Name: セシル水滴のメタンハイドレート結晶化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 46 s
Description: 学ぶメタンハイドレートの結晶化法。セシル水滴上にハイドレートシェルを再現性良く形成し、添加物や生体分子との相互作用を観察する。高圧ガスシステムを用いた安全な実験プロトコルで、結晶形態と圧力温度安定性を評価できる。

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NASA exobiology助成金 80NSSC19K0477 はこの研究に資金を提供しました。ウィリアム・ウェイトとニコラス・エスピノーザの貴重な話し合いに感謝します。

<ol><li>Bohrmann, G., Torres, M. E. Gas hydrates in marine sediments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBohrmann%2C+G+%22Marine+Geochemistry%22">Marine Geochemistry</a>. Schulz, H. D., Zabel, M. , Springer. Heidelberg, Germany. 481-512 (2006).</li>
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</ol>

競合する財政的利益はありません。

私たちは、安全にセシル水滴にメタンハイドレートシェルを形成し、この方法を共有して、10 MPaの作動圧力に定格された圧力セルと加圧冷却システムを機械化し、組み立てる方法を開発しました。圧力セルには、埋め込まれた熱電対を含む液滴のステージ、液滴を視覚化するためのサファイアウィンドウ、および細胞の上部に固定された圧力トランスデューサが装備されています。冷却システムは、50%エタノール溶液を含むタンク内の銅コイルを循環する冷却エチレングリコールを含み、圧力セルが配置されます。圧力ポンプは、気筒から圧力セルにガスを加圧します。水和物殻は、急激な温度低下時に形成され、ドライアイスを圧力セルの上部に加えます。我々は、シェルが2時間形成することを可能にし、その間、ガスは水和物殻の確率的な割れ目を通して浸透し、オストワルドはより長い期間にわたって熟成すると信じている。実際、この装置はこれらの現象を研究するために使用することができる。
このプロトコルの重要なステップには、1)ガスで加圧する前に水で圧力セルを漏れテストし、2)サファイアウィンドウを挿入する前に水滴をステージに追加する練習、3)加圧前に...

ガスハイドレートは、ファンデルワールス相互作用を介してゲストガス分子をトラップする水素結合水分子のケージです。メタンハイドレートは、高気圧および低温条件下で形成され、大陸のマージンに沿った地下堆積物、北極永久凍土下、および太陽系1の他の惑星体に自然界で発生する。ガスハイドレートは、気候とエネルギーに重要な意味を持つ炭素の数千ギガトンを格納します2.ガスハイドレートは、水和物に有利な条件がガスパイプラインで発生し、致命的な爆発や石油流出につながるパイプを詰まらせることができるため、天然ガス業界でも危険である可能性があります。
その場でのガスハイドレートの研究が難しいため、水和物の特性と阻害剤や基質の影響を特徴付けるために、実験室での実験がしばしば採用されている。これらの実験は、様々な形状および大きさの細胞内で上昇圧力でガスハイドレートを成長させることによって行われる。ガスパイプラインにおけるガスハイドレートの形成を防ぐ努力は、不凍タンパク質(AMP)、界面活性剤、アミノ酸、およびポリビニルピロリドン(PVP)5,6を含むいくつかの化学的および生物学的ガスハイドレート阻害剤の発見に至った。これらの化合物がガスハイドレート特性に及ぼす影響を判断するために、これらの実験は、オートクレーブ、結晶化剤、攪拌反応器、および0.2〜106立方センチメートル4の体積を支える揺動細胞を含む多様な容器設計を採用している。
ここで、以前の研究で使用されるセシル液滴法7、8、9、10、11、12は、圧力セル内の水のセスシル液滴上にガスハイドレートフィルムを形成することを含む。これらの容器は10-20 MPaまでの圧力に対応するためにステンレス鋼およびサファイアから成っている。セルはメタンガスボンベに接続されています。これらの2つの研究は、PVP7、11などの市販の運動水和阻害剤(KHI)と比較して、ガスハイドレート阻害剤としてAFPを試験するために液滴法を用いた。Bruusgardら.7阻害剤の形態学的影響に焦点を当て、I型AMPを含む液滴は、高い駆動力で阻害剤を持たない樹状液滴表面よりも滑らかでガラス状の表面を有することを発見した。
Udegbunamら11は、以前の研究でKHIを評価するために開発された方法を使用して、形態/成長機構、水和液-液体蒸気平衡温度/圧力、および速度論を温度の関数として分析することを可能にする。Jungらは、CH4水和物シェル8を形成した後に細胞をCO2であふれさせることにより、CH4-CO2置換を研究した。陳らは、水和物殻が9を形成するとしてオストワルド熟成を観察した。エスピノーザら他は、様々な鉱物基質上のCO2水和物殻を研究した。液滴法は、ガスハイドレートに対する様々な化合物や基質の形態学的効果を決定するための比較的簡単で安価な方法であり、少量の体積に起因する少量の添加剤を必要とします。本論文では、サファイアウィンドウを備えたステンレスセルを用いて水滴にこのような水和物殻を形成する方法を説明し、最大10MPaの作動圧力を評価する。

