Name: Une méthode rentable et fiable pour prévoir stress mécanique en usage unique et de pompes standard (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: Découvrez une méthode d'endoscopie en ligne pour mesurer la taille des gouttes dans les émulsions huile-eau et évaluer le stress mécanique des pompes à usage unique et standard.

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Les auteurs tiennent à remercier la Commission pour la technologie et l&#39;innovation (CTI, Suisse) pour leur soutien financier (n ° 13236,1 PFFLI-LS).

Les enquêtes ont été effectuées en utilisant une configuration de pompe courante (Figu re 2), qui permet des expériences mécaniques à des débits de stress jusqu&#39;à 60 L min -1 et la pression chute jusqu&#39;à 2 bar à effectuer. Comme le montre la Fig u re 2, le dispositif expérimental est constitué de la cuve de stockage, le circuit de pompe, et l&#39;équipement pour la technique d&#39;endoscopie en ligne. La roue de la cuve de stockage a été utilisé pour mélanger le tensio-actif. Des éléments périphériques ont été intégrés dans la boucle fermée pour contrôler le débit V et chute de pression p à différents réglages de la pompe. Les enquêtes ont été modifiées en utilisant la vanne volant. 1. Configuration expérimentale <ol><li> Assurez-vous que le bioréacteur (D = 0,15 m, H / D = 2,2) est équipé d&#39;une roue à aubes pour la dissolution de la surfactant et assurez-vous que le tube d&#39;entrée plonge dans le liquide pour éviter une entrée de gaz. </li><li> Équipez la boucle de pompe avec un port de la seringue, la pompe d&#39;une enquête, d&#39;un débitmètre à pince, un capteur de pression à usage unique et d&#39;une vanne volant. Après connexion de la boucle de pompe à la cuve de stockage, connecter la tête de pompe au moteur et préparer la sonde d&#39;endoscope. </li><li> Montez le plan de réflexion variable, un miroir de rhodium dans ce cas, à la pointe de la sonde et régler la distance entre le miroir et la lentille à 150 um. Régler la vis à 100 um à concentrer la netteté de l&#39;objectif. </li><li> Branchez la sonde à l&#39;stroboscope via un câble de fibre optique et la caméra de l&#39;endoscope à l&#39;ordinateur via un câble Ethernet. Ensuite, connecter l&#39;appareil photo et le stroboscope ensemble via un câble déclencheur-box. </li><li> Démarrez l&#39;ordinateur et ouvrez le logiciel fourni par le fabricant, qui comprend une acquisition d&#39;image et un logiciel de reconnaissance, ainsi que les logiciels résultat de l&#39;analyseur. </li><li> Sélectionnez le logiciel d&#39;acquisition d&#39;image dans le menu principal. </li><li> Cliquez sur le bouton &quot;Détecter périphérique&quot; dans le coin supérieur gauche de l&#39;écran pour détecter la caméra. </li><li> Sous la rubrique «Paramètres de répertoire&quot; sélectionnez l&#39;emplacement sur l&#39;ordinateur pour enregistrer les images et activer la commande «Créer déclencheur sous-dossiers&quot;. </li><li> Entrez les paramètres de processus dans la section &quot;Mode de déclenchement: Ready&quot;. Frame rate: 7.5 Hz Images par déclencheur: 50 Nombre de déclencheurs: 60 intervalle de déclenchement: 60 sec </li><li> Après achèvement de tous les travaux préparatoires, versez 5 L d&#39;eau déminéralisée dans la cuve de stockage et des commutateurs sur la pompe pour remplir la pompe et la boucle de pompe. </li><li> Eteindre la pompe et ajouter 0,9 ml de tensioactif (c tensioactif = 0,18 ml L -1, tensioactif ρ, 20 ° C = 1070 kg m -3, concentration micellaire critique (cmc): ω cmc0; ≈ 0,018 ml L -1, ω tensioactif ≈ 10 · ω cmc) avec une pipette de 10 ml sous agitation. Après 10 min, le tensio-actif est complètement dissous. </li><li> Eteignez