب اعداد الصفائح المجهرية يدويا. إشكاليه للتلاعب الجزئي اليدوي هو ان عددا من الصعوبات يمكن ان تنشا المتعلقة بدقه تتبع عمليات العينة ، وحفظ سجل البيانات ومراقبه الجودة (QC) التفتيش للتحف الجيدة أو أخطاء التنسيق. بما ان [ميكروبلايت] بئر كثافة زيادة ([اي.], [96-ول], [384-ول], [1536-ول]) الامكانيه لإدخال أخطاء أيضا زيادات بشده. وعلاوة علي ذلك ، فانه بالنسبة للعمليات المختبرية الصغيرة علي مستوي المقاعد هناك حاجه إلى تحسين سهوله ودقه مناوله العينات بطريقه فعاله من حيث التكلفة. هنا ، نقوم بوصف النظام الذي يعمل كدليل لتنضيد العينات شبه مؤتمت والمشار اليه باسم باعث الضوء المعين لM.A.P.L.E.. M.A.P.L.E. له استخدامات متعددة لدعم الجمع بين الضرب المركب واعداد الصفيحة الدقيقة لتطوير المقايسة في الفحص عاليه الانتاجيه أو العمليات المختبرية العليا ، فضلا عن QC/ضمان الجودة (QA) التقييم التشخيصي لصفيحه صغيره جوده أو تصور أخطاء التنسيق بشكل جيد.
Introduction
وكما نشرت في الاونه الاخيره1، فان مختبر تحديد الهوية الرئيسية في سكريبس البحوث2 قد وضعت وأصدرت لوحه الاضاءه مفتوحة المصدر لاعداد الصفيحة الصغيرة المشار اليها باسم باعث الضوء المساعدة ميكروبلايت (ماجستير P.L.E.). الاعداد اليدوي للوحات مجهريه ، سواء كانت مصنوعة لأداره مركب أو احتياجات الفحص الحيوي ، يمكن ان تكون عرضه للأخطاء البشرية التي تزيد بشكل كبير وكذلك كثافة الزيادات microplates. الاضافه إلى ذلك ، فان الحفظ السليم للسجلات وتسجيل البيانات الخاصة بمحتوي/شكل الصفيحة الصغيرة هو أيضا عرضه لأخطاء الإدخال اليدوية. وفي مرافق التشغيل الألى للفحص العالي الإنتاجي ، تخفف هذه المسائل من خلال استخدام محطات العمل الروبوتية التي تعمل بالحاسوب والتي تتكامل مع حفظ السجلات المؤتمتة لقواعد البيانات ؛ تقليل التلاعب اليدوي وتقليل احتمالات التنسيق وأخطاء تسجيل البيانات. ومع ذلك ، لا تزال هناك العديد من الحالات التي تكون فيها الاجهزه القائمة علي الاتمته غير ممكنة ببساطه أو متوافقة مع احتياجات تنسيق اللوحة الدقيقة ، والتي تتطلب تدخلا يدويا. وعلاوة علي ذلك ، هناك حاجه أيضا إلى دعم العمليات المختبرية الصغيرة النطاق التي تتطلب أجهزه شبه مؤتمتة مدمجه وفعاله من حيث التكلفة لتحسين إنتاجيتها ودقتها وأتمته حفظ سجلات البيانات لاعداد الصفيحات الدقيقة.
في حين ان أنظمه الاضاءه microplate الأخرى موجودة ، فهي الملكية التجارية الحلول3،4،5،6،7 محدوده لتحديد تنسيقات microplate والملكية الخاصة بهم طبيعة مغلقه المصدر يمنع التعديلات التي يحركها المستخدم التي من شانها ان تسمح للتكيف هذه الاجهزه للعمليات المتخصصة. تم تصميم M.A.P.L.E. ليكون جهاز مفتوح المصدر غير مكلفه ، مع شفره المصدر وجميع ملفات التصميم المتاحة مجانا علي الإنترنت8. يمكن للمستخدمين مع المعرفة من سطح جبل تقنيات لحام تجميع الاجهزه الخاصة بهم M.A.P.L.E. مع رمز وتصميم الملفات المتاحة علي جيثب ، أو انها يمكن تعديل لوحات الدوائر المطبوعة المقدمة (Pcb) التصاميم ، 3D الطباعة الضميمه بمساعده الكمبيوتر تصميم (CAD) نماذج والتعليمات البرمجية لتلبيه احتياجاتهم الخاصة. ويمكن الاطلاع علي قائمه كامله بالأجزاء اللازمة لصنع الدليل الضوئي لمركب ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الجدولين التكميليين 1 و 2 ، ويمكن الاطلاع علي مزيد من التفاصيل المتعلقة بتصميم وتنفيذ ألواح الخفيفة في منشورات صدرت مؤخرا 1-الوثائق المستخدمين الذين يرغبون في شراء دليل ضوء تجميعها مسبقا الكلور استنادا إلى ملفات مفتوحة المصدر يمكن العثور عليها المدرجة علي الإنترنت9.