<table><tbody><tr><td>カメラとラップトップ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>カメラ本体</td><td>ニコン</td><td>D7200</td><td>プロトコルの名前: カメラ</td></tr><tr><td>カメラ制御プロ2ソフトウェア</td><td>ニコン</td><td></td><td>プロトコルの名前: カメラソフトウェア</td></tr><tr><td>ラップトップ</td><td>HP Pavilion</td><td>hp-pavilion-laptop-14-ce0068st</td><td>十分なストレージを備えたPCである必要があります (~ 1 Tb) プロトコルの名前: ラップトップ</td></tr><tr><td>マクロ写真レンズ</td><td>ニコン</td><td>AF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED レンズ</td><td>プロトコルの名前: lens</td></tr><tr><td>CONSUMABLES</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Deionized 水</td><td></td><td></td><td>プロトコルの名前: DI 水</td></tr><tr><td>ドライアイス</td><td>VWR または食料品店</td><td></td><td>核生成 プロトコルの名前: ドライアイス</td></tr><tr><td>エタノール</td><td></td><td></td><td>プロトコルの名前:エタノール</td></tr>エ<tr><td>チレングリコール</td><td></td><td></td><td>プロトコルの名前:エチレングリコール</td></tr><tr><td>冷却システム</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/2 in. O.D. x 3/8 in. I.D. x 25フィート ポリエチレンチューブ</td><td>エバービルト</td><td>モデル# 301844</td><td>水槽内のチラーから銅コイルへの循環冷却剤用 プロトコルの名前:3/8 "(内径)プラスチックチューブ</td></tr><tr><td>循環チラー</td><td>ポリサイエンス</td><td></td><td>プロトコルの名前:チラー</td></tr><tr><td>経済的 フレキシブル ポリエチレン フォーム パイプ 断熱材</td><td>マクマスター・カー</td><td>4530K162</td><td>3/4インチ厚壁; 1/2インチ内径;R値3;プロトコルの6 'long 名前:フォームパイプ断熱材</td></tr><tr>プラスチック<td>チューブ</td><td></td><td></td><td>は、ラボの航空会社の接続に適合し、航空会社の接続から水族館の前面に移動するのに十分な長さの任意のチューブを使用します</td></tr><tr><td>DATALOGGER</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>アーマチュアマルチプレクサモジュール34970A / 34972A、 20チャンネル</td><td>Keysight Technologies</td><td>34901A</td><td>プロトコルの名前: データロガー マルチチャンネル</td></tr><tr><td>Benchvue または Benchlink ソフトウェア</td><td>Benchvue または Benchlink</td><td></td><td>プロトコルの名前: 温度トランスデューサソフトウェア</td></tr><tr><td>データ収集/スイッチユニット。GPIB、RS232</td><td>Keysight Technologies</td><td>34970A</td><td>プロトコルの名前:データロガー</td></tr><tr><td>USB/GPIBインターフェース</td><td>Keysight Technologies</td><td>82357B</td><td>プロトコルの名前:データロガー USB</td></tr><tr><td>データロガー マルチチャンネル</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schott Fostec -Llc 20510 Ace 光ファイバー光源</td><td>Schott Fostec</td><td>A20500</td><td>3115PS-12W-B20 115 V ~AC 50/60Hz 5/4.5 W プロトコルの名前:光源単位</td></tr><tr><td>Schott Fostec 光源ガイド - 単一束</td><td>Schott Fostec</td><td>A08031.40</td><td>プロトコルの名前: 光ファイバー光源ケーブル</td></tr><tr><td>メタンガスおよびレギュレーター</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 OD in. x 20 ft. 銅製ソフト冷凍コイル</td><td>Everbilt</td><td>モデル # D 04020PS</td><td>ISCO圧力ポンプの加圧用。クーラントの循環には、以下にリストされている追加のパックが必要です. プロトコルの名前:高圧定格1/4インチ銅パイプ</td></tr><tr><td>メタンシリンダーレギュレータ</td><td>エアガス</td><td>Y11N114G350-AG</td><td>プロトコルの名前:メタンシリンダーレギュレータ</td></tr><tr><td>メタンガスポンプ</td><td>エアガス</td><td>ME UHP300</td><td>プロトコルの名前:メタンガスボンベ</td></tr><tr><td><ストロング> プレッシャーポンプ</ストロング></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4インチ&nbsp;フレキシブルチューブ、~3フィート。</td><td></td><td></td><td>リークテスト用のポンプ入口に接続します プロトコルの名前:1/4"&nbsp;フレキシブルチューブ</td></tr><tr><td>260DシリンジポンプW /</td><td>コントローラーTeledyne Instruments Inc.</td><td>67-1240-520</td><td>プロトコルの名前:圧力ポンプ</td></tr><tr><td>コントローラーとマイナス。