la roue et tourner sur la pompe. Positionner la sonde d&#39;endoscope de sorte que la lentille se trouve directement au-dessous du tube d&#39;entrée. </li><li> Réglez le débit de 3,4 L min -1 et la chute de pression de 0,03, 0,3 ou 0,61 bar en faisant varier la vitesse de la roue et la valve volant. </li><li> Peser 6,3 g d&#39;huile directement dans la seringue (β = 1,26 g d&#39;huile L -1, huile ρ, 20 ° C = 989,5 kg m -3). </li><li> Démarrez le logiciel d&#39;acquisition d&#39;image et ajouter l&#39;huile via le port de la seringue. La pompe fonctionnant distribue les gouttes d&#39;émulsion. </li><li> Après 1 h, la fin de l&#39;enquête de la contrainte de cisaillement et de nettoyer l&#39;endoscope en ligne ainsi que le bioréacteuravec la boucle de pompe intégré. Par la suite, préparer le montage expérimental pour le prochain processus de pompage. </li></ol> 2. Mesure et analyse d&#39;images <ol><li> Ouvrir le logiciel de reconnaissance automatique de l&#39;image dans le menu principal. </li><li> Sous la rubrique «Annuaire lot de Root&quot; sélectionnez l&#39;emplacement sur l&#39;ordinateur pour sauvegarder les fichiers (tous * .csv). </li><li> Sélectionnez la colonne &quot;Chemin de la série d&#39;image&quot; et cliquez sur le bouton &quot;Ajouter série d&#39;images sous-dossiers&quot; dans le coin inférieur gauche de l&#39;écran pour charger la série d&#39;images. </li><li> Charger les paramètres de procédé qui sont fournis par le fabricant. Sélectionnez la colonne &quot;Paramètres de recherche (* .pss ou auftrag _ *. Mat)&quot; et cliquez sur le bouton &quot;Set Paramètres de recherche&quot; dans le milieu-bas de l&#39;écran pour charger les paramètres du procédé afin de préciser la reconnaissance de chute. </li><li> Sélectionnez la colonne &quot;motif de recherche (* .psp ou F _ *. Mat) et cliquez sur le bouton&quot; Set Recherche Pattern &quot;dans le coin inférieur droit de l&#39;écran pour charger les paramètres du procédé afin de préciser l&#39;analyse de chute. </li><li> Lancez la reconnaissance de l&#39;image en cliquant sur le bouton &quot;Démarrer Batch&quot;. </li><li> Après l&#39;achèvement de reconnaissance d&#39;image, expriment les tailles de gouttes détectées par le moyen de Sauter diamètre (d 32), ou tout autre représentant la valeur moyenne ou de la distribution de choix en utilisant le logiciel de l&#39;analyseur résultat. </li><li> Ouvrez le logiciel résultat de l&#39;analyseur dans le menu principal. </li><li> Activez la commande &quot;tous * .csv dans 1 dossier&quot; et cliquez sur le bouton &quot;Dossier (s) de charge» dans le coin supérieur gauche de l&#39;écran pour charger le tout fichier * .csv précédemment enregistré. </li><li> Sélectionnez la valeur correspondante (par exemple, Sauter diamètre moyen) dans la liste déroulante dans la moyenne supérieure de l&#39;écran pour visualiser les résultats. Pour le calcul du diamètre entrer l&#39;échelle de 0,6591 um pixel -1 sur la droite, qui est fourni par le fabricant. </li></ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig2.jpg" /> Figure 2. Montage expérimental circuit pompe pour l&#39;installation de la pompe courante par endoscopie en ligne comme la technique de mesure:. (1) cuve de stockage, (2) le port de la seringue, (3) la pompe, (4) capteur de pression, (5) capteur de débit, ( 6) stroboscope, (7) ordinateur avec le logiciel fourni par le fabricant, et (8) la sonde d&#39;endoscope. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig2highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

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Wolfgang Dornfeld et Reto Schöb sont des employés de Levitronix, Ltd, fabricant des pompes centrifuges MagLev.

