Name: Un método rentable y fiable para predecir la tensión mecánica en un solo uso y Bombas estándar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: Aprende a medir el tamaño de gotas en emulsiones de aceite y agua mediante endoscopia en línea y software de reconocimiento de imágenes. Este método permite evaluar con precisión el estrés mecánico en bombas de uso único y estándar.

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Los autores desean agradecer a la Comisión de Tecnología e Innovación (CTI, Suiza) por su apoyo financiero (núm 13.236,1 PFFLI-LS).

Las investigaciones se realizaron con una configuración de bomba de tubería (Figu re 2), que permite a los experimentos de tensión mecánica en las tasas de flujo de hasta 60 L min -1 y caídas de presión hasta 2 bar a realizar. Como se muestra en la Fig u ra 2, la configuración experimental se compone de el recipiente de almacenamiento, el circuito de la bomba, y el equipo para la técnica de endoscopia en línea. El impulsor del recipiente de almacenamiento sólo se utiliza para mezclar el tensioactivo. Elementos periféricos se integraron en el circuito cerrado para monitorear el caudal V y caída de presión p en diferentes ajustes de la bomba. Las investigaciones se variaron con la válvula de mano-rueda. 1. Configuración Experimental <ol><li> Asegúrese de que el biorreactor (D = 0,15 m, H / D = 2.2) está equipado con un impulsor para la disolución de la surfactant y asegurarse de que el tubo de entrada se sumerge en el líquido para evitar la entrada de gas. </li><li> Equipar el bucle de la bomba con un puerto de la jeringa, la bomba investigado, un medidor de flujo de pinza, un sensor de presión de un solo uso y una válvula de rueda manual. Después de la conexión del bucle de la bomba al recipiente de almacenamiento, conectar el cabezal de la bomba al motor y preparar la sonda endoscopio. </li><li> Montar el plano de reflexión cambiable, un espejo de rodio en este caso, en la punta de la sonda y ajustar la distancia entre el espejo y la lente a 150 micras. Ajuste el tornillo a 100 micras para enfocar la nitidez del objetivo. </li><li> Conecte la sonda al estroboscopio a través de un cable de fibra óptica y la cámara del endoscopio al ordenador mediante un cable Ethernet. A continuación, conecte la cámara y el estroboscopio entre sí a través de un cable disparador de caja. </li><li> Inicie el ordenador y abrir el software proporcionado por el fabricante, que incluye una adquisición de imágenes y software de reconocimiento, así como el software analizador de resultado. </li><li> Seleccione el software de adquisición de imágenes en el menú principal. </li><li> Haga clic en el botón &quot;Detectar dispositivo&quot; en la esquina superior izquierda de la pantalla para detectar la cámara. </li><li> En &quot;Configuración de directorio&quot;, seleccione la ubicación en el equipo para guardar imágenes y activar el comando &quot;Crear subcarpetas gatillo&quot;. </li><li> Introduzca los parámetros del proceso en el apartado &quot;Modo de disparo: Ready&quot;. Velocidad de cuadros: 7.5 Hz Fotogramas por gatillo: 50 Número de disparadores: 60 Intervalo de disparo: 60 seg </li><li> Tras la finalización de todos los trabajos preparatorios, vierta 5 l de agua desionizada en el recipiente de almacenamiento y encender la bomba para llenar la bomba y el bucle de la bomba. </li><li> Apague la bomba y añadir 0,9 ml de tensioactivo (surfactante c = 0,18 ml L-1, surfactante ρ, 20 ° C = 1070 kg m -3, la concentración micelar crítica (cmc): ω cmc0; ≈ 0,018 ml L -1, ω tensioactivo ≈ 10 · ω cmc) con una pipeta de 10 ml bajo agitación. Después de 10 min el agente tensioactivo se haya disuelto completamente. </li><li> Apague el impulsor y encender la bomba. Coloque la sonda de endoscopio de manera que la lente se encuentra directamente debajo del tubo de entrada. </li><li> Ajuste la velocidad de flujo de 3.4 L min -1 y la caída de presión de 0,03, 0,3 o 0,61 bar variando la velocidad del impulsor y la válvula de rueda manual. </li><li> Pesar 6,3 g de aceite directamente en la jeringa (β = 1,26 g de aceite L -1, aceite ρ, 20 ° C = 989,5 kg m -3). </li><li> Inicie el software de adquisición de imágenes y añadir el aceite a través del puerto de la jeringa. La bomba ejecuta distribuye las gotas de la emulsión. </li><li> Después de 1 hr, terminar la investigación tensión de cizallamiento y limpiar el endoscopio en línea, así como el biorreactorcon el bucle de bomba integrada. Posteriormente, preparar la configuración experimental para el siguiente proceso de bombeo. </li></ol> 2. Medición y Análisis de Imágenes <ol><li> Abra el software de reconocimiento automático de imagen en el menú