M.A.P.L.E. يوفر للمستخدم مع لوحه الاضاءه التي يمكن السيطرة عليها بسهوله والتي لديها البصمة المستندة إلى اللوحة والتباعد الصمام إلى الصمام مطابقه لمواصفات المجتمع للكشف عن الجزيئات الحيوية (SBS) للوحات المجهرية10. وقد تم تطوير M.A.P.L.E. لدعم الصفائح الدقيقة 96-و 384 الكثافة والسماح للمستخدمين للقاء النور علي الآبار في اي التكوين المطلوب ، واللون والكثافة. ويمكن استخدام هذه ألواح الخفيفة للقاء الضوء علي الصفائح الدقيقة لعمليات الأنابيب11، لمحاكاة عمليات التنسيق المختبري أو الاداات مثل قارئ الصفيحات الصغيرة12،13 للتربية والتظاهر اغراض. طبيعة المصدر المفتوح للمشروع يسمح للمستخدمين بسهوله تعديل اللوحات ، البرامج الثابتة أو واجهه المستخدم الرسوميه (GUI) البرمجيات لدعم اي وظيفة المطلوب جديده. والتوجيه وحفظ سجلات البيانات موجهان بالحاسوب ويمكن دمجها مع جداول بيانات أو استدار إلى نظام لقواعد المعطيات. لأنه تم تصميم M.A.P.L.E. للعمل مع النص العادي بفواصل الملفات المحددة ، يمكن بسهوله توسيع اي جدول بيانات أو اي برنامج قاعده معلومات قادره علي استيراد أو تصدير ملفات بتنسيق CSV للعمل مع M.A.P.L.E. وعلاوة علي ذلك ، فان الضميمه المشروع الذي تم تصميمه لهذا النظام يميل الصفيحة الصغيرة نحو المستخدم اثناء عمليات التنضيد ، مما يزيد من بيئة العمل من خلال توفير وضعيه أكثر طبيعيه للمستخدم اثناء وجوده في مقعد المختبر. وتشمل الميزات التشغيلية المحددة لنظام M.A.P.L.E. ما يلي: ' 1 ' تيسير جهود أداره المركبات في اعداد لوحات مخصصه عن طريق إلقاء الاضاءه الجيدة علي المصدر الواحد والمقصد بشكل جيد عبر الصفائح الدقيقة للتوجيه اليدوي لوضع الأنابيب ؛ مساعده من خلال البرنامج النصي الكمبيوتر التي يمكن حفظها علي انها سجل الكترونيه بعد الانتهاء. ' 2 ' يمكن لm.a.p.l.e. ان يضيء اي عدد من الآبار عبر صفوف أو أعمده الصفيحة الصغيرة ؛ والتي هي مناسبه بشكل مثالي لتوجيه التخفيف التسلسلي السريع أو التنسيب اختيار النسخ المتماثل الضوابط. ' 3 ' يمكن استخدام M.A.P.L.E. في طريقه عرض إيضاحيه لتيسير احتياجات التدريب في المختبرات أو إبراز متطلبات التنسيق فيما يتعلق بمواضع العينات والتحكم أو الاستخدام الجيد المخصص (مثل فجوه الحواجز التي تؤثر علي الحافة). ' 4 ' يمكن M.A.P.L.E. الاضاءه الخلفية الشفافة/الآبار الشفافة للسماح بتصور التحف مثل الترسيب/التبلور ، والفقاعات ، والتغاير الجيد ، والآبار الفارغة ؛ الذي يسمح أيضا للمستخدم النهائي للصور بسهوله لوحه صور لاحتياجات الوثائق
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. شبه الألى "لوحه إلى لوحه" اعداد نقل عينه
- إنشاء ملف CSV كما هو موضح في الشكل 1 الذي يحتوي علي لوحات المصدر والوجهة باستخدام تطبيق تحرير جدول البيانات. يجب ان يكون ملف CSV الذي تم إنشاؤه أعمده الراس التالية في الترتيب المسرودة: Source_barcode; Destination_barcode; Source_well; Dest_well; Transfer_volume.
- ضمن أعمده الراس ، تاكد من تضمين صف واحد في ملف CSV لكل عمليه التحويل المطلوبة (علي سبيل المثال ، نقل العينة) مع المعلومات التالية:
- Source_barcode: الباركود الابجديه الرقمية من الصفيحة المصدر ، علي سبيل المثال ، S1007372 ؛ اتركه فارغا إذا لم يقترن الباركود.
- Destination_barcode: الباركود الابجديه الرقمية من الصفيحة المصغرة الوجهة ، علي سبيل المثال ، D0573282 ؛ اتركه فارغا إذا لم يقترن الباركود.
- Source_well: معرف الصف والعمود الابجديه الرقمية ليكون جيدا لتكون الأنابيب من لوحه المصدر ، علي سبيل المثال ، H10 للصف H (8 الصفال ) ، العمود 10 (التسميات القياسية ANSI/slas ، علي سبيل المثال ، A1 ، C10...).
- Dest_well: معرف الصف والعمود الابجديه الرقمية ليكون جيدا لتكون الأنابيب من لوحه الوجهة ، علي سبيل المثال ، A3 للصف A (1 الصفالأول ) ، العمود 3 (التسميات القياسية ANSI/slas ، علي سبيل المثال ، A1 ، C10...).