L&#39;objectif de ce protocole est de montrer la pertinence de la technique d&#39;endoscopie ligne pour déposer les mesures de taille dans le processus de pompage. À cette fin, déposer tailles d&#39;un système d&#39;émulsion huile-eau ont été déterminées et une Sauter diamètre moyen mesuré a été calculé pour caractériser le stress mécanique de la centrifuge de lévitation magnétique pompes ainsi que leurs homologues, une pompe péristaltique et une pompe à diaphragme à 4 pistons. Les résultats ont montré une faible variation de la valeur mesurée Sauter signifie diamètres, qui ont été quantifiés par les écarts types de dessous de 15%, indiquant que des tailles de goutte ont été mesurées avec précision et fiabilité. En conséquence, le diamètre moyen de Sauter mesuré peut être utilisé avec succès en tant que critère de comparaison pour évaluer les contraintes mécaniques de la pompe étudiées. Les pompes centrifuges de lévitation magnétique a révélé Sauter grands diamètres moyens mesurés, indiquant contraintes mécaniques inférieures sur des gouttes d&#39;émulsion par rapport aux pompes à membrane péristaltiques et à 4 pistons. Au Studs à ce jour, en ligne endoscopie a été montré pour être une technique simple et robuste pour la chute fiabilité de la mesure de la taille 1,6,12-14,20-21, qui a également été confirmé par cette étude. En comparaison avec les techniques de mesure alternatifs, tels que le capteur de FBR de fibre optique, et la FBRM la technique 2D-ORM, la technique de l&#39;endoscope peut être utilisé comme la méthode de référence pour obtenir des données précises dans des applications 12,14 liquide / liquide. La manipulation facile de l&#39;endoscopie en ligne et la simple production de système d&#39;émulsion huile-eau non-biologique permet une procédure simple pour les détections de taille de goutte, selon le texte de protocole (voir ci-dessus). Néanmoins, il convient de mentionner que la position de la sonde d&#39;endoscope dépend de l&#39;écoulement de fluide dans le récipient de stockage. D&#39;autres études (données non présentées) ont révélé que la lentille de la sonde doit être placée directement au-dessous du tube d&#39;entrée pour des débits inférieurs à 5 L min -1afin d&#39;éviter une détection multiple d&#39;une goutte 19. Pour des images nettes à des débits de plus de 5 L min -1, il est recommandé de placer la sonde au moins 10 cm de distance du tube d&#39;entrée. Indépendant des paramètres du procédé, le titulaire de l&#39;endoscopie en ligne doit être stable afin d&#39;éviter un décalage de la sonde, ce qui peut entraîner des images floues. En outre, il convient en particulier de noter que la taille des gouttes détecté est proche de la limite inférieure de détection du système de photo-optique appliqué, où le diamètre minimal de gouttes détectable est de 6,5 um. Comme le logiciel fourni par le fabricant a été amélioré, les techniques d&#39;endoscopie en ligne peuvent détecter de manière fiable une taille de goutte minimale de 1 um. En outre, le traitement de l&#39;image sera développé pour permettre le suivi en ligne des applications industrielles. Bien que la présente étude a porté sur des débits relativement faibles de jusqu&#39;à 3,4 L<html> 60; min -1, les études futures devraient envisager un plus large éventail de conditions de fonctionnement. Premières enquêtes ont été menées à des débits allant jusqu&#39;à 20 L min -1 (données non présentées). Cependant, une dilution 1: 2 (c tensioactif = 0,09 ml L -1, c huile = 0,64 ml L -1) du système d&#39;émulsion huile-eau est recommandé à des débits de plus de 10 L min -1 19, comme l&#39;augmentation rupture de chute causée par le stress mécanique plus élevée autrement nuirait déposer détection et de réduire le nombre de gouttes détectées. Des essais