principal. </li><li> En &quot;Directorio raíz de lotes&quot;, seleccione la ubicación en el equipo para guardar los archivos (todos * .csv). </li><li> Seleccione la columna &quot;Ruta de la serie de imagen&quot; y haga clic en el botón &quot;Agregar Imagen serie subcarpetas&quot; en la esquina inferior izquierda de la pantalla para cargar la imagen de la serie. </li><li> Cargue los parámetros del proceso que son proporcionados por el fabricante. Seleccione la columna &quot;Configuración de búsqueda (* .PSS o auftrag _ *. Mat)&quot; y haga clic en el botón &quot;Establecer la configuración de búsqueda&quot; en la media-baja de la pantalla para cargar los parámetros del proceso a fin de especificar el reconocimiento de la gota. </li><li> Seleccione la columna &quot;Buscar Patrón (* .psp o F _ *. Colchoneta) y haga clic en el botón&quot; Set Patrón de búsqueda &quot;en la esquina inferior derecha de la pantalla para cargar los parámetros del proceso a fin de especificar el análisis de caída. </li><li> Inicie el reconocimiento de la imagen haciendo clic en el botón &quot;lotes Inicio&quot;. </li><li> Después de la terminación de reconocimiento de imágenes, expresan los tamaños de gota detectada por el diámetro medio Sauter (d 32), o cualquier otro representante valor medio o la distribución de elección mediante el software de analizador de resultado. </li><li> Abra el software analizador de resultado en el menú principal. </li><li> Activar el comando &quot;todos * .csv en 1 carpeta&quot; y haga clic en la &quot;Carpeta de carga (s)&quot; botón en la esquina superior izquierda de la pantalla para cargar el todo * archivo .csv guardado previamente. </li><li> Seleccione el valor correspondiente (por ejemplo, Sauter diámetro medio) en la lista desplegable en la mitad superior de la pantalla para visualizar los resultados. Para el cálculo del diámetro de entrar en la escala de 0,6591 micras pixel -1 a la derecha, que es proporcionada por el fabricante. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig2.jpg" /> Figura 2. Montaje experimental circuito de la bomba para la configuración de la bomba por tubería utilizando la endoscopia en línea como la técnica de medición:. (1) recipiente de almacenamiento, (2) Puerto jeringa, (3) de la bomba, (4) el sensor de presión, (5) sensor de flujo, ( 6) estroboscopio, (7) ordenador con el software proporcionado por el fabricante, y (8) de la sonda endoscopio. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig2highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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</ol>

Wolfgang Dornfeld y Reto Schöb son empleados de Levitronix, Ltd., fabricante de las bombas centrífugas MagLev.

El objetivo de este protocolo es demostrar la idoneidad de la técnica de endoscopia en línea para las mediciones de tamaño de gota en los procesos de bombeo. Para este propósito, la caída de tamaños de un sistema de emulsión de aceite-agua se determinaron y un diámetro medio Sauter medido se calculó para caracterizar la tensión mecánica de la centrífuga MagLev bombas, así como sus homólogos, un peristáltica y una bomba de diafragma 4-pistón. Los resultados mostraron baja variación de la medida medio Sauter diámetros, los cuales fueron cuantificados por desviaciones estándar por debajo de 15%, lo que indica que los tamaños de gota se han medido de forma fiable y precisa. Como consecuencia, el diámetro medio de Sauter medido con éxito podría ser utilizado como un criterio de comparación para evaluar la tensión mecánica de las bombas investigados. Las bombas centrífugas MagLev revelaron mayores medidos Sauter diámetros medios, indicando tensiones mecánicas más bajas en las gotas de emulsión en comparación con las bombas de diafragma peristálticos y 4 pistones. En StudIES hasta la fecha, la endoscopia inline se ha demostrado ser una técnica robusta y simple para la medición del tamaño de gota fiable 1,6,12-14,20-21, que también fue confirmado por este estudio. En comparación con las técnicas de medición alternativos, tales como el sensor de FBR de fibra óptica, la FBRM y la técnica 2D-ORM, la técnica endoscopio se pueden utilizar como el método estándar para la obtención de datos precisos en aplicaciones de líquido / líquido 12,14. El fácil manejo de la endoscopia en línea y de la simple producción del sistema de emulsión de aceite-agua no biológica permite un procedimiento claro para detecciones tamaño de gota de acuerdo con el texto del protocolo (véase más arriba). Sin embargo, se debe mencionar que la posición de la sonda endoscopio depende del flujo de fluido en el recipiente de almacenamiento. Otras investigaciones (datos no mostrados) han revelado