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Real-time PCR system using an open platform camera (Introduction (연구 목적과…

- - - - Real-time PCR consists of a thermal cycler for amplification and a fluorescence system for real-time fluorescence detection.
        
        실시간 PCR은 증폭을위한 열 순환기와 실시간 형광 검출을위한 형광 시스템으로 구성됩니다.
    - - Real-time PCR uses a fluorescent material that absorbs light energy of a specific wavelength and emits light with a natural wavelength. Fluorescent materials are divided into intercalator type and probe type which that using fluorescent dye in the form of fluorescent primer .When the latter probe type is used, a fluorescence resonance energy transfer (FRET) phenomenon occurs due to a relationship between a fluorescent material and an quencher.
        In other words, considering the probe type, the camera optic system should be equipped with a unique excitation and emission wavelength.
        
        실시간 PCR은 특정 파장의 광 에너지를 흡수하고 고유 파장의 빛을 방출하는 형광 물질을 사용합니다.형광 물질은 인터 칼 레이터 (intercalator) 유형과 형광성 염료를 형광 프라이머의 형태로 사용하는 프로브 유형으로 구분됩니다.후자의 프로브 타입을 사용하는 경우, 형광 물질과 소 광체 사이의 관계로 인해 형광 공명 에너지 전달 (FRET) 현상이 발생한다.
        즉, 프로브 유형을 고려할 때, 카메라 광학 시스템은 고유 한 여기
        및 방출 파장을 갖추고 있어야합니다.
    - - However, the cost of each consumable to equip the above system is expensive.The complexity of assembling for analysis all the wells in the same condition at one time and, the size of equipment for the arrangement of consumables can be reduced in price and compact in RTPCR, but research has not been conducted yet.
        
        그러나 위의 시스템을 갖추기위한 각 소모품의 비용은 비쌉니다.한 번에 같은 조건의 모든 well을 분석하기위한 조립의 복잡성과 소모품 배치를위한 장비의 크기를 RTPCR에서 가격을 줄이고 소형화 할 수 있지만 아직 연구가 수행되지 않았다.
      - quantification of mRNA,a novel method
  - - - In this paper, we propose a detection system to achieve low cost and compactness in accordance with the above trends.
        
        본 논문에서는 위의 추세에 따라 저비용 및 소형화를위한 검출 시스템을 제안한다.
    - - Using an ultra-small camera with an open platform, it lowered the cost of consumables. Minimized optics by 4 divide shooting by 3x3 tubes in 5x5 tubes.
        
        개방형 플랫폼을 갖춘 초소형 카메라를 사용하여 소모품 비용을 절감했습니다.5x5 튜브에서 3x3 튜브로 4 분할 촬영으로 광학을 최소화합니다.
    - - By minimizing the field view, 3x3 rows and columns that the part where light is reduced among 5x5 were overlapped to compensate for the reduction of snr.
        
        필드 뷰를 최소화하여 5x5에서 빛이 감소 된 부분의 3x3 행과 열을 겹쳐서 snr의 감소를 보완합니다.
    - - The above system measured the detection by using fluorescent material and control group ddw.
        
        상기 시스템은 형광 물질 및 대조군 ddw를 사용하여 검출을 측정 하였다.
    - - The detection shown that the cv value is 0.5 or less at the distance of x and y axes.It showed that it was possible to take a quadrant split shot by showing that it was shot very equal.
        In addition, the relative gain of ddw and fluorescence of each tube showed more than 1, indicating the possibility of fluorescence detection.
        
        검출 결과에 따르면 x 축과 y 축의 거리에서 cv 값이 0.5 이하임을 알 수 있습니다.그것은 매우 똑같이 촬영 되었다는 것을 보여줌으로써 사분면 분할 샷을 취할 수 있음을 보여주었습니다.
        또한, 각 튜브의 ddw 및 형광의 상대 이득은 1 이상을 나타내어 형광 검출의 가능성을 나타냈다.
  - - - wiki Takara pcr protocol
      - Polymerase Chain Reaction (PCR) is a molecular biology technique that replicates and amplifies a desired portion of DNA with a very small amount of DNA solution.
        
        Polymerase Chain Reaction (PCR)은 매우 적은 양의 DNA 용액으로 DNA의 원하는 부분을 복제하고 증폭시키는 분자 생물학 기술입니다.
    - - the existing pcr are extraction, amplification, electrophoresis, and gel image analysis were each performed sequentially.
        
