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J.Method for Counting the Total Number of Colonies in Ice Cream

2024-01-24T03:05:11Z

Mori1240:

1 スコープ

ここではアイスクリーム中の好気性菌および通性嫌気性菌の総コロニー数を決定する方法を紹介します。

2 引用規格

この準備可能な標準物質This standard references certain provisions contained in the reference standard. For dated citation standards, subsequent changes or revisions will not apply. However, parties who agree to follow this standard are encouraged to consider using the latest version of the reference standard described below.GB 4789.2-2016 Food Microbiological Analysis - Total Colonies Count

3 測定原理

微生物が増殖する過程では、培地に含まれている低い電気伝導率を持つ大きな分子が代謝され高い電気伝導率を持つアミノ酸などの小さな分子やイオンに変換されます。その結果、培地の伝導率が変化します。この変化を捉える検出時間は初期の微生物濃度の対数に反比例します。これにより標準曲線を使って検査対象となるサンプル内の培養可能な細菌の濃度と量を測定することができます。

4 装置と材料

In addition to the routine sterilization and culture equipment in the microbiology laboratory, other equipment and materials are as follows:微生物学実験室での標準的な滅菌器と培養装置に加えて、使用する装置や材料以下の通りです。

4.1 16/32 channels CellStatz electronic microbial growth analyzer

4.2 Sterile scalpel

4.3 Micropipette and suction head: the measuring ranges are 100 μL, 1 mL and 5 mL, respectively

4.4 Scale: accuracy is 0.0001 g

4.5 Constant Temperature Incubator: 36 ℃±1 ℃, 30 ℃±1 ℃

4.6 Table Concentrator: ±1 ℃

4.7 Fridge: 2 ℃~5 ℃，-18℃~-20℃

4.8 Sterile petri dish, OD 90 mm

5 Medium and reagent

5.1 LB liquid medium: Details see A1

5.2 Plate counting AGAR medium: Details see A2

6 Test procedure

See block diagram shown below:

[[File:Example.jpg]]

7 Detailed test procedure

7.1 Develop the standard growth curves for the total number of colonies

7.1.1 To begin the experiment, a 100 μL aliquot of a specific mixed bacterial flora solution stored at -20℃ should be taken and inoculated into 4 mL of LB liquid medium. The culture should then be incubated overnight at 36℃ with shaking at 180 r/min.

7.1.2 The concentration of the activated bacterial solution will be determined by employing the plate counting method described in GB 4789.2-2016.

7.1.3 Following quantification of the bacterial solution, different concentration gradients will be established for the contamination of 1 mL of ice cream solution. Specifically, the bacterial concentration of the contaminated ice cream solution will be set at 1.0x10^7, 1.0×10^6, 1.0×10^5, 1.0×10^4, 1.0×10^3, 1.0×10^2, 1.0×10^1, and 0 CFU/mL. Subsequently, 1 mL of each contaminated ice cream solution will be mixed uniformly with 9 mL of LB liquid medium to generate standard growth curves with known bacterial concentrations of 1.0×10^6, 1.0×10^5, 1.0×10^4, 1.0×10^3, 1.0×10^2, 1.0×10^1, and 0 CFU/mL.

7.2 Procedure for samples to be examined

7.2.1 To begin the analysis, an appropriate amount of the ice cream sample will be obtained using a random sampling method. The representative samples will be collected using aseptic techniques and placed in sterilized containers to allow for natural melting. In cases where the ice cream is packaged, the opening of the packaging will be swabbed with 75% ethanol before sampling to ensure sterility.

7.2.2 A 1 mL aliquot of the ice cream solution will be transferred using a pipette and added to 9 mL of LB liquid medium. The solution will then be thoroughly mixed to prepare a bacterial solution containing 10% LB medium from the ice cream sample for analysis using the designated equipment.

7.3 Negative control sample
A 1 mL aliquot of sterile ice cream solution will be transferred and added to 9 mL of LB liquid medium. The mixture will be thoroughly mixed to prepare a negative control sample for analysis.

7.4 Culture the colonies

The prepared standard curve samples and the ice cream samples to be tested will be loaded into separate 2 mL test tubes. Each concentration level will have three reference samples. These test tubes will be placed into the designated equipment and incubated at 36°C for 12 hours. Conductivity measurements will be taken at 60-second intervals to obtain the necessary data.

7.5 Data processing

The data obtained from the microbial growth sensor, including electrical conductivity and culture time (T, in minutes), will be used to plot the microbial growth curve. By analyzing the relationship between the concentration of the standard bacterial solution and its corresponding detection time, a quantitative working function C bacteria (CFU/mL) = mT (min) + n will be obtained. The detection time (T) of the ice cream sample will be substituted into this function to obtain the total number of bacterial colonies present in the sample. The resulting number will be multiplied by 10 to determine the total number of bacterial colonies in the ice cream sample.

7.6 Results

7.6.1 If the total number of bacterial colonies in the samples obtained during session 7.5 is less than 100, the data shall be reported with two significant figures.

7.6.2 When reporting the total number of colonies of the samples obtained from session 7.5, the appropriate significant figures should be used based on the magnitude of the number. If the total number of colonies is less than 100, a two-digit significant number should be used. However, if the total number of colonies is greater than 100, the third digit should be rounded off and replaced by a zero. Alternatively, the number can be expressed in exponential form as a power of 10.

7.7 Test report

The test report should indicate:

- All the information necessary for the complete identification of the sample;

- Sampling method adopted, if any;

- All operational details not specified in this standard and some factors that may have affected the test results;

- The obtained result, indicating the method of representation adopted;

- Final results cited if repeated checks have been made;

- Quantitative work functions should be established separately for each type and specification of ice cream products;

- The working function needs to be validated by plate counting every six months.

8 Standard specification

This standard was completed on 6th September 2021.

Appendix A

A1 LB liquid medium

A1.1 Components

Yeast Extract 5g

Tryptone 10 g

Sodium chloride 10 g

Distilled Water 1000 mL

A1.2 Preparation

To prepare the solution, the specified ingredients should be added to distilled water, and then the mixture should be boiled and stirred until fully dissolved. The pH of the solution should be adjusted to 7.0±0.2 using an appropriate buffer solution. Next, the solution should be divided into either test tubes or conical bottles, and sterilized via autoclaving at 121 ℃ for a duration of 15 minutes.

A2 Plate count agar

A2.1 Components

Tryptone 5.0g

Yeast Extract 2.5g

Glucose 1.0g

June Fat 15.0g

Distilled Water 1000 mL

A2.2 Preparation

To prepare the solution, the specified ingredients should be added to distilled water, and then the mixture should be boiled and stirred until fully dissolved. The pH of the solution should be adjusted to 7.0±0.2 using an appropriate buffer solution. Next, the solution should be divided into either test tubes or conical bottles, and sterilized via autoclaving at 121 ℃ for a duration of 15 minutes.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2024-01-24T02:08:08Z

Mori1240: /* 大腸菌に増殖速度及び加速度等の増殖動態の定量 */

'''
== 大腸菌の増殖速度及び加速度等の増殖動態の定量 ==
'''

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。正規分布(bell-shaped)増殖速度曲線の最大値は大腸菌の最大増殖速度に相当します。また、複数の増殖速度曲線、例えば1，2，3を選んで同じ表示パネルにオーバレイ表示すれば、比較や分析が容易になります。また、最大値を示す時間（横軸）から、それに相当するサンプルの初期接種濃度が推測できます。一般的に横軸上での値が小さいほど高濃度で、ピークの高さ（縦軸）が大きければ大腸菌の最大増殖も大きくなります。"Peak" ボタンをクリックすると、曲線上の正確なピーク座標が表示します。作動曲線の水平軸値を組み合わせれば（作動曲線の設定については「E. coliの自動定量測定」の章で説明します）、サンプルA、B、およびCの初期濃度を算出することができます。

4)二次微分処理を行えば、上記で説明した4つの増殖速度曲線の増殖加速度曲線が得られます。例えば増殖速度曲線1、2、および3を選択した場合、"Second Derivative" ボタンをクリックするとそれぞれのピークと谷を含む3つの加速度曲線を作成します。ピーク時の横軸の値は大腸菌の増殖加速度が最大を示す時を表し、谷の横軸値は大腸菌の増殖減速度が最大になる時を示します。 "Peak" および "Trough" ボタンをクリックすると、増殖加速度曲線上の各ピークおよび谷のデータ値が直読できます。注意：詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2024-01-24T02:07:38Z

Mori1240:

'''
== 大腸菌に増殖速度及び加速度等の増殖動態の定量 ==
'''

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。正規分布(bell-shaped)増殖速度曲線の最大値は大腸菌の最大増殖速度に相当します。また、複数の増殖速度曲線、例えば1，2，3を選んで同じ表示パネルにオーバレイ表示すれば、比較や分析が容易になります。また、最大値を示す時間（横軸）から、それに相当するサンプルの初期接種濃度が推測できます。一般的に横軸上での値が小さいほど高濃度で、ピークの高さ（縦軸）が大きければ大腸菌の最大増殖も大きくなります。"Peak" ボタンをクリックすると、曲線上の正確なピーク座標が表示します。作動曲線の水平軸値を組み合わせれば（作動曲線の設定については「E. coliの自動定量測定」の章で説明します）、サンプルA、B、およびCの初期濃度を算出することができます。

4)二次微分処理を行えば、上記で説明した4つの増殖速度曲線の増殖加速度曲線が得られます。例えば増殖速度曲線1、2、および3を選択した場合、"Second Derivative" ボタンをクリックするとそれぞれのピークと谷を含む3つの加速度曲線を作成します。ピーク時の横軸の値は大腸菌の増殖加速度が最大を示す時を表し、谷の横軸値は大腸菌の増殖減速度が最大になる時を示します。 "Peak" および "Trough" ボタンをクリックすると、増殖加速度曲線上の各ピークおよび谷のデータ値が直読できます。注意：詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

J.Method for Counting the Total Number of Colonies in Ice Cream

2023-10-31T09:02:50Z

Mori1240:

1 スコープ

ここではアイスクリーム中の好気性菌および通性嫌気性菌の総コロニー数を決定する方法を概説します。

2 引用規格

This standard references certain provisions contained in the reference standard. For dated citation standards, subsequent changes or revisions will not apply. However, parties who agree to follow this standard are encouraged to consider using the latest version of the reference standard described below.GB 4789.2-2016 Food Microbiological Analysis - Total Colonies Count

3 Principle of testing

During microbial growth, large molecules with low electrical conductivity present in the medium undergo metabolic processes that transform them into small molecules and ions with higher electrical conductivity, such as amino acids. As a result, the conductivity of the medium changes. The detectable time for this change is inversely proportional to the logarithm of the initial microbial concentration. This allows for the determination of the concentration and quantity of culturable bacteria in the sample to be tested through the use of a working curve.

4 Equipment and materials

In addition to the routine sterilization and culture equipment in the microbiology laboratory, other equipment and materials are as follows:

4.1 16/32 channels CellStatz electronic microbial growth analyzer

4.2 Sterile scalpel

4.3 Micropipette and suction head: the measuring ranges are 100 μL, 1 mL and 5 mL, respectively

4.4 Scale: accuracy is 0.0001 g

4.5 Constant Temperature Incubator: 36 ℃±1 ℃, 30 ℃±1 ℃

4.6 Table Concentrator: ±1 ℃

4.7 Fridge: 2 ℃~5 ℃，-18℃~-20℃

4.8 Sterile petri dish, OD 90 mm

5 Medium and reagent

5.1 LB liquid medium: Details see A1

5.2 Plate counting AGAR medium: Details see A2

6 Test procedure

See block diagram shown below:

[[File:Example.jpg]]

7 Detailed test procedure

7.1 Develop the standard growth curves for the total number of colonies

7.1.1 To begin the experiment, a 100 μL aliquot of a specific mixed bacterial flora solution stored at -20℃ should be taken and inoculated into 4 mL of LB liquid medium. The culture should then be incubated overnight at 36℃ with shaking at 180 r/min.

7.1.2 The concentration of the activated bacterial solution will be determined by employing the plate counting method described in GB 4789.2-2016.

7.1.3 Following quantification of the bacterial solution, different concentration gradients will be established for the contamination of 1 mL of ice cream solution. Specifically, the bacterial concentration of the contaminated ice cream solution will be set at 1.0x10^7, 1.0×10^6, 1.0×10^5, 1.0×10^4, 1.0×10^3, 1.0×10^2, 1.0×10^1, and 0 CFU/mL. Subsequently, 1 mL of each contaminated ice cream solution will be mixed uniformly with 9 mL of LB liquid medium to generate standard growth curves with known bacterial concentrations of 1.0×10^6, 1.0×10^5, 1.0×10^4, 1.0×10^3, 1.0×10^2, 1.0×10^1, and 0 CFU/mL.

7.2 Procedure for samples to be examined

7.2.1 To begin the analysis, an appropriate amount of the ice cream sample will be obtained using a random sampling method. The representative samples will be collected using aseptic techniques and placed in sterilized containers to allow for natural melting. In cases where the ice cream is packaged, the opening of the packaging will be swabbed with 75% ethanol before sampling to ensure sterility.

7.2.2 A 1 mL aliquot of the ice cream solution will be transferred using a pipette and added to 9 mL of LB liquid medium. The solution will then be thoroughly mixed to prepare a bacterial solution containing 10% LB medium from the ice cream sample for analysis using the designated equipment.