イーサネット/USB</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>62-1240-114Labview</td>を<td>コンピューターにインストールして圧力ポンプをリモートで制御する場合は、購入します。私たちはこれをしませんでした。</td></tr><tr><td>スムースボアシームレス316ステンレス鋼チューブ、1/4インチ外径、0.035インチ壁厚さ、1フィートロング(x5)</td><td>McMaster-Carr</td><td>89785K824</td><td>プロトコルの名前:1/4インチパイプ</td></tr><tr><td>スムースボアシームレス316ステンレス鋼チューブ、1/8インチ外径、0.02インチ壁厚、1フィートロング(x4)</td><td>McMaster-Carr</td><td>89785K811</td><td>プロトコルの名前:1/8インチパイプ</td></tr><tr><td>スウェージロック製ステンレス製チューブ・フィッティング、レデューシング・ユニオン、1/4インチx 1/8インチチューブ外径 (x4)</td><td>スウェージロック</td><td>&nbsp;プロトコルのSS-400-6-2</td><td>名前:1/8 "から1/4"アダプター</td></tr><tr><td>PRESSURE CELL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>316ステンレス鋼ナットとフェルールセット(1ナット/ 1フロントフェルール/ 1バックフェルール)1/4インチ用。チューブ継手 (20)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp;SS-400-NFSET</td><td>必要に応じて接続のフィッティングに使用されます プロトコルの名前:フェルールセット</td></tr><tr><td>316Lステンレス鋼コンボリュート(FM)ホース、1/4インチ、316Lステンレス鋼編組、1/4インチチューブアダプタ、60インチ(1.5メートル)長さ</td><td>Swagelok</td><td>SS-FM4TA4TA4-60</td><td>圧力ポンプを圧力セル に接続 プロトコルの名前:1/4インチ 編組ステンレス鋼 フレキシブル圧力定格ホース</td></tr><tr><td>ABAQUS</td><td>ABAQUS FEA</td><td></td><td>プロトコルの名前:シミュレーションソフトウェア</td></tr><tr><td>7/8インチネジサイズ、0.875インチID、2.25インチOD、10個入りパック用耐摩耗性クッションワッシャー (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90131A107</td><td>プロトコルの名前:2.25 "ゴムワッシャー</td></tr>耐摩耗性<tr><td>シーリングワッシャー、アラミド生地/ Buna-Nゴム、3/8 "ネジサイズ、0.625 "OD、10(x1)のパック</td><td>McMaster-Carr</td><td>93303A105</td>照明<td>ポートアクリルシートに使用</td></tr><tr><td>|ホワイト2447 / WRT31 押し出し紙マスク(半透明55%(0.118 x 12 x 12)</td><td>州間プラスチック</td><td>ACRW7EPSH</td><td>イメージングの背景として機能する圧力セルの内部チャンバーに収まるようにアクリルの円を機械で加工 プロトコルの名前:アクリルディスク</td></tr><tr><td>AutoCAD</td><td></td><td></td>プロトコル<td>の名前:エンジニアリング設計ソフトウェア</td></tr><tr><td>Conax</td>フィッティング<td>Conaxテクノロジー311401-011</td><td></td><td>TG(PTM2/)-24-A6-T、オプション 1/4" NPT プロトコルの名前: 圧力シール コネクタ</td></tr><tr><td>高精度オイル充填圧力 一般 産業用アプリケーション用トランスデューサ/トランスミッタ (x2)</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>PX409-3.5KGUSBH</td> 2<td>つ買うのでバックアップがあります. プロトコルの名前: 圧力トランスデューサ</td></tr><tr><td>高圧チャンバー&nbsp;部品</td><td>枯れた用具、ダイおよび製造業</td><td></td><td>CADのデッサン(図S1)にリストされている圧力細胞の部品の機械化 (図S1) プロトコルの名前: パートB =ステンレス鋼の洗濯機</td></tr><tr><td>高力316ステンレス鋼のソケットの頭部ねじ、M5 x 0.80のmmの糸、14のmmの長い(x20)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90037A119</td><td>照明の港の</td></tr><tr><td>高力316ステンレス鋼のソケットの頭部ねじのために使用されて、 M8 x 1.25 mmの糸、25のmm長い(x20)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90037A133</td><td>プロトコルの名前:M8ステンレス鋼ねじ</td></tr><tr><td>耐油性ハードBuna-N Oリング、3/32分数幅、ダッシュ番号120、50(x1)のパック</td><td>McMaster-Carr</td><td>5308T178</td><td>プロトコルの名前:1インチOリング</td></tr>耐<tr><td>油性ハードBuna-N Oリング、3/32フラクショナル幅、ダッシュ番号128、50個入りパック(x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>5308T186</td><td>プロトコルの名前:1.5インチOリング</td></tr><tr><td>Omega Inc.圧力トランスデューサソフトウェア</td><td>OmegaEngineering、Inc.</td><td></td><td>プロトコルの名前:圧力トランスデューサソフトウェア</td></tr><tr><td>ポリカーボネートディスク</td><td>McMaster-Carr</td><td>8571K31</td>照明<td>ポートのCAD図面に記載、図S1パートE</td></tr><tr><td>サファイアウィンドウ(x3)</td><td>Guild Optical Associates、Inc.