- Transfer_volume: حجم ليتم نقله من source_well في source_barcode إلى dest_well في destination_barcode (رقميه و unitless: عاده في μL).
- افتح لوحه الموجات الصغيرة المعينة لتوجيه الضوء إلى تطبيق واجهه المستخدم الرسوميه ، والمبينة في الشكل 2، عن طريق فتح برنامج دليل الضوء (مابليلايتجويدي).
- انقر فوق الزر تحديد ملف cherrypick في الزاوية اليسرى العليا من واجهه المستخدم الرسوميه.
- استخدم نافذه مستعرض الملفات ، الموضحة في الشكل 3، للانتقال إلى ملف CSV الذي تم إنشاؤه في الخطوات 1.1 و 1.2 أعلاه وانقر فوق الزر فتح . سيقوم التطبيق بتحليل الصف الأول من ملف CSV وإلقاء النور علي الآبار المناظرة في لوحات المصدر والوجهة.
- استخدام البئر السابقة والأزرار جيدا المقبل ، في الزاوية اليمني العليا من واجهه المستخدم الرسوميه ، ويظهر في الشكل 4، لاجتياز ملف CSV كما هو مطلوب. سيتم تسليط الضوء علي واجهه المستخدم الرسوميه في الرمادي اي الصفوف التي كانت مضاءه مسبقا وتسليط الضوء في البني الصف النشط حاليا.
- اجراء عمليات الأنابيب حسب الحاجة لنقل العينات بين المصدر جيدا من لوحه المصدر إلى الوجهة بشكل جيد من لوحه الوجهة. ويمكن الاطلاع علي مثال لعمليه الM.A.P.L.E. اليدوية غير المدعمة باليد في الشكل 5، مع مقارنه لطريقه عرض المستخدم الحالي لوضع الأنابيب التي ينظر اليها في الشكل 4 والشكل 6. بالاضافه إلى واجهه المستخدم الرسوميه ، يمكن التحقق من الباركود لوحه من خلال شاشات الكريستال السائل تعلق علي لوحات الاضاءه.
- المتابعة حتى يتم الوصول إلى نهاية ملف CSV عبر زر البئر التالي . لتحميل ملف CSV جديد ، قد يتم النقر فوق الملف cherrypick Select في اي وقت. للخروج من البرنامج الأحمر X في الزاوية اليمني العليا من واجهه المستخدم الرسوميه يمكن النقر.
2-إضاءات متعددة الآبار للتحويلات الموازية والتخفيفات التسلسلية
- افتح تطبيق "التخفيف التسلسلي" من خلال فتح برنامج التخفيف التسلسلي (مابليسيريالديلوتيون).
- استخدم واجهه المستخدم الرسوميه ، الموضحة في الشكل 7 والشكل 8، لتحديد الوضع المطلوب للمعايرة بالمعايرة (العمود أو الصف) ، وكثافة اللوحة ، وصف (صفوف) البدء أو العمود (الاعمده). كما يسمح واجهه المستخدم الرسوميه للمستخدمين بتحديد قناع عمود أو صف للتحكم في المصابيح التي تكون مضيئه في صف أو عمود معين. يسمح هذا باضاءه مجموعه فرعيه من LEDs في صف أو عمود بدلا من إلقاء الأضواء علي الصف أو العمود بأكمله.
- استخدم الزرين التالي والسابق للخطوة من خلال الصفوف أو الاعمده في التسلسل من صف البدء الاولي أو العمود إلى الصف أو العمود الأخير في اللوحة. في كل مره يتم النقر فوق الزر التالي أو السابق ، فان لوحه الضوء تضيء المصابيح المقابلة من ميكروبلايت.
- المتابعة حتى يتم الوصول إلى نهاية التسلسل بالمعايرة. للخروج من البرنامج ، انقر فوق الأحمر X في الزاوية اليمني العليا من واجهه المستخدم الرسوميه.
3-التدريب المختبري: تطوير المقايسة وتقنيات تنسيق الفرز
- ضع الصفيحة المجهرية 96 أو 384 في الدليل الضوئي المحمول. يحتوي الدليل الضوئي المحمول علي بطارية وجميع الكترونيات اللازمة لاستخدامها بشكل مستقل عن الكمبيوتر. يسمح هذا باستخدام الدليل الضوئي المحمول في وضع اليد التي يمكن التحكم فيها بأزرار الضغط المضمنة للتبديل بين أوضاع العرض التوضيحي.
- استخدم مفتاح تبديل الطاقة علي العلبة الارشاديه الضوئية المحمولة لتشغيل النظام.
- تحديد وضع دليل الضوء المحمولة لتكون في. وبشكل افتراضي ، سيتم تحميل دليل الضوء المحمول في وضع العرض التوضيحي الافتراضي لنظام "الشام" الذي يوفر للمستخدمين تمثيلا مرئيا للوحه الفحص النموذجية كما يظهر في الشكل 9. في هذا الوضع ، يمكن للمرء استخدام مفتاح pushbutton الحق في الأعلى من دليل ضوء المحمولة للتبديل من خلال أنماط الاضاءه عينه التالية.
