Name: applications for open source microplate-compatible illumination panels
Uploaded: 2019-10-03T14:30:00
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Les auteurs souhaitent remercier Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu et Sarah Wachtman pour leur aide dans l'essai de la plate-forme M.A.P.L.E.

1. Préparation semi-automatisée du transfert d'échantillon « plaque à plaque »
<ol><li>Générez un fichier CSV comme indiqué dans la figure 1 contenant des plaques de source et de destination à l'aide d'une application d'édition de feuilles de calcul. Le fichier CSV qui est généré doit avoir les colonnes d'en-tête suivantes dans l'ordre indiqué : Code-barres Source; Code-barres De destination; Source-bien; Dest-well; Transfert-volume.</li>
	<li>Sous les colonnes d'en-tête, ...

<ol>
	<li>Baillargeon, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Microplate-Compatible+Illumination+Panels+for+a+Semiautomated+Benchtop+Pipetting+System.">Design of Microplate-Compatible Illumination Panels for a Semiautomated Benchtop Pipetting System.</a> SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. , (2019).</li><li>Baillargeon, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Scripps+Molecular+Screening+Center+and+Translational+Research+Institute.">The Scripps Molecular Screening Center and Translational Research Institute.</a> SLAS DISCOVERY: Advancing Life Sciences R&amp;D. 24 (3), 386-397 (2019).</li><li>. Pipetting Aid PlatR Available from: <a target="_blank" href="https://biosistemika.com/products/pipetting-platr/">https://biosistemika.com/products/pipetting-platr/</a> (2019)</li><li>Gilson Trackman Pipetting Tracker. Daigger Scientific Available from: <a target="_blank" href="https://www.daigger.com/gilson-trackma-pipetting-tracker-i-gsnf70301">https://www.daigger.com/gilson-trackma-pipetting-tracker-i-gsnf70301</a> (2019)</li><li>TRACKMAN Connected US. Gilson Available from: <a target="_blank" href="https://www.gilson.com/default/systemm-trackman-connected-us.html">https://www.gilson.com/default/systemm-trackman-connected-us.html</a> (2019)</li><li>96 well plate pipette light guide. qit vision Available from: <a target="_blank" href="https://www.qitvision.com/projects/#Plate">https://www.qitvision.com/projects/#Plate</a> (2019)</li><li>. Microplate Assistive Pipetting Light Emitter GitHub repository Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter">https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter</a> (2019)</li><li>Hawker, C. D., Schlank, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Standards+for+Laboratory+Automation.">Development of Standards for Laboratory Automation.</a> Clinical Chemistry. 46, 746-750 (2000).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+Laboratory+Techniques.+An+Introduction+to+the+Micropipettor.">General Laboratory Techniques. An Introduction to the Micropipettor.</a> JoVE Science Education Database. , (2019).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+Laboratory+Techniques.+Introduction+to+the+Spectrophotometer.">General Laboratory Techniques. Introduction to the Spectrophotometer.</a> JoVE Science Education Database. , (2019).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+Laboratory+Techniques.+Introduction+to+the+Microplate+Reader.">General Laboratory Techniques. Introduction to the Microplate Reader.</a> JoVE Science Education Database. , (2019).</li></ol>

En publiant M.A.P.L.E. comme une plate-forme open-source, nous avons introduit un outil de laboratoire qui fournit l'utilité, mais peut également être facilement étendu pour répondre aux besoins évolutifs de l'utilisateur final. La préparation d'échantillons de microplaques Benchtop est une tâche commune qui est effectuée dans une grande variété d'environnements de laboratoire et cette tâche peut être manifestement améliorée avec une technologie telle que M.A.P.L.E.
La plate-fo...