que la lente de la sonda debe estar situado directamente debajo del tubo de entrada para caudales más bajos hasta 5 L min -1a fin de evitar una detección múltiple de una gota 19. Para imágenes nítidas a velocidades de flujo más de 5 L min -1, se recomienda colocar la sonda al menos 10 cm del tubo de entrada. Independiente de los parámetros del proceso, el titular de la endoscopia en línea debe ser estable a fin de evitar un desplazamiento de la sonda, lo que puede dar lugar a imágenes borrosas. Además, particularmente Cabe señalar que el tamaño de la gota detectada es cercana al límite inferior de detección del sistema de foto-óptico aplicada, donde el diámetro mínimo gota detectable es 6,5 m. A medida que el software proporcionado por el fabricante se ha mejorado, las técnicas de endoscopia en línea pueden detectar de manera fiable un tamaño de gota mínima de 1 m. Por otra parte, el tratamiento de la imagen se seguirá desarrollando para permitir el monitoreo en línea de aplicaciones industriales. Aunque el presente estudio se centró en relativamente bajas tasas de flujo de hasta 3,4 L<html> 60; min -1, los estudios futuros deben considerar una amplia gama de condiciones de operación. Las primeras investigaciones se han llevado a cabo a velocidades de flujo de hasta 20 L min -1 (datos no mostrados). Sin embargo, una dilución 1: 2 (c surfactante = 0,09 ml L-1, c = 0,64 ml de aceite L -1) del sistema de emulsión de aceite-agua se recomienda a caudales de más de 10 L min -1 19, como una mayor ruptura gota causado por el aumento de la tensión mecánica de lo contrario afectará caer la detección y reducir el número de gotas detectadas. Las pruebas se llevaron a cabo con una dilución 1: 2 y se comparan con los resultados de un sistema de emulsión de aceite-agua sin diluir. Para ambos enfoques, el medio Sauter diámetros han sido medidos con fiabilidad (desviación estándar por debajo de 5%). Por lo tanto, la fracción de volumen reducido (dilución 1: 2) no influyó en la medida medio Sauter diámetros, y por lo tanto una ruptura gota-gota era insignificante. nt &quot;&gt; Estos potentes enfoques experimentales proporcionan una buena base para la mejora de la técnica de endoscopia, así como el software de adquisición de imágenes, el reconocimiento y el resultado analizador relacionada. Además, la idoneidad de la técnica de endoscopia para clasificar tipos de bombas y series de acuerdo a su mecánico estrés fue demostrado con éxito. Los resultados obtenidos son esenciales para el desarrollo del diseño de la bomba y la optimización de bombas para reducir el daño celular.

Las bombas se utilizan para transferir los cultivos de células en las industrias farmacéuticas y biotecnológicas. Durante el proceso de bombeo, el estrés mecánico puede resultar en el daño celular irreversible, lo que podría poner en peligro la cantidad y la calidad del producto 1-4. El nivel de estrés mecánico depende de la configuración del tipo de bomba y la bomba, como se ha demostrado en estudios previos 5-6. Comúnmente, las bombas peristálticas, jeringas y el diafragma se utilizan para un solo uso de aplicaciones basadas en tecnología (SU). Estas bombas resultan en altas fuerzas de cizallamiento locales causadas por la compresión de la tubería de la bomba y el flujo pulsante 7. Para superar estos inconvenientes, bombas centrífugas de levitación magnética (bombas centrífugas MagLev) constituyen una alternativa prometedora. El motor es accionado magnéticamente a fin de evitar huecos estrechos entre el impulsor y la carcasa de la bomba (Figura 1). Un estudio anterior investigó la centrífuga MagLevbombas y mostró la tensión mecánica menor en células de ovario de hámster chino (CHO) en comparación con las bombas de diafragma 5 peristáltica y 4 pistones. Además, los análisis de hemólisis no revelaron trauma sangre y trombo formación significativa sobre un rango de condiciones de operación utilizando estas bombas 8-11. Los resultados demuestran que el uso de estas bombas diseñadas específicamente se aplica menos estrés mecánico sobre los sistemas biológicos en comparación con las bombas peristálticas y el diafragma. Para investigar la tensión mecánica con un gasto limitado experimental, un sistema modelo de emulsión de aceite-agua se recomienda debido a su costo (aproximadamente 99,8%) y (ca. 99,5%) la aplicación de tiempo reducido en comparación con los sistemas de cultivo de células biológicas. Como gota de ruptura del sistema de emulsión de aceite-agua es una función de la tensión mecánica, la caída de tamaños deben ser contados en el tiempo experimental de las investigaciones de estrés de cizallamiento. Muchas de las técnicas para el dimensionamiento gotas