</td><td>光学グレードサファイアウィンドウ、Cプレーン 直径:1.811インチ&plusmn;。005インチ の厚さ:.590 "&plusmn;.005インチ 表面品質: 60/40 エッジ 地面と安全面取り</td><td>3 つを購入して 2 つのバックアップがあります。 プロトコルの名前: サファイア窓</td></tr><tr><td>固体熱電対ワイヤー FEP 断熱材とジャケット、タイプ K、24 ゲージ、50 フィート 長さ (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>3870K32</td><td>プロトコルの名前: 熱電対</td></tr><tr><td>ステンレス鋼一体型ボンネット ニードル バルブ、 0.37 Cv、1/4インチSwagelokチューブ継手、調整ステム(x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp;SS-1RS4</td><td>2つは、><プロトコルの名前:1/4 "ニードルバルブ</td></tr><tr><td>ステンレス鋼パイプ継手、六角ニップル、1/4インチ。NPTオス (x2)</td><td>スウェージロック</td><td>&nbsp;SS-4-HN</td><td>照明ポートに使用</td></tr><tr><td>ステンレス製スウェージロック チューブ継手、メス ブランチ ティー、1/4 インチチューブ外径 x 1/4 インチチューブ外径 x 1/4 インチNPT女子(x2)</td><td>スウェージロック</td><td>&nbsp;SS-400-3-4TTF</td><td>圧力トランスデューサ プロトコルの名前で使用: 分岐ティー継手</td></tr><tr><td>ステンレス鋼 Swagelok チューブ継手、オスコネクタ、1/4 インチチューブ外径 x 1/4 インチNPTオス (x4)</td><td>スウェージロック</td><td>&nbsp;SS-400-1-4</td><td>ニードルバルブにつながるトップポートとサイドポートに使用 プロトコルの名前: NPT ネジ</td></tr><tr><td>ステンレス鋼 Swagelok チューブ継手、ポートコネクタ、1/4 インチ。チューブ外径 (x8)</td><td>スウェージロック</td><td>&nbsp;SS-401-PC</td><td>NTPとバルブ接続 プロトコルの名前:ポートコネクタ fitting</td></tr><tr><td>TANK</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 OD インチ x 20フィート 銅ソフト冷凍コイル</td><td>Everbilt</td><td>モデル# D 04020PS</td><td>循環クーラント用 プロトコルの名前:1/4インチ 銅パイプ</td></tr><tr><td>10ガロン水槽</td><td>プロトコルのテトラ</td><td></td><td>名: 10ガロンタンク</td></tr><tr><td>2オンスWaterweld</td><td>JB溶接</td><td>モデル#8277</td>プロトコル<td>の名前:水中シーラント</td></tr><tr><td>3インチ×25フィートホイル裏打ちグラスファイバーパイプラップ断熱材</td><td>フロストキング</td><td>モデル#SP42X / 16</td>水族館<td> 周りに包むためプロトコルの名前:ホイルライニンググラス</td></tr><tr><td>ファイバー3/8 7/8インチ。ステンレス鋼ホースクランプ(10パック)</td><td>Everbilt</td><td>モデル#670655E</td><td>プロトコルの名前:ウォームドライブホースクランプ発</td></tr><tr><td>泡スチロール</td><td></td><td></td><td>プロトコルの名前:絶縁材料</td></tr><tr><td>TOOLS</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-1 / 8で。ラチェット式チューブカッター</td><td>ハスキー</td><td>モデル #86-036-0111</td><td></td></tr><tr><td>1/2 インチから 1 インチパイプカッター</td><td>アポロ</td><td>モデル#69PTKC001</td><td></td></tr><tr><td>モンキーレンチ(x2)</td><td>スチールコア</td><td>モデル#31899</td>ジョー<td>付きレンチが2つ必要です少なくとも1インチ</td></tr><tr><td>アレンレンチセット</td><td>ホームデポ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ダクトテープ</td><td></td><td></td>プロトコル<td>の名前:ダクトテープ</td></tr>IV<tr><td>ラインのような柔軟なチューブ、グレインジャープローブ(カニューレ)</td><td></td><td></td><td>プロトコルの名前:IVの名前チューブ</td></tr><tr><td>Grainger 18ゲージ プローブ</td><td>Grainger</td><td></td><td>液滴 を挿入するため プロトコルの名前:カニューレ</td></tr><tr><td>高真空グリース</td><td>ダウ コーニング</td><td></td><td>サファイアを挿入する前にOリングに適用 window プロトコルの名前:真空グリース</td></tr><tr><td>Kleinツール プロフェッショナル 90度 4-in-1 チューブベンダー</td><td>クラインツール</td><td>モデル# 89030</td><td>プロトコルの名前:チューブベンダー</td></tr><tr><td>スヌープ液体漏れ検知器</td><td>Swagelok</td><td>MS-SNOOP-8OZ</td><td>methane ときに加圧されたときに漏れを検出するため プロトコルの名前:液体漏れ検出器</td></tr><tr><td>吸盤ホーム</td><td>デポ</td><td></td><td>ぴったりとフィットするサファイアの窓 プロトコルの名前:吸盤</td></tr><tr><td>テフロンテープ</td><td></td><td></td><td>プロトコルの名前:配管工のテープ</td></tr><tr><td>Temflex 3/4 インチ x 60 フィート 1700 電気テープ ブラック</td><td>3M</td><td>プロトコルのモデル#1700-1PK-BB40</td><td>名前:電気テープ</td></tr></tbody></table>