Comme récemment publié1, le laboratoire d'identification des plombs à Scripps Research2 a développé et publié un panneau d'éclairage open-source pour la préparation de microplaques appelé microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A. P.L.E.). La préparation manuelle des microplaques, qu'elles soient faites pour la gestion des composés ou les besoins de bio-analyse, peut être sujette à des erreurs humaines qui augmentent considérablement ainsi que la densité de la microplaque augmente. En outre, la tenue de dossiers et l'enregistrement des données du contenu/format des microplaques sont également sujets à des erreurs d'entrée manuelles. Dans les installations d'automatisation de dépistage à haut débit (HTS), ces problèmes sont atténués par l'utilisation de postes de travail robotiques pilotés par ordinateur qui sont intégrés à la tenue automatisée des dossiers des bases de données; réduire les manipulations manuelles et réduire le potentiel de mise en forme et d'enregistrement de données. Cependant, il reste de nombreux cas où l'instrumentation basée sur l'automatisation n'est tout simplement pas faisable ou compatible avec les besoins de formatage des microplaques, nécessitant une intervention manuelle. En outre, il est également nécessaire de soutenir les opérations de laboratoire à petite échelle qui nécessitent des dispositifs semi-automatisés compacts et rentables pour améliorer leur débit, leur précision et automatiser la tenue des données de la préparation des microplaques.
Bien que d'autres systèmes d'éclairage microplaque existent, ils sont propriétaires des solutions commerciales3,4,5, 6,7 limitée à certains formats de microplaque et leur propriétaire la nature à source fermée empêche les modifications apportées par l'utilisateur qui permettraient l'adaptation de ces appareils à des opérations spécialisées.  M.A.P.L.E. a été conçu pour être un appareil open-source peu coûteux, avec du code source et tous les fichiers de conception disponibles gratuitement en ligne8. Les utilisateurs ayant une connaissance des techniques de soudure de montage de surface peuvent assembler leurs propres appareils M.A.P.L.E. avec le code et les fichiers de conception disponibles sur GitHub, ou ils peuvent modifier les circuits imprimés fournis (PCBs), l'enceinte d'impression 3D assistée par ordinateur (CAD) et le code pour répondre à leurs besoins spécifiques. Une liste complète des pièces nécessaires à la fabrication des BPC de guide lumineux peut être trouvée dans les tableaux supplémentaires 1 et 2 et plus de détails concernant la conception et la mise en œuvre des panneaux lumineux peuvent être trouvés dans récemment publié documentation1. Les utilisateurs qui souhaitent acheter des BPC de guidage léger pré-assemblés basés sur les fichiers open-source peuvent les trouver répertoriés en ligne9.
M.A.P.L.E. fournit à l'utilisateur un panneau d'éclairage facilement contrôlable qui a une empreinte à base de microplaques et un espacement LED-à-LED assorti aux spécifications de la Société pour le dépistage biomoléculaire (SBS) pour les microplates10. M.A.P.L.E. a été développé pour supporter les microplates de densité de 96 et 384 puits et permettre aux utilisateurs d'illuminer les puits dans n'importe quelle configuration, couleur et intensité souhaitée. Ces panneaux lumineux peuvent être utilisés pour éclairer les microplaques pour les opérations de tuyauterie11, pour simuler des opérations de mise en forme en laboratoire ou des instruments tels qu'un lecteur de microplaque12,13 pour l'éducation et la démonstration Fins. La nature open source du projet permet aux utilisateurs de modifier facilement les panneaux, le firmware ou le logiciel d'interface utilisateur graphique (GUI) pour prendre en charge toute nouvelle fonctionnalité souhaitée. Les directives et la tenue de données sont pilotées par ordinateur et peuvent être intégrées à des feuilles de calcul ou portées vers un système de base de données. Étant donné que M.A.P.L.E. est conçu pour fonctionner avec des fichiers délimités par virgule en texte clair, toute feuille de calcul ou logiciel de base de données capable d'importer ou d'exporter des fichiers formatés CSV peut être facilement étendu pour fonctionner avec M.A.P.L.E. En outre, l'enceinte du projet qui a été conçu pour ce système incline la microplaque vers l'utilisateur lors des opérations de tuyauterie, augmentant l'ergonomie en fournissant une posture plus naturelle pour l'utilisateur pendant le banc de laboratoire. Les caractéristiques opérationnelles spécifiques du système M.A.P.L.E. comprennent : (i) Faciliter les efforts de gestion des composés dans la préparation de plaques personnalisées en illuminant le puits et la destination à source unique sur les microplaques pour le guidage manuel de tuyauterie; assisté par un script d'ordinateur qui peut être enregistré comme un enregistrement électronique après l'achèvement. (ii) M.A.P.L.E. peut éclairer n'importe quel nombre de puits à travers des rangées ou des colonnes de microplaques; qui est idéalement adapté pour le guidage de dilution en série rapide ou le placement de contrôles de repli sélectionnés. (iii) M.A.P.L.E. peut être utilisé en mode de démonstration pour faciliter les besoins de formation en laboratoire ou mettre en évidence les exigences de mise en forme en ce qui concerne les emplacements d'échantillons et de contrôle ou l'utilisation de puits dédiés (p. ex., écart de barrière à effet de bord). (iv) M.A.P.L.E. peut éclairer des puits transparents/translucides pour permettre la visualisation d'artefacts tels que les précipitations/cristallisation, les bulles, l'hétérogénéité des puits, les puits vides; qui permet également à l'utilisateur final de photographier facilement les images de plaque pour les besoins de documentation