- جميع الآبار مضاءه باللون الأحمر لمحاكاة الاستغناء عن الكاشف لفحص ، علي سبيل المثال ، (الخلايا المعلقة في وسائل الاعلام).
- جميع الآبار مضيئه مع اللون الأصفر لمحاكاة أضافه الكاشف صبغ.
- العمود الأول والعمود الأخير من الآبار مضيئه الخضراء ، المتبقية الأوسط "عينه حقل" أعمده مضيئه الأزرق للاشاره إلى لوحه يجري قراءتها علي قارئ اللوحة الدقيقة. الآبار العشوائية في حقل العينة سيكون لها أيضا اللون الأخضر من كثافة متفاوتة لتمثيل الزيارات.
- للتبديل بين دليل الضوء بين وضع العرض التجريبي لنظام التشغيل ووضع العرض بالمعايرة ، اضغط علي مفتاح الضغط الأيسر. سيؤدي القيام بذلك إلى تبديل الدليل الضوئي المحمول إلى وضع العرض التوضيحي بالمعايرة الذي يوفر دليلا مرئيا للمستخدمين لفهم كيفيه اجراء المعايرات في اللوحات المركبة. عندما يدخل الدليل الضوئي وضع العرض بالمعايرة بالاشعه ، سيحدث ما يلي.
- جميع الآبار في العمودين 3 و 13 مضاءه باللون الأصفر.
- وتضيء المكابس اللاحقة لمفتاح الضغط الموجود في اقصي اليمين الاعمده في التسلسل ، علي سبيل المثال ، (4 و 14 و 5 و 15 ، وما إلى ذلك).
- عندما يتم الضغط علي زر pushbutton بعد الوصول إلى الاعمده 12 و 22 ، يتم أضاءه الآبار في الاعمده 4-12 و 13-22 بكثافة متناقصة من اللون الأصفر لتمثيل المعايرة.
- لتعديل السلوك الافتراضي للدليل الخفيف ، قم بتوصيل دليل الضوء المحمول إلى جهاز كمبيوتر عبر كبل USB واتبع الإرشادات التفصيلية لتحديث البرامج الثابتة الافتراضية عبر IDE اردوينو التي يمكن العثور عليها علي المشروع جيثب الصفحة8. عن طريق تحديث البرامج الثابتة ، يمكنك تعديل هذه الأوضاع لعرض متواليات أخرى أو مجموعات من المصابيح.
4. أضاءه التحف في اللوحات المجهرية
- ضع الصفيحة المجهرية 96 أو 384 في الدليل الضوئي المحمول.
- قم بتبديل دليل الاضاءه إلى وضع الاضاءه عن طريق الضغط علي مفتاح التبديل الموجود في اقصي اليسار مرتين.
ملاحظه: يمكن مشاهده مثال علي الاستخدام العملي لهذا الوضع في الشكل 10 والشكل 11، حيث المركبات قد عجلت من الحل ويمكن ملاحظتها في الجزء السفلي من الصفائح الدقيقة. دون أضاءه الخلفية ، ومعظم الراسب غير مرئية للعين المجردة ، ولكن M.A.P.L.E. الاضاءه الخلفية يكشف عن راسب للتفتيش المستخدم والوثائق الفوتوغرافية. - استخدم زر pushbutton الأيمن للتبديل بين مجموعه من ألوان المعرفة مسبقا حسب الحاجة للتطبيق. سوف لوحه ضوء تحويل جميع المصابيح إلى ألوان التالية في تسلسل مع كل دفعه من الزر الأيمن: الأحمر والأزرق والأخضر والبرتقالي والأبيض والبنفسجي والأصفر والنيلي.
- كخطوه اختياريه ، استخدم كاميرا أو هاتف ذكي لتصوير اللوحة المضيءه لحفظ السجلات أو توثيق العمل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
منصة M.A.P.L.E. قادره علي إلقاء الضوء علي الآبار في 96-و 384 الصفائح الدقيقة بشكل جيد في مجموعه متنوعة من الطرق شكلي المستخدم, السماح بالتحكم المباشر والمستقل من اللون وكثافة الاضاءه في كل بئر. من خلال المساعدة علي تقليل فرص الخطا في عمليات التغليف اليدوي ، يساعد M.A.P.L.E. المستخدمين علي اعداد الصفائح الدقيقة مع زيادة الثقة بان كل بئر يحتوي علي المحتويات المطلوبة. نقل العينات بين لوحات واعداد لوحات التخفيف التسلسلي ، مثل الامثله التي شوهدت في الشكل 12 والشكل 13، يمكن إنجازها دون قلق ان المستخدم سوف يصرف خلال عملهم وتفقد المسار ما تبقي عمليات التنضيد. عند الانتهاء من العمل بالأنابيب ، يمكن استخدام منصة M.A.P.L.E. للمساعدة في أضاءه الصفيحة الدقيقة لمساعده المستخدم علي تحديد التحف المحتملة مثل الآبار الفارغة ، والآبار المملوءة جزئيا أو فقاعات الهواء. من خلال الكشف عن هذه القطع الاثريه في الوقت الذي يتم فيه إنشاء microplate ، يمكن للمستخدمين اتخاذ تدابير لتحسين العينات قبل تقديمها إلى العمليات المختبرية المصب.