セシル水滴のメタンハイドレート結晶化

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

本論文では、水滴にメタンハイドレートシェルを形成する方法について述べている。さらに、10 MPa作動圧力に定格圧力セルの設計図を提供し、セシル液滴のステージ、視覚化用のサファイアウィンドウ、温度および圧力トランスデューサを含みます。メタンガスボンベに接続された圧力ポンプを使用して、セルを5 MPaに加圧します。冷却システムは、銅コイルを介してエチレングリコールを介して冷却された50%のエタノール溶液を含む10ガロン(37.85 L)タンクです。この設定により、冷却および減圧中の水和物形成と解離に関連する温度変化を観察し、液滴の形態変化の可視化と写真撮影を行うことができます。この方法により、水和殻の形成が~6°C~-9°Cで迅速に観察された。 減圧中、熱水和物解離による圧力/温度(P/T)安定性曲線で0.2°C~0.5°Cの温度低下が観察され、温度降下開始時の融解の目視観察により確認された。2MPaから5MPaに再加圧した後、「メモリ効果」が観察された。この実験設計により、液滴の圧力、温度、および形態を時間の経過とともに監視できるため、水和物形態に関する様々な添加剤や基質の試験に適した方法となっています。

この方法により、液滴上のガスハイドレートシェルは、圧力セルのサファイアウィンドウを通して、温度および圧力トランスデューサを介して視覚的に監視することができます。5MPaに加圧した後に水和物シェルを核化するために、ドライアイスを圧力セルの上部に加えて、急速な水和物結晶化を誘発する熱ショックを誘発することができる。ドライアイス強制水和物シェル形成では明らかな形態学的な違いがあります。水滴は、滑らかな反射面(図3A)からわずかに樹状表面を有する不透明な水和物シェルに移行した(図3B)。100 μg mL-1 Type I AFP の添加により、液滴の上部から突起状のエッジと突起部に沿って隆起したエッジを誘導することで、水和物形態が変化しました (図 3C,D)。
水和物殻が〜1時間発達した後、細胞を2MPa(補足<stro...

