5. August 2015
Scherspannungsuntersuchungen an einem Öl-Wasser-Emulsionssystem führen über die Versuchszeit zu einem Tropfenaufbruch. Zur Zählung von Tropfengrößen in Pumpprozessen wurde in diesem Protokoll die Eignung der Inline-Endoskopie erfolgreich demonstriert.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Eignung der Inline-Endoskopietechnik für Tropfengrößenmessungen in Pumpprozessen zu zeigen. Dies wird durch eine Rohrpumpenanordnung erreicht, die aus einem Vorratsbehälter, einem Pumpenkreislauf und der Ausrüstung für die Inline-Endoskopietechnik besteht. Wasser wird in das Vorratsgefäß gegeben, um es mit dem Tensid zu vermischen, wonach das Öl über den Spritzenanschluss hinzugefügt und von der Pumpe verteilt wird.
Eine Bilderkennungssoftware wird dann verwendet, um eine Stunde lang die Tropfengrößen zu messen. Letztendlich wird der saure mittlere Durchmesser der Tropfen verwendet, um die mechanische Belastung von Einweg- und Standardpumpen abzuschätzen. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie FPR-Sensoren besteht darin, dass die Inland-Endoskopietechnik zuverlässige und genaue Tropfengrößenmessungen und flüssige Dispersionen mit Standardausweichungen unter 10 % ermöglicht. Für dieses Protokoll ist sicherzustellen, dass das Lagergefäß mit einem Laufrad zum Auflösen des Tensids ausgestattet ist.
Die erste Vorbereitung besteht darin, das Vorratsgefäß aufzustellen, das Handradventil und den Pumpenschlaufenschlauch am Vorratsgefäß zu befestigen. Der Vorratsbehälter muss über einen Spritzenanschluss, die gewünschte Pumpe, einen Zangendurchflussmesser und einen Einweg-Drucksensor verfügen. Verbinden Sie dann den Pumpenkopf mit dem Motor und bereiten Sie die Endoskopsonde vor.
Stellen Sie als nächstes die Reflexionsebene, z. B. einen Rhodiumspiegel an der Sondenspitze, auf 150 Mikrometer ein. Stellen Sie dann die Schraube auf 100 Mikrometer ein, um das Objektiv zu fokussieren. In der Regel sollte bereits eine Hochgeschwindigkeits-CCD-Kamera an die Endoskopsonden soat vf angeschlossen werden.
Verbinden Sie anschließend die Sonde über ein Glasfaserkabel mit dem Stroboskop. Verbinden Sie dann die Kamera über ein Ethernet-Kabel mit dem Computer. Verbinden Sie abschließend die Kamera über ein Triggerbox-Kabel mit dem Stroboskop zusammen.
Die nächste Vorbereitung besteht darin, die Software zu öffnen, die Software sopa, die eine Bilderfassungs- und -erkennungssoftware sowie einen Ergebnisanalysator umfasst. Wählen Sie anschließend im Hauptmenü die Bildaufnahmesoftware soat cam control aus. Klicken Sie von dort aus auf die Schaltfläche direktes Gerät in der oberen linken Ecke, um die Kamera zu erkennen.
Wählen Sie nun unter den Verzeichniseinstellungen den Speicherort auf dem Computer aus, an dem die Bilder gespeichert werden sollen, und aktivieren Sie den Befehl. Erstellen Sie Trigger-Unterordner. Geben Sie dann die Prozessparameter im Abschnitt Trigger-Modus ein.
Bereit für fünf Liter deionisiertes Wasser in den Vorratsbehälter und Einschalten der Pumpe, um die Pumpe und den Pumpenkreislauf zu entlüften. Schalten Sie dann die Pumpe aus und schalten Sie das Laufrad ein. Bereiten Sie anschließend das Tensid Triton X 100 vor und fügen Sie es mit einer 10 Milliliter Pipette unter ständigem Rühren hinzu.
Nach 10 Minuten ist das Tensid vollständig aufgelöst. Schalten Sie nun das Laufrad aus und die Pumpe ein. Positionieren Sie die Endoskopsonde so, dass sich die Linse direkt unter dem Einlassrohr befindet.
Der kritischste Schritt ist die Positionierung der Sonde. Für diese Untersuchungen muss es sich direkt unter dem Einlassrohr befinden, damit es nicht jeden Tropfen mehr als einmal erkennt. Darüber hinaus muss die Sonde sehr stabil sein, damit die Bilder nicht verwackeln.
Schalten Sie die Pumpe ein und stellen Sie durch Variation des Handradventils die Fördermenge von 3,4 Litern pro Minute und den Druckabfall auf 0,03, 0,3 oder 0,61 bar ein. Wiegen Sie in der Zwischenzeit die erforderliche Menge des Öls direkt in eine Spritze ab. Starten Sie dann die Erfassungssoftware.