7.3 Negative control sample
A 1 mL aliquot of sterile ice cream solution will be transferred and added to 9 mL of LB liquid medium. The mixture will be thoroughly mixed to prepare a negative control sample for analysis.

7.4 Culture the colonies

The prepared standard curve samples and the ice cream samples to be tested will be loaded into separate 2 mL test tubes. Each concentration level will have three reference samples. These test tubes will be placed into the designated equipment and incubated at 36°C for 12 hours. Conductivity measurements will be taken at 60-second intervals to obtain the necessary data.

7.5 Data processing

The data obtained from the microbial growth sensor, including electrical conductivity and culture time (T, in minutes), will be used to plot the microbial growth curve. By analyzing the relationship between the concentration of the standard bacterial solution and its corresponding detection time, a quantitative working function C bacteria (CFU/mL) = mT (min) + n will be obtained. The detection time (T) of the ice cream sample will be substituted into this function to obtain the total number of bacterial colonies present in the sample. The resulting number will be multiplied by 10 to determine the total number of bacterial colonies in the ice cream sample.

7.6 Results

7.6.1 If the total number of bacterial colonies in the samples obtained during session 7.5 is less than 100, the data shall be reported with two significant figures.

7.6.2 When reporting the total number of colonies of the samples obtained from session 7.5, the appropriate significant figures should be used based on the magnitude of the number. If the total number of colonies is less than 100, a two-digit significant number should be used. However, if the total number of colonies is greater than 100, the third digit should be rounded off and replaced by a zero. Alternatively, the number can be expressed in exponential form as a power of 10.

7.7 Test report

The test report should indicate:

- All the information necessary for the complete identification of the sample;

- Sampling method adopted, if any;

- All operational details not specified in this standard and some factors that may have affected the test results;

- The obtained result, indicating the method of representation adopted;

- Final results cited if repeated checks have been made;

- Quantitative work functions should be established separately for each type and specification of ice cream products;

- The working function needs to be validated by plate counting every six months.

8 Standard specification

This standard was completed on 6th September 2021.

Appendix A

A1 LB liquid medium

A1.1 Components

Yeast Extract 5g

Tryptone 10 g

Sodium chloride 10 g

Distilled Water 1000 mL

A1.2 Preparation

To prepare the solution, the specified ingredients should be added to distilled water, and then the mixture should be boiled and stirred until fully dissolved. The pH of the solution should be adjusted to 7.0±0.2 using an appropriate buffer solution. Next, the solution should be divided into either test tubes or conical bottles, and sterilized via autoclaving at 121 ℃ for a duration of 15 minutes.

A2 Plate count agar

A2.1 Components

Tryptone 5.0g

Yeast Extract 2.5g

Glucose 1.0g

June Fat 15.0g

Distilled Water 1000 mL

A2.2 Preparation

To prepare the solution, the specified ingredients should be added to distilled water, and then the mixture should be boiled and stirred until fully dissolved. The pH of the solution should be adjusted to 7.0±0.2 using an appropriate buffer solution. Next, the solution should be divided into either test tubes or conical bottles, and sterilized via autoclaving at 121 ℃ for a duration of 15 minutes.

アプリケーションノート

2023-10-31T06:29:23Z

Mori1240:

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]

* [[J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration]]日本語

* [[J.Method for Counting the Total Number of Colonies in Ice Cream]]

* [[J.Rapid Determination Method for Total Colony Count of Pathogenic Vibrio in Clams]]

* [[J.Rapid Determination Method for Total Number of Pathogenic Vibrio Volonies in Shrimp Aquaculture Water]]

* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-31T06:09:49Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。正規分布(bell-shaped)増殖速度曲線の最大値は大腸菌の最大増殖速度に相当します。また、複数の増殖速度曲線、例えば1，2，3を選んで同じ表示パネルにオーバレイ表示すれば、比較や分析が容易になります。また、最大値を示す時間（横軸）から、それに相当するサンプルの初期接種濃度が推測できます。一般的に横軸上での値が小さいほど高濃度で、ピークの高さ（縦軸）が大きければ大腸菌の最大増殖も大きくなります。"Peak" ボタンをクリックすると、曲線上の正確なピーク座標が表示します。作動曲線の水平軸値を組み合わせれば（作動曲線の設定については「E. coliの自動定量測定」の章で説明します）、サンプルA、B、およびCの初期濃度を算出することができます。

4)二次微分処理を行えば、上記で説明した4つの増殖速度曲線の増殖加速度曲線が得られます。例えば増殖速度曲線1、2、および3を選択した場合、"Second Derivative" ボタンをクリックするとそれぞれのピークと谷を含む3つの加速度曲線を作成します。ピーク時の横軸の値は大腸菌の増殖加速度が最大を示す時を表し、谷の横軸値は大腸菌の増殖減速度が最大になる時を示します。 "Peak" および "Trough" ボタンをクリックすると、増殖加速度曲線上の各ピークおよび谷のデータ値が直読できます。注意：詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-31T05:47:09Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。正規分布(bell-shaped)増殖速度曲線の最大値は大腸菌の最大増殖速度に相当します。また、複数の増殖速度曲線、例えば1，2，3を選んで同じ表示パネルにオーバレイ表示すれば、比較や分析が容易になります。また、最大値を示す時間（横軸）から、それに相当するサンプルの初期接種濃度が推測できます。一般的に横軸上での値が小さいほど高濃度で、ピークの高さ（縦軸）が大きければ大腸菌の最大増殖も大きくなります。"Peak" ボタンをクリックすると、曲線上の正確なピーク座標が表示します。作動曲線の水平軸値を組み合わせれば（作動曲線の設定については「E. coliの自動定量測定」の章で説明します）、サンプルA、B、およびCの初期濃度を算出することができます。

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-31T03:10:52Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。正規分布(bell-shaped)増殖速度曲線の最大値は大腸菌の最大増殖速度に相当します。また、複数の増殖速度曲線、例えば1，2，3を選んで同じ表示パネルにオーバレイ表示すれば、比較や分析が容易になります。また、最大値を示す時間（横軸）から、それに相当するサンプルの初期接種濃度があらかじめ推測できます。一般的に横軸上での値が小さいほど高濃度です。ピークの高さ（縦軸）は大腸菌の最大増殖の違いを予備的に知るのに利用できます。 The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-31T03:09:13Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。正規分布(bell-shaped)増殖速度曲線の最大値は大腸菌の最大増殖速度に相当します。また、複数の増殖速度曲線、例えば1，2，3を選んで同じ表示パネルにオーバレイ表示すれば、比較や分析が容易になります。また、最大値を示す時間（横軸）から、それに相当するサンプルの初期接種濃度があらかじめ推測できます。一般的に横軸上での値が小さいほど高濃度です。ピークの高さ（縦軸）は大腸菌の最大増殖の違いを一時的に知るのに使用できます。 The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-31T02:01:21Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 増殖速度曲線、増殖加速度曲線、および動態パラメータの取得

1) CellStatzインターフェース上の "Data Management" 機能バーを使って、個別に1つまたは複数のデータセットを選択し、後続の分析のために活用できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1から4と増殖曲線8を選択し、これらの5つの曲線を詳細に分析のために利用します。

2) 実験者はCellStatzユーザーインターフェースの "Data Management" 機能を使って、1つまたは複数のデータセットを選び分析できます。例えば、サンプルA、サンプルB、サンプルC、サンプルD、および陰性コントロールNに対応する増殖曲線1、2、3、4、および8を選択すると、これらの5つの曲線を各々活用できます。

多項式アルゴリズムを使って2から20の次数を入力し「Curve Fitting」ボタンをクリックすると、これらの5つの曲線を適格処理したグラフィック描画が取得できます。またドロップダウンメニューから陰性コントロール（曲線8）を選択すれば、サンプルA、B、C、およびDに対応する補正増殖曲線をフィッティング処理した曲線も取得できます。

3) 多項式アルゴリズムを選択して2から20の次数を入力した後に"Curve Fitting" ボタンをクリックすれば、サンプルA、B、C、D、および陰性コントロールNに対応する5つの選択した曲線のフィｯティング処理したグラフが取得できます。陰性コントロールNに対応するサンプルA、B、C、およびDの補正増殖速度曲線は、ドロップダウンメニューから陰性コントロールNを選択することで取得できます。4サンプルの補正増殖速度曲線は"First Derivative" ボタンをクリックすれば取得できます。The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-30T09:06:26Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-30T09:05:26Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、作動チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 増殖曲線の測定

1)CellStatz微生物増殖アナライザーの検出チャンバー内の温度が36℃で安定したら、用意したサンプルチューブ（A、B、C、D、E、およびF）と陽性コントロール試験管（O）および陰性コントロール試験管（N）を、それぞれチャンネル1から8に各試験管を順番に挿入します。注意：この操作はできるだけ迅速に、1分以内で行ってください。

2)CellStatz作業インターフェース上の "Start" ボタンをクリックすると、システムは各検出試験管内の培養液の電気伝導率を電圧値として表し、60秒毎に読み取ります。その後システムはこれらの値を基に時間を横軸とし、電導率を縦軸とするグラフにプロットし、1から8チャンネルの一次増殖曲線を作成します。これらの増殖曲線は、各作動チャンネルの対応する表示エリアにリアルタイムで表示します。増殖曲線1から6は、LB培地で培養されたサンプル試験管AからFの増殖曲線に相関します。対照的に、曲線7および8は、陽性コントロール試験管Oおよび陰性コントロール試験管Nの増殖曲線を表します。

3)使用者には作動インターフェースの "Summary" 機能エリア内から興味のある複数の増殖曲線を選択するオプションがあります。選択した増殖曲線を"Summary" 表示エリアで同時に表示、および重ね合わせて表示することができます。ユーザーは対応するオプションをクリックすることで、増殖曲線（グループ）をオフセットモードで視覚化することも可能です。さらに、曲線1から8のいずれかを基準増殖曲線に設定し、補正モードで増殖曲線（グループ）を表示することもできます。注意：一般的に、陰性サンプルNに対応する増殖曲線、つまり曲線8を基準曲線として用います。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。

4) 手動で中断しない限り、CellStatz検出システムは指定されたシグナル取得回数制限（1200回）に達すると自動的に測定プロセスを終了し、データは指定された "E. coli-101" ファイルに保存されます。このファイルには8つの増殖曲線が1から8の名称で含まれています。または、測定プロセス中に"Save" ボタンをクリックしデータを "E. coli-101" ファイルに保存することも可能です。その場合は "E. coli-101" ファイルにはそれまでの記録シグナルの増殖曲線1から8が保存されます。注意： "Save" をクリックすると、測定操作が終了します。詳細については、装置のマニュアルを参照してください。
3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-30T08:25:28Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 機器の準備

1) CellStatz微生物増殖アナライザーとそれに使用するコンピュータの電源をオンにします。装置は約10秒間、自己診断チェックを行います。

2) コンピュータ上でCellStatzソフトウェアのショートカットをダブルクリックし作動インターフェースを開きます。

3) バクテリアを培養する温度を設定します（36℃を例として使用）、次に「実行」をクリックします。周囲の温度が約25℃の場合、装置の検出チャンバー内の温度は約30分後に36℃で安定します。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

4) CellStatz作動インターフェースの「設定」メニューで、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、シグナル取得頻度、シグナル取得回数、および実験データの保存ファイル名などの情報を入力します。刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、信号取得頻度、信号取得回数は、テンプレートデータを呼び出すことで迅速に入力することも可能です。ここでは、一般的に使用される測定パラメータを例に取って、刺激周波数、刺激レベル、使用チャンネル、信号取得頻度、信号取得回数をそれぞれ200 MHz、90%、1～8（この実験では装置の検出チャンネルに挿入できる試験管が8本に限られています）、60秒、および1200回に設定されています。実験データの保存ファイル名は「E. coli-101」とします。詳細については、装置の操作マニュアルを参照してください。

5)測定パラメータを設定したら、"OK" ボタンをクリックして記録を開始します。

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-26T09:07:59Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

注: サンプルを準備する過程で、周囲の環境微生物からの汚染を避けることが不可欠です。装置にセットするまではサンプル試験管を4℃で保存し、1時間以内に使用する必要があります。

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-26T08:59:55Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) 研究者の求めに応じ、試験管を無菌のゴム栓または無菌の0.22 µm / 13 cmのディスポーザブルフィルターで密封することも可能です。ディスポーザブルフィルターで密封する場合が図例されています。
5) 陽性コントロールサンプルO（10^6 CFU/mLのE. coli品質管理株で接種）と陰性コントロールサンプルNを上記と同様の方法と手順で用意し、後の使用の為に試験管（試験管OとN）に分注しておきます。

Note: During the sample preparation process, it is essential to avoid contamination from surrounding environmental microorganisms. Before loading onto the machine, the sample tubes should be stored at 4 ℃ and for no longer than 1 hour.

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-26T08:14:46Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) According to the experimental requirements of the researchers, the sample tube can be sealed with a sterile rubber stopper or a sterile 0.22 µm/13 cm disposable filter. In this case, the use of a disposable filter for sealing is illustrated.

5) The positive control sample O (inoculated with 10^6 CFU/mL E. coli quality control strain) and negative control sample N are prepared using the same method and steps as described above, and are pipetted into tubes (tubes O and N) for future use.