我々は、水和物結晶形態に及ぼす様々な阻害剤、プロモーター、基質の影響を研究するために、瀬状水滴にガスハイドレートを形成する方法を説明する。

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

ガスハイドレート形態及び圧力温度安定性に対する各種添加剤の効果を試験することができる。しかし、主な関心事は、生体分子がどのように相互作用し、その現場のガスハイドレートに影響を与えるかを見つけることです。このプロトコルの主な利点は、安全にセシル液滴に水和物シェルを再現できることです。液滴ステージを平準化することは困難であり、液滴が不均一な段階でスライドするので練習が必要です。また、高圧可燃性ガスに関するスウェージロック接続と安全性に精通してください。新しいナットとフェルールセットを使用して、メタンシリンダーレギュレータをポンプに1つずつ4インチの銅パイプで接続します。IVチューブの柔軟な先端を接着し、角度をカットし、カニューレの端に、サファイアウィンドウに向かって液滴を向けます。カニューレに1ミリリットルのシリンジを取り付け、必要な量の脱イオン水を引き込みます。ニードルバルブやサファイアウィンドウが取り付けられていない場合は、カニューレの端部を上部ボードに挿入し、ドロップレットを中央のステージに排出する練習をします。M8ネジでサファイアウィンドウとワッシャーを取り付け直し、トッププレッシャセルバルブを取り付けます。加編みのステンレス製ホースを圧力ポンプから圧力セルに接続します。そして、ガスボンベから圧力セルへのすべての接続がタイトであることを再確認してください。圧力セルの入口弁を開き、水槽内に圧力セルをセットします。次に、光ファイバー光源ケーブルを圧力セル照明ポートに挿入します。エタノールと水の50/50比で満たされた水族館では、溶液レベルが次の週に下がるように、さらにエタノールを加え、圧力セルの上部とレベルが光源の接続のすぐ下に収まるまで追加します。冷却機をセル内で約0~3°Cに達する温度に設定し、コイルを循環させます。水槽表面の結露を防ぐために、水槽の前面への空気の流れをオンにします。データロガーソフトウェアで温度ログを開始します。スキャン間隔を30秒に設定し、圧力セル内の温度が2°Cで安定するまで待ちます。カメラを配置したら、光源を約80%に切り、カメラソフトウェアを開きます。Live View では、カメラレンズをセルの内側のチャンバーに合わせ、光源を調整して最適なイメージングを行います。1 秒のスキャン間隔で新しい温度ログを開始します。取り付けた場合は、圧力セルの上部ポートにある出口ニードルバルブを取り外します。カニューレに1ミリリットルのシリンジを取り付け、必要な量の脱イオン水を引き込みます。トップボードにカニューレを挿入して、Live Viewモードでカメラソフトウェアにチップが表示されるまで挿入します。中央熱電対上の注射器から流体液滴を排出します。その後、針弁を再び取り付けます。圧力セル内の液滴にカメラを焦点を合わせます。60秒ごとにタイムラプスイメージングを開始します。ラップトップで圧力トランスデューサソフトウェアを開きます。1秒のスキャン間隔でチャートとデータログでデータの収集を開始し、液滴温度が0〜3°Cの間で安定するまで待ちます。ポンプとコントローラーの電源を入れます。圧力ポンプの入口弁を閉じます。ポンプの出口弁と圧力セルのバルブを開きます。圧力ポンプコントローラで0を押してポンプ圧力を引き起下げ。圧力ポンプコントローラのポンプAを選択して、圧力を監視します。メタンガス以外の液体がポンプに存在する場合は、圧力ポンプが空であることを確認してください。最大流量と定常流量を毎分100ミリリットルに設定し、実行を押してこれを行います。ポンプが空になるまで動かしたままにします。ポンプ出口バルブを閉じ、ポンプ入口バルブを開きます。ガスボンベを開き、ガスボンベレギュレータを1,000キロパスカルに設定します。圧力ポンプコントローラのリフィルを押します。ポンプが満杯で1,000キロパスカル付近になったら、ポンプ入口バルブとガスボンベを閉じます。