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:747px;" width="746">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">96 or 384 well microplate</td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td style="width:167px;">https://en.wikipedia.org/wiki/Microplate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Microplate Assistive Pipetting Light Emitter</td>
			<td style="width:121px;">Open source</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Pipettor</td>
			<td style="width:121px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>https://www.jove.com/science-education/5033/an-introduction-to-the-micropipettor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spectrometer</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td style="width:161px;">USB-650 Red Tide</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

applications for open source microplate-compatible illumination panels

Les microplaques sont couramment utilisées dans l'environnement de laboratoire moderne pour une grande variété de tâches à la fois dans les opérations de laboratoire à petite échelle benchtop ainsi que à grande échelle à haut débit de dépistage (HTS) campagnes. Bien que l'automatisation en laboratoire ait considérablement accru l'utilité des microplaques, il reste des cas où l'instrumentation basée sur l'automatisation n'est pas faisable, rentable ou compatible avec les besoins de formatage des microplaques. Dans ces cas, les microplaques doivent être préparées manuellement. Les manipulations manuelles de microplaques sont problématiques, car un certain nombre de difficultés peuvent survenir en ce qui concerne le suivi précis des opérations d'échantillons, la tenue des données et l'inspection du contrôle de la qualité (QC) pour les artefacts de puits ou les erreurs de mise en forme. À mesure que les densités de puits microplaques augmentent (c.-à-d. 96 puits, 384 puits, 1536 puits), le risque d'introduire des erreurs augmente également considérablement.  De plus, pour les petites opérations de laboratoire sur le banc, il est nécessaire d'améliorer la facilité et l'exactitude de la manipulation des échantillons de façon rentable. Ici, nous décrivons un système qui agit comme un guide semi-automatisé de pipetting appelé microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.).  M.A.P.L.E. a de multiples utilisations pour soutenir la cueillette des composés et la préparation des microplaques pour le développement d'analyses dans le dépistage à haut débit ou les opérations de laboratoire benchtop, ainsi que QC / assurance de la qualité (QA) évaluation diagnostique de microplaque qualité ou la visualisation d'erreurs de formatage bien.

La plate-forme M.A.P.L.E. est capable d'éclairer les puits dans des microplates de 96 et 384 puits de diverses façons configurables par l'utilisateur, permettant un contrôle simple et indépendant de l'intensité des couleurs et de la lumière dans chaque puits. En aidant à réduire les possibilités d'erreur dans les opérations manuelles de tuyauterie, M.A.P.L.E. aide les utilisateurs à préparer des microplaques avec une confiance accrue que chaque puits contient le contenu désiré. Le transfert d'échantillons ...

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Applications for Open Source Microplate-Compatible Illumination Panels

Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.) est un dispositif piloté par ordinateur qui éclaire systématiquement les puits de microtiter pour fournir des conseils pour la préparation manuelle des microplaques.  M.A.P.L.E. améliore l'exactitude de la préparation des microplaques tout en automatisant la tenue des dossiers de données.  En outre, il peut aider à examiner la qualité des microplaques ou aider à la détection des erreurs.

Applications pour les panneaux d'éclairage Microplate-Compatible open Source

Microplates are commonly used in the modern laboratory environment for a wide variety of tasks both in small-scale laboratory benchtop operations as well ...