ولإثبات وظيفة M.A.P.L.E. ، اجري اختبار راسا إلى راس لقياس سرعه ودقه عمليات التنضيد باستخدام قائمه عمل مطبوعه مقابل الخطوات الموصوفة في القسم 1 من البروتوكول. النسبة لهذا الاختبار ، اجري سبعه مستخدمين في مختبر تحديد الرصاص الاختبار باستخدام قائمه العمل نفسها لكلاهما دون اتصال بالإنترنت مقابل التوجيه م. ا. م. ل. وكان هؤلاء المستخدمون السبعة يمثلون مجموعه متنوعة من الخبرة في الأنابيب ، تتراوح بين سنوات عديده في المختبر والمستخدمين المبتدئين لوضع الأنابيب. الفرق الوحيد هو المستخدم اليد-توضيحي ورقه مطبوعه للوضع اليدوي واستخدام GUI الكمبيوتر في وضع الموجهة M.A.P.L.E.. وتالفت قائمه العمل هذه من عمليات التنضيد 49 من ألواح المجهرية المصدر 2 384-حسنا التي تحتوي علي تشكيله عشوائية من الاصباغ الملونة في DMSO (الشكل 14ا ، ب) ان الإملائي ' jove ' في واحده 384-بئر الوجهة ميكروبلايت (الشكل 14 C). في هذا التكوين ، وتخطيط الآبار في لوحه الوجهة تاكيد المستخدم لديه الأنابيب في الآبار الصحيحة من لوحه الوجهة ونمط اللون من الآبار في لوحه الوجهة يمكن استخدامها لتحديد الأخطاء حيث المستخدم لم ماصه من البئر الصحيح من لوحات المصدر كما راينا في الشكل 14د الذي يظهر مثالا علي أخطاء الأنابيب في الآبار K2 ، F22 ، F23 التي وقعت في حين ان المستخدم كان يتبع قائمه العمل المطبوعة. يحتوي الجدول 1 علي نتائج هذا الاختبار من الراس إلى الراس الذي يظهر متوسط الوقت الادخار 50% عند قيام المستخدمين باجراء هذا الاختبار باستخدام m.a.p.l.e. مقابل قائمه العمل المطبوعة دون اتصال. لم يتم فقط زيادة سرعه العملية عندما تم استخدام M.A.P.L.E. ، ولكن معدل الخطا من لوحات التي تم إنشاؤها باستخدام M.A.P.L.E. كان 0 ٪ لجميع المستخدمين ، في حين لوحظ معدل الخطا 6 ٪ لمستخدم واحد المبتدئ عند استخدام قائمه العمل للمهمة اعداد عينه (الشكل 14 د).
الشكل 1: مثال ملف CSV المستخدم لتطبيق اعداد العينة. مثال ملف CSV المستخدم لاعداد نموذج التطبيق بما في ذلك الاعمده الخمسة المطلوبة للتعليق علي حجم النقل ، الباركود ميكروبلايت ومواقع جيده لكل من لوحات المصدر والوجهة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: نموذج التطبيق الاعداد واجهه المستخدم الرسوميه. يتم عرض نموذج اعداد واجهه المستخدم الرسوميه للمستخدم عند بدء التطبيق. من هذه الواجهة يمكن للمستخدم تحديد ملف CSV للاستخدام في عمليه اعداد العينة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: مربع الحوار فتح الملف. يسمح مربع الحوار فتح الملف للمستخدم بالانتقال إلى ملفات CSV ذات الاهتمام ليتم استخدامها في عمليه اعداد العينة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: واجهه GUI المرئية للمستخدم بعد تحديد ملف CSV وتحميلها في التطبيق. يتم عرض محتويات ملف CSV بتنسيق نمط جدول البيانات ويتم تمييز الصف النشط. يمكن للمستخدمين الخطوة إلى الامام أو إلى الخلف من خلال الملف باستخدام "البئر السابقة" أو "البئر التالي" الأزرار التي تحديث الصف النشط وإرسال أوامر الاضاءه المناسبة ل M.A.P.L.E. الرجاء انقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: مثال لعمليه اعداد العينة اليدوية النموذجية قبل m.a.p.l.e. التي تظهر المستخدم الرجوع إلى قائمه مطبوعه من الباركود لوحه ومواقع جيده لتكون الأنابيب. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: عمليه اعداد العينات اليدوية الحالية مع m.a.p.l.e. الآبار المضيءه للاهتمام وعرض الباركود من اللوحات المجهرية اللازمة لعمليه التغليف الحالية. يتم تحديث الآبار المضاءة والبيانات الوصفية للباركود تلقائيا استنادا إلى إدخال المستخدم من GUI الذي يظهر في الشكل 4. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: واجهه GUI للتحكم في m.a.p.l.e. في وضع المعايرة ، مما يسمح للمستخدم بالتحكم في الاضاءه عن طريق تحديد أعمده الاهتمام. بالاضافه إلى وضع المعايرة (الصف أو العمود) ، يمكن للمستخدمين تحديد كثافة اللوحة والخطوة إلى الامام أو الخلف من خلال الاعمده بالنقر فوق الأزرار ' العمود التالي ' أو ' العمود السابق '. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 8: واجهه GUI للتحكم في m.a.p.l.e. في وضع المعايرة ، مما يسمح للمستخدم بالتحكم في الاضاءه من خلال تحديد صفوف الاهتمام. بالاضافه إلى وضع المعايرة (الصف أو العمود) ، يمكن للمستخدمين تحديد كثافة اللوحة والخطوة إلى الامام أو الخلف من خلال الصفوف بالنقر فوق الأزرار ' الصف التالي ' أو ' الصف السابق '. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 9: الآبار المضاءة بالأضواء الخضراء والزرقاء لتمثيل الآبار الاستشعاعه في قارئ الصفيحة الصغيرة لوضع العرض التجريبي لنظام "الشام". الرجاء النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 10: مثال علي الصفيحة الصغيرة المزودة بالمورد والتي تحتوي علي مركبات تم شراؤها حديثا والمزودة بm.a.p.l.e.آت 96 الذوبان في الظهر والمضاءة بالضوء الأزرق بلوحه الاضاءه الزرقاء 96-well. أناره الجزء السفلي من microplate يجعل من الأسهل بكثير لتحديد المركبات التي عجلت من الحل وتحتاج إلى علاج قبل المزيد من التعامل مع السوائل. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 11: أمثله علي اللوحات المجهرية. (ا) مثال علي المركبات التي تحتويعليمركبات دقيقه 384 بشكل جيد بدون اي أضاءه خلفيه. (ب) 384 الاضاءه الخلفية ميكروبلايت بشكل جيد مع الضوء الأخضر ، والكشف عن العديد من الآبار التي تحتوي علي راسب. (C) المقربة من الصفيحة الدقيقة 384 مع الاضاءه الخلفية الخضراء. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 12: مثال علي الوجهة 384-بئر الصفيحة الدقيقة التي تحتوي علي 320 عينه فرديه تم نقلها من العديد من الصفائح المجهرية المصدرية المختلفة. يمثل هذا المثال اعداد نموذج نموذجي يعرف باسم الصفيحة المجهرية التي يتم التقاطها أو التي تظهر في مرحله شاشه التاكيد لفحص. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 13: مثال علي الصفيحة المجهرية النموذجية 384 بالاضافه إلى المخففات التسلسلية التي تبلغ 10 نقاط بدءا من الاعمده 3 & 13 مع فلتر قناع للصفوف من 1 إلى 16 (جميع الصفوف متضمنه). الرجاء النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 14: اختبار اعداد العينات بالأنابيب. (ا ، ب) 384 الصفائح الدقيقة التي تحتوي علي الاصباغ الملونة المختلفة مذاوبه في سولفونيد ثنائي الميثيل (dmso) لاستخدامها لاختبار اعداد عينه الماصات. (ج) 384 الصفيحة الدقيقة الناتجة عن اختبار اعداد العينات التي تحتوي علي ألوان الصحيحة للعينات في المواقع الصحيحة. (د) الصفيحة الدقيقة 384 الناتجة عن اختبار اعداد العينات التي تحتوي علي أخطاء (K2 ، F22 ، F23) عندما يتبع المستخدم أسلوب قائمه العمل اليدوية. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 15: الصمام الأطياف الناتج كما يقاس بواسطة مطياف. الرجاء النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
| المستخدم | وقت العمل قائمه | معدل الخطا في قائمه العمل | M.A.P.L.E. وقت | معدل الخطا M.A.P.L.E. | % زيادة السرعة |
| #1 المستخدمين ذوي الخبرة | 15 دقيقه 8 ثانيه | 0 | 9 دقيقه 39 s | 0 | 36 في المائة |
| #2 المستخدمين ذوي الخبرة | 17 دقيقه 54 s | 0 | 7 دقيقه 59 s | 0 | 55 في المائة |
| #3 المستخدمين ذوي الخبرة | 18 دقيقه 34 s | 0 | 10 دقائق و 25 ثانيه | 0 | 44 في المائة |
| #4 المستخدمين ذوي الخبرة | 20 دقيقه 50 s | 0 | 10 دقائق و 13 ثانيه | 0 | 51 في المائة |
| #1 المستخدم المبتدئ | 26 دقيقه 52 s | 0 | 11 دقيقه 03 ثانيه | 0 | 59 في المائة |
| #2 المستخدم المبتدئ | 35 الحد الأدنى 49 s | 6 | 15 دقيقه 29 ثانيه | 0 | 57 في المائة |
| #3 المستخدم المبتدئ | 22 دقيقه 44 s | 0 | 11 دقيقه 30 ثانيه | 0 | 49 في المائة |
الجدول 1: نتائج اعداد العينة اليدوية مقابل اعداد العينات الموجهة M.A.P.L.E. ، بما في ذلك الوقت الذي يقضيه كل مستخدم لمعالجه قائمه العمل الكاملة في كل وضع.
