Team:GO Paris-Saclay/Hardware

Cheap readily available fluorometer and mobile app

Fluorimètre et application mobile facilement disponibles et bon marché

Дешевый флуориметр из подручных средств и мобильное приложение

During the pandemic, the world was faced with the fact that medical resources were insufficient for taking tests and other manipulations. This problem especially affected people suffering from diseases that do not require emergency treatment.
As a partial solution to this problem, we propose a technology for testing patients for endometriosis, which does not include the amplification stage. (You can learn more about this on the project description page)
In order to get the final analysis, you need two things: a centrifuge (you can see a good prototype from the wonderful iGEM Rochester 2020 team at https://2020.igem.org/Team:Rochester /Hardware#DIY%20lab%20equipment) and a fluorometer.

Our team decided to focus on it.
We propose a compact fluorometer project. We were inspired by the idea of ​​creating a fluorimeter that you can assemble at home. It was especially important for us to understand that it is possible to do this in countries with an unfavorable situation, especially for women and children.

We focused on environmental friendliness, low manufacturing costs and ubiquitous availability of components. The fluorimeter does not use only crispr / cas technology, which means it can be assembled for any biosynthetic substrate that has fluorescence as a detection component.

Here is our project link.

Pendant la pandémie, le monde a été confronté au fait que les ressources médicales étaient insuffisantes pour passer des tests et autres manipulations. Ce problème touchait particulièrement les personnes souffrant de maladies ne nécessitant pas de traitement d'urgence.

Comme solution partielle à ce problème, nous proposons une technologie pour tester les patients pour l'endométriose, qui n'inclut pas l'étape d'amplification.

(Vous pouvez en savoir plus à ce sujet sur la page de description du projet) Pour obtenir l'analyse finale, vous avez besoin de deux choses : une centrifugeuse

(vous pouvez voir un bon prototype de la merveilleuse équipe iGEM Rochester 2020 à

https://2020.igem.org/Team:Rochester/Hardware#DIY%20lab% 20équipement) et un fluorimètre. Notre équipe a décidé de se concentrer là-dessus.

Nous proposons un projet de fluorimètre compact. Nous avons été inspirés par l'idée de créer un fluorimètre que vous pouvez assembler à la maison. Il était particulièrement important pour nous de comprendre qu'il est possible de le faire dans des pays où la situation est défavorable, notamment pour les femmes et les enfants.

Nous nous sommes concentrés sur le respect de l'environnement, les faibles coûts de fabrication et la disponibilité omniprésente des composants. Le fluorimètre n'utilise pas uniquement la technologie crispr/cas, ce qui signifie qu'il peut être assemblé pour n'importe quel substrat biosynthétique ayant la fluorescence comme composant de détection.

Voici le lien vers notre hardware.

Во время пандемии мир столкнулся с тем, что медицинских ресурсов недостаточно для забора анализов и иных манипуляций. Особенно эта проблема затронула людей, страдающих заболеваниями, не требующими экстренного лечения.

В качестве частичного решения данной проблемы мы предлагаем технологию тестирования на эндометриоз пациентов, не включающую этап амплификации.(Об этом подробнее вы можете узнать на странице описание проекта)

Для того, чтобы получить финальный анализ необходимо две вещи: центрифуга (хороший прототип вы можете увидеть у замечательной команды iGEM Rochester 2020 по ссылке https://2020.igem.org/Team:Rochester/Hardware#DIY%20lab%20equipment) и флуориметр. Наша команда решила остановить свое внимание именно на нем.

Мы предлагаем проект компактного флуориметра. Нас вдохновляла идея создать флуориметр который вы сможете собрать у себя дома. Особенно важно нам было понимать что это возможно сделать в странах с неблагоприятной обстановкой, особенно для женщин и детей.

Мы сделали упор на экологичность, низкую стоимость изготовления и повсеместную доступность составляющих. Флуориметр не предполагает использования только crispr/cas технологии, а значит его можно собрать для любой биосинтетической основы, которая имеет флуоресценцию как компонент детекции.

Here is our project link.

Materials






We have tried to select materials that can be found anywhere in the world, in particular in areas affected by conflict and displacement, where, as a result, access to medical care is difficult.
3D printing, being an extremely convenient method of manufacturing products (components), is still not available to everyone. A more affordable alternative is cardboard: in addition to the low price (about 1 euro per sheet 50 * 40 cm), it can be easily recycled and / or disposed of. It was from him that we decided to make the basis of the installation. Some restrictions are imposed on this material for use: it is not recommended to use the unit near open sources of fire and / or in high humidity due to possible damage.