        기존 pcr 추출, 증폭, 전기 영동 및 젤 이미지 분석은 각각 순차적으로 수행되었습니다.
    - - o.e.GEL - 전기영동 진행 과정ㅇ르 최영한 젤 영상들을 위한 자동 분석 기법 T.Goldman- costeffective gel documentation using a webcam A.Machdo-An iterative alforithm for segmenting lanes gel electrophoresis images
      - There are two-step detection procedure to ensure that the desired portion has been properly amplified.First, perform gel electrophoresis that can compare the sizes of pcr amplification products for analysis. Secondly, in the agarose gel that has undergone the electrophoresis process, the fragment of dna can not be seen with the naked eye. Therefore, the image is acquired and analyzed using a GelDoc apparatus.
        
        원하는 부분이 제대로 증폭되었는지 확인하기위한 2 단계 검출 절차가 있습니다.첫째, 분석을 위해 pcr 증폭 산물의 크기를 비교할 수있는 겔 전기 영동을 수행하십시오.둘째, 전기 영동 과정을 거친 아가 로스 겔에서 DNA 조각은 육안으로 볼 수 없다. 따라서 이미지는 GelDoc 장치를 사용하여 수집되고 분석됩니다.
    - - wiki, I life science biothech
      - Recently, real-time PCR based on PCR has been developing a lot .Real-time PCR amplifies and quantifies target DNA molecules simultaneously using fluorescent dye .Unlike pcr, which can observe the DNA through the detection method using gel in the saturation state after the last cycle, real-time PCR monitors and quantitative analysis the amplificaton process in real time in the exponentially growing region (polymerase) within one cycle .
        
        최근 pcr 기반의 실시간 PCR이 많이 개발되고 있습니다.실시간 PCR은 형광 염료를 사용하여 대상 DNA 분자를 동시에 증폭하고 정량합니다.마지막 사이클 후 포화 상태에서 gel을 이용한 검출 방법으로 DNA를 관찰 할 수있는 pcr과 달리 실시간 PCR은 한주기 내에서 기하 급수적으로 증식하는 영역 (polymerase)에서 증폭 과정을 실시간으로 모니터하고 정량 분석합니다.
    - - These differences have several advantages. It is possible to measure even more smaller samples than PCR and accurate quantification is possible. As the detection method of PCR became unnecessary, the analysis was completed in the tube, and the failure rate was less than that of pcr, and the analysis became possible quickly. As additional experiment is no longer required, it is simple and reduces the risk of contamination.
        
        이러한 차이점에는 몇 가지 장점이 있습니다. PCR보다 더 작은 샘플을 측정 할 수 있으며 정확한 정량화가 가능합니다. PCR의 검출 방법이 불필요하게됨에 따라 튜브 내에서 분석이 완료되었으며, 실패율은 pcr보다 낮아서 분석이 신속하게 가능 해졌다. 추가 실험이 더 이상 필요 없기 때문에 간단하고 오염 위험을 줄일 수 있습니다.
  - - - Recently, openplatform has developed much, and it is analyzed easily by using open platform like Image J in image analysis after detection of pcr.
        
        최근에는 openplatform이 많이 발전하여 pcr 검출 후 이미지 분석에서 Image J와 같은 개방형 플랫폼을 사용하여 쉽게 분석 할 수 있습니다.
    - - The camera is rapidly developing in the openplatform imaging device field.
        
        카메라는 공개 플랫폼 이미징 장치 분야에서 급속하게 발전하고 있습니다.
    - - Especially, development of backlight CMOS sensor technology has been developed, and manufacturing cost has been reduced, so that a very small camera with good performance suitable for a portable device has been developed.
        
        특히, 백라이트 CMOS 센서 기술의 발전과 함께 제조 비용이 절감되어 휴대용 기기에 적합한 고성능의 초소형 카메라가 개발되었다.
    - - The open platform is evolving due to the smart, telecommunication technology that radically developed and, the network effect of IT development.
        
        개방형 플랫폼은 급진적으로 발전한 스마트 통신 기술 및 IT 개발의 네트워크 효과로 인해 발전하고 있습니다.
        
        emma a platform, bioimage xd
        
        rassberry pi , embedded image,ultravioletimage
- - - - The overall basis of the optic was made by processing matt 3t acrylic to avoid the reflection of light.
        