Note: During the sample preparation process, it is essential to avoid contamination from surrounding environmental microorganisms. Before loading onto the machine, the sample tubes should be stored at 4 ℃ and for no longer than 1 hour.

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-26T08:13:57Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) 1. LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 2. 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。

3) 3. 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) According to the experimental requirements of the researchers, the sample tube can be sealed with a sterile rubber stopper or a sterile 0.22 µm/13 cm disposable filter. In this case, the use of a disposable filter for sealing is illustrated.

5) The positive control sample O (inoculated with 10^6 CFU/mL E. coli quality control strain) and negative control sample N are prepared using the same method and steps as described above, and are pipetted into tubes (tubes O and N) for future use.

Note: During the sample preparation process, it is essential to avoid contamination from surrounding environmental microorganisms. Before loading onto the machine, the sample tubes should be stored at 4 ℃ and for no longer than 1 hour.

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-26T08:13:26Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 手順

3.1 サンプルの準備

1) 1. LB液体培地を滅菌し、個別の容器に分注します

2) 2. 活性化した対象のE. coliサンプル（サンプルA、B、C、D、E、およびF）をLB液体培地に接種して接種液A、B、C、D、E、およびFとします。
3) 3. 接種液A、B、C、D、E、およびFから各1.8 mLを取り、別々の無菌の試験管に入れ、それぞれサンプルチューブA、B、C、D、E、およびFとラベルを付けます。

4) According to the experimental requirements of the researchers, the sample tube can be sealed with a sterile rubber stopper or a sterile 0.22 µm/13 cm disposable filter. In this case, the use of a disposable filter for sealing is illustrated.

5) The positive control sample O (inoculated with 10^6 CFU/mL E. coli quality control strain) and negative control sample N are prepared using the same method and steps as described above, and are pipetted into tubes (tubes O and N) for future use.

Note: During the sample preparation process, it is essential to avoid contamination from surrounding environmental microorganisms. Before loading onto the machine, the sample tubes should be stored at 4 ℃ and for no longer than 1 hour.

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-26T08:05:13Z

Mori1240:

1 目的

液体培地中の大腸菌の増殖動態を定量化すること（例としてLB培地を使用）：増殖曲線、増殖速度、および加速度等の主要な増殖動態パラメータを分析し取得する。

2 序論

対象とする複数の大腸菌（E. col）サンプルを採り、それらを無菌のLB液体培地に接種し接種液とします。次に、各接種液をディスポーザブルの試験管に入れサンプルとします。これらの試験管をCellStatz微生物増殖アナライザーの各検出チャンネルに挿入します。CellStatzは、各E. colサンプルの増殖曲線を自動的にリアルタイムで測定し、複数のサンプルの増殖曲線を重ね合わせて表示します。増殖曲線が決定されたらCellStatzシステムの自動データ処理機能を使って、対象のE. coliサンプルの増殖速度や加速度曲線、および主要な増殖動態パラメータが取得できます。一般的に、陽性コントロールとして既知の濃度（たとえば106 CFU/mL）のE. coli品質管理株で接種されたLB液体培地が使用され、無菌のLB液体培地が陰性コントロールとして使用されます。
この電子的モニタリングベースの方法は信頼性が高く、効率的であり、大腸菌の増殖動態の研究や関連するアプリケーションの開発に適しています。

3 Procedure

3.1 Samples Preparation

1) Sterilize LB liquid medium and divide it into separate containers.

2) Inoculate the activated target E. coli samples (samples A, B, C, D, E, and F) into LB liquid medium to form inoculants A, B, C, D, E, and F.

3) Take 1.8 mL of inoculant A, B, C, D, E, and F, and place them into separate sterile test tubes, labelled as sample tube A, B, C, D, E, and F, respectively.

4) According to the experimental requirements of the researchers, the sample tube can be sealed with a sterile rubber stopper or a sterile 0.22 µm/13 cm disposable filter. In this case, the use of a disposable filter for sealing is illustrated.

5) The positive control sample O (inoculated with 10^6 CFU/mL E. coli quality control strain) and negative control sample N are prepared using the same method and steps as described above, and are pipetted into tubes (tubes O and N) for future use.

Note: During the sample preparation process, it is essential to avoid contamination from surrounding environmental microorganisms. Before loading onto the machine, the sample tubes should be stored at 4 ℃ and for no longer than 1 hour.

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

J.Rapid Determination Method for Total Number of Pathogenic Vibrio Volonies in Shrimp Aquaculture Water

2023-10-12T07:21:38Z

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1 Scope

This standard specifies the method for determining the total number of pathogenic Vibrio colonies in shrimp aquaculture water.

2 Normative references

This standard references certain provisions contained in the reference standard. For dated citation standards, subsequent changes or revisions will not apply. However, parties who agree to follow this standard are encouraged to consider using the latest version of the reference standard described below.

3 Principle of testing

During the growth process of pathogenic Vibrio, the microorganism metabolizes large molecules with weak electrical conductivity, such as amino acids, into small molecules and ions with better conductivity in the culture medium (i.e., thiosulfate-citrate-bile-sucrose agar liquid selective culture medium), causing changes in the conductivity of the liquid medium system. This change can be continuously monitored online in real-time using an electronic microbial growth analyser based on the capacitively-coupled non-contact conductance principle. The corresponding measurable time (Dt) exhibits an inverse relationship with the initial concentration (C0) of the cultivable bacteria, which can be established as a quantitative measurement curve. Therefore, the number and concentration of pathogenic Vibrio colonies in shrimp aquaculture water can be determined by automatically measuring Dt using the electronic microbial growth analyser.

4 Equipment and materials

In addition to the routine sterilization and culture equipment in the microbiology laboratory, the following equipment and materials are required:

4.1 16/32 channels CellStatz microbial growth analyser

4.2 Sterile surgical scalpels and forceps, disposable glass test tubes (referred to as "test tubes" for short)

4.3 Sterile glass bottles with a capacity of 100 mL specifically designed for microbiological applications

4.4 Micropipettes and tips: 100 μL (1 μL graduation), 1 mL (0.01 mL graduation), 5 mL (0.1 mL graduation), 10 mL (0.1 mL graduation)

4.5 Analytical balance: sensitivity of 0.001 g

4.6 Thermostatic incubator: 36°C ± 1°C

4.7 Sterile conical flask: Capacity of 250 mL, 500 mL

4.8 Sterile culture dish: Diameter of 90 mm

4.9 Sterile centrifuge tubes: Capacity of 2 mL, capacity of 15 mL

4.10 Thermal insulation container

5 Medium and reagent

5.1 LB liquid medium: Details see A1

5.2 Plate counting AGAR medium: Details see A2

6 Test procedure

See the block diagram below:

[[File:3 application block diagram.jpg]]

7 Detailed test procedure

7.1 Develop the standard growth curves for the total number of colonies

7.1.1 A 100 mL water sample was aseptically collected at random from the shrimp culture pond and transferred into a sterile microbiological bottle. The sample was then immediately transported to the laboratory under controlled temperature conditions using an incubator.

[[File:shrimp culture pond.jpg]]

7.1.2 Aseptic procedures were employed to aseptically transfer 2 mL of the mixed sample into a sterile 50 mL centrifuge tube. Subsequently, 18 mL of liquid thiosulfate-citrate-bile-sucrose (TCBS) culture medium was added to the centrifuge tube and mixed thoroughly to prepare a 10-fold diluted sample suspension denoted as F1.

7.1.3 The F1 sample suspension was diluted using liquid thiosulfate-citrate-bile-sucrose (TCBS) culture medium to prepare six different concentration gradients (10^-2, 10^-3, 10^-4, 10^-5, 10^-6), designated as F1, F2, F3, F4, F5, and F6. These samples were prepared as standard test samples for subsequent analysis.

7.1.4 3 mL of each standard test sample (F1-F6) were aseptically transferred using a 5 mL micropipette into three separate sterile culture plates, with 1 mL of TCBS liquid culture medium used as a negative control. Approximately 15-20 mL of TCBS agar, previously cooled to around 45℃ (maintained at 45℃±1℃ using a constant-temperature water bath), was poured into each plate. The plates were gently rotated to ensure uniform mixing of the agar and the test samples (F1-F6) and negative control (TCBS liquid culture medium). After the agar had solidified, 4 mL of liquid TCBS agar was added onto the surface of each plate, which was then gently swirled to distribute the agar evenly. The plates were incubated at 35℃±1℃ for 24 hours, and bacterial colonies that ranged from 30 to 300 colony-forming units (CFU) were selected and counted to determine the total number of Vibrio parahaemolyticus colonies. The average number of bacterial colonies was calculated, and the bacterial concentration (CFU/mL) of each standard test sample (F1-F6) was determined based on the dilution factor.

[[File:3 lab.jpg]]

7.1.5 A micropipette was used to extract 6 mL of the standard samples F1, F2, F3, F4, F5, and F6 for each of the three parallel measurements. These samples were then evenly distributed into three test tubes. Additionally, 6 mL of sterile TCBS liquid culture medium was added into three test tubes as blank controls, denoted as R1, R2, and R3. The 21 test tubes were inserted into the detection channel of an electronic microbial growth analyser, and the instrument software was opened. The temperature was set to 35℃, and the recording period for the conductivity σ was set to 1 min. The instrument was then run to generate real-time conductivity changes Δσ1-Δσ18 and ΔσR1-ΔσR3, as well as the relationship curves Q1-Q18 and QR1-QR3 between the conductivity changes and the cultivation time t. The inflection points Dt1-Dt18 and DtR1-DtR3 on the curves corresponded to the recognizable times for bacterial proliferation in each test tube. The recognizable time mean values for the initial inoculation concentrations C1-C6 were obtained by averaging the inflection points for each group. The recognizable time mean value for the initial inoculation concentration of 0 was obtained by averaging the inflection points for the blank controls. The recognizable time mean values were then inputted into an Excel spreadsheet and used to obtain the linear working function relationship formula Dt (min) = -k Lg(C) + m and the correlation coefficient R2 between the recognizable time mean value and the initial pathogenic vibrio colony total concentration in the analysed shrimp culture water.

7.2 Examine samples

7.2.1 Sample preparation: The same method as described in section 7.1.1 was used to prepare the samples for analysis.

7.2.2 On-machine testing: Use a micropipette to individually extract 2 mL of each on-machine sample to be tested, n1, n2, …… nx, and transfer them into separate test tubes. Use 2 mL of sterile TCBS liquid medium as a blank control. Insert the test tubes into the detection channel of an electronic microbial growth analyzer in order. Open the instrument software, set the temperature to 35℃, and set the recording period of conductivity σ to 1 min. Then, run the test for 12 hours to obtain the values of Dt1, Dt2, …… Dtn and Dtr on each curve.

7.2.3 Data acquisition: Substitute Dt1, Dt2, …… Dtn into the working function relationship formula Dt (min) = -k Lg (C) + m to obtain the corresponding values of Lg (C). This value multiplied by 10 Lg(C) is the total number of pathogenic Vibrio colonies in the shrimp aquaculture water being tested, reported in CFU/mL.

7.2.4 Result reporting: When the total number of pathogenic Vibrio colonies in the tested sample is <100, it is reported using two significant figures. When it is ≥100, the third digit is rounded using "rounding off" and then replaced with zeros to represent the result. The result can also be expressed in exponential form using 10 as the base.

7.3 Test report

The experimental report should include the following essential details:

- Complete identification of the sample, including all necessary information.
- Description of the sampling method used (if applicable).
- All operational details and potential factors that may have affected the test results, which are not specified in this standard.
- Presentation of the obtained results, along with an indication of the representation method used.
- Final results, referencing the results obtained from any reproducibility checks.

8 Additional information:

- The systematic error of this method is ≤20%.
- The linear range of this method is 10^1-10^5 CFU/mL.
- Separate working functions should be established for clam samples from different locations.
- The validity of the working function needs to be verified every six months using the plate counting method.
- Personnel and laboratory comparisons have been completed.

Appendix A

A.1: TCBS (Thiosulfate Citrate Bile Sucrose) Liquid Medium

A.1.1 Composition

Peptone: 10.0 g

Yeast extract: 5.0 g

Sodium citrate: 10.0 g

Sodium thiosulfate: 10.0 g

Sodium chloride: 10.0 g

Bile salt: 5.0 g

Sodium taurocholate: 3.0 g

Ferric citrate: 1.0 g

Sucrose: 20.0 g

Bromothymol blue: 0.04 g

Thymol blue: 0.04 g

Distilled water: 1000.0 mL

A.1.2 Preparation

The components listed in A.1.1 were dissolved in distilled water and the pH was adjusted to 8.6±0.2. The solution was heated to boiling until all the components were completely dissolved. The mixture was then cooled and kept for further use.

A.2: TCBS (Thiosulfate Citrate Bile Sucrose) Agar Medium

A.2.1 Composition

Peptone 10.0 g

Yeast extract 5.0 g

Sodium citrate 10.0 g

Sodium thiosulfate 10.0 g

Sodium chloride 10.0 g

Bile powder 5.0 g

Sodium taurocholate 3.0 g

Ferric citrate 1.0 g

Sucrose 20.0 g

Bromothymol blue 0.04 g

Thymol blue 0.04 g

Agar 15.0 g

Distilled water 1,000.0 mL

A2.2 Method
The components in A.2.1 are dissolved in distilled water, and the pH is adjusted to 8.6±0.2. The mixture is then heated and boiled until fully dissolved, and allowed to cool to about 50°C before use.