Matériaux




Nous avons essayé de sélectionner des matériaux que l'on peut trouver partout dans le monde, en particulier dans les zones touchées par les conflits et les déplacements, où, par conséquent, l'accès aux soins médicaux est difficile.

L'impression 3D, étant une méthode extrêmement pratique de fabrication de produits (composants), n'est toujours pas accessible à tout le monde. Une alternative plus abordable est le carton : en plus du petit prix (environ 1 euro la feuille de 50*40 cm), il peut être facilement recyclé et/ou jeté. C'est de lui que nous avons décidé de faire la base de l'installation. Certaines restrictions sont imposées à l'utilisation de ce matériau : il n'est pas recommandé d'utiliser l'appareil à proximité de sources de feu ouvertes et/ou dans des conditions d'humidité élevée en raison d'éventuels dommages.

Мы постарались подобрать материалы, которые можно будет найти в любой точке мира, в частности, в районах, затронутых конфликтами и перемещением населения, где, как следствие, затруднен доступ к медицинской помощи.

3D-печать, являясь крайне удобным методом изготовления изделий (комплектующих), всё ещё доступна не всем. Более доступная альтернатива - картон: помимо низкой цены (около 1 евро за лист 50*40 cm), его можно легко переработать и/или утилизировать. Именно из него мы решили сделать основу установки. На данный материал накладываются некоторые ограничения по эксплуатации: не рекомендуется использовать установку вблизи открытых источников огня и/или при высокой влажности из-за возможных повреждений.

One of the possible ways to excite fluorescence is the use of diodes and microcircuits. (For example, commands https://2019.igem.org/Team:Queens_Canada/Hardware) However, to create such a device requires certain skills in working with microelectronics, which may not be available to a large the number of people without specialized education. In addition, the current crisis in the field of components for microcircuits may lead to limited availability of components for such an installation option. Also, a situation may arise that users will not have access to electricity, which immediately complicates the detection process.

We opted for a laser pointer - we found similar articles in the literature review. (Fozouni et al., 2021, Cell 184, 323–333 January 21, 2021 ª 2020 Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.001; Smartphone Fluorescence Spectroscopy Hojeong Yu, Yafang Tan, and Brian T. Cunningham Analytical Chemistry 2014 86 (17), 8805-8813 DOI: 10.1021 / ac502080t)

A laser with a power of 100 mW 532 nm is suitable for our purpose {the choice is due to a literature review on this topic} Such pointers can be easily ordered via the Internet in online stores and they cost an average of 5-15 dollars.

In this way, we limit the possible injury to the user from electric shock. Additionally, we decided to test a 5 mW 638 nm pointer as a fluorescence exciter. Following the principles of economy, we used the cheapest mirrors. We bought them from the cosmetics department for 1 euro.

Unfortunately, we could not find a cheap analogue of collecting lenses in the nearest shopping centers, so we ordered them separately in specialized stores - a set of 3 pieces of collecting lenses cost us 4.3 euros.

In total, not counting the work of the team members, the installation cost us about 20 euros.

Fluorescence excitation source

One of the possible ways to excite fluorescence is the use of diodes and microcircuits. (For example, commands https://2019.igem.org/Team:Queens_Canada/Hardware) However, to create such a device requires certain skills in working with microelectronics, which may not be available to a large the number of people without specialized education. In addition, the current crisis in the field of components for microcircuits may lead to limited availability of components for such an installation option. Also, a situation may arise that users will not have access to electricity, which immediately complicates the detection process.

We opted for a laser pointer - we found similar articles in the literature review. (Fozouni et al., 2021, Cell 184, 323–333 January 21, 2021 ª 2020 Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.001; Smartphone Fluorescence Spectroscopy Hojeong Yu, Yafang Tan, and Brian T. Cunningham Analytical Chemistry 2014 86 (17), 8805-8813 DOI: 10.1021 / ac502080t)


A laser with a power of 100 mW 532 nm is suitable for our purpose {the choice is due to a literature review on this topic} Such pointers can be easily ordered via the Internet in online stores and they cost an average of 5-15 dollars. In this way, we limit the possible injury to the user from electric shock. Additionally, we decided to test a 5 mW 638 nm pointer as a fluorescence exciter. Following the principles of economy, we used the cheapest mirrors. We bought them from the cosmetics department for 1 euro.

Unfortunately, we could not find a cheap analogue of collecting lenses in the nearest shopping centers, so we ordered them separately in specialized stores - a set of 3 pieces of collecting lenses cost us 4.3 euros.

In total, not counting the work of the team members, the installation cost us about 20 euros.