están disponibles, which se puede dividir en sonido, láser y técnicas de foto base 12. En particular, el uso de la sonda en línea endoscopia foto-óptico muestra tamaños de gota casi idénticos para las detecciones manuales y automáticas (desviación estándar por debajo de 10%) y permite una detección de 250 gotas por minuto 13. Debido a su exactitud y fiabilidad, la técnica endoscopio ha demostrado ser una técnica de medición estándar eficaz para distribuciones de tamaño de gota en dispersiones líquido / líquido cuando se compara con otras sondas comúnmente utilizados (por ejemplo, fibra óptica adelante-atrás-ratio (FBR) sensor , método de haz enfocado de reflectancia (FBRM) y la técnica de medición de reflectancia óptica de dos dimensiones (2D-ORM)) 12,14. Por otra parte, la adecuación de la endoscopia en línea para la medición de tamaños de gota en un recipiente agitado se ha demostrado varias veces en las investigaciones anteriores 15-18. Basado en un estudio previo 6, este protocolo describeel uso de la endoscopia en línea para determinar tamaños de gota (diámetro medio Sauter) de un sistema de emulsión de aceite-agua en las bombas. El diámetro medio Sauter fue utilizado como un criterio de comparación con el fin de estimar el esfuerzo mecánico de los multi-uso (MU) bombas centrífugas MagLev, un peristáltica y un solo uso (SU) 4-pistón de la bomba de diafragma. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig1.jpg" /> Figura 1. levitación magnética del sistema de bomba centrífuga. (A) El principio de un motor sin cojinetes y (B) la PuraLev 200mu se muestran como un ejemplo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig1highres.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Cámara CCD</td><td>Allied Vision Technologies GmbH</td><td>GX2750</td><td>Equipo para endoscopia en línea</td></tr><tr><td>C-Flex Biopharmaceutical Tubing</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>374-375-4</td><td>Tubo Seleccione una longitud de tubo de aproximadamente 45&nbsp; cm antes de la bomba.</td></tr><tr><td>C-Flex Tubo Biofarmacéutico</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>374-375-3</td><td>Tubo Seleccione una longitud de tubo de aproximadamente 45&nbsp; cm después de la bomba y sujete el sensor de flujo a este tubo.</td></tr><tr><td>Conector CLAVE</td><td>Victus</td><td>011-C2000</td><td>Puerto de muestreo</td></tr><tr><td>Controlador LPC-200.1-02</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30030</td><td>Controlador PuraLev 200MU</td></tr><tr><td>Controlador LPC-600.1-02</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30033</td><td>Controlador PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>LeviFlow Clamp-On Sensor LFSC-12</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30329 Sensor de</td><td>caudal para caudales inferiores a 5&nbsp; L&nbsp; min-1</td></tr><tr><td>Convertidor LeviFlow LFC-1C-CS</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30328 Dispositivo de salida del</td><td>sensor de caudal&nbsp;</td></tr><tr><td>Masterflex I/P Easy Load</td><td>Fisher Scientific AG</td><td>EW-77963-10</td><td>Bomba peristáltica</td></tr><tr><td>Mitos válvula de flujo libre</td><td>Parker Hannifin Europe S&agrave; rl</td><td>FFLQR16S6S6AM</td><td>Válvula</td></tr><tr><td>Mobil Eal Arctic</td><td>Exxon Mobil Corporation</td><td>Mobil EAL Arctic 22</td><td>Oil Prepare la emulsión directamente antes del experimento.</td></tr><tr><td>Motor</td><td>Elektromotorenwerk Brienz AG</td><td>7WAC72N4THTF</td><td>Motor para eje agitador</td></tr><tr><td>Motor BSM-1.4</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-10005</td><td>Motor PuraLev 200MU</td></tr><tr><td>Motor LPM-600.4</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-10038</td><td>PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>motor Norm-Ject 10 ml Luer Lock</td><td>Restek Corporation</td><td>22775</td> Cabezal de bomba de <td>jeringa</td></tr><tr><td>LPP-200.5</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-90525</td><td>Cabezal de bomba PuraLev 200MU</td></tr><tr><td>Cabezal de bomba LPP-600.18</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-90548 Cabezal de</td><td>bomba PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>Quattroflow 1200-SU</td><td>Almatechnik AG</td><td>QF 1200</td><td>Bomba de membrana de 4 pistones</td></tr><tr><td>SciPres Sensor</td><td>SciLog</td><td>080-695PSX</td><td>Sensor de presión</td></tr><tr><td>SciPres Sensor Monitor</td><td>SciLog</td><td>080-690 Dispositivo de salida del sensor de</td><td>presión&nbsp;</td></tr><tr><td>SOPAT-VF Sonda endoscópica en línea</td><td>SOPAT GmbH</td><td></td> Estomcopio <td>endoscópico en línea</td></tr><tr><td></td><td>Drello GmbH & Co KG</td><td>Drelloscop 255-01</td><td>Equipo para endoscopia en línea</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>X100</td><td>Surfactante Mango con guantes y gafas. (toxicidad aguda, irritación ocular)</td></tr></tbody></table>

