• 대한기계학회논문집B
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• 제31권3호
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• pp.209-216
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• 2007

Bacterial chemotaxis is essential to the study of structure and function of bacteria. Although many studies have accumulated the knowledge about chemotaxis in the past, the motion of a single bacterium has not been studied much yet. In this study, we have developed a device microfabricated by soft lithography and consisting of microfluidic channels. The microfluidic assay generates a concentration gradient of chemoattractant linearly in the main channel by only diffusion of the chemicals. Bacteria are injected into the main channel in a single row by hydrodynamic focusing technique. We measured the velocity of bacteria in response to a given concentration gradient of chemoattractant using the microfludic assay, optical systems with CCD camera and simple PTV (Particle Tracking Velocimetry) algorithm. The advantage of this assay and experiment is to measure the velocity of a single bacterium and to quantify the degree of chemotaxis by statistically analyzing the velocity at the same time. Specifically, we measured and analyzed the motility of Escherichia coli strain RP437 in response to various concentration gradients of L-aspartate statistically and quantitatively by using this microfluidic assay. We obtained the probability density of the velocity while RP437 cells are swimming and tumbling in the presence of the linear concentration gradient of L-aspartate, and quantified the degree of chemotaxis by analyzing the probability density.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1087-1092
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• 2010

단일카메라 기반의 마이크로 스테레오 PTV 측정시스템을 구축하였다. 단일의 카메라에 부착되는 마이크로 대물렌즈 후부에 2 개의 핀을 가진 얇은 원판을 설치하여 한 장의 영상에 스테레오 영상을 얻을 수 있었다. 스테레오 영상간의 동일한 입자영상을 대응시키기 위하여(matching) 반복계산 기반의 PTV 알고리듬을 구축하였다. 계산시간을 줄이기 위하여 에피폴라선을 이용하였으며 스테레오 영상으로부터 얻어진 동일입자들의 3 차원 위치정보(X, Y, Z)의 시간 이동량을 계산함으로써 3 차원 속도벡터를 구하였다. 측정시스템은 광원레이저(Ar-ion, 500mW), 1 대 카메라($1028{\times}1024$ pixel, 500fps), 2 개의 핀홀을 지닌 원판 및 호스트컴퓨터로 구성된다. 가상영상을 이용하여 2 개의 핀홀 간격과 핀홀 직경의 크기변화에 대한 측정알고리듬의 오차와 속도벡터 회복률 특성을 구하였다. 구축된 시스템을 마이크로후향단채널($H{\times}h{\times}W:\;36{\mu}m{\times}70{\mu}m{\times} 3000{\mu}m$) 유동의 측정에 적용하여 얻어진 결과를 수치계산 결과와의 비교로부터 정성적으로 일치한 결과를 얻었다.