Источник возбуждения флуоресценции

Одним из возможных способов возбуждения флуоресценции является использование диодов и микросхем.(например, команды https://2019.igem.org/Team:Queens_Canada/Hardware) Однако для создания подобного устройства требуются определенные навыки в работе с микроэлектроникой, что может быть недоступно большому числу людей, не имеющих профильного образования. Кроме того текущий кризис в области комплектующих для микросхем может привести к ограниченной доступности комплектующих для подобного варианта установки. Также, может возникать ситуация, что у пользователей не будет доступа к электричеству, что сразу затрудняет процесс детекции.

Мы остановили свой выбор на лазерной указке - мы нашли похожие статьи в обзоре литературы. (Fozouni et al., 2021, Cell 184, 323–333 January 21, 2021 ª 2020 Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.001; Smartphone Fluorescence Spectroscopy Hojeong Yu, Yafang Tan, and Brian T. Cunningham Analytical Chemistry 2014 86 (17), 8805-8813 DOI: 10.1021/ac502080t )


Для нашей цели подходит лазер мощностью 100 мВт 532 nm {выбор обусловлен литературным обзором по данной тематике} Такие указки можно легко заказать через Интернет в онлайн-магазинах и стоят они в среднем 5-15 долларов. Таким образом мы ограничиваем возможные травмы пользователя от удара током. Дополнительно мы решили испытать указку мощностью 5 мВт 638 nm в качестве возбудителя флуоресценции.

Следуя принципам экономичности, мы использовали наиболее дешевые зеркала. Мы приобрели их в отделе косметики за 1 евро.

К сожалению, нам не удалось найти дешёвого аналога собирающих линз в ближайших торговых центрах, поэтому заказали их отдельно в специализированных магазинах - набор из 3 штук собирающих линз обошелся нам в 4,3 евро.

Итого, не считая труда членов команды установка обошлась нам примерно в 20 евро.

Detection

The detector is the most expensive component of the installation and is the smartphone camera. According to statistics, 7.1 billion (more than 89.9%) people have mobile phones, so we decided to create a mobile application that allows us to process a photo of a fluorescent sample to extract an intensity value. Further, by simple construction of the calibration curve, you can determine the approximate concentration of the substance of interest (microRNA) in the sample.

Detection

The detector is the most expensive component of the installation and is the smartphone camera. According to statistics, 7.1 billion (more than 89.9%) people have mobile phones, so we decided to create a mobile application that allows us to process a photo of a fluorescent sample to extract an intensity value. Further, by simple construction of the calibration curve, you can determine the approximate concentration of the substance of interest (microRNA) in the sample.

Детектирование

Детектор является самым дорогим компонентом установки и представляет собой камеру смартфона. По статистике мобильные телефоны имеются у 7.1 миллиарда (более 89.9%) людей, исходя из этого мы решили создать мобильное приложение, позволяющее обработать фотографию флуоресцирующего образца для извлечения значения интенсивности. Далее путем несложных построений калибровочной кривой можно определить примерную концентрацию интересующего вещества (микроРНК) в образце.

Mobile application (Java) and data post-processing



The scheme of the mobile application is shown in the figures below.



As a first step, the application asks to select (download from the device storage) a photo of the sample under study fluorescent under the action of a laser.

{It is highly recommended to use only the image of the inside of the cuvette (no background), otherwise the correctness of the results obtained is not guaranteed. This can be done using the “Crop” option when viewing the image in the device gallery.}

A photograph consists of pixels - {small squares that are defined by one single color. Thus, we get the number of pixels equal to the size of the photo, where M and N depend on the properties of the device's camera}
The color of each pixel is encoded with three base color values ​​(red, green and blue), ie RGB (ARGB) palette {not to be confused with the artistic base circle red yellow blue)}. Thus, our photograph is a 3 x N x M matrix. We assume that with proper sample preparation, the fluorophore molecules are evenly distributed in the volume of the cuvette, that is, we get a “uniform” fluorescence picture (except for the boundaries at which the so-called optical edge effects appear). The mobile application program implements averaging of RGB values ​​“by columns” (that's why the stage of photographing and cropping a photo is so important), as a result of which we get a matrix of dimensions. To get the brightness value, we switched to the HSV palette - this is a representation of points in RGB color space in cylindrical coordinates, where the V axis represents the brightness of the corresponding color, determined by the value V = Max (R, G, B) {Article Smartphone Fluor Spectr}. The final step in image processing is plotting the V (pixel) dependence, where V is the brightness of the corresponding pixel, and displaying the maximum brightness value on the device screen.