Experimental Data Support
Experimental Procedure:
Preparation of standard curve samples:

1 Sampling location: No. 10 workshop shrimp farming pond, Nan section of Binhai West Road, Haiyang City, Huanghai Aquatic Products Co., Ltd. 121°9′26.9028″E; 36°40′49.9152″N. Two parallel samples A1 and A2 were taken from the surface water and placed in sterile microbiological bottles. (Note: The above water samples to be tested are placed in a thermos box with ice packs.)

2 The water samples were brought back to the laboratory and left at room temperature. The YSI multi-parameter water quality detector was used to measure the following results:

[[File:table 1.jpg]]

3 Under aseptic conditions, 2 mL of the mixed sample to be tested was taken and placed in a sterile centrifuge tube of 50 mL. Then, 18 mL of TCBS liquid culture medium was added and mixed thoroughly to prepare a diluted 10-fold sample homogenate (F1).

4 The F1 sample homogenate was diluted with LB liquid culture medium to prepare 6 concentrations of standard test samples with dilutions of 0.5x10^-1, 10^-2, 0.5x10^-2, 10^-3, 10^-4. These dilutions were labelled as F1, F2, F3, F4, F5, and F6.

5 Using a 5 mL micropipette, 3 mL of each standard test sample (F1, F2, F3, F4, F5, and F6) were drawn and inoculated into 3 sterile culture dishes each. 1 mL of sterile TCBS was used as a blank control. About 15-20 mL of TCBS agar medium cooled to around 45℃ (which can be placed in a constant temperature water bath at 45℃±1℃ for insulation) was carefully poured into each culture dish. The culture dishes were gently rotated to mix the medium with the standard test samples (F1, F2, F3, F4, F5, and F6) and the liquid TCBS used as a blank control. After the agar solidified, 4 mL of unset TCBS agar was added to cover the surface of each plate using a micropipette. The plates were rotated and incubated at 35℃±1℃ for 24 hours. The plates with colony counts between 30-300 CFU were selected, and the number of colonies on each plate was counted to obtain the average number of colonies.

6 From the plate count results, the bacterial concentration of the sample can be obtained, which indicates the initial bacterial concentration of each sample in the standard curve. The detection time (Dt) of the sample with different bacterial concentrations that can reach a detectable change in the reaction can be obtained from the microbial growth curve. Based on the relationship between Dt and bacterial concentration, a standard curve can be constructed.

Prepare test samples:

1 A water sample was taken from the shrimp culture pool in Workshop 10 of Huanghai Aquatic Products Co., Ltd. Aseptically, 2 mL of the mixed sample was taken and placed in a 50 mL sterile centrifuge tube. 18 mL of TCBS liquid culture medium was added, mixed well, and prepared into a uniform solution of the test sample (Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7) with 10^-1 concentration.

2 Take 2 mL of each sample homogenate and transfer it to a test tube. Prepare two replicates for each sample. Place the test tubes, along with the standard curve samples, into a 32-channel microbiological growth sensor and incubate at 35°C for 12 hours. This will generate a microbial growth curve for the test samples.

3 The detection sample is subjected to plate counting as follows: the detection sample solution is serially diluted 10 times using TCBS, resulting in three dilutions: 10^-2, 10^-3, and 10^-4. Each dilution is inoculated onto 3 sterile culture dishes, with 1 mL per dish, and 1 mL of TCBS is added to a sterile culture dish as a blank control. Then, 15-20 mL of cooled (approximately 45℃) plate counting agar (which can be kept warm in a constant temperature water bath at 45℃±1℃) is carefully poured into each culture dish. The culture dishes are rotated gently to mix the agar with the sample solution, and allowed to solidify. Afterward, 3-4 mL of TCBS is added to cover the surface of each plate, and the plates are rotated and incubated at 35℃±1℃ for 24 hours. The plates with a bacterial count between 30 and 300 CFU are selected, and the number of bacterial colonies on each plate is counted. The total concentration of pathogenic vibrio bacteria in the detection sample is obtained by plate counting.

Data processing:

Plot the microbial growth curve based on the conductivity and cultivation time (T, in minutes) obtained from the microbial growth sensor. Obtain the quantitative working function Dt (min) = -k Lg(C) + m based on the relationship between the standard bacterial liquid concentration and detection time. Substitute the detection time Dt obtained when the 10^-1 test sample reaches detectable changes into the above function to obtain the corresponding Lg(C) value. The value of 10 Lg(C) is the total number of colonies in the 10^-1 test sample, which, when multiplied by 10, gives the total number of pathogenic Vibrio colonies in the test water sample (reported as CFU/mL).

From Table 2, we can see that the plate counting results of the standard curve sample is 2.8×10^5 CFU/mL, which means that the total number of pathogenic Vibrio colonies in the standard curve diluted samples tested by the machine are 2.8×10^4, 5.6×10^3, 2.8×10^3, 5.6×10^2, 2.8×10^2, and 2.8×10^1 CFU/mL, respectively. Based on the conductivity and cultivation time (T, in minutes) obtained from the microbial growth sensor of the standard curve diluted samples, the microbial growth curve can be plotted (Figure 2), and the detection time when the total number of pathogenic Vibrio colonies of different concentrations reached detectable changes can be obtained (Table 3). The relationship between the total number of pathogenic Vibrio colonies and detection time in shrimp culture water can be obtained by plotting the curve based on Table 3 (Figure 3), which is Dt = -121.63 Lg(C) + 795.48, R² = 0.9736. Then, based on the microbial growth curve of the test sample, the detection time T1~T7 when the sample reached detectable changes can be obtained, and the total number of pathogenic Vibrio colonies in the test sample can be obtained by substituting the time into the above relationship.

[[File:table 2.jpg]]

[[File:figure 1.jpg]]

[[File:table 3.jpg]]

[[File:figure 2.jpg]]

[[File:figure 3.jpg]]

[[File:table 4.jpg]]

Table 4 demonstrates that the total number of pathogenic Vibrio bacterial colonies detected using microbial growth sensors in various shrimp aquaculture water samples is within the same order of magnitude as the results obtained through plate counting, indicating the method's ability to meet the detection requirements. Furthermore, this approach enables the acquisition of microbial growth curves for deeper research and provides a rapid and efficient means of determining the total number of pathogenic Vibrio bacterial colonies in shrimp aquaculture water samples.

J.Rapid Determination Method for Total Colony Count of Pathogenic Vibrio in Clams

2023-10-12T07:20:14Z

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1 Scope

This standard outlines the methodology for determining the total colony count of pathogenic vibrio in clams.

2 Normative references

This standard references certain provisions contained in the reference standard. For dated citation standards, subsequent changes or revisions will not apply. However, parties who agree to follow this standard are encouraged to consider using the latest version of the reference standard described below.

3 Principle of testing

During the growth of pathogenic Vibrio, it metabolizes the large molecules in the medium (i.e., TCBS selective culture medium) with weak electrical conductivity into small molecules and ions with better electrical conductivity, resulting in a change in the conductivity of the liquid medium system. This change can be monitored in real-time using an electronic microbiological growth analyser based on the principle of capacitive-coupled, non-contact conductivity. The corresponding detectable time (Dt) shows a definite inverse relationship with the initial concentration of the cultivable bacteria (C0), which can serve as a quantitative measurement working curve. Therefore, by adopting an electronic microbiological growth analyser to automatically measure the Dt, the number and concentration of pathogenic Vibrio in the clam samples under test can be calculated.

4 Equipment and materials

In addition to the routine sterilization and cultivation equipment found in a microbiology laboratory, the other equipment and materials include:

4.1 16/32 channels CellStatz microbial growth analyser

4.2 Sterile surgical scalpels and forceps, disposable glass test tubes (referred to as "test tubes" for short)

4.3 A homogenizer

4.4 Micropipettes and tips: 100 μL (1 μL graduation), 1 mL (0.01 mL graduation), 5 mL (0.1 mL graduation), 10 mL (0.1 mL graduation)

4.5 Analytical balance: sensitivity of 0.001 g

4.6 Thermostatic incubator: 36°C ± 1°C

4.7 Sterile conical flasks: 250 mL and 500 mL capacity

4.8 Sterile petri dish, OD 90 mm

4.9 Sterile centrifuge tubes: capacity of 15 mL

5 Medium and reagent

5.1 TCBS (Thiosulfate Citrate Bile Sucrose) Liquid Medium: Details see A1

5.2 TCBS (Thiosulfate Citrate Bile Sucrose) Agar Medium: Details see A2

6 Test procedure

See the block diagram below:

[[File:2application block diagram.jpg]]

7 Detailed test procedure

7.1 Develop the standard growth curves for the total number of colonies

7.1.1 A random sampling technique was employed to collect a 0.2 kg sample of clams. The clam shells were thoroughly washed in tap water and any surface moisture was removed by shaking. The shells were then aseptically opened and both the clam meat and body fluid were collected as the composite sample for analysis.

7.1.2 Using a sterile 10 mL micropipette, 25 mL of the composite sample to be tested was aseptically transferred to a homogenizing cup. Next, 225 mL of TCBS liquid medium was added to the cup. The sample and medium were then homogenized using a rotary-blade homogenizer at a speed of 8000 r/min for 1 minute. The resulting homogenate was diluted 10-fold to prepare a uniform sample suspension.

7.1.3 The 10-fold diluted uniform sample suspension was subjected to four additional 10-fold serial dilutions using TCBS liquid medium, resulting in a total of five sample concentrations. These sample concentrations were labelled F1, F2, F3, F4, and F5 as the standards for subsequent analysis.

7.1.4 Using a sterile 5 mL micropipette, 2 mL of each of the standards F1, F2, F3, F4, and F5 were aseptically transferred to two separate sterile culture dishes. As a negative control, 1 mL of TCBS was added to a separate dish. Approximately 15-20 mL of TCBS agar, cooled to room temperature, was poured into each dish. The dishes were rotated gently to ensure that the TCBS agar, along with the sample standards and the negative control, were well mixed. After the agar had solidified, 4 mL of non-solidified TCBS agar was aseptically added to each plate surface, which was then rotated and incubated at 36°C ± 1°C for 20 hours. Colonies that appeared on plates with a count between 30 and 300 CFU were selected and counted, and the average number of colonies was determined. The bacterial liquid concentrations (C1, C2, C3, C4, and C5 in CFU/mL) of the standards F1, F2, F3, F4, and F5 were then calculated based on the dilution factor.

7.1.5 Using a micro-pipette to extract 6 mL of each of the five standard samples F1, F2, F3, F4, and F5 for testing. The samples were then evenly distributed into three test tubes for each sample (i.e., three parallel tests were performed). Additionally, 6 mL of sterile TCBS liquid culture medium was added to three test tubes and used as a blank control sample (R1, R2, and R3). All 18 test tubes were subsequently inserted into the detection channel of an electronic microbial growth analyser. The software was then opened and the temperature was set to 36°C. The recording cycle for the conductivity (σ) was set to 1 minute. The analyser was then run to obtain the real-time changes in the conductivity of the medium in each test tube (Δσ1, Δσ2, Δσ3, Δσ4, Δσ5, Δσ6, Δσ7, Δσ8, Δσ9, Δσ10, Δσ11, Δσ12, Δσ13, Δσ14, Δσ15, ΔσR1, ΔσR2, ΔσR3) and the corresponding relationship curve between the conductivity and the cultivation time (t) (i.e., Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8, Q9, Q10, Q11, Q12, Q13, Q14, Q15, QR1, QR2, and QR3).

The inflection points (Dt1-Dt15, DtR1, DtR2, and DtR3) on the curves corresponded to the recognizable time of bacterial growth in the test tubes. The mean recognizable times (Dt1m, Dt2m, Dt3m, Dt4m, and Dt5m) of the initial inoculation concentrations (C1-C5) were calculated by averaging the corresponding inflection points. Additionally, the mean recognizable time (Dtrm) for the zero initial inoculation concentration was calculated by averaging the inflection points of the blank control sample.

Subsequently, the mean recognizable times (Dt1-C1, Dt2-C2, Dt3-C3, Dt4-C4, and Dt5-C5) were inputted into an Excel spreadsheet to obtain the linear working formula (C (CFU/mL) = -nDt (min) +/- g) and correlation coefficient (r) between the mean recognizable times and the initial pathogenic Vibrio concentration in the clam samples. The constants n and g were dependent on the characteristics of the clam sample source.

Note:

When the correlation coefficient (r) is less than or equal to 0.8, it is necessary to re-determine the working function.

When Dtrm > 480 min, it indicates that the system has no false positive results.

7.2 Examine samples

7.2.1 Sample preparation: The same method as described in section 7.1.1 was used to prepare the samples for analysis.

7.2.2 On-machine testing: Using a micropipette, 2 mL of each sample (sample 1, sample 2, ..., sample n) were individually transferred into separate test tubes. A blank control was prepared using 2 mL of sterile TCBS liquid culture medium. The test tubes were inserted into the detection channels of the electronic microbial growth analyzer in sequence. The instrument software was opened, and the temperature was set to 36°C. The conductivity σ was recorded at intervals of 1 minute. The system was allowed to run for 8 hours, and the corresponding discernible times Dt1, Dt2, ..., Dtn and Dtr were obtained from the curves.