Also auf die Nockensteuerung klopfen, die Spritze auf den Spritzenanschluss schrauben und den Test starten. Durch die Zugabe des Öls verteilt die laufende Pumpe die Emulsionstropfen. Über eine Versuchszeit von einer Stunde vor der Durchführung eines weiteren Tests müssen der Vorratsbehälter und der integrierte Pumpenkreislauf gereinigt werden.
Um mit der Datenanalyse zu beginnen, öffnen Sie den soat Batcher über das Hauptmenü der Software. Wählen Sie unter Batch-Stammverzeichnis den Speicherort auf dem Computer aus, an dem die Dateien gespeichert werden. Laden Sie als Nächstes die Bildserie.
Wählen Sie die Spalte Bildserienpfad aus und klicken Sie auf Bildserien-Unterordner hinzufügen. Um die Drop-Erkennung zu spezifizieren, laden Sie die von soat LTD bereitgestellten Prozessparameter, wählen Sie die Spaltensucheinstellungen für PSS- oder Off-Drag-Matt-Dateien. Klicken Sie dann auf Sucheinstellungen festlegen.
Um die Prozessparameter zu laden, wählen Sie die Spalte Suchmuster für PSP oder FCO Star Matt Dateien aus und klicken Sie auf Suchmuster setzen. Starten Sie nun die Bilderkennung, indem Sie auf den Button Stapel starten klicken. Öffnen Sie als Nächstes den Ergebnisanalysator über das Hauptmenü.
Dieses Tool drückt die Tropfengrößen durch verschiedene Messungen aus, z. B. durch den mittleren Durchmesser, laden Sie die gespeicherten Dateien mit dem Befehl all star dot CSV in one folder und klicken Sie auf Ordner laden. Um die Ergebnisse einzusehen, wählen Sie den entsprechenden Wert im Dropdown-Menü aus und geben Sie zur Berechnung der Durchmesser den Skalierungswert von 0,6591 Mikrometer pro Pixel ein, der vom Hersteller je nach optischem Aufbau bereitgestellt wird. Die Inline-Endoskopie wurde verwendet, um die Tropfengrößen eines Emulsionssystems in verschiedenen Pumpen im Vergleich zu anderen gängigen Pumpen zu bestimmen.
Bei Magnetpumpen wird aufgrund ihrer schwebenden Magnetantriebstechnik eine geringere mechanische Belastung erwartet. Die Untersuchungen wurden an einem Rohrpumpenaufbau durchgeführt, der sich aus dem Speicherbehälter, dem Pumpenkreislauf und der Ausrüstung für die Inline-Endoskopie-Technik zusammensetzt. Zu den untersuchten Mehrwegpumpen gehörten die reine linke 200 mu und die reine linke 600 mu Betriebsbedingungen, die standardisiert wurden.
Anschließend wurde der mittlere Durchmesser der Emulsionströpfchen bestimmt. Die reine linke 200-mu-Pumpe erzeugte eine beispielhafte Progression der mittleren Durchmesser, ebenso wie die Peristaltikpumpe. Diese sauren mittleren Durchmesser wurden in den letzten 10 Minuten der Stunde für über 300 Tröpfchen pro Messpunkt berechnet.
Wenn der Tropfendurchmesser bei verschiedenen Druckabfällen einen stationären Zustand erreichte, konnte ein Vergleich der sauren mittleren Durchmesser vorgenommen werden, die mit Hilfe von Magnethandschuhen und Kreiselpumpen in ihren Gegenstücken berechnet wurden. Die Kreiselpumpenserie Mag Left erzielte bis zu 59 % größere gemessene saure mittlere Durchmesser. Diese Ergebnisse deuteten auf eine geringere Tropfenaufbruchrate und damit auf eine geringere mechanische Belastung hin, die sich aus dem Einsatz der linken Kreiselpumpen ergibt, insbesondere bei niedrigem Druck.
Dieses Video erleichtert das Verständnis, wie die mechanische Belastung in den Handflächen mit Hilfe der Endoskopietechnik abgeschätzt werden kann.
Diese Studie demonstriert den Einsatz einer Inline-Endoskopie zur Bestimmung der Tropfengrößen in Öl-Wasser-Emulsionen während Pumpvorgängen. Das Protokoll beschreibt den Aufbau und die Methodik zur genauen Messung der Tropfengröße mithilfe einer Bilderkennungssoftware.
Mechanische Belastung während der sterilen Flüssigkeitsübertragung kann die Produktqualität und -ausbeute in der biotechnologischen Verarbeitung beeinträchtigen. Die inline endoskopische Tropfengrößenmessung ermöglicht eine vorhersagende Bewertung der pumpeninduzierten Scherbelastung und unterstützt so die Risikominderung bereits in der Phase der Geräteauswahl. Diese Fähigkeit erhöht die Prozessrobustheit und leitet frühe Entscheidungen im Entwicklungsprozess sowohl für Einweg- als auch für Standardpumpensysteme ein.
Diese Methode integriert sich an der Schnittstelle zwischen Prozessentwicklung und Geräteauswahl und verbindet Workflows aus der frühen Entdeckung mit der präklinischen Herstellung.