un método rentable y fiable para predecir la tensión mecánica en un solo uso y bombas estándar

A Cost-effective and Reliable Method to Predict Mechanical Stress in Single-use and Standard Pumps

Las bombas se utilizan principalmente cuando se transfieren caldos de cultivo estériles en los procesos de producción biofarmacéuticas y biotecnológicas. Sin embargo, durante el proceso de bombeo fuerzas de corte se producen, que puede conducir a la pérdida de productos cualitativa y / o cuantitativa. Para calcular el esfuerzo mecánico con un gasto limitado experimental, se utilizó un sistema de emulsión de aceite-agua, cuya idoneidad se demostró para detecciones tamaño de gota en biorreactores 1. Como gota de ruptura del sistema de emulsión de aceite-agua es una función de la tensión mecánica, la caída de los tamaños necesitan ser contados en el tiempo experimental de las investigaciones de estrés de cizallamiento. En estudios anteriores, la endoscopia inline se ha demostrado ser una técnica de medición precisa y fiable para las detecciones de tamaño de gota en dispersiones líquido / líquido. El objetivo de este protocolo es demostrar la idoneidad de la técnica de endoscopia en línea para las mediciones de tamaño de gota en los procesos de bombeo. Con el fin de expresar el tamaño de la gota, el diámetro medio de Sauterd 32 se utilizó como el diámetro representante de gotas en la emulsión aceite-agua. Los resultados mostraron baja variación en los diámetros medios Sauter, que se cuantificaron por desviaciones estándar por debajo de 15%, lo que indica la fiabilidad de la técnica de medición.

Evaluación óptica Fig u ra 3 muestra las imágenes de reconocimiento de las partículas después de un tiempo de bombeo de 1 hr. Los superiores cuatro imágenes muestran las gotas antes del reconocimiento y las cuatro imágenes inferiores muestran las gotas marcadas por el software de reconocimiento. Las gotas detectados aparecen resaltados con un borde verde. Comparando las imágenes superior e inferior muestra que los bordes de la gota se detectaron precisamente por el software de reconocimiento de imágenes. Las imágenes de la izquierda muestran la distribución de la gota para la centrífuga MagLev bombas PuraLev 200mu y PuraLev 600MU, y los de la derecha muestran el diafragma de 4 pistones y la bomba peristáltica. Una evaluación óptica permite una clasificación inicial de la tensión mecánica en el sistema modelo de emulsión. Esto reveló que tamaños de gota más grandes y gota cuenta inferiores fueron generadas por las bombas centrífugas MagLev comparación con el diaphr 4 pistonesbomba de agm y peristáltica. En consecuencia, las bombas centrífugas MagLev, especialmente el PuraLev 200mu, mostraron una reducción rotura gota, indicando tensiones mecánicas inferiores. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig3.jpg" /> Figura 3. Imágenes de la endoscopia en línea. Emulsión gotas antes (A, B, C, D) y después (E, F, G, H) el reconocimiento de las partículas después de 1 hora de bombear usando (A, E) el PuraLev 200mu, ( B, F) el PuraLev 600MU, (C, G) la bomba de diafragma de 4 pistones, y (D, H) de la bomba peristáltica en condiciones de funcionamiento idénticas (3,4 L min -1 y 0,03 bar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig3highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta cifra.</a> Me Sauterun diámetro Investigaciones posteriores revelaron desviaciones estándar por debajo d 32 ± 0,4 micras y garantiza resultados reproducibles utilizando inline endoscopia 19. Por lo tanto, múltiples investigaciones no eran necesarios para este enfoque, que reduce adicionalmente el gasto experimental. Con el fin de expresar el tamaño de la gota, el diámetro medio Sauter d 32 (ver Ec. 1) se utilizó como el diámetro representante de gotas en la emulsión aceite-agua para este enfoque. En general, el diámetro medio Sauter disminuyó con el tiempo para todos los tipos de bombas y ajustes de la bomba hasta alcanzar el estado de equilibrio 12. Las investigaciones en este estudio confirmaron la progresión del diámetro medio Sauter (Fig u re 4A a D), curvas de la PuraLev 200mu (Fig u RE &amp;# 160; 4A) y la bomba peristáltica (fig u re 4D) están discutiendo ejemplarmente en este protocolo. En contraste con la PuraLev 200mu, el medio Sauter diámetros eran hasta 40% más pequeño para la bomba peristáltica a las mismas condiciones de operación (caudal = 3,4 L min -1; caída de presión = 0,03 bar). Como consecuencia de ello, las tensiones mecánicas superiores resultaron en un aumento de la ruptura de la gota y tamaños de gota, por lo tanto de menor tamaño. Además, el diámetro de Sauter media disminuyó con el aumento de la caída de presión en el PuraLev 200mu (Fig u re 4A), lo que indica la dependencia del tamaño de la gota en caída de presión. En contraste, la bomba peristáltica mostró un diámetro medio Sauter de 32,60min d = 10 micras, con el final del experimento para todos los parámetros del proceso (Figu re 4D). Por lo tanto, el diámetro medio Sauter se encontró que era independiente de la caída de presión. Sin embargo, los resultados reflejan la comprensión física de la ruptura caída: de mayor tensión mecánica, se determinaron Sauter diámetros medios más pequeños (véase también la Fig u ra 5). Para cada punto de medición, al menos 300 gotas se determinaron con el fin de garantizar la seguridad estadística. La desviación estándar máxima disminuyó por PuraLev 200mu de d 32,4min ± 42 micras y para el PuraLev 600MU de d 32,6min ± 21 micras a aproximadamente 32 d ± 0,5 micras, con el final del proceso de bombeo. La desviación estándar de la disminución se debió a una mayor distribución del tamaño de gota homogénea hasta que se alcanzó el estado de equilibrio. En comparación to las bombas centrífugas MagLev, las bombas de diafragma peristálticos y 4 pistones revelaron desviaciones estándar por debajo d 32 ± 10 micras. <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052eq1.jpg" width="80" /> (1) <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig4.jpg" /> Figura 4. perfiles típicos de Sauter significan diámetros d 32 con el tiempo y la determinación de los diámetros medios medidos Sauter d 32, m. Comparación de Sauter diámetros medios d 32 (A) para el PuraLev 200mu, (B) para el PuraLev 600MU, (C) para la bomba de diafragma 4-pistón, y (D) para la bomba peristáltica. Los diámetros medios Sauter D 32 se determinaron con un caudal de 3,4 L min -1 y caídas de presión que van desde 0,03 hasta 0,61 bar.La medida Sauter diámetro medio d 32, se calculó m para los últimos 10 minutos (límite). La desviación estándar resultante de los diámetros medios Sauter d 32 (N ≥ 300) se muestra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig4highres.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Sauter diámetro medio medido como un sistema de comparación Como se describió anteriormente, el diámetro medio Sauter disminuyó con el tiempo hasta que los tamaños de gota alcanzaron el estado estacionario. En el último 10 min del tiempo experimental, el valor medio de la Sauter diámetro medio se calculó para determinar el diámetro medido Sauter, que se utilizó como criterio de comparación de medias (ver límite de la Fig u ra 4A-D). Los diámetros medios medidos Sauter d 32, m se muestran para una velocidad de flujo de 3,4 L &amp;# 160; min -1 y una caída de presión rango 0,03-0,61 bar en la Fig u ra 5. Más grandes medidos Sauter diámetros medios se determinaron para ambas bombas centrífugas MagLev (200mu y 600MU) y la bomba de diafragma 4-pistón en menores caídas de presión y las velocidades del impulsor. La bomba peristáltica reveló mide medio Sauter diámetros de d 32, m = 10 m para todos los parámetros del proceso. Como se mencionó anteriormente, las fuerzas de cizallamiento fueron independientes de la caída de presión para la bomba peristáltica. Los Sauter diámetros medios medidos más grande de d 32, m = 36 micras para el PuraLev 200mu yd 32, m = 34 micras para el PuraLev 600MU se obtuvieron a una caída de presión de 0,03 bar. En comparación con sus homólogos, el MagLev bomba centrífuga serie obtiene hasta un 59% más grande mide medio Sauter diámetros. Estos resultados indica una menor tasa de ruptura de la gota y por lo tanto menor tensión mecánica resultante de la utilización de las bombas centrífugas. La desviación estándar de la medida medio Sauter diámetros durante el estado estacionario fue inferior al 15%, confirmando de ese modo valores fiables y precisos para los tamaños de gota. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig5.jpg" /> Figura 5. Comparación de las medidas Sauter diámetros medios d 32, m. Medido Sauter diámetros medios de las bombas centrífugas MagLev y sus contrapartes en el 3,4 L min -1 y presión gotas de 0,03, 0,30 y 0,61 bar. Las desviaciones estándar resultantes de los Sauter diámetros medios medidos d 32, m durante el estado estacionario se muestran. Abreviaturas <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig5highres.jpg" target="_blank">Ple</a>ase clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 2D-ORM </td><td> medición de reflectancia óptica bidimensional </td></tr><tr><td> CCD </td><td> dispositivo de carga acoplada </td></tr><tr><td> CHO </td><td> Ovario de hámster chino </td></tr><tr><td> cmc </td><td> concentración micelar crítica </td></tr><tr><td> FBR </td><td> adelante-atrás-relación </td></tr><tr><td> FBRM </td><td> método de reflectancia haz enfocado </td></tr><tr><td> MU </td><td> multiuso </td></tr><tr><td> SU </td><td> de un solo uso </td></tr></tbody></table> Nomenclatura <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td><img alt="V" fo:content-="" src="/files/ftp_upload/53052/V.jpg" width="8