7.2.3 Data acquisition: The obtained values of Dt1, Dt2, ..., Dtn were used to calculate the total number of pathogenic Vibrio colonies in the clam samples. This was done by applying the working function relationship formula C (CFU/mL) = -nDt (min) +/- g to each value, where C represents the total number of pathogenic Vibrio colonies, n is the slope of the working function, Dt represents the detection time, and g is the y-intercept of the working function. The resulting values were multiplied by 10 to obtain the total number of pathogenic Vibrio colonies in the clam samples, reported in CFU/mL.
Note: When Dtrm > 480 min, it indicates that the system has no false positive results.

7.2.4 Results reporting: If the total number of pathogenic Vibrio colonies in the clam sample is less than 100, the result is reported with two significant figures. If the total number is greater than or equal to 100, the third digit is rounded using the "rounding" method and replaced with a zero. Alternatively, the result may be expressed in exponential notation with a base of 10.

7.3 Test report

The experimental report should include the following essential details:

- Complete identification of the sample, including all necessary information.
- Description of the sampling method used (if applicable).
- All operational details and potential factors that may have affected the test results, which are not specified in this standard.
- Presentation of the obtained results, along with an indication of the representation method used.
- Final results, referencing the results obtained from any reproducibility checks.

8 Additional information:

- The systematic error of this method is ≤20%.
- The linear range of this method is 10^1-10^5 CFU/mL.
- Separate working functions should be established for clam samples from different locations.
- The validity of the working function needs to be verified every six months using the plate counting method.
- Personnel and laboratory comparisons have been completed.

Appendix A

A.1: TCBS (Thiosulfate Citrate Bile Sucrose) Liquid Medium

A.1.1 Composition

Peptone: 10.0 g

Yeast extract: 5.0 g

Sodium citrate: 10.0 g

Sodium thiosulfate: 10.0 g

Sodium chloride: 10.0 g

Bile salt: 5.0 g

Sodium taurocholate: 3.0 g

Ferric citrate: 1.0 g

Sucrose: 20.0 g

Bromothymol blue: 0.04 g

Thymol blue: 0.04 g

Distilled water: 1000.0 mL

A.1.2 Preparation

The components listed in A.1.1 were dissolved in distilled water and the pH was adjusted to 8.6±0.2. The solution was heated to boiling until all the components were completely dissolved. The mixture was then cooled and kept for further use.

A.2: TCBS (Thiosulfate Citrate Bile Sucrose) Agar Medium

A.2.1 Composition

Peptone 10.0 g

Yeast extract 5.0 g

Sodium citrate 10.0 g

Sodium thiosulfate 10.0 g

Sodium chloride 10.0 g

Bile powder 5.0 g

Sodium taurocholate 3.0 g

Ferric citrate 1.0 g

Sucrose 20.0 g

Bromothymol blue 0.04 g

Thymol blue 0.04 g

Agar 15.0 g

Distilled water 1,000.0 mL

A2.2 Method
The components in A.2.1 are dissolved in distilled water, and the pH is adjusted to 8.6±0.2. The mixture is then heated and boiled until fully dissolved, and allowed to cool to about 50°C before use.

J.Method for Counting the Total Number of Colonies in Ice Cream

2023-10-12T07:18:55Z

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1 Scope

This standard outlines the methodology for determining the total count of colonies of both aerobic and facultative anaerobic bacteria in ice cream.

2 Normative references

This standard references certain provisions contained in the reference standard. For dated citation standards, subsequent changes or revisions will not apply. However, parties who agree to follow this standard are encouraged to consider using the latest version of the reference standard described below.GB 4789.2-2016 Food Microbiological Analysis - Total Colonies Count

3 Principle of testing

During microbial growth, large molecules with low electrical conductivity present in the medium undergo metabolic processes that transform them into small molecules and ions with higher electrical conductivity, such as amino acids. As a result, the conductivity of the medium changes. The detectable time for this change is inversely proportional to the logarithm of the initial microbial concentration. This allows for the determination of the concentration and quantity of culturable bacteria in the sample to be tested through the use of a working curve.

4 Equipment and materials

In addition to the routine sterilization and culture equipment in the microbiology laboratory, other equipment and materials are as follows:

4.1 16/32 channels CellStatz electronic microbial growth analyzer

4.2 Sterile scalpel

4.3 Micropipette and suction head: the measuring ranges are 100 μL, 1 mL and 5 mL, respectively

4.4 Scale: accuracy is 0.0001 g

4.5 Constant Temperature Incubator: 36 ℃±1 ℃, 30 ℃±1 ℃

4.6 Table Concentrator: ±1 ℃

4.7 Fridge: 2 ℃~5 ℃，-18℃~-20℃

4.8 Sterile petri dish, OD 90 mm

5 Medium and reagent

5.1 LB liquid medium: Details see A1

5.2 Plate counting AGAR medium: Details see A2

6 Test procedure

See block diagram shown below:

[[File:Example.jpg]]

7 Detailed test procedure

7.1 Develop the standard growth curves for the total number of colonies

7.1.1 To begin the experiment, a 100 μL aliquot of a specific mixed bacterial flora solution stored at -20℃ should be taken and inoculated into 4 mL of LB liquid medium. The culture should then be incubated overnight at 36℃ with shaking at 180 r/min.

7.1.2 The concentration of the activated bacterial solution will be determined by employing the plate counting method described in GB 4789.2-2016.

7.1.3 Following quantification of the bacterial solution, different concentration gradients will be established for the contamination of 1 mL of ice cream solution. Specifically, the bacterial concentration of the contaminated ice cream solution will be set at 1.0x10^7, 1.0×10^6, 1.0×10^5, 1.0×10^4, 1.0×10^3, 1.0×10^2, 1.0×10^1, and 0 CFU/mL. Subsequently, 1 mL of each contaminated ice cream solution will be mixed uniformly with 9 mL of LB liquid medium to generate standard growth curves with known bacterial concentrations of 1.0×10^6, 1.0×10^5, 1.0×10^4, 1.0×10^3, 1.0×10^2, 1.0×10^1, and 0 CFU/mL.

7.2 Procedure for samples to be examined

7.2.1 To begin the analysis, an appropriate amount of the ice cream sample will be obtained using a random sampling method. The representative samples will be collected using aseptic techniques and placed in sterilized containers to allow for natural melting. In cases where the ice cream is packaged, the opening of the packaging will be swabbed with 75% ethanol before sampling to ensure sterility.

7.2.2 A 1 mL aliquot of the ice cream solution will be transferred using a pipette and added to 9 mL of LB liquid medium. The solution will then be thoroughly mixed to prepare a bacterial solution containing 10% LB medium from the ice cream sample for analysis using the designated equipment.

7.3 Negative control sample
A 1 mL aliquot of sterile ice cream solution will be transferred and added to 9 mL of LB liquid medium. The mixture will be thoroughly mixed to prepare a negative control sample for analysis.

7.4 Culture the colonies

The prepared standard curve samples and the ice cream samples to be tested will be loaded into separate 2 mL test tubes. Each concentration level will have three reference samples. These test tubes will be placed into the designated equipment and incubated at 36°C for 12 hours. Conductivity measurements will be taken at 60-second intervals to obtain the necessary data.

7.5 Data processing

The data obtained from the microbial growth sensor, including electrical conductivity and culture time (T, in minutes), will be used to plot the microbial growth curve. By analyzing the relationship between the concentration of the standard bacterial solution and its corresponding detection time, a quantitative working function C bacteria (CFU/mL) = mT (min) + n will be obtained. The detection time (T) of the ice cream sample will be substituted into this function to obtain the total number of bacterial colonies present in the sample. The resulting number will be multiplied by 10 to determine the total number of bacterial colonies in the ice cream sample.

7.6 Results

7.6.1 If the total number of bacterial colonies in the samples obtained during session 7.5 is less than 100, the data shall be reported with two significant figures.

7.6.2 When reporting the total number of colonies of the samples obtained from session 7.5, the appropriate significant figures should be used based on the magnitude of the number. If the total number of colonies is less than 100, a two-digit significant number should be used. However, if the total number of colonies is greater than 100, the third digit should be rounded off and replaced by a zero. Alternatively, the number can be expressed in exponential form as a power of 10.

7.7 Test report

The test report should indicate:

- All the information necessary for the complete identification of the sample;

- Sampling method adopted, if any;

- All operational details not specified in this standard and some factors that may have affected the test results;

- The obtained result, indicating the method of representation adopted;

- Final results cited if repeated checks have been made;

- Quantitative work functions should be established separately for each type and specification of ice cream products;

- The working function needs to be validated by plate counting every six months.

8 Standard specification

This standard was completed on 6th September 2021.

Appendix A

A1 LB liquid medium

A1.1 Components

Yeast Extract 5g

Tryptone 10 g

Sodium chloride 10 g

Distilled Water 1000 mL

A1.2 Preparation

To prepare the solution, the specified ingredients should be added to distilled water, and then the mixture should be boiled and stirred until fully dissolved. The pH of the solution should be adjusted to 7.0±0.2 using an appropriate buffer solution. Next, the solution should be divided into either test tubes or conical bottles, and sterilized via autoclaving at 121 ℃ for a duration of 15 minutes.

A2 Plate count agar

A2.1 Components

Tryptone 5.0g

Yeast Extract 2.5g

Glucose 1.0g

June Fat 15.0g

Distilled Water 1000 mL

A2.2 Preparation

To prepare the solution, the specified ingredients should be added to distilled water, and then the mixture should be boiled and stirred until fully dissolved. The pH of the solution should be adjusted to 7.0±0.2 using an appropriate buffer solution. Next, the solution should be divided into either test tubes or conical bottles, and sterilized via autoclaving at 121 ℃ for a duration of 15 minutes.

アプリケーションノート

2023-10-12T07:18:04Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]

* [[J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration]]

* [[J.Method for Counting the Total Number of Colonies in Ice Cream]]

* [[J.Rapid Determination Method for Total Colony Count of Pathogenic Vibrio in Clams]]

* [[J.Rapid Determination Method for Total Number of Pathogenic Vibrio Volonies in Shrimp Aquaculture Water]]

* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration

2023-10-12T07:15:56Z

Mori1240: Created page with "1 Objective To quantify the Escherichia coli growth dynamics in liquid culture medium (using LB medium as an example): analysis of growth curve, growth Rate, and acceleration..."

1 Objective

To quantify the Escherichia coli growth dynamics in liquid culture medium (using LB medium as an example): analysis of growth curve, growth Rate, and acceleration to obtain key growth kinetics parameters

2 Introduction

Taking multiple samples of target Escherichia coli and inoculating them into sterile LB liquid culture medium creates the inoculum. Each inoculum is then placed in a disposable test tube, which serves as a sample to be tested. These tubes are inserted into a detection channel of the CellStatz electronic microbial growth analyser, which automatically measures and displays the growth curves of each E. coli sample in real-time, as well as the superimposed growth curves of several samples. After the growth curve determination is complete, the experimenter can use the automatic data processing function of the CellStatz system to obtain the growth rate and acceleration curves, as well as key growth kinetic parameters of the targeted E. coli samples. Generally, positive control uses LB liquid culture medium inoculated with a quality control strain of Escherichia coli at a known concentration, such as 106 CFU/mL, and sterile LB liquid culture medium is used as the negative control.

This electronic monitoring-based method is reliable and efficient, making it suitable for investigating the growth kinetics of Escherichia coli and the development of relevant applications.

3 Procedure

3.1 Samples Preparation

1) Sterilize LB liquid medium and divide it into separate containers.

2) Inoculate the activated target E. coli samples (samples A, B, C, D, E, and F) into LB liquid medium to form inoculants A, B, C, D, E, and F.

3) Take 1.8 mL of inoculant A, B, C, D, E, and F, and place them into separate sterile test tubes, labelled as sample tube A, B, C, D, E, and F, respectively.

4) According to the experimental requirements of the researchers, the sample tube can be sealed with a sterile rubber stopper or a sterile 0.22 µm/13 cm disposable filter. In this case, the use of a disposable filter for sealing is illustrated.

5) The positive control sample O (inoculated with 10^6 CFU/mL E. coli quality control strain) and negative control sample N are prepared using the same method and steps as described above, and are pipetted into tubes (tubes O and N) for future use.

Note: During the sample preparation process, it is essential to avoid contamination from surrounding environmental microorganisms. Before loading onto the machine, the sample tubes should be stored at 4 ℃ and for no longer than 1 hour.

3.2 Instrument Preparation

1) Turn on the power to the CellStatz electronic microbial growth analyser and the accompanying computer. The instrument will complete a self-check in approximately 10 seconds.

2) Double-click the shortcut for the CellStatz software on the computer to open the working interface.

3) Set the target temperature for bacterial culture (using 36℃ as an example), and then click "Run". When the ambient temperature is around 25℃, the temperature inside the detection chamber of the analyser will stabilize at 36℃ after approximately 30 minutes. For more details, refer to the instrument manual.