We suggest using this value as a reference. Further, the user is required to carry out the above procedure with samples with different concentrations of the microRNA of interest. By plotting the Vmax (C) dependence, you get a calibration curve, by which you can determine the approximate concentration of microRNA in the solution of interest, knowing the corresponding reference value (maximum brightness).

Application mobile (Java) et post-traitement des données

Le schéma de l'application mobile est illustré dans les figures ci-dessous.


Dans un premier temps, l'application demande de sélectionner (télécharger depuis le stockage de l'appareil) une photo de l'échantillon à étudier fluorescente sous l'action d'un laser. {Il est fortement recommandé de n'utiliser que l'image de l'intérieur de la cuvette (pas de fond), sinon l'exactitude des résultats obtenus n'est pas garantie. Cela peut être fait en utilisant l'option "Recadrer" lors de la visualisation de l'image dans la galerie de l'appareil.} Une photographie se compose de pixels - {petits carrés définis par une seule couleur. Ainsi, nous obtenons le nombre de pixels égal à la taille de la photo, où M et N dépendent des propriétés de l'appareil photo de l'appareil}


La couleur de chaque pixel est codée avec trois valeurs de couleurs de base (rouge, vert et bleu), c'est à dire la palette RVB (ARGB) {à ne pas confondre avec le cercle de base artistique rouge jaune bleu)}. Ainsi, notre photographie est une matrice 3 x N x M.

Nous supposons qu'avec une préparation appropriée de l'échantillon, les molécules de fluorophore sont uniformément réparties dans le volume de la cuvette, c'est-à-dire que nous obtenons une image de fluorescence «uniforme» (à l'exception des limites auxquelles apparaissent les effets dits de bord optique). Le programme d'application mobile implémente la moyenne des valeurs RVB «par colonnes» (c'est pourquoi l'étape de photographier et de recadrer une photo est si importante), à ​​la suite de laquelle nous obtenons une matrice de dimensions. Pour obtenir la valeur de luminosité, nous sommes passés à la palette HSV - il s'agit d'une représentation des points dans l'espace colorimétrique RVB en coordonnées cylindriques, où l'axe V représente la luminosité de la couleur correspondante, déterminée par la valeur V = Max (R, G , B) {Article Smartphone Fluor Spectr}. La dernière étape du traitement de l'image consiste à tracer la dépendance V (pixel), où V est la luminosité du pixel correspondant, et à afficher la valeur de luminosité maximale sur l'écran de l'appareil.



Nous vous suggérons d'utiliser cette valeur comme référence. En outre, l'utilisateur est tenu d'effectuer la procédure ci-dessus avec des échantillons avec différentes concentrations du microARN d'intérêt. En traçant la dépendance Vmax (C), vous obtenez une courbe d'étalonnage, grâce à laquelle vous pouvez déterminer la concentration approximative de microARN dans la solution d'intérêt, connaissant la valeur de référence correspondante (luminosité maximale).

Мобильное приложение (Java) и постобработка данных

Схема работы мобильного приложения изображена на рисунках ниже.

В качестве первого шага приложение просит выбрать (загрузить из хранилища устройства) фотографию флуоресцирующего под действием лазера исследуемого образца. {Крайне рекомендуется использовать изображение только внутренности кюветы (без фона), в противном случае корректность полученных результатов не гарантируется. Это можно осуществить при помощи опции “Вырезать” (“Crop”) при просмотре изображения в галерее устройства.}

Фотография состоит из пикселей - {маленьких квадратов которые определяются одним единичным цветом. Таким образом мы получим количество пикселей равное размеру фотографии, где M и N зависят от свойств камеры устройства}


Цвет каждого пикселя кодируется тремя значениями базовых цветов (красный, зеленый и синий), то есть RGB (ARGB) палитрой {не путать с художественным базовым кругом красный желтый синий)}. Таким образом, наша фотография представляет собой матрицу {размерности} 3 х N х M .

Мы предполагаем, что при правильной подготовке образца, молекулы флуорофора распределены равномерно в объеме кюветы, то есть мы получаем “равномерную” картину флуоресценции (за исключением границ, на которых проявляются так называемые оптические краевые эффекты). Программа мобильного приложения реализует усреднение RGB-значений “по столбцам” (поэтому так важен этап фотографирования и обрезки фотографии), в результате чего мы получаем матрицу размерности. Для получения значения яркости мы осуществили переход в палитру HSV - это представление точек в цветовом пространстве RGB в цилиндрических координатах, где ось V представляет яркость соответствующего цвета, определяемого значением V = Max (R, G, B) {Article Smartphone Fluor Spectr}. Заключительным шагом обработки изображения является построение зависимости V(pixel), где V - яркость соответствующего пикселя, и отображение на экране устройства максимального значения яркости.