" /></td><td> [M 3 s -1] </td><td> velocidad de flujo </td></tr><tr><td> c </td><td> [M 3 m -3] </td><td> concentración </td></tr><tr><td> d 32 </td><td> [M] </td><td> Diámetro medio de Sauter </td></tr><tr><td> d 32, m </td><td> [M] </td><td> Sauter diámetro medio medido </td></tr><tr><td> d s </td><td> [M] </td><td> diámetro de la superficie </td></tr><tr><td> d v </td><td> [M] </td><td> diámetro de volumen </td></tr><tr><td> F </td><td> [Hz] </td><td> frecuencia </td></tr><tr><td> n </td><td> [S-1] </td><td> velocidad del impulsor </td></tr><tr><td> N </td><td> [-] </td><td> número de gotas </td></tr><tr><td> p </td><td> Papá </td><td> Presión </td></tr><tr><td> t </td><td> segundo </td><td> hora </td></tr><tr><td> β </td><td> [kg m -3] </td><td> concentración de masa </td></tr><tr><td> ρ </td><td> [kg m -3] </td><td> densidad </td></tr><tr><td>69; </td><td> [M 3 m -3] </td><td> fracción de masa </td></tr></tbody></table> Tabla 1. Tabla de abreviaturas y nomenclatura.

Las investigaciones de esfuerzo cortante en un sistema de emulsión aceite-agua dan como resultado la ruptura de la gota durante el tiempo experimental. Para contar los tamaños de las gotas en los procesos de bombeo, en este protocolo se demostró con éxito la idoneidad de la endoscopia en línea.

Un método rentable y fiable para predecir la tensión mecánica en un solo uso y Bombas estándar

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping ...

El objetivo general de este procedimiento es mostrar la idoneidad de la técnica de endoscopia en línea para la medición del tamaño de gotas en procesos de bombeo. Esto se logra utilizando un sistema de bomba en tubería, compuesto por un recipiente de almacenamiento, un circuito de bomba y el equipo para la técnica de endoscopia en línea. Se añade agua al recipiente de almacenamiento para mezclarla con un tensioactivo, tras lo cual se añade aceite a través del puerto de jeringa y se distribuye mediante la bomba.A continuación, se utiliza un software de reconocimiento de imágenes para medir los tamaños de las gotas durante una hora. En última instancia, el diámetro medio cuadrático de las gotas se emplea para estimar el estrés mecánico de las bombas de uso único y estándar. La ventaja principal de esta técnica frente a métodos existentes, como los sensores FPR, es que la técnica de endoscopia interna permite mediciones confiables y precisas del tamaño de las gotas y de las dispersiones líquido-líquido con desviaciones estándar por debajo del 10 %. Para este protocolo, asegúrese de que el recipiente de almacenamiento esté equipado con un agitador para la disolución del tensioactivo.La primera preparación consiste en configurar el recipiente de almacenamiento, conectar la válvula de rueda manual y la manguera del bucle de bombeo al recipiente de almacenamiento. El recipiente de almacenamiento debe tener un puerto para jeringa para la bomba de interés, un medidor de flujo con pinza y un sensor de presión de un solo uso. A continuación, conecte la cabeza de la bomba al motor y prepare la sonda del endoscopio. A continuación, monte un plano reflectante, como un espejo de rodio, en la punta de la sonda y ajuste la distancia entre el espejo y la lente a 150 micrones. Luego, ajuste el tornillo a 100 micrones para enfocar el objetivo. Por lo general, una cámara CCD de alta velocidad ya debe estar conectada a las sondas del endoscopio para soat vf.A continuación, conecte la sonda al estroboscopio mediante un cable de fibra óptica. Luego conecte la cámara al ordenador mediante un cable ethernet. Finalmente, conecte la cámara al estroboscopio mediante un cable del caja de disparo.La siguiente preparación consiste en tener listo el software abierto, el software sopa, que incluye un software de adquisición e identificación de imágenes, así como un analizador de resultados. A continuación, seleccione el software de adquisición de imágenes soat cam control en el menú principal. Desde allí, haga clic en el botón dispositivo directo en la esquina superior izquierda para detectar la cámara.Ahora, en la configuración del directorio, seleccione la