4) In the "Settings" menu of the CellStatz working interface, enter information such as stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, signal acquisition times, and the file name for saving experimental data. The stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times can also be quickly entered by calling template data. Here, taking commonly used measurement parameters as an example, the stimulation frequency, stimulation level, working channel, signal acquisition frequency, and signal acquisition times are set to 200 MHz, 90%, 1-8 (there are only 8 sample tubes to be inserted into the detection channel of the instrument in this experiment), 60 s, and 1200 times, respectively. The file name for saving the experimental data is "E. coli-101". For more details, refer to the instrument manual.

5) After setting the measurement parameters, click the "OK" button to start recording.

3.3 Measurement of Growth Curves

1) Once the temperature within the detection chamber of the CellStatz electronic microbial growth analyzer stabilizes at 36℃, the prepared sample tubes (A, B, C, D, E, and F) along with the positive control tube (O) and negative control tube (N) are individually inserted into a detection channel of the analyzer. This process is performed sequentially, such that each tube is inserted into channels 1-8 in a consecutive manner. Note: This operation should be performed as expeditiously as possible, ideally within 1 minute.

2) Upon clicking the "Start" button on the CellStatz work interface, the system initiates the reading of the electrical conductivity, expressed in apparent voltage values, of the solution in each detection tube at intervals of 60 seconds. Subsequently, the system plots these values on a graph with time as the abscissa and the conductivity as the ordinate, generating the primary growth curves 1 through 8. These curves are displayed in real-time in their respective display fields for each working channel. Curves 1 through 6 pertain to the growth curves of sample tubes A through F, respectively, cultivated in LB medium. In contrast, curves 7 and 8 represent the growth curves of the positive control tube O and the negative control tube N, respectively.

3) The experimental operator has the option to select multiple growth curves of interest from within the "Summary" functional area of the work interface. These curves can be viewed concurrently and overlaid upon each other in the "Summary" display field. The user also has the option to visualize the curves (groups) in offset mode by clicking the corresponding option. Additionally, it is possible to establish any of the curves 1 through 8 as a reference curve and view the curves (groups) in correction mode by selecting the "Delta Mode" option. Note: As a general practice, the growth curve corresponding to the negative sample N, i.e., curve 8, is typically used as the reference curve. For more details, refer to the instrument manual.

4) Unless manually interrupted, the CellStatz detection system will terminate the measurement procedure automatically upon reaching the specified signal acquisition limit of 1200 times, after which the data will be saved to the designated "E. coli-101" file. This file contains all eight curves, namely, curves 1 through 8. Alternatively, the experimental operator may elect to save the data to the "E. coli-101" file by clicking the "Save" button during the measurement process. Subsequently, the "E. coli-101" file will also comprise all eight curves, curves 1 through 8. Note: Clicking "Save" will terminate the measurement operation. For more details, refer to the instrument manual.

3.4 Obtain the growth rate curve, growth acceleration curve, and kinetic parameters

1) By utilizing the "Data Management" function bar located on the CellStatz interface, an individual can selectively choose one or more data sets for subsequent analysis. For example, if one were to choose curves 1 through 4 and curve 8, which correspond to sample A, sample B, sample C, sample D, and negative control N, respectively, these five curves would become activated for further analysis.

2) The experimenter can select one or multiple data sets to be analyzed through the "Data Management" function in the CellStatz user interface. For example, selecting the curves 1, 2, 3, 4, and 8, corresponding to samples A, B, C, D, and negative control N, respectively, activates these five curves.

Using the polynomial algorithm, a degree between 2 and 20 is inputted, and by clicking the "Curve Fitting" button, smooth graphical representations of these five curves are obtained. The experimenter can select the negative control (i.e., curve 8) as a reference from the drop-down menu, in order to obtain the calibrated smooth curves corresponding to samples A, B, C, and D.

3) After selecting the polynomial algorithm and inputting an order between 2 and 20, the user can obtain the smoothed graphs of the five selected curves, including samples A, B, C, D, and negative control N, by clicking on the "Curve Fitting" button. To obtain the corrected smoothed curves of samples A, B, C, and D corresponding to the negative control N, the user can choose the negative control N as the reference in the drop-down menu. The corrected growth rate curves of the four samples can be obtained by clicking the "First Derivative" button. The peak value of the bell-shaped growth rate curve corresponds to the maximum growth rate of E. coli. To facilitate comparison and analysis, the user can select multiple curves to be overlaid and displayed in the same display panel by choosing the growth rate curves 1, 2, and 3, for example. By observing the time (horizontal axis) at which their peak values appear, the corresponding initial inoculum concentrations of the samples can be preliminarily estimated. Generally, the smaller the value on the horizontal axis, the higher the concentration. The peak height (vertical axis) can be used to preliminarily determine the differences in maximum growth. Generally, the larger the value on the vertical axis, the greater the maximum growth. By clicking the "Peak" button, the exact coordinates of the peak values on the curve can be displayed. Combining the horizontal axis values of the working curve (the establishment of the working curve is described in the "Automated Quantitative Determination of E. coli" section) can be used to calculate the initial concentration of E. coli in samples A, B, and C.

4) In order to obtain the growth acceleration curves for the four selected growth rate curves mentioned above, the user can perform second-order derivative processing. For example, if growth rate curves 1, 2, and 3 are selected, the user can click on the "Second Derivative" button to generate three curves, each consisting of a peak and a trough. The abscissa value of the peak corresponds to the moment when the E. coli growth acceleration is maximal, while the abscissa value of the trough corresponds to the moment when the E. coli growth deceleration is maximal. By clicking on the "Peak" and "Trough" buttons, the user can read the specific data of each peak and trough value on the growth acceleration curve. Note: For more details, refer to the instrument manual.

アプリケーションノート

2023-10-12T07:14:44Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]

* [[J.Quantification of Escherichia coli Growth Dynamics including Growth Kinetics, Growth Rate, and Acceleration]]

* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

アプリケーションノート

2023-10-11T08:07:18Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]
* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

アプリケーションノート

2023-10-11T08:06:27Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

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== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

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EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

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== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

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C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]
* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

* [[J.Monitoring Bacterial Growth using a Capacitively-Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D)]]

* [[日本語Monitoring Bacterial Growth using a Capacitively-Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D)]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

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[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip

2023-10-11T08:05:41Z

Mori1240: Created page with "''The conductivity of a liquid inside a pipette tip can be measured using the [https://www.edaq.com/ER818 ER818] Octal Contactless Conductivity System.'' === Introduction ===..."

''The conductivity of a liquid inside a pipette tip can be measured using the [https://www.edaq.com/ER818 ER818] Octal Contactless Conductivity System.''

=== Introduction ===

The ER818 offers a method to measure the conductivity of a liquid inside a pipette tip. This can be integrated into an automated robotic system, which delivers the pipette tip into the Octal headstage. Measuring the conductivity directly in the pipette tip, instead of transferring the liquid to a measuring vessel, has a number of advantages:

* Low sample volumes
* Low sample wastage
* Zero cross-contamination

The system has a conductivity range typically of 100 µS/cm to 10,000 µS/cm (the range is determined by the inner diameter of the sample tube).

[[File:Hamilton pipette tip inside C4D ER818 ET128 hor.jpg|300px|thumb|left|Hamilton pipette tip and the positioning of the C4D electrodes (in red)]]

The system uses a [https://www.edaq.com/c4d-contactless-conductivity-introduction capacitively-coupled contactless conductivity] measurement (C4D). This applies a high frequency signal to an excitation electrode on the outside of the pipette tip. This couples the signal to the sample by capacitive-coupling. A detection electrode, located some distance from the sample, measures the resulting current. The current is proportional to the sample conductivity. The measured quantity will depend on the physical dimensions of the test volume and its conductivity.

[[File:Sample tube types C4D ER818 ET128.jpg|200px|thumb|right|Typical sample mediums]]
'''Other possible sample mediums.''' Typical sample mediums are shown in the figure. All are based on individual samples, except for the 1600 µm outer diameter (OD) capillary, which also allows for a continuous conductivity measurement to be made as the sample flow through the capillary.

1. Straight pipette tip

2. Tapered pipette tip

3. Capillary tubing with 1600 µm OD

4. Melting point disposable glass tube with 1600 µm OD

5. NMR tube with 5 mm OD

[[File:Setup C4D ER818 ET128.jpg|300px|thumb|right|Equipment setup with ER815 and ET128]]
=== Equipment Required ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] Octal Contactless Conductivity System, which includes:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] Contactless Conductivity Detector
** ET128 Octal headstage
* A computer with [Http://www.edaq.com/ES500 Chart software] or your own software to record the data (for example, Tera Term, LabVIEW, C#, WinWedge or HyperACCESS)
* Your pipette tips with samples
* A standard solution with conductivity in the middle of the measuring range, say 5 mS/cm

=== Experiment Procedure ===
A Quick Start guide describes how to connect the system, how to use Tera Term software to calibrate the system using a standard solution, how to adjust the gain and measure the conductivity of an unknown sample. The Quick Start guide can be downloaded from the [https://www.edaq.com/edaq-product-manuals manuals webpage].

=== Notes ===
==== Temperature ====
The volumes of the liquids involved in these measurements are very small and subject to temperature variation. Typically there will be a 4 to 5 °C temperature difference between the ambient laboratory air and the internal temperature of the ET128 Octal headstage. This corresponds to a potential error in conductivity measurement of approximately 5-6%. Since the internal temperature of the headstage is available, temperature compensation can be performed.

Allowing some time for the temperature to equalise can also help in reducing the temperature error. Another approach is to make the conductivity measurement as quickly as possible, before the sample temperature increases.

==== Use of a Reference Channel ====

In some applications where small changes in conductivity are to be measured, a reference channel can be used increase the sensitivity of the system and allow for temperature compensation. For example, if the conductivity of the unknown solutions are in the range 2 to 4 mS/cm, a reference solution of 3 mS/cm is selected and placed in the reference channel of the ET128 Octal headstage. This subtracts the reference conductivity value from the unknown solution's conductivity value, so that only the difference is displayed. An advantage of this technique is that any temperature drift in the reference will be removed from the unknown solution, thereby providing temperature compensation.

アプリケーションノート

2023-10-11T08:04:03Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]
* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[J.Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

* [[日本語Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

* [[日本語Monitoring Bacterial Growth using a Capacitively-Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D)]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores

2023-10-11T08:03:00Z

Mori1240: Created page with "Figure 1. Ice core from NEEM (North Greenland Eemian Ice Drilling) ''The eDAQ C4D was used to measure the very low conductiv..."

[[File:Ice core from NEEM.jpg|300px|thumb|right|Figure 1. Ice core from NEEM (North Greenland Eemian Ice Drilling)]]

''The eDAQ C4D was used to measure the very low conductivity of water melted from ice cores taken from the South Dome in Greenland.''

== Introduction ==
Ice cores enclose a variety climate proxies that are valuable for understanding the past climate of our planet. These proxies include trace gases, salts, dust, stable isotopes and acids. Continuous Flow Analysis (CFA) is a method of measuring these chemical impurities by analyzing the water that derives from melting a certain piece cut from the ice core. The [http://www.edaq.com/c4d-contactless-conductivity-detector eDAQ C4D] was used to measure the conductivity of shallow ice cores taken from the South Dome in Greenland.
The results are compared with a bench top conductivity meter and with other detection methods of the CFA system as well.

This original research was conducted in 2014 by Maria Arvaniti, Anders Svensson and Paul Vallelonga from the Centre for Ice and Climate at the Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Denmark:

[http://www.iceandclimate.nbi.ku.dk/publications/theses/M._Arvaniti_Thesis.pdf “Application of Contactless Conductivity Detection to Ice Core Analysis”] (2.5 MB pdf, Master’s thesis 2014)

== Experimental ==
[[File:Schematic overview of the Continuous Flow Analysis system2.jpg|400px|thumb|right|Figure 2. Schematic overview of the Continuous Flow Analysis system]]

The performance of the C4D was tested for discrete measurements of conductivity using standards with a range of conductivity values typically found in ice cores. Various experimental parameters were then investigated and optimised, such as tubing material, tubing inner diameter, C4D frequency and detector response time.

The C4D was then used to measure the conductivity of water melted from an ice core. Figure 2 shows the Continuous Flow Analysis system. The ice core is placed vertically inside the melting unit over a heated melt head. This produces a steady stream of the melted ice core water. This is passed through a dedubbler to remove ancient air trapped in the ice. The water stream is then split and passed through the different detectors:
* Contactless conductivity detector (C4D)
* Benchtop conductivity meter
* Dust particle detector
* Absorption spectroscopy detector
* Fluorescence detector

The absorption and fluorescence detectors are used for detecting the various chemical species incorporated inside the water sample. For example, calcium was detected using the fluorescence detector, while sodium and hydrogen cations were detected using the absorption detector. Conductivity and dust measurements are non-destructive methods used for measuring the bulk conductivity of ions and the dust content in the sample, respectively.

== Some of the Equipment Required ==
* [Http://www.edaq.com/ER225 ER225 C4D Data System]
* [http://www.edaq.com/ET131 ET131 Configurable C4D Detector/Monitor Headstage]; the conductivity of the water from Arctic ice cores is very low, so a modified version of the ET131 was developed to measure conductivity in the range of 100 nS/cm to 20 µS/cm. We now also have a 20 nS/cm to 4 µS/cm version.
* Amber Science Model 3082 Multi-Function Conductivity Meter with 829 Conductivity Micro Flow Cell.
* Tubing: clear perfluoroalkoxy alkane (PFA) tubing with 0.03 inch inner diameter and 0.0625 inch (1/16 inch) outer diameter; tubing with various inner diameters and materials (PEEK and PFA) were tested.