Мы предлагаем использовать это значение в качестве референсного. Далее от пользователя требуется осуществить описанную выше процедуру с образцами с различной концентрацией интересующей микроРНК. Построив зависимость Vmax(C), вы получаете калибровочную кривую, по которой можно определить приблизительную концентрацию микроРНК в растворе интереса, зная соответствующее ему референсное значение (максимальной яркости).

Calibration curve:

Unfortunately, we were not able to adapt the program system to create a calibration curve due to the fact that we did not know the programming language enough (solving bugs problems) and lack of time. (The second was a more important reason because you can always learn anything if you have there will be enough time) But we decided that we can solve this problem with the help of programs that are already available on the Internet.

What is a calibration curve?

we need to get a graph with the dependence of the intensity (brightness) on the concentration of the sample.

everything is simple: you have certain samples, the concentration of which you know in advance. You measure these samples under the same conditions (without changing the position of the pointer or jerking the set during shooting) This gives you the intensity values ​​of the samples you know. The more dots the better. Then your program analyzes the position of these points and, using a linear regression model, selects the most optimal curve for you. After you already know the formula of this curve, you can safely find the intensity value obtained from your sample and understand the concentration.

Important notes: this is a self-diagnosis test in emergency situations and when it is impossible to get qualified help. It cannot replace an appointment with a doctor or a high-quality diagnosis, but only supplements. This is a prototype of an idea that can be implemented on other devices (IOS)

Testing can be carried out not only for our system, but also for any other (for example, Toeholds), if you have a calibration curve built earlier by doctors / scientists or several samples with a predetermined concentration - but we prefer the second (with a curve) method because we do not we can find out in advance how carefully the installation was assembled and what are the differences in the components) - this will reduce the possible error, because you will calibrate exactly for your system, but with reference values.

In computer:

Excel has functions that allow you to graphically display pairs of data on a graph, add a trend line (calibration curve), and display the equation of a calibration curve on a graph. This is useful for visual display, but you can also calculate the line formula using the SLOPE and INTERCEPT functions in Excel. When you enter these values ​​into simple formulas, you can automatically calculate the “true” value based on any dimension.

The Format Trendline menu appears on the right side of the screen after plotting. Select the check boxes next to “Show Equation On Plot” and “Show R-squared value on graph.” “R-squared value is a statistic that shows how closely a line fits the data. The best R-squared value is 1,000, which means that each data point touches a line. As the differences between the data points and the line grow, the r-squared value decreases, with 0.000 being the smallest possible value.

Now let's calculate the linear equation and R-square using the built-in Excel functions SLOPE, INTERCEPT and CORREL. To our sheet, we add titles for these three functions. We'll do the actual calculations in the cells under these headings.

First, calculate the INCLINE.

Navigate to Formulas> Advanced Functions> Statistical> SLOPE.

Do the same with other functions.

We can now use these values ​​in simple formulas to determine the concentration of this "unknown" solution. These steps will set up the formulas required so that you can enter the X value or Y value and get the corresponding value from the calibration curve.

The best fit line equation is Y-value = SLOPE * X-value + INTERCEPT.

The solution for the X value based on the Y value is done by subtracting INTERCEPT from the Y value and dividing the result by SLOPE: X-value = (Y-value-INTERCEPT) / SLOPE

You can do a similar thing with any android application that can draw graphs and find the x value from a known y value.

Courbe d'étalonnage:

Malheureusement, nous n'avons pas été en mesure d'adapter le système de programmation pour créer une courbe d'étalonnage en raison du fait que nous ne connaissions pas assez le langage de programmation (résolution des problèmes de bugs) et du manque de temps. (La seconde était une raison plus importante parce que vous pouvez toujours apprendre n'importe quoi si vous avez suffisamment de temps)

Mais nous avons décidé que nous pouvons résoudre ce problème à l'aide de programmes déjà disponibles sur Internet.

Qu'est-ce qu'une courbe d'étalonnage ?

nous devons obtenir un graphique avec la dépendance de l'intensité (luminosité) sur la concentration de l'échantillon.

- tout est simple : vous disposez de certains échantillons dont vous connaissez à l'avance la concentration. Vous mesurez ces échantillons dans les mêmes conditions (sans changer la position du pointeur ni secouer l'ensemble lors de la prise de vue)

Cela vous donne les valeurs d'intensité des échantillons que vous connaissez. Plus il y a de points, mieux c'est. Ensuite, votre programme analyse la position de ces points et, à l'aide d'un modèle de régression linéaire, sélectionne la courbe la plus optimale pour vous. Une fois que vous connaissez déjà la formule de cette courbe, vous pouvez trouver en toute sécurité la valeur d'intensité obtenue à partir de votre échantillon et comprendre la concentration.