        광섬유의 전반적인 기초는 빛의 반사를 피하기 위해 매트 3t 아크릴을 처리하여 만들었습니다.
    - - For the fluorescence measurement, a filter based on the green fluorescence end of fitc (fluorescein isothiocyanate) was used. The fluorescent dye used in this experiment was a probe type FAM. Therefore, we selected an exitation filter (CWL = 480NM, FWHM = 40NM) emission filter (CWL = 535NM, FWHM = 40NM) with a wavelength band that absorbs and emits intrinsic light. The exitation filter was attached in front of light and the emission filter was attached to the pi camera.
        
        형광 측정을 위해, fitc의 녹색 형광 말단을 기본으로 한 필터 (fluorescein isothiocyanate)를 사용했습니다.이 실험에서 사용 된 형광 염료는probe 유형 FAM이었다. 따라서 본질적인 빛을 흡수하고 방출하는 파장 대역을 가진 방출 필터 (CWL = 480NM, FWHM = 40NM) 방출 필터 (CWL = 535NM, FWHM = 40NM)를 선택했습니다. exitation filter는 light 앞에 붙어 있고 emission filter는 pi camera에 부착되어있다.
    - - In this experiment, rassberry pi zero module boad and pi camera (pi cam) v1.3 were used. The board is very small, but by acting as a pc, Python programming language makes image processing and data collection very easy. Developed as a mobile phone camera market, pi cam produces 8/10-bit RGB / RAW image output. It has good portability , low cost and low power .
        
        이 실험에서는 rassberry pi zero module boad와 pi camera (pi cam) v1.3이 사용되었습니다. 보드는 매우 작지만 pc로 작동함으로써 Python 프로그래밍 언어가 이미지 처리 및 데이터 수집을 매우 쉽게 만듭니다. 휴대 전화 카메라 시장으로 개발 된 pi cam은 8/10 비트 RGB / RAW 이미지 출력을 생성합니다. 그것은 좋은 이식성, 낮은 비용과 낮은 전력을 가지고 있습니다.
  - - - To emulate the PCR plateau, 25 wells were filled with 0.35 pMole FAM tubes. Two images (FAM, DDW) containing all 25 wells were obtained from the four images obtained by illuminating and photographing quadrants of 25 wells and the images obtained by photographing the DDWs filled in the tubes through the following image processing steps . In each quadrant image, the (2x2) circle image corresponding to the (2x2) well in the lower left part is brightest. Therefore, these four circles are searched first. Using the relative positions of the four circles, calculate the angle between the center of the 25-well and the x-axis of the image.Use this to rotate each quadrant to that location. If we add 4 images, we can obtain 25 well images.
        
        PCR 고원을 에뮬레이트하기 위해, 25 웰을 0.35 pMole FAM 튜브로 채웠다. 25 개의 웰의 사분면을 조명하고 촬영 한 4 개의 이미지 및 다음의 이미지 프로세싱 단계를 통해 튜브에 채워진 DDW를 촬영하여 얻은 이미지로 25 개의 모든 웰을 포함하는 2 개의 이미지 (FAM, DDW)를 얻었다. 각각의 사분면 이미지에서, 좌측 하단의 (2x2) 우물에 해당하는 (2x2) 원 이미지가 가장 밝습니다. 따라서이 4 개의 원이 먼저 검색됩니다. 네 원의 상대 위치를 사용하여 이미지의 25- 웰 중심과 x- 축 사이의 각도를 계산합니다.각 사분면을 해당 위치로 회전하려면이 옵션을 사용하십시오. 4 개의 이미지를 추가하면 25 개의 이미지를 얻을 수 있습니다.
    - - In this paper, in order to minimize the optics, we took 4 partition shots from as standard point of (3,3) in 25 wells of (5x5) as (3x3) . Had to fix the position of the camera and the lighting for a uniform shot of the quadrant. In this experiment, when dividing into four quadrants, the lower right quadrant was considered as the reference plane in one quadrant.take a picture after divide as (3x3) , and then rotated to add 4 images, the intersection is the (3x3) row and column among whole (5x5).That is, {(2,2), (2,3), (3,2), (3,3)}, excluding the five wells of the first row and the first column, It is analyzed by one shot.Therefore, the light and the camera are placed between these four wells. The hypotenuse can be obtained by centering the(3, 3) portion from the whole (5x5).The distance from the front of the well to the front of the next well is 9.1mm, so the distance from the center is 19.3mm. Because the rotated directly thermal cycle pad by hand , there was a possibility that different size and align problems might occur during image processing. In the preview image, the image was adjusted to the same size as the image. We locate center point on prview and fixed it
        