ont été réalisés avec une dilution de 1: 2 et comparés avec les résultats d&#39;un système d&#39;émulsion huile dans l&#39;eau non dilué. Pour les deux approches, le moyen de Sauter diamètres ont été mesurés de manière fiable (écart type en dessous de 5%). Par conséquent, la fraction de volume réduit (1: 2 de dilution) n&#39;a pas influencé la mesure Sauter signifie diamètres, et donc une rupture goutte à goutte a été négligeable. nt &quot;&gt; Ces puissantes approches expérimentales fournissent une bonne base pour l&#39;amélioration de la technique d&#39;endoscopie, ainsi que le logiciel d&#39;acquisition d&#39;images, la reconnaissance et le résultat analyseur connexes. En outre, la pertinence de la technique d&#39;endoscopie de classer les types de pompes et séries en fonction de leur mécanique le stress a été démontré avec succès. Les résultats obtenus sont essentiels pour la pompe développement de la conception et l&#39;optimisation des pompes pour réduire les dommages cellulaires.

Les pompes sont utilisés pour transférer des cultures de cellules dans les industries pharmaceutiques et biotechnologiques. Pendant le processus de pompage, le stress mécanique peut entraîner des dommages cellulaires irréversibles, ce qui pourrait nuire à la quantité et la qualité du produit 1-4. Le niveau de stress mécanique dépend des réglages de type de la pompe et de la pompe, comme l&#39;a démontré dans des études précédentes 5-6. Communément, péristaltiques, seringues et du diaphragme pompes sont utilisées pour les applications basées (SU) technologie à usage unique. Ces pompes conduisent à des forces de cisaillement locales élevées provoquées par la compression de la tubulure de la pompe et l&#39;écoulement pulsatoire 7. Afin de remédier à ces inconvénients, les pompes centrifuges à lévitation magnétique (pompes centrifuges) de lévitation magnétique constituer une alternative prometteuse. Le moteur est entraîné magnétiquement, afin d&#39;éviter des fentes étroites entre la roue et le carter de pompe (figure 1). Une précédente étude a enquêté sur le centrifuge de lévitation magnétiquepompes et a montré le stress mécanique inférieure ovaire de hamster chinois (CHO) par rapport aux pompes à membrane péristaltique et 4 pistons à 5. En outre, les analyses d&#39;hémolyse révélé aucun traumatisme du sang et la formation de thrombus significative sur une gamme de conditions de fonctionnement à l&#39;aide de ces pompes 8-11. Les résultats démontrent que l&#39;utilisation de ces pompes spécialement conçues applique moins de stress mécanique sur les systèmes biologiques en comparaison avec les pompes péristaltiques et du diaphragme. Pour étudier le stress mécanique avec dépens expérimentale limitée, un système de modèle d&#39;émulsion huile-eau est recommandé en raison de son coût (environ 99,8%) et le temps réduit (environ 99,5%) par rapport à l&#39;application des systèmes de culture de cellules biologiques. Comme l&#39;éclatement de la chute du système d&#39;émulsion huile-eau est fonction de la contrainte mécanique, déposer tailles doivent être comptabilisés au cours de la durée de l&#39;essai de cisaillement enquêtes de stress. De nombreuses techniques pour le dimensionnement gouttes sont disponibles, wUEL peuvent être divisés en son, laser et des techniques basées photo 12. En particulier, l&#39;utilisation de la sonde inline endoscopie photo-optique montre tailles de gouttes presque identiques pour les détections manuelles et automatiques (écart type en dessous de 10%) et permet une détection de 250 gouttes par minute 13. En raison de sa précision et de fiabilité, la technique de l&#39;endoscope a été démontré être une technique de mesure standard efficace pour les distributions de taille des gouttes dans des dispersions liquide / liquide en comparaison avec d&#39;autres sondes couramment utilisés (par exemple, la fibre optique avant-arrière-rapport (FBR) capteur , la méthode de faisceau focalisé de réflectance (FBRM) et la technique de mesure optique de réflexion à deux dimensions (2D-ORM)) 12,14. Par ailleurs, la pertinence de l&#39;endoscopie en ligne pour mesurer des tailles de gouttes dans un récipient agité a été démontré à plusieurs reprises dans des enquêtes précédentes 15-18. Basé sur une étude préalable 6, ce protocole décritl&#39;utilisation de la ligne endoscopie pour déterminer tailles de gouttes (Sauter diamètre moyen) d&#39;un système d&#39;émulsion huile-eau dans les pompes. Le diamètre moyen Sauter a été utilisée comme un critère de comparaison afin d&#39;estimer la contrainte mécanique des multi-usage (MU) pompes Maglev centrifuges, une pompe péristaltique et à usage unique (SU) à 4 pistons pompe à membrane. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig1.jpg" /> Figure 1. lévitation magnétique-système de pompe centrifuge. (A) Le principe d&#39;un moteur sans palier et (B) l&#39;PuraLev 200MU sont présentées à titre d&#39;exemple. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig1highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

<table><tbody><tr><td>Caméra CCD</td><td>Allied Vision Technologies GmbH</td><td>GX2750</td><td>Équipement pour l’endoscopie en ligne</td></tr><tr><td>C-Flex Biopharmaceutical Tubing</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>374-375-4</td><td>Tube Sélectionnez une longueur de tube d’environ 45&nbsp ; cm avant la pompe.</td></tr><tr><td>Tubes biopharmaceutiques C-Flex</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>374-375-3</td><td>Tube Sélectionnez une longueur de tube d’environ 45° cm après la pompe et fixez le capteur de débit à ce tube.</td></tr><tr><td>CLAVE Connecteur</td><td>Victus</td><td>011-C2000</td><td>Contrôleur de port d’échantillonnage</td></tr><tr><td>LPC-200.1-02</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30030</td><td>PuraLev 200MU Contrôleur</td></tr><tr><td>LPC-600.1-02</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30033</td><td>PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>Contrôleur LeviFlow Clamp-On Sensor LFSC-12</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30329</td><td>Capteur de débit pour débits inférieurs à 5&nbsp ; L&nbsp ; min-1</td></tr><tr><td>LeviConvertisseur de débit LFC-1C-CS</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30328</td><td>Dispositif de sortie du capteur de débit&nbsp ;</td></tr><tr><td>Masterflex I/P Easy Load</td><td>Fisher Scientific AG</td><td>EW-77963-10</td><td>Pompe péristaltique</td></tr><tr><td>Mitos vanne de débit libre</td><td>Parker Hannifin Europe S&agrave ; rl</td><td>FFLQR16S6S6AM</td><td>Valve</td></tr><tr><td>Mobil Eal Arctic</td><td>Exxon Mobil Corporation</td><td>Mobil EAL Arctic 22</td><td>Oil Préparez l’émulsion directement avant l’expérience.</td></tr><tr><td>Moteur</td><td>Elektromotorenwerk Brienz AG</td><td>7WAC72N4THTF</td><td>Moteur pour arbre d’agitateur</td></tr><tr><td>Moteur BSM-1.4</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-10005</td><td>Moteur PuraLev 200MU</td></tr><tr><td>Moteur LPM-600.4</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-10038</td><td>Moteur PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>Norm-Ject 10 ml Luer Lock Restek</td><td>Corporation</td><td>22775</td> Tête de pompe à <td>seringue</td></tr><tr><td>LPP-200.5</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-90525</td><td>PuraLev 200MU Tête</td></tr> de <tr><td>pompe Tête de pompe LPP-600.18</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-90548</td><td>PuraLev 600MU Tête de pompe</td></tr><tr><td>Quattroflow 1200-SU</td><td>Almatechnik