[[File:Optimum c4d frequency.jpg|250px|thumb|right|Figure 3. Good linearity between conductivity and C4D output voltage at 19.2 kHz frequency]]
C4D Settings:
* Amplitude = 100% (20 Vpp (Voltage peak-to-peak)).
* Frequency = 19.2 kHz, see Figure 3.

== Optimizing the Experimental Procedure ==
Various experiments were carried out to optimize parameters in the setup.
* Tubing inner diameter; tubing with inner diameters of 0.02, 0.03 and 0.04 inches were tested. As expected, the C4D produced a larger signal when using tubing with a larger inner diameter. The larger ID also reduced the back pressure. Tubing with 0.03 inch ID was chosen.
* Tubing material; tubing made from perfluoroalkoxy alkane (PFA) and polyether ether ketone (PEEK) were tested. perfluoroalkoxy alkane tubing was chosen.
* C4D signal response with different frequencies; different C4D frequencies were tested. The frequency of 19.2 kHz was chosen as it showed good linearity between C4D output voltage and conductivity, see Figure 3. The [http://www.edaq.com/chart-extensions Multipoint calibration] feature in the eDAQ [http://www.edaq.com/ES500 Chart software] may be used to calibrate such a signal.
* Detector response time; Response time is the time required for an instrument to respond to a sudden step change of the input. It is defined as the time required for the signal of the step function to rise from 5% to 95% of the final output. The C4D showed a faster response in conductivity changes than the benchtop conductivity meter.

== Results ==
[[File:C4d signal vs year.jpg|600px|thumb|right|Figure 4. Conductivity profile between 1960 and 2010]]

Figure 4 shows the conductivity profile for the South Dome ice core between 1960 and 2010. The black lines indicate peaks in both the conductivity and hydrogen cations concentration (not shown).

The conductivity of the South Dome ice core has two outstanding peaks between the years 1980-1990. They are 4-5 times larger than the mean conductivity range of the majority of data, and they match the hydrogen cation peaks recorded for the same years. Volcanic eruptions emit large amounts of gases and aerosols into the atmosphere, especially in the form of sulphuric acid and carbon dioxide. These large amounts of impurities injected into the atmosphere are deposited onto the surface of the ice, producing a higher conductivity signal. It is possible that the two peaks between 1980-1990 are volcanic signals, however, comparison with sulphate detection methods is recommended for further confirmation.

[[File:Ice core results at depth 4-11m.jpg|600px|thumb|right|Figure 5. Results from 2003 (10.5m) to 2009 (4.3m)]]

Figure 5 shows results for the ice core from 4-11m depth, which corresponds to the year 2003 (10.5m depth) to 2009 (4.3m depth).

The blue curve is calcium, the violet is sodium, the purple is dust, the green is hydrogen cations, the orange is conductivity measured by the benchtop conductivity meter, and the red is conductivity measured by the C4D detector. The measurements from the eDAQ C4D and the benchtop conductivity meter showed a linear relation with high correlation. The eDAQ C4D exhibits a faster response in conductivity changes than the benchtop conductivity meter.

アプリケーションノート

2023-10-11T08:01:58Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]
* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[J.Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[日本語Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[日本語Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

* [[日本語Monitoring Bacterial Growth using a Capacitively-Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D)]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

日本語Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D

2023-10-11T08:00:21Z

Mori1240: Replaced content with "["

[

J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D

2023-10-11T07:59:07Z

Mori1240: Created page with "Figure 1. Procedure for the measurement File:Scripps repeated measurements.jpg|300px|thumb|right|Figure..."

[[File:Scripps procedure for the measurement2.jpg|300px|thumb|right|Figure 1. Procedure for the measurement]]
[[File:Scripps repeated measurements.jpg|300px|thumb|right|Figure 2. Repeated measurements]]
[[File:Scripps Silicone oil.jpg|300px|thumb|right|Figure 3. Electronics immersed in silicone oil]]

== Introduction ==
The [http://www.edaq.com/c4d-contactless-conductivity-detector eDAQ C4D] was used by the Scripps Institution of Oceanography to measure [http://en.wikipedia.org/wiki/Total_inorganic_carbon total dissolved inorganic carbon (TCO2 or DIC)] of seawater using a flow injection analysis method. The device developed at Scripps will ultimately be used on autonomous platforms in order to continuously and remotely observe the ocean carbon cycle.

This original research was conducted by Phil Bresnahan and Todd Martz at the Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, USA. See their research paper on [http://dx.doi.org/10.1109/jsen.2018.2794882 “Gas Diffusion Cell Geometry for a Microfluidic Dissolved Inorganic Carbon Analyzer”].

== Autonomous Measurement ==

The measurement of total dissolved inorganic carbon is made on discrete, sub-millilitre seawater samples. The procedure is shown in Figure 1. The seawater sample is mixed with a small dose of hydrochloric acid (HCl) to force all the dissolved inorganic carbon into the carbon dioxide (CO2) phase. The carbon dioxide-rich sample then enters the diffusion cell, diffusing from the seawater side to the sodium hydroxide (NaOH) side, and replaces the hydroxide ions (OH-) with carbonate (CO32-). The carbonate-rich sodium hydroxide is then flushed across C4D electrodes, resulting in a downward peak (trough).

== Custom-made C4D ==
For this project, eDAQ designed the ET127 C4D sensor to provide a reliable method of measuring conductivity and conductivity changes in the range 100mS to 1uS/cm. The system provides a number of mechanisms to allow the selection of an appropriate range for a given application. The use of fully moulded surface mounted devices was essential to allow the system to withstand very high pressures in the deep ocean. The system runs from a 12 V power supply.

== Early Data ==
The system was tested in the lab by repeating thousands of runs on different DIC concentrations. In Figure 2, the colour scale corresponds to time, where the lighter colors are later samples. Flat lines without peaks represent samples free of carbon dioxide. By optimizing sample and reagent volumes, diffusion time, and mixing ratios, the system has been able to achieve excellent precision in DIC, approaching 0.1%. The electronics are immersed in silicon oil (Figure 3.) to minimise temperature variations and ultimately to enable equilibration of the electronics to ambient pressure in the ocean.

アプリケーションノート

2023-10-11T07:56:55Z

Mori1240: /* C4D 電導度検出器 */

== '''電気化学''' ==

ELE001 [[Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-]]

ELE002 [[サイクリックボルタンメトリー -抗酸化剤分析-]]

ELE003 [[Connecting 3rd Party Potentiostats to the e-corder ]]

ELE004 [[電気化学測定用ソフトウエア]]

ELE005 [[Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes Cleaning and Polishing Voltammetric Electrodes ]]

ELE006 [[Cyclic Voltammetry: Hints and Tips ]]

ELE007 [[How to Choose a Potentiostat ]]

== '''クロマトグラフィー PowerChrom''' ==

CHR001 [[Shimadzu GCs and HPLCs with PowerChrom ]]

CHR002 [[HP5890 GC with PowerChrom ]]

CHR003 [[Waters HPLC with PowerChrom ]]

CHR004 [[Ion Chromatographs with PowerChrom ]]

CHR005 [[PowerChrom を複数使って記録する　]]

== Chart ==

EAN001 [[Basics of Data Acquisition ]]

EAN002 [[Exporting Chart Data ]]

EAN003 [[Multiple e-corders with Chart ]]

EAN004 [[File:EAN004 Chart – A Tutorial.pdf (1.4 MB PDF) ]] (1.4 MB PDF)

EAN005 [[Using the SRS QCM200 Quartz Crystal Microbalance with an e-corder ]]

EAN006 [[Recording from Figaro Gas Sensors ]]

EAN007 [[ Jenway Spectrophotometer with the e-corder ]]

== '''C4D 電導度検出器''' ==
'''キャピラリー電気泳動装置との接続方法'''

C4D002 [[Agilent 1600CEシステム]]

C4D003 [[Connecting the C4D to the Beckman Coulter CE ]]

C4D004 [[Connecting the C4D to the PrinCE ]]

C4D005 [[Agilent 7100 CEシステム]]

'''テクニカルノート'''

C4D011 [[C4Dヘッドステージ]]

C4D012 [[Prince CEシステムを用いた塩化アセチルコリン分析]]

C4D013 [[C4Dキャピラリー電気泳動を用いた無機陽イオン検出]]

C4D014 [[ET125ヘッドステージを用いたC4Dイオンクロマトグラフィー]]

'''測定の手順'''

C4D015 [[C4Dマイクロチップ電気泳動のアニオン検出]]

C4D016 [[C4Dマイクロチップ電気泳動の原理および使用方法]]

C4D017 [[C4Dキャピラリー電気泳動の原理および使用方法]]

C4D019 [[PowerChrom ソフトウェアのC4D Profiler]]

C4D020 [[マイクロ流体チップ内の電気浸透流の測定]]

C4D021 [[C4Dキャピラリー電気泳動による飲料水のカチオンおよびアニオンの同時分析]]

'''応用'''

* [[非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング]]
* [[J.Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[日本語Measuring Total Dissolved Inorganic Carbon of Seawater using Flow Injection Analysis and C4D]]

* [[日本語Measuring the Conductivity of Melt Water from Arctic Ice Cores]]

* [[日本語Measuring the Conductivity of a Liquid in a Pipette Tip]]

* [[日本語Monitoring Bacterial Growth using a Capacitively-Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D)]]

== '''SDx テザードメンブレン''' ==

SDX001 [[テザードメンブレン]]

SDX002 [[Ionophores in Society ]]

SDX003 [[SDxプロトコール]]

== '''テクニカルノート''' ==

TNN001 [[Signal Sources and Amplifiers ]]

TNN002 [[Using an e-corder over the Internet ]]

[[トラブルシューティング I ーコンピュータがハードウェアを認識しない]]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:50:50Z

Mori1240: /* Reference */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、異なる初期培養量（CFUコロニー形成単位）でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5が示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しており、光学測定法やPCR法、カロリーメータや他の電気化学的な測定法と比べても同等である事を示しています。

<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|図 4. 異なる初期培養量での電導度のプロット(CFU コロニー形成単位)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|図 5. 初期培養量と検出可能時間との相関直線
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|図 6. 異なるNaCl濃度での増殖曲線]]

==== 塩分が大腸菌の増殖に及ぼすストレス効果の研究 ====
バクテリアの増殖は、塩分、温度、pHなどの多くの環境要因によって影響を受けることがよくあります。こ種の調査をEBGS法で検証するために、塩分勾配を使用してE. coliの増殖を調べました。図 6はNaClの濃度が1.0、2.0、3.0、および4.0 g/ℓでの各LB培地中でE. coliが示す標準的な増殖曲線を表しています。明らかにNaClの濃度が高いほど最大増殖速度と最大電導度が低くなり、生菌の増殖に対する抑制効果が生じます。この結果は従来の光学法で得られた結果と一致しています。注目すべきことに増殖曲線には興味深い現象があります - 導入期に塩分濃度は殆ど影響を与えないという点です。

=== 参照文献 ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:49:51Z

Mori1240: /* 塩分が大腸菌の増殖に及ぼすストレス効果の研究 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、異なる初期培養量（CFUコロニー形成単位）でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5が示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しており、光学測定法やPCR法、カロリーメータや他の電気化学的な測定法と比べても同等である事を示しています。

<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|図 4. 異なる初期培養量での電導度のプロット(CFU コロニー形成単位)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|図 5. 初期培養量と検出可能時間との相関直線
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|図 6. 異なるNaCl濃度での増殖曲線]]

==== 塩分が大腸菌の増殖に及ぼすストレス効果の研究 ====
バクテリアの増殖は、塩分、温度、pHなどの多くの環境要因によって影響を受けることがよくあります。こ種の調査をEBGS法で検証するために、塩分勾配を使用してE. coliの増殖を調べました。図 6はNaClの濃度が1.0、2.0、3.0、および4.0 g/ℓでの各LB培地中でE. coliが示す標準的な増殖曲線を表しています。明らかにNaClの濃度が高いほど最大増殖速度と最大電導度が低くなり、生菌の増殖に対する抑制効果が生じます。この結果は従来の光学法で得られた結果と一致しています。注目すべきことに増殖曲線には興味深い現象があります - 導入期に塩分濃度は殆ど影響を与えないという点です。

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:49:24Z

Mori1240: /* Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、異なる初期培養量（CFUコロニー形成単位）でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5が示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しており、光学測定法やPCR法、カロリーメータや他の電気化学的な測定法と比べても同等である事を示しています。

<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|図 4. 異なる初期培養量での電導度のプロット(CFU コロニー形成単位)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|図 5. 初期培養量と検出可能時間との相関直線
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|図 6. 異なるNaCl濃度での増殖曲線]]

==== 塩分が大腸菌の増殖に及ぼすストレス効果の研究 ====
バクテリアの増殖は、塩分、温度、pHなどの多くの環境要因によって影響を受けることがよくあります。こ種の調査をEBGS法で検証するために、塩分勾配を使用してE. coliの増殖を調べました。図 6はNaClの濃度が1.0、2.0、3.0、および4.0 g/ℓでの各LB培地中でE. coliが示す標準的な増殖曲線を表しています。明らかにNaClの濃度が高いほど最大増殖速度と最大電導度が低くなり、生菌の増殖に対する抑制効果が生じます。この結果は従来の光学法で得られた結果と一致しています。注目すべきことに増殖曲線には興味深い現象があります - 誘導期に塩分濃度は殆ど影響を与えないという点です。