Remarques importantes : il s'agit d'un test d'autodiagnostic en situation d'urgence et lorsqu'il est impossible d'obtenir une aide qualifiée. Il ne peut remplacer un rendez-vous chez un médecin ou un diagnostic de qualité, mais uniquement des compléments. Il s'agit d'un prototype d'une idée qui peut être implémentée sur d'autres appareils (IOS)

Les tests peuvent être effectués non seulement pour notre système, mais aussi pour tout autre (par exemple, Toeholds), si vous avez une courbe d'étalonnage construite plus tôt par des médecins / scientifiques ou plusieurs échantillons avec une concentration prédéterminée - mais nous préférons la seconde (avec une courbe) méthode car nous ne pouvons pas savoir à l'avance avec quel soin l'installation a été assemblée et quelles sont les différences entre les composants) - cela réduira l'erreur possible, car vous calibrerez exactement pour votre système, mais avec des valeurs de référence .

Dans l'ordinateur:

Excel possède des fonctions qui vous permettent d'afficher graphiquement des paires de données sur un graphique, d'ajouter une ligne de tendance (courbe d'étalonnage) et d'afficher l'équation d'une courbe d'étalonnage sur un graphique. Ceci est utile pour l'affichage visuel, mais vous pouvez également calculer la formule de la ligne à l'aide des fonctions PENTE et INTERCEPTION dans Excel. Lorsque vous entrez ces valeurs dans des formules simples, vous pouvez calculer automatiquement la « vraie » valeur en fonction de n'importe quelle dimension.

Le menu Format Trendline apparaît sur le côté droit de l'écran après le traçage. Cochez les cases à côté de « Afficher l'équation sur le graphique » et « Afficher la valeur R au carré sur le graphique ». « La valeur R au carré est une statistique qui montre à quel point une ligne correspond aux données. La meilleure valeur R au carré est de 1 , ce qui signifie que chaque point de données touche une ligne. Au fur et à mesure que les différences entre les points de données et la ligne augmentent, la valeur r au carré diminue, 0,000 étant la plus petite valeur possible.

Calculons maintenant l'équation linéaire et le R-carré à l'aide des fonctions Excel intégrées PENTE, INTERCEPTION et CORREL.

À notre feuille, nous ajoutons des titres pour ces trois fonctions. Nous ferons les calculs réels dans les cellules sous ces titres. te l'INCLINAISON. Accédez à Formules> Fonctions avancées> Statistique> PENTE. Faites de même avec les autres fonctions.

Nous pouvons maintenant utiliser ces valeurs dans des formules simples pour déterminer la concentration de cette solution "inconnue". Ces étapes configureront les formules requises afin que vous puissiez entrer la valeur X ou la valeur Y et obtenir la valeur correspondante à partir de la courbe d'étalonnage.

L'équation de ligne la mieux ajustée est la valeur Y = PENTE * valeur X + INTERCEPT.

La solution de la valeur X basée sur la valeur Y est effectuée en soustrayant INTERCEPT de la valeur Y et en divisant le résultat par SLOPE : Valeur X = (valeur Y-INTERCEPTION) / PENTE

Vous pouvez faire la même chose avec n'importe quelle application Android capable de tracer des graphiques et de trouver la valeur x à partir d'une valeur y connue.

Калибровочная кривая:

К сожалению нам не удалось адаптировать систему программы к созданию калибровочной кривой из-за того что мы недостаточно знали язык программирования (решение проблем багов) и недостатка времени.(второе было более важной причиной потому что ты всегда можешь научиться всему чему угодно, если у тебя будет достаточно времени)

Но мы решили что мы можем решить эту проблему при помощи программ которые уже доступны в интернете.

Что такое калибровочная кривая?

нам необходимо получить график с зависимостью интенсивности(яркости) от концентрации образца.

- все просто: у вас есть определенные образцы, концентрацию которых вы знаете заранее. Вы делаете измерение этих образцов в одинаковых условиях (не изменяя положения указки или не дергая установку во время съемки)

Таким образом вы получаете значения интенсивности известных вам образцов. Чем больше точек, тем лучше. После ваша программа анализирует положение этих точек и при помощи модели линейной регрессии подбирает вам наиболее оптимальную кривую. После вы уже зная формулу этой кривой можете спокойно находить значение интенсивности полученное от вашего образца и понимать концентрацию.