ubicación en la computadora donde se guardarán las imágenes y active el comando. Cree subcarpetas de activación. Luego ingrese los parámetros del proceso en la sección titulada Modo de activación.Listo para verter cinco litros de agua desionizada en el recipiente de almacenamiento y encender la bomba para purgar la bomba y el circuito de la bomba. Luego apague la bomba y encienda el impulsor. A continuación, prepare el tensioactivo Triton X-100 y añádalo con una pipeta de 10 mililitros bajo agitación constante.Después de 10 minutos, el tensioactivo estará completamente disuelto. Ahora apague la hélice y encienda la bomba. Coloque la sonda del endoscopio de forma que la lente quede directamente debajo del tubo de entrada.El paso más crítico es la colocación de la sonda. Para estas investigaciones, debe ubicarse directamente debajo del tubo de entrada, de modo que no detecte cada gota más de una vez. Además, la sonda debe ser muy estable para que las imágenes no se vuelvan borrosas.Encienda la bomba y ajuste el caudal a 3,4 litros por minuto y la caída de presión a 0,03, 0,3 o 0,61 bar variando la válvula de regulación manual. Mientras tanto, pese la cantidad necesaria de aceite directamente en una jeringa. Luego inicie el software de adquisición.Por lo tanto, para el control del sistema, enrosque la jeringa en el puerto de la jeringa e inicie la prueba. Al agregar el aceite, la bomba en funcionamiento distribuye las gotas de emulsión. Tras un tiempo experimental de una hora antes de realizar otra prueba, se debe limpiar el recipiente de almacenamiento y el circuito integrado de la bomba.Para comenzar el análisis de datos, abra el procesador por lotes de soat desde el menú principal del software. En el directorio raíz del lote, seleccione la ubicación en el equipo donde se guardan los archivos. A continuación, cargue la serie de imágenes.Seleccione la ruta de la serie de imágenes de la columna y haga clic en agregar subcarpetas de series de imágenes. Para especificar el reconocimiento de gotas, cargue los parámetros de proceso proporcionados por soat LTD, seleccione la configuración de búsqueda de columna para archivos PSS o off drag matt. Luego haga clic en establecer configuración de búsqueda.Para cargar los parámetros del proceso, seleccione el patrón de búsqueda de columna para los archivos PSP o FCO star matt y haga clic en establecer patrón de búsqueda. Ahora, inicie el reconocimiento de imágenes haciendo clic en el botón iniciar lote. A continuación, abra el analizador de resultados desde el menú principal.Esta herramienta expresa los tamaños de las gotas mediante diversas mediciones, como el diámetro medio de Sauter. Cargue los archivos guardados utilizando el comando all star dot CSV en una carpeta y haga clic en cargar carpetas. Para ver los resultados, seleccione el valor correspondiente en el menú desplegable y, para calcular los diámetros, introduzca el valor de escala de 0,6591 micrones por píxel, proporcionado por el fabricante según la configuración óptica. Se utilizó endoscopia en línea para determinar los tamaños de las gotas de un sistema de emulsión en diversas bombas, en comparación con otras bombas comúnmente utilizadas.Se espera un menor estrés mecánico en las bombas mag love debido a su tecnología de accionamiento magnético levitado. Las investigaciones se realizaron utilizando un montaje de bomba de tubo, que consta del recipiente de almacenamiento, el circuito de la bomba y el equipo para la técnica de endoscopia en línea. Las bombas de uso múltiple examinadas incluyeron la pure left 200 mu y la pure left 600 mu; las condiciones de operación se estandarizaron.El diámetro medio de soder de las gotas de la emulsión se determinó entonces. La bomba peristáltica pura de 200 mu produjo un progreso ejemplar de los diámetros medios de soder, al igual que la bomba peristáltica. Estos diámetros medios de soder se calcularon en los últimos 10 minutos de la hora para más de 300 gotas por punto de medición.Cuando el diámetro de la gota alcanzó un estado estacionario en varias caídas de presión, fue posible comparar los diámetros medios ácidos calculados mediante el uso de guantes mag, bombas centrífugas en sus contrapartes. La serie de bombas centrífugas Mag Left obtuvo diámetros medios ácidos medidos hasta un 59 % mayores. Estos resultados indicaron una menor tasa de ruptura de gotas y, por lo tanto, un esfuerzo mecánico reducido como consecuencia del uso de las bombas centrífugas Mag Left, especialmente en situaciones de baja presión.Este video facilita la comprensión de cómo estimar el estrés mecánico en las palmas utilizando la técnica de endoscopia.

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