| 96w ميكروبلايت M.A.P.L.E. أجزاء قائمه |
المورد | جزء المورد # | التكلفة لكل بند | الكمية اللازمة للتجميع | تكلفه قطع الغيار لكل نموذج |
| 96 النموذج بشكل جيد RGB PCB | أوش بارك | $28.38 | 1 | $28.38 | |
| RGB 3535 SK6812 RGB SMD LED | Aliexpress (BTF-الاضاءه) | SK6812mini 3535 | $0.10 | 96 | $9.63 |
| 0.1 μF مكثف SMD (0805) | ديجي مفتاح | 478-3351-1-الطابق الثاني | $0.16 | 96 | $15.36 |
| Adafruit مترو ميني 328-5V | ديجي مفتاح | 1528-1374-الطابق الثاني | $12.50 | 1 | $12.50 |
| مجموع | $65.87 |
الجدول التكميلي 1: قائمه المكونات اللازمة لصنع دليل الضوء RGB 96.
| 384w ميكروبلايت M.A.P.L.E. أجزاء قائمه |
المورد | جزء المورد # | التكلفة لكل بند | الكمية اللازمة للتجميع | تكلفه قطع الغيار لكل نموذج |
| 384 النموذج بشكل جيد RGB PCB | أوش بارك | $28.38 | 1 | $28.38 | |
| RGB 2427 SK6805 RGB SMD LED | موكونغيت | SK6805 2427 | $0.09 | 384 | $34.20 |
| 0.1 uF مكثف SMD (0603) | ديجي مفتاح | 478-10679-6-الطابق الثاني | $0.05 | 384 | $18.05 |
| Adafruit مترو ميني 328-5V | ديجي مفتاح | 1528-1374-الطابق الثاني | $12.50 | 1 | $12.50 |
| مجموع | $93.13 |
الجدول التكميلي 2: قائمه المكونات اللازمة لتلفيق دليل الضوء RGB 384.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
من خلال الإفراج عن M.A.P.L.E. كمنصة مفتوحة المصدر ، وقد أدخلنا أداه مختبريه التي توفر الفائدة ، ولكن يمكن أيضا ان تمتد بسهوله لتلبيه الاحتياجات المتطورة للمستخدم النهائي. يعد اعداد عينه الصفيحة الصغيرة بالسطح مهمة شائعه يتم تنفيذها في مجموعه واسعه من بيئات المختبرات ويمكن تحسين هذه المهمة بشكل واضح باستخدام تقنيه مثل M.A.P.L.E.
تم تصميم منصة M.A.P.L.E. خصيصا مع التكيف مع التطبيقات المستقبلية في الاعتبار. يمكن استخراج كل مكون (لوحه الاضاءه الكترونيه ، والبرامج الثابتة ، واجهه المستخدم الرسوميه ، الضميمه) للاستخدام بشكل فردي ، وتستخدم كجزء من نظام أكبر أو اي مزيج متوسط منه. علي سبيل المثال ، يمكن استخدام حاويه المشروع المطبوعة ثلاثية الابعاد بدون لوحه الاضاءه ببساطه لتحسين بيئة العمليات التي يتم فيها ضبط الأنابيب علي السطح. لوحه الاضاءه لديها واجهه مباشره من ثلاثه أسلاك التي يمكن ان تعلق علي اي نظام قادر علي توليد + 5 V اشاره التحكم ، + 5 V المصدر والأرض (GND). يمكن تعديل سلوك وفائدة البرنامج GUIs باستخدام رمز بيثون ، ويمكن تعديل الدوائر لوحه الاضاءه في KiCad والبرامج الثابتة متحكم المستخدمة للسيطرة علي لوحات يمكن تحريرها في IDE اردوينو. وبهذه المرونة ، فان منصة M.A.P.L.E. قابله للتوسيع لتلبيه الاحتياجات المستقبلية.
من الاجهزه المماثلة التي تم تطويرها سابقا للاستخدام لأضاءه اللوحات الدقيقة3،4،5،6،7، m.a.p.l.e. هو الجهاز الوحيد الذي هو المصدر المفتوح بالبالكامل. وهذا يوفر قدرا كبيرا من المرونة للمستخدم النهائي لتوسيع الوظائف الموجودة لتلبيه حاجتهم المحددة. قد تاخذ هذه الوظيفة الموسعة شكل أجهزه اضافيه للتحكم في إدخال المستخدم (دواسات القدم ، الأزرار ، الخ) أو أجهزه عرض بيانات التعريف الأخرى. كما تساعد طبيعة المصدر المفتوح للجهاز علي منع تقادم الجهاز بسبب الاعتماد علي اي مورد محدد لإنتاج الجهاز أو تطويره أو دعمه. يمكن للمستخدمين اختيار الحفاظ علي M.A.P.L.E. كجهاز أحادي اللوحة المصغرة المدمجة ، أو لتمديدها للقاء النور علي اللوحات المجهرية متعددة في وقت واحد ، وقد ثبت كل من التطبيقات التي في هذه المخطوطة. وأخيرا ، فان المكونات اللازمة لتجميع نظام M.A.P.L.E. لها تكلفه اقل من اي حلول تجاريه متاحه سابقا.