Важные замечания: это тест самодиагностика при экстренных ситуациях и при невозможности получить квалифицированную помощь. Он не может заменить встречу с врачом или качественную диагностику, а только лишь дополнить. Это прототип идеи которую можно будет реализовать и на других устройствах (IOS)

Тестирование можно проводить не только для нашей системы но и для любой другой (например Toeholds), если у вас есть построенная ранее врачами/учеными калибровочная кривая или несколько образцов с заранее известной концентрацией - но мы предпочитаем второй (с кривой) метод потому что мы не можем заранее узнать насколько аккуратно была собрана установка и какие есть разницы в компонентах) - это уменьшит возможную ошибку потому что вы будете калибровать именно под вашу систему, но с референсными значениями.

В компьютере:

В Excel есть функции, которые позволяют графически отображать пары данных на графике, вы также можете вычислить формулу линии, используя функции SLOPE и INTERCEPT в Excel. Когда вы введете эти значения в простые формулы, вы сможете автоматически рассчитать «истинное» значение на основе любого измерения.

В правой части экрана после построения графика появится меню «Format Trendline». Установите флажки рядом с «Показать уравнение на графике» и «Показать значение R-квадрата на графике».«Значение R-квадрата – это статистика, показывающая, насколько точно линия соответствует данным. Наилучшее значение R-квадрата равно 1.000, что означает, что каждая точка данных касается линии. По мере роста различий между точками данных и линией значение r-квадрата уменьшается, причем 0,000 является наименьшим возможным значением.

Вычислим линейное уравнение и R-квадрат, используя встроенные в Excel функции SLOPE, INTERCEPT и CORREL.

Сначала рассчитаем НАКЛОН. Перейдите к формулам> Дополнительные функции> Статистические> SLOPE. Аналогично поступите с другими функциями.

Теперь мы можем использовать эти значения в простых формулах, чтобы определить концентрацию этого «неизвестного» раствора. Эти шаги настроят формулы, необходимые для того, чтобы вы могли ввести значение X или значение Y и получить соответствующее значение на основе калибровочной кривой.

Уравнение линии наилучшего соответствия имеет вид «Y-значение = SLOPE * X-значение + INTERCEPT».

Решение для значения X на основе значения Y выполняется путем вычитания INTERCEPT из значения Y и деления результата на SLOPE: X-значение = (Y-значение-INTERCEPT)/SLOPE

Аналогичное вы можете сделать с любым приложением в андроиде, которое может строить графики и находить значение x по известному значению y.

Test results:

In order to test if our system is working and if we can see the fluorescence and process it on the phone, we decided to try a few samples. We were not able to test our system due to problems in the laboratory part, so we decided to test several samples for visibility and use old samples left over from the IGEM teams of yesteryear.

We took a few samples:

1. 0 point only with buffer (PBS) 0 ng / microL

2. pSB1C3 (iGEM 2019) we put 1 microL of this plasmid in 1000 microL of SYBR Green 1x in TrisHCl 5mM pH 8.5 - 6.1 ng / microL

3. pSB1C3-teta We put 10 microL in 940 microL of SYBR Green 1x TrisHCl 5mM pH 8.5 - 220 ng / microL stock: fluorescein (1) 100 microM (dried down) + 1 mL PBS for resuspension = 100 microM

4. fluorescein (2) unknown concentration for test after (in volume we knows that it should be less than 10 microM)

5. 45 microM fluorescein

6. 10 microM fluorescein

Fluorescein was chosen for its emission properties at a peak wavelength close to that of a laser pointer (520 and 532 nm, respectively)

photos of samples and crop:





photos of samples and crop, spectrs and max brightness

Calibration Curve on Fluorescein Samples



The concentration of an unknown sample obtained on the basis of the formula



Confirmed that the concentration is below 10, as we observed from the volume of fluorescein that we took.

Résultats de test:

Afin de tester si notre système fonctionne et si nous pouvons voir la fluorescence et la traiter au téléphone, nous avons décidé d'essayer quelques échantillons. Nous n'avons pas pu tester notre système en raison de problèmes dans la partie laboratoire, nous avons donc décidé de tester plusieurs échantillons pour la visibilité et d'utiliser d'anciens échantillons laissés par les équipes IGEM d'antan.