ポンプ出口バルブをセルに少し開けます。圧力トランスデューサソフトウェアの圧力セル圧力を監視し、圧力セル内の温度が比較的低いために低下する可能性があります。最大流量を 1 分あたり 10 ミリリットル、最大圧力を 5,000 キロパスカルに、圧力ポンプ コントローラの 1,000 キロパスカルに一定の圧力を設定します。[実行] を押します。1,000 キロパスカルに達したら、ポンプコントローラの停止を押し、ポンプの出口バルブを閉じます。圧力セルの圧力を監視して、漏れが発生しないようにします。圧力が下がった場合は、液体漏れ検知器を使用して接続時に漏れを検出し、漏れたコンポーネントを慎重に締め付けます。セルが安定している場合は、ポンプ出口を開き、一定圧力を2,000,3,000,4,000,5,000キロパスカルに徐々に設定し、各設定後に停止を押して細胞安定性を監視する。圧力が安定している場合は、ポンプ出口を閉じ、ガスが液滴に浸透するまで約12〜24時間待ちます。2~5秒ごとに画像を撮影するようにタイムラプスを切り替えます。水分補給殻がタイムラプスで見えるまで、細胞の上部にドライアイスを加えます。ドライアイスがスライドする場合は、セルの上部にテープを貼り付けます。タイムラプス写真を通してメタンハイドレート形成の進行を2〜6時間観察する。ポンプ出口を開き、融解が発生したときに、2,000キロパスカルに一定圧を設定することにより、細胞を2,000キロパスカルに減圧します。30分後、圧力セルを5,000キロパスカルに再加圧し、メモリ効果を観察します。水和物シェルが改革を開始し、シェルが30分から2時間形成されるようにするときに注意してください。ポンプ出口を開き、100キロパスカルに一定圧力を設定することによって、セルを減圧します。圧力セルに残留圧力がある場合は、圧力セル上部バルブを1/16インチ開きます。圧力データと温度データを CSV ファイルとして保存します。上圧セルバルブを取り外し、注射器、カニューレ、またはIVチューブで液滴を抽出して液滴を除去します。試験間の汚染の懸念がある場合は、テキスト原稿の指示に従ってください。ドライアイス強制水和物シェル形成には明らかな形態学的な違いがあり、水滴は滑らかな反射面からわずかな樹状表面を持つ不透明な水和物シェルに移行しました。タイプ1の不凍液タンパク質に1ミリリットル当たり100マイクログラムを添加すると、液滴に沿って隆起した縁部と液滴の上部から突起を誘導することによって、水和物形態を変化させた。水和物殻が1時間発達した後、細胞は2メガパスカルに減圧され、P/T安定性曲線付近の温度が2〜5度低下した。発熱性水和物解離により、温度低下の開始時にタイムラプスイメージングを経て目視融解により水和物解離が確認された。無滴で、水和物殻を形成しなかった液滴を有する陰性制御は、減圧中の温度の低下を示さなかった。各温度の頂点が以前に確立されたP/T安定性曲線を上回るため、これらの試験の頂点P/Tに基づいて回帰曲線を計算しました。このプロトコルを実行する際には、2 つのことを念頭に置いておく必要があります。1つは、加圧前にすべての接続が安全であることを確認し、2つは、サファイアウィンドウを取り付ける前に液滴を排出する練習をします。このプロトコルに従って、ガス消費量を計算し、画像を分析して水和物シェルの厚さを計算し、形成された水和物の体積を決定することができます。

methane-hydrate-crystallization-on-sessile-water-droplets

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CO<sub&gt; 2</subテスト用のCO&gt;濃度勾配施設<sub&gt; 2</sub&gt;濃縮および草地生態系の機能に及ぼす土壌の影響

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セシル水滴のメタンハイドレート結晶化

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