Les méthodes traditionnelles de transfert manuel des réaccentrages en vrac dans les plaques de microtiter sont lentes et sujettes à l’erreur humaine. Cette technologie double plus que l’efficacité du processus et aide à éliminer cette erreur. Cette technique peut aider les utilisateurs à comprendre les opérations effectuées en microplaques, réduire les risques d’erreurs et accroître l’efficacité de l’utilisateur lors des opérations manuelles de pipetage.Cette technique aura un impact positif sur les résultats en milieu précliniques et cliniques en éliminant et en réduisant les erreurs qui peuvent être coûteuses et même mortelles si elles ne sont pas corrigées. Ce système open source peut être facilement adapté à d’autres applications, telles que les inspections de copie microplaquée, afin d’éliminer les incohérences dans le placement composé ou bioassay, pour la chimie et les besoins biologiques. Lina Deluca, gestionnaire des composés du laboratoire d’identification des plombs, démontrera la procédure de transfert de l’échantillon.Pour configurer un transfert d’échantillon semi-automatisé de plaque à plaque, utilisez une application d’édition de feuille de calcul pour générer un fichier CSV contenant des plaques de source et de destination, étiquetant le code à barres source des colonnes, le code à barres de destination, la source bien, la destination et le volume de transfert. Sous les colonnes, inclure une rangée dans le fichier pour chaque opération de pipetage souhaitée indiquant le code à barres alpha-numérique du mircoplate source, s’il y en a une, le code à barres alpha-numérique de la microplaque de destination, s’il y en a un, la ligne alpha-numérique et l’identificateur de colonne pour le puits à pipetted à partir de la plaque source, la ligne alpha-numérique et l’identificateur de colonne pour le puits à pipetted de la plaque de destination , et le volume à transférer de la source bien dans la colonne de code à barres source, à la destination bien dans le code à barres de destination. Ouvrez le programme Light Guide pour ouvrir l’application d’interface utilisateur graphique de l’émetteur de lumière émetteur de lumière microplaquée et cliquez sur Sélectionnez cherrypick file.Dans la fenêtre du navigateur de fichiers, ouvrez le fichier CSV. L’application parse la première rangée du fichier CSV et illumine les puits correspondants dans les plaques source et destination. Utilisez le puits précédent"et les boutons Next well"pour parcourir le fichier CSV comme vous le souhaitez.L’interface utilisateur graphique mettra en évidence en gris toutes les lignes qui ont été précédemment éclairées et mettra en évidence, en brun, les lignes actuellement actives. Effectuer les opérations de pipetage au besoin pour transférer des échantillons entre le puits source de la plaque source et le puits de destination de la plaque de destination. En plus de l’interface utilisateur, les codes à barres de plaque peuvent être vérifiés via les écrans LCD attachés aux panneaux d’éclairage.Ensuite, cliquez sur Suivant bien"pour continuer jusqu’à la fin du fichier CSV est atteint. Pour charger un nouveau fichier CSV, cliquez sur Sélectionnez cherrypick file » à tout moment. Pour quitter le programme, cliquez sur le X rouge"en haut à droite de l’interface.Pour les éclairages multi-puits, ouvrez l’application de delution en série de l’émetteur de lumière d’émetteur de tuyaux d’assistance microplaqué et spécifiez le mode de titration désiré, la densité des plaques et les rangées ou colonnes de démarrage. Utilisez les boutons Suivant et Précédent pour naviguer à travers les lignes ou les colonnes dans l’ordre de la ligne de départ initiale ou de la colonne, à la dernière rangée ou colonne de la plaque. Chaque fois que le bouton Suivant ou Précédent est cliqué, le panneau lumineux illuminera les LED correspondantes sur la microplaque.Continuez jusqu’à la fin de la séquence de titration est atteint avant de quitter le programme. Pour simuler visuellement un essai, placez une microplaque dans le guide de lumière portatif. Le guide lumineux contient une batterie et toute l’électronique nécessaire pour être utilisé indépendamment d’un ordinateur pour permettre au guide d’être utilisé dans un mode portatif qui peut être contrôlé avec des boutons poussoirs intégrés pour basculer entre les modes de démonstration.Utilisez l’interrupteur de basculement d’alimentation sur l’enceinte de guide de lumière portatif pour alimenter le système et sélectionnez le mode de guide de lumière portatif approprié pour l’expérience. Dans le mode démo de criblage