Nous avons pris quelques échantillons :



1. 0 point uniquement avec tampon (PBS) 0 ng / microL

2. pSB1C3 (iGEM 2019) nous avons mis 1 microL de ce plasmide dans 1000 microL de SYBR Green 1x en TrisHCl 5mM pH 8.5 - 6.1 ng/microL

3. pSB1C3-teta On met 10 microL dans 940 microL de SYBR Green 1x TrisHCl 5mM pH 8.5 - 220 ng/microL

4. stock : fluorescéine (1) 100 microM (séché) + 1 mL de PBS pour remise en suspension = 100 microM

5. fluorescéine (2) concentration inconnue pour le test après (en volume on sait qu'il doit être inférieur à 10 µM)

6. 45 microM de fluorescéine

7. 10 microM de fluorescéine

La fluorescéine a été choisie pour ses propriétés d'émission à un pic de longueur d'onde proche de celui d'un pointeur laser (respectivement 520 et 532 nm)





Courbe d'étalonnage sur des échantillons de fluorescéine

La concentration d'un échantillon inconnu obtenu sur la base de la formule

Confirmé que la concentration est inférieure à 10, comme nous l'avons observé à partir du volume de fluorescéine que nous avons pris.

Результаты тестирования:

Для того чтобы протестировать, работает ли наша система и можем ли мы видеть флуоресценцию и обрабатывать ее на телефоне мы решили попробовать несколько образцов. У нас не было возможности протестировать нашу систему из-за проблем в лабораторной части, поэтому мы решили протестировать несколько образцов на видимость и использовать старые образцы, оставшиеся от команд IGEM прошлых лет.

Мы взяли несколько образцов:

0 point only with buffer (PBS) 0 ng/microL pSB1C3 (iGEM 2019) we put 1 microL of this plasmid in 1000 microL of SYBR Green 1x in TrisHCl 5mM pH 8.5 - 6.1 ng/microL pSB1C3-teta We put 10 microL in 940 microL of SYBR Green 1x TrisHCl 5mM pH 8.5 - 220 ng/microL stock: fluorescein (1) 100 microM (dried down) + 1 mL PBS for resuspension = 100 microM fluorescein (2) unknown concentration for test after ( in volume we knows that it should be less than 10 microM) 45 microM fluorescein 10 microM fluorescein

Флуоресцеин был выбран из-за своих эмиссионных свойств на пике длине волны близкой к длине волны лазерной указки (520 и 532 нм соответственно)





Калибровочная кривая на образцах с флуоресцеином


Полученная на основе формулы концентрация неизвестного образца


Подтвердили что концентрация ниже 10, как мы наблюдали по объему флуоресцеина, который мы взяли.

Conclusions and Discussions:

Due to the lack of samples, we built a four-point calibration curve to minimize the test of our system. We believe that it is necessary to continue the tests further, despite the first positive results.

As for the samples with plasmids: firstly, our installation did not allow them to be detected if a plastic rather than a quartz cuvette was used. This may complicate future work in the field due to the increased cost of equipment. It can also make it difficult to have dust on the cuvette due to the fact that it can reflect light and we can get errors in the calculations.

But let's be honest, we didn't expect it to work out! One thing we can say for sure - the application can be used provided that the photo is correctly cropped, and the installation can be used with the observance of safety precautions.

Conclusions et discussions :

En raison du manque d'échantillons, nous avons construit une courbe d'étalonnage à quatre points pour minimiser le test de notre système. Nous pensons qu'il est nécessaire de poursuivre les tests plus loin, malgré les premiers résultats positifs.

Quant aux échantillons contenant des plasmides : d'une part, notre installation ne permettait pas de les détecter si une cuvette en plastique plutôt qu'en quartz était utilisée. Cela peut compliquer les futurs travaux sur le terrain en raison de l'augmentation du coût de l'équipement. Il peut également être difficile d'avoir de la poussière sur la cuvette en raison du fait qu'elle peut réfléchir la lumière et nous pouvons obtenir des erreurs dans les calculs.

Mais soyons honnêtes, nous ne nous attendions pas à ce que ça marche ! Une chose que nous pouvons dire avec certitude - l'application peut être utilisée à condition que la photo soit correctement recadrée, et l'installation peut être utilisée en respectant les précautions de sécurité.

Выводы и обсуждения:

Из-за нехватки образцов мы построили каллибровочную кривую по четырем точкам чтобы минимально проверить работу нашей системы. Мы считаем, что необходимо дальше продолжить тесты, не смотря на первые положительные результаты.

Что касается образцов с плазмидами: во первых, наша установка не позволяла их обнаружить, если использовалась пластиковая, а не кварцевая кювета. Это может затруднить работу в будущем в полевых условиях из-за увеличения цены оборудования. Также может затруднить наличие пыли на кювете из-за того что она может отражать свет и мы можем получать ошибки в расчетах.

Но мы будем честны, мы не ожидали, что все получится! Одно мы можем сказать точно - приложением можно пользоваться при условии правильной обрезки фотографии, а установкой - при соблюдении техники безопасности.