        이 논문에서는 광학을 최소화하기 위해 (5x5)의 25 개 우물에서 (3x3)으로 (3,3)의 표준점에서 4 분할 촬영을했습니다사분면의 균일 한 촬영을 위해 카메라의 위치와 조명을 고정합니다.이 실험에서 네 사분면으로 나눌 때 오른쪽 하단 사분면을 한 사분면의 참조 평면으로 간주했습니다.(3x3)로 나눈 다음 사진을 찍은 다음 4 개의 이미지를 추가하기 위해 회전하면 교차점은 전체 (5x5) 중 (3x3) 행과 열입니다.즉, 첫 번째 행과 첫 번째 열의 다섯 우물을 제외한 {(2,2), (2,3), (3,2), (3,3)}은 한 번에 분석됩니다.따라서 빛과 카메라는이 4 개의 우물 사이에 놓입니다.빗변은 전체 (5x5)에서 (3, 3) 부분을 중심으로하여 얻을 수 있습니다.우물 정면에서 다음 우물 정면까지의 거리는 9.1mm이므로 중심으로부터의 거리는 19.3mm입니다.손으로 직접 열 순환 패드를 회전 시켰기 때문에 이미지 처리 중에 다른 크기와 정렬 문제가 발생할 수 있습니다.미리보기 이미지에서 이미지는 이미지와 동일한 크기로 조정되었습니다. 우리는 중심점을 prview에 위치시키고 고정시켰다.
- - - - 그림 1은 모든 25 개의 우물에서 동일한 용액으로 채워진 튜브로 사분면의 한면에서 찍은 이미지를 보여줍니다. 그림 1 (a)는 PCR 고원을 방출하기 위해 튜브에 채워진 0.35 pMole / ul FAM 용액의 이미지이고, (b)는 DDW로 채워진 이미지입니다. 그림과 같이 이미지 좌표와의 기울기 또는 위치 차이가있을 수 있습니다.또한 FAM 및 DDW 이미지에서 우하의 2x2 원형 이미지가 우세하다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 각 이미지에서 원 감지를 수행 한 후 좌표의 오른쪽 하단 모서리에서 원 2x2의 위치를 찾습니다. 도 3은 청색 프레임으로서 DDW 튜브의 제 1 사분면 영상에서 발견 된 4 개의 원을 도시한다.표 1은 DDW와 FAM을 보여 주며 각각 4는 총 8 개의 이미지에서 총 32 개의 원으로부터 각각의 원 반경, x- 방향 및 y- 방향 거리에 대한 통계를 보여줍니다. 표 1에서 볼 수 있듯이 원 반경의 표준 편차는 반 화소이며 원 사이의 간격은 1 픽셀 이내입니다. 또한, x 방향 거리 및 y 방향 거리가 0.2 픽셀이기 때문에 공간적으로 매우 균일하게 촬영되는 것을 알 수있다.따라서 각 이미지가 해당 사분면으로 회전하면 전체 사분면의 이미지를 얻는 것이 문제가되지 않습니다. 그림 4는 이와 같이 얻어진 DDW 및 FAM 이미지를 보여줍니다. 25 well 전반적으로 균일 한 이미지가 얻어졌다. 그림 5는 각 웰의 평균 밝기를 보여줍니다. DDW의 경우 약 100이며 FAM의 경우 전체적으로 200을 넘습니다. 형광 검출을위한 상대 이득 (FAM 및 DDW 밝기 갭을 DDW 밝기로 나눈 값)은 그림 2와 같습니다. 그림에서 볼 수 있듯이, 전체적으로 1보다 큽니다. 상대 이득의 상대적인 차이가 보정에 의해 보상된다는 점을 감안할 때, 저렴한 광학 및 카메라를 사용하여 5x5 웰 실시간 PCR 장비의 형광 검출이 가능하다는 것을 발견했습니다.