à haut débit, utilisez l’interrupteur à bouton poussoir droit en haut du guide de lumière portatif pour basculer à travers les modèles d’éclairage de l’échantillon. Les puits illuminés de couleur rouge simulent la distribution de réaccente d’un essai, par exemple, les cellules suspendues dans les médias.Les puits éclairés avec la couleur jaune simulent l’ajout de reagent de détection. Ensuite, une source de lumière d’excitation est simulée avec tous les puits tournant en bleu, suivie de la simulation de la lumière émise. La première et la dernière colonne de puits sont éclairées en vert, et les colonnes de champ de l’échantillon moyen sont éclairées en bleu pour indiquer la plaque lue sur un lecteur de microplaque.Les puits aléatoires dans le champ d’échantillon auront également la couleur verte de l’intensité variable pour représenter des coups. Pour basculer le guide lumineux entre le mode démo de criblage à haut débit et le mode démo de titration, appuyez sur le commutateur bouton poussoir gauche. Lorsque le guide lumineux entre en mode démo de titration, tous les puits dans les colonnes 3 et 13 seront éclairés avec la couleur jaune.Appuyer sur le commutateur push-button le plus à droite illuminera les colonnes suivantes dans l’ordre. Lorsque le bouton poussoir est appuyé après que les colonnes 12 et 22 sont atteintes, les puits dans les colonnes quatre à 12 et 13 à 22 seront éclairés dans une intensité décroissante de jaune pour représenter la titration. Pour l’éclairage de l’artefact, placez la microplaque dans le guide de lumière portatif et appuyez deux fois sur le bouton poussoir le plus à gauche pour passer du guide lumineux au mode éclairage.Utilisez le bouton poussoir droit pour basculer entre un ensemble de couleurs prédéfinis au besoin pour l’application. Le panneau lumineux activera toutes les LED en rouge, bleu, vert, orange, blanc, violet, jaune et indigo dans l’ordre à chaque pression du bouton droit. En option, un appareil photo ou un téléphone intelligent peut être utilisé pour photographier la plaque illuminée pour la tenue de dossiers ou la documentation de l’œuvre.Le transfert d’échantillons entre les plaques et la préparation d’une dilution en série peuvent être réalisés sans se préoccuper de distraction ou de perdre la trace de ce qui reste des opérations de pipetage. La plate-forme MAPLE peut être utilisée pour aider à éclairer la microplaque afin d’identifier les artefacts potentiels, tels que les puits précipités, vides, les puits partiellement remplis ou les bulles d’air. Les utilisateurs peuvent alors prendre des mesures pour améliorer les échantillons avant de les fournir aux processus de laboratoire en aval.Dans cette expérience représentative, la liste de travail se composait de 49 opérations de pipetage à partir de deux microplaques de source de 384 puits contenant un assortiment aléatoire de colorants colorés qui épelent Jove dans une seule microplaque de destination de 384 puits. L’aménagement des puits dans la plaque de destination confirme que l’utilisateur s’est enrôlé dans les puits corrects. Le motif de couleur des puits dans la plaque de destination peut être utilisé pour identifier les erreurs pour lesquelles l’utilisateur n’a pas pipet à partir du puits correct des plaques sources.Les résultats de ce test en tête-à-tête montrent un gain de temps moyen de 50 % lorsque les utilisateurs ont effectué ce test à l’aide de MAPLE par rapport à une liste de travail imprimée hors ligne. De plus, le taux d’erreur des plaques créées à l’aide de MAPLE était de 0 % pour tous les utilisateurs, tandis qu’un taux d’erreur de 6 % a été observé pour un utilisateur novice à l’aide d’une liste de travail pour la tâche de préparation de l’échantillon. Les formulations de synergie médicamenteuse nécessitent une préparation matricielle 2D basée sur une dilution en série par colonne pour le premier médicament et une dilution en série par rangée pour le deuxième médicament.Nous étudions l’utilisation de panneaux lumineux LED pour éclairer la distribution de microdroplet. En caressant la lumière LED, nous pouvons capturer des images d’échantillons liquides pour le contrôle de la qualité et l’analyse. Cet instrument peut réduire l’exposition d’un utilisateur aux matières et agents dangereux en limitant son temps d’interaction et en facilitant l’utilisation appropriée des réaccentieux.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Current mixing steps of viscous materials rely on repetitive and time-consuming tasks which are performed mainly manually in a low throughput mode. These ...