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:27:46Z

Mori1240: /* 大腸生菌の定量化 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、異なる初期培養量（CFUコロニー形成単位）でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5が示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しており、光学測定法やPCR法、カロリーメータや他の電気化学的な測定法と比べても同等である事を示しています。

<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|図 4. 異なる初期培養量での電導度のプロット(CFU コロニー形成単位)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|図 5. 初期培養量と検出可能時間との相関直線
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|図 6. 異なるNaCl濃度での増殖曲線]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:23:31Z

Mori1240: /* 大腸生菌の定量化 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、異なる初期培養量（CFUコロニー形成単位）の条件下でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5に示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しており、光学測定法やPCR法、カロリーメータや他の電気化学的な測定法と遜色ない事を示しています。

<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|図 4. 異なる初期培養量条件下の電導度のプロット(CFU コロニー形成単位)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|図 5. 初期培養量と検出可能時間との相関直線
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|図 6. 異なるNaCl濃度での増殖曲線]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:17:41Z

Mori1240: /* 大腸生菌の定量化 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、異なる初期培養量（CFUコロニー形成単位）の条件下でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5に示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しており、光学測定法やPCR法、カロリーメータや他の電気化学的な測定法と遜色ない事を示しています。

<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|図 4. 異なる初期培養量条件下の電導度のプロット(CFU コロニー形成単位)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|図 5. 初期培養量と検出可能時間との比例直線The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T07:05:49Z

Mori1240: /* Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== 大腸生菌の定量化 ====
図 4は、初期培養量（CFUコロニー形成単位値）が異なる条件下でのE. coliの導電度をプロットしたものです。E. coliの初期培養量の対数値と検出時間との間に直線関係があることを図 5に示しています。これは導電度の応答が直接細胞濃度を表すことではないが、C4Dによる測定法が増殖速度論に基づいて対象の生菌を迅速に定量化するために有効であることを示唆しています。Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:48:34Z

Mori1240: /* Results */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== 結果 ===
==== 大腸菌の増殖の特徴 ====
図 3は、LB培地でのE. coli増殖の標準的な増殖曲線を示しています。青い線はLB培地中のE. coliを示し、赤い線はコントロールとして無添加のLB培地を示しています。図では正規化導電度値（NACV）が約45000秒（12.5時間）の培養時間に対してプロットされています。これは、他の方法で得られるものと同等な従来のS字形の曲線です。

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:35:58Z

Mori1240: /* 測定 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加が起こります。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
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File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:33:14Z

Mori1240: /* 測定 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加を招きます。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図 2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|図 3. LB 培地で増殖する青線（E. coli）と赤線（コントロール）の標準的な増殖曲線;]]

=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:26:19Z

Mori1240: /* Experiment */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== 測定 ===
適温でバクテリアを細増させると、無電荷または弱電荷の基質（酵母、ペプトン、糖など）が高電荷の終末代謝物（アミノ酸、アルデヒド、ケトン、酸など）に変換され、イオン濃度の変化や媒体の導電度の増加を招きます。この変化をC4Dでモニタリングすることで、バクテリアの増殖プロセスを知ることができます。図2は電磁信号で励起し記録するC4D電極をピンク色で示したものです。The growth of bacteria, at the desired temperature, transforms the uncharged or weakly charged substrates (e.g. yeast, peptone, and sugar) into highly charged end products, such as amino acids, aldehydes, ketones, acids, and other metabolites, causing a change in the ionic concentration, increasing the conductivity of the medium. This is monitored with the C4D, allowing to characterise the process of bacterial growth. This is shown in Figure 2. The C4D electrodes, applying and recording the electromagnetic signal, are shown in pink.

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|Figure 3. A typical curve of E. coli growth in LB medium; blue (E. coli) and red (control)]]

=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:15:32Z

Mori1240: /* 使用する装置 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== Experiment ===
The growth of bacteria, at the desired temperature, transforms the uncharged or weakly charged substrates (e.g. yeast, peptone, and sugar) into highly charged end products, such as amino acids, aldehydes, ketones, acids, and other metabolites, causing a change in the ionic concentration, increasing the conductivity of the medium. This is monitored with the C4D, allowing to characterise the process of bacterial growth. This is shown in Figure 2. The C4D electrodes, applying and recording the electromagnetic signal, are shown in pink.

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|Figure 3. A typical curve of E. coli growth in LB medium; blue (E. coli) and red (control)]]
=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:15:05Z

Mori1240: /* 使用する装置 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* A computer with [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge や HyperACCESS)

=== Experiment ===
The growth of bacteria, at the desired temperature, transforms the uncharged or weakly charged substrates (e.g. yeast, peptone, and sugar) into highly charged end products, such as amino acids, aldehydes, ketones, acids, and other metabolites, causing a change in the ionic concentration, increasing the conductivity of the medium. This is monitored with the C4D, allowing to characterise the process of bacterial growth. This is shown in Figure 2. The C4D electrodes, applying and recording the electromagnetic signal, are shown in pink.

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|Figure 3. A typical curve of E. coli growth in LB medium; blue (E. coli) and red (control)]]
=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:14:28Z

Mori1240: /* 使用する装置 */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1は８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入した画像です。
* A computer with [Http://www.edaq.com/ES500 Chart ソフトウェア]をインストールしたコンピュータ、または独自の記録ソフトウェア(例、Tera Term、LabVIEW、 C#, WinWedge 又は HyperACCESS)

=== Experiment ===
The growth of bacteria, at the desired temperature, transforms the uncharged or weakly charged substrates (e.g. yeast, peptone, and sugar) into highly charged end products, such as amino acids, aldehydes, ketones, acids, and other metabolites, causing a change in the ionic concentration, increasing the conductivity of the medium. This is monitored with the C4D, allowing to characterise the process of bacterial growth. This is shown in Figure 2. The C4D electrodes, applying and recording the electromagnetic signal, are shown in pink.

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|Figure 3. A typical curve of E. coli growth in LB medium; blue (E. coli) and red (control)]]
=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T06:10:06Z

Mori1240: /* Equipment Required */

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== 使用する装置 ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] ８チャンネル電導度システム、内訳:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] 電導度検出器
** ET128 ８組のC4Dヘッドステージ、図 1 shows a photograph of the headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes inserted in.
* A computer with [Http://www.edaq.com/ES500 Chart software] or your own software to record the data (for example, Tera Term, LabVIEW, C#, WinWedge or HyperACCESS)

=== Experiment ===
The growth of bacteria, at the desired temperature, transforms the uncharged or weakly charged substrates (e.g. yeast, peptone, and sugar) into highly charged end products, such as amino acids, aldehydes, ketones, acids, and other metabolites, causing a change in the ionic concentration, increasing the conductivity of the medium. This is monitored with the C4D, allowing to characterise the process of bacterial growth. This is shown in Figure 2. The C4D electrodes, applying and recording the electromagnetic signal, are shown in pink.

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|Figure 3. A typical curve of E. coli growth in LB medium; blue (E. coli) and red (control)]]
=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]

非接触電導度検出法による微生物増殖のモニタリング

2023-10-11T05:53:49Z

Mori1240:

[[File:Headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes.jpg|300px|thumb|right|図 1. ８本のバクテリア培養管を各C4Dヘッドステージの中に挿入します]]

=== 要約 ===
非接触電導度検出法(C4D)を用いて多検体に対応する微生物増殖センサー(EBGS)を開発しました。8本のディスポーザブルのNMR用チューブに大腸菌(E. coli)の培養サンプルを入れ非接触電導度検出器を用いてモニターし、電導度を培養時間に対してプロットすることにより高解像度の増殖曲線が得られました。ここでの大腸菌の増殖速度の結果は、光学的濃度計や接触式電導度法で補助的な装置も必要なく、付加的な化学薬品や生体材料も使いません。従いましてこの測定法は簡単な操作でしかも精度・再現性も高く、小型で多用途に活用できコストオパフォーマンスに優れた測定器です。

[[File:The growth of bacteria at desired temperature transforms uncharged or weakly charged substrates into highly charged end products.jpg|300px|thumb|right|図 2. バクテリアの増殖に伴い増加する電導度をC4Dでモニター]]

=== はじめに ===
バクテリアの増殖の性質を理解することは、医学研究、臨床診断、食品の安全性、発酵産業や環境のモニタリングなど多くの分野において大変重要な意義を持っています。これには増殖速度、共存する化学物質のストレス効果や毒性の影響、生理活性などが含まれます。増殖ベースの測定は、抗菌感受性試験の「ゴールドスタンダード」メソッドであり、遺伝子レベルでの生命の進化を研究するためにも用いられています。

バクテリアの増殖を特性付けるための様々な技術が確立されています。プレートカウント法およびPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は正確で再現性がありますが、手間が掛かります。オンラインモニタリング法も開発されており、例えば濁度、イメージング、蛍光、回折、反射などの光学ベースのパターンを使用しています。インピーダンスセンサーなどの電化学法は、バクテリアの増殖をモニタリングする非常に有望な選択技法ですが、作業電極は媒体と電気的に接触しなければならないため、電極の劣化や非特異的反応が避けられません。これによって精度が低下し誤測定を招く恐れがあります。

このアプリケーションノートでは、C4D（容量結合式非接触導電度検出）を用いて微生物の増殖をオンラインでモニタリングし、従来の電気式や電気化学法が持つ諸問題を解決し、同時にプレートカウント法やPCR法と同等の精度を持ちハイスループット測定を実現する方法を紹介示します。

=== Equipment Required ===
* [https://www.edaq.com/ER818 ER818] Octal Contactless Conductivity System, which includes:
** [https://www.edaq.com/ER815 ER815] Contactless Conductivity Detector
** ET128 Octal headstage, Figure 1 shows a photograph of the headstage of the eight- channel C4D, with eight bacterial culture tubes inserted in.
* A computer with [Http://www.edaq.com/ES500 Chart software] or your own software to record the data (for example, Tera Term, LabVIEW, C#, WinWedge or HyperACCESS)

=== Experiment ===
The growth of bacteria, at the desired temperature, transforms the uncharged or weakly charged substrates (e.g. yeast, peptone, and sugar) into highly charged end products, such as amino acids, aldehydes, ketones, acids, and other metabolites, causing a change in the ionic concentration, increasing the conductivity of the medium. This is monitored with the C4D, allowing to characterise the process of bacterial growth. This is shown in Figure 2. The C4D electrodes, applying and recording the electromagnetic signal, are shown in pink.

[[File:Typical curve of E. coli growth in LB medium.jpg|200px|thumb|right|Figure 3. A typical curve of E. coli growth in LB medium; blue (E. coli) and red (control)]]
=== Results ===
==== Characterize Growth of Escherichia Coli ====
Figure 3 shows a typical bacterial growth curve of E. coli growth in LB medium; the blue line shows E. coli in LB medium, while the red line is the control showing pure LB medium. The normalized apparent conductivity value (NACV) is plotted against the incubation time over a period around 45000 s (12.5 h). It is a classical S-shaped curve similar to those obtained with other methods.

==== Quantitative Determination of Viable Escherichia Coli ====
Figure 4 shows the conductivity plots of E. coli with different initial inoculum (in CFU Colony-Forming Unit values) as a function of incubation time. The linear relationship between the logarithmic values of initial inoculum of E. coli and detectable times is showed in Figure 5. This suggests that the proposed C4D method can also be used to rapidly quantify target bacteria based on the growth kinetics, just like when using optical, PCR, calorimetry or other electrochemical methods, although the conductivity responses cannot indicate the cell concentration directly.
<gallery>
File:Plots of NACV of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit) of Escherichia coli.jpg|Figure 4. Plots of conductivity of different initial inoculum (CFU Colony-Forming Unit)
File:Initial inoculum of Escherichia coli and detectable times.jpg|Figure 5. The linear relationship between initial inoculum and detectable times
</gallery>

[[File:Salinity gradient to probe Escherichia coli growth.jpg|200px|thumb|right|Figure 6. Typical growth curves with different NaCl concentrations]]

==== Study of Stress Effect of Salinity on Escherichia Coli Growth ====
The bacterial growth is often effected by many environmental factors, such as salinity, temperature and pH. In order to elucidate the capacity of the EBGS method for these kinds of investigations, salinity gradient was used to probe E. coli growth. Figure 6 shows a typical growth curves of E. coli growth in LB medium, in which the concentration of NaCl is 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 g/L, respectively. Apparently, the higher the concentration of NaCl, the lower the maximum growth rate and the maximum outputs is obtained, due to its inhibition effect on bacterial growth. The result is in agreement with those obtained with conventional optical methods. Of note, there is an interesting phenomenon on the curves – the salinity plays almost little effect on the lag phase.

=== Reference ===
Online monitoring of bacterial growth with electrical sensor. Xuzhi Zhang, Xiaoyu Jiang, Qianqian Yang, Xiaochun Wang, Yan Zhang, Jun Zhao, Keming Qu, and Chuan Zhao. Anal. Chem., 2018, 90 (10), pp 6006–6011
[http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01214 DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01214]