وتشمل القيود المحتملة للنظام تداخل الاضاءه والتصور الناجم عن المركبات الملونة الداكنة. تتطلب وظيفة اعداد العينات أيضا حاليا ان يتم المربوطة M.A.P.L.E. إلى جهاز كمبيوتر عبر USB. ونقترح أيضا ان يتم اختبار العمليات المختبرية التي تستخدم المركبات الحساسة الخفيفة أو الكواشف قبل الاستخدام الموسع مع M.A.P.L.E. الخفيفة نقل مركب حساسة هي مشكله في اي حاله المختبر ، ولكن M.A.P.L.E. يمكن تحديد لأطوال موجية التي هي اقل عرضه مثل الضوء الأحمر. M.A.P.L.E. يسمح أيضا للمستخدمين لضبط لون LED وكثافة عبر تحديثات البرامج الثابتة إلى متحكم لتوفير الاضاءه المحددة المطلوبة. وقد تم توفير الناتج الطيفي لل LEDs وفقا لشكل 15 بحيث يمكن للمستخدم تجنب الأطوال الموجية التي من المعروف ان المركب لامتصاص الضوء.
ويمكن أيضا أعاده استخدام مكونات M.A.P.L.E. للتحقيق في الاستخدامات البديلة مثل الكيمياء الضوئية ، وفصل المرحلة في المكتبات المركبة أو تعديلها بالمصابيح الموجية المختلفة (علي سبيل المثال ، الاشعه فوق البنفسجية) لتوسيع وظائفها للتطبيقات الأخرى. المثل ، يمكن اجراء القياس الطيفي للألوان أو الامتصاص بشكل غير مكلف مع انبعاثات M.A.P.L.E. المختارة كما هو موضح في رقم 15 وتطبيق الكاميرا أو الهاتف الذكي للتقاط قيم مخرجات RGB. وفي الختام ، تم تصميم M.A.P.L.E. للاستخدام الفوري لدعم اعداد عينه الصفيحة الدقيقة ، ولكن كمنصة مفتوحة المصدر يمكن تكييفها للاستخدام في العديد من التطبيقات الأخرى.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
المؤلفين ليس لديهم مصالح مالية أو تضارب في المصالح مع اي من المكونات المصنعة المقترحة في بناء جهاز M.A.P.L.E.. المصادر المقدمة هي بدقه لراحة المستخدم ويمكن استخدام اي مكونات متوافقة من مصادر بديله حسب الحاجة.
Acknowledgments
ويود أصحاب البلاغ الاعتراف بلينا ديلوكا ، وفخر سينغيرا ، وهانا ويليامز ، ولين دينغ ، وائل نووسو ، وساره واتتمان لمساعدتهم في اختبار منصة M.A.P.L.E..
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 96 or 384 well microplate | https://en.wikipedia.org/wiki/Microplate | ||
| Microplate Assistive Pipetting Light Emitter | Open source | https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter | |
| Pipettor | https://www.jove.com/science-education/5033/an-introduction-to-the-micropipettor | ||
| Spectrometer | Ocean Optics | USB-650 Red Tide |
References
- Baillargeon, P., et al. Design of Microplate-Compatible Illumination Panels for a Semiautomated Benchtop Pipetting System. SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. , (2019).
- Baillargeon, P., et al. The Scripps Molecular Screening Center and Translational Research Institute. SLAS DISCOVERY: Advancing Life Sciences R&D. 24 (3), 386-397 (2019).
- BioSistemika. Pipetting Aid PlatR. , Available from: https://biosistemika.com/products/pipetting-platr/ (2019).
- Gilson Trackman Pipetting Tracker. Daigger Scientific. , Available from: https://www.daigger.com/gilson-trackma-pipetting-tracker-i-gsnf70301 (2019).
- TRACKMAN Connected US. Gilson. , Available from: https://www.gilson.com/default/systemm-trackman-connected-us.html (2019).
- LI-2100LightOne™ Pro. Embi Tec. , Available from: http://embitec.com/li2100-lightone-pro-384-and-96-well.html (2019).
- 96 well plate pipette light guide. qit vision. , Available from: https://www.qitvision.com/projects/#Plate (2019).
- Microplate Assistive Pipetting Light Emitter GitHub repository. , Available from: https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter (2019).
- Maplebear Electronics Tindie store. , Available from: http://maplebearelectronics.com (2019).
- Hawker, C. D., Schlank, M. R. Development of Standards for Laboratory Automation. Clinical Chemistry. 46, 746-750 (2000).
- General Laboratory Techniques. An Introduction to the Micropipettor. JoVE Science Education Database. , JoVE. Cambridge, MA. (2019).
- General Laboratory Techniques. Introduction to the Spectrophotometer. JoVE Science Education Database. , JoVE. Cambridge, MA. (2019).
- General Laboratory Techniques. Introduction to the Microplate Reader. JoVE Science Education Database. , JoVE. Cambridge, MA. (2019).