AG</td><td>QF 1200</td><td>Pompe à membrane à 4 pistons</td></tr><tr><td>SciPres Capteur SciLog</td><td>080-695PSX</td><td>Capteur</td><td>SciPres</td></tr><tr><td>Sensor Monitor SciLog</td><td></td><td>080-690</td><td>Capteur de pression Dispositif de sortie du capteur de pression&nbsp ;</td></tr><tr><td>SOPAT-VF Sonde endoscopique en ligne</td><td>SOPAT GmbH</td><td></td><td>Stroboscope d’endoscopie en ligne</td></tr><tr><td></td><td>Drello GmbH & Co KG</td><td>Drelloscop 255-01</td><td>Équipement pour endoscopie en ligne</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>X100</td><td>Surfactant Poignée avec gants et lunettes. (toxicité aiguë, irritation oculaire)</td></tr></tbody></table>

une méthode rentable et fiable pour prévoir stress mécanique en usage unique et de pompes standard

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

Les pompes sont principalement utilisés lors du transfert de bouillons de culture stériles dans les processus de production biopharmaceutiques et biotechnologiques. Cependant, au cours du processus de pompage se produisent des forces de cisaillement qui peut conduire à une perte de produit qualitative et / ou quantitative. Pour calculer le stress mécanique avec dépens expérimentale limitée, un système d&#39;émulsion huile-eau a été utilisé, dont la pertinence a été démontrée pour les détections de taille de goutte dans des bioréacteurs 1. Comme l&#39;éclatement de la chute du système d&#39;émulsion huile-eau est fonction de la contrainte mécanique, déposer tailles doivent être comptabilisés au cours de la durée de l&#39;essai de cisaillement enquêtes de stress. Dans des études antérieures, l&#39;endoscopie en ligne a été montré pour être une technique de mesure précise et fiable de détection de taille de gouttes dans des dispersions liquide / liquide. L&#39;objectif de ce protocole est de montrer la pertinence de la technique d&#39;endoscopie ligne pour déposer les mesures de taille dans le processus de pompage. Afin d&#39;exprimer la taille des gouttes, le diamètre moyen Sauterd 32 a été utilisé comme représentant le diamètre de gouttes dans l&#39;émulsion huile dans l&#39;eau. Les résultats ont montré une faible variation dans les diamètres moyens Sauter, qui ont été quantifiées par des écarts-types en dessous de 15%, indiquant la fiabilité de la technique de mesure.

Évaluation optique Fig u re 3 montre les images de reconnaissance de la particule après un temps de pompage de 1 heure. Les quatre images supérieures montrent les gouttes avant la reconnaissance et les quatre images du bas montrent les gouttes marquées par le logiciel de reconnaissance. Les gouttes détectés sont mis en évidence avec un bord vert. La comparaison des images supérieures et inférieures montre que les bords de gouttes ont été détectées avec précision par le logiciel de reconnaissance d&#39;image. Les images sur la gauche montrent la distribution de chute pour le centrifuge de lévitation magnétique Pompes PuraLev 200MU et PuraLev 600MU, et ceux de droite montrent le diaphragme 4-piston et la pompe péristaltique. Une évaluation optique a permis une classification initiale de la contrainte mécanique dans le système modèle d&#39;émulsion. Cette étude a révélé que les grandes tailles de gouttes et goutte compte inférieurs ont été générés par les pompes centrifuges MagLev par rapport à la diaphr 4 pistonspompe péristaltique et AGA. Par conséquent, les pompes centrifuges de Maglev, en particulier le PuraLev 200MU, ont montré la rupture de chute réduite, indiquant contraintes mécaniques inférieures. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig3.jpg" /> Figure 3. Images de l&#39;endoscopie en ligne. Emulsion gouttes avant (A, B, C, D) et après (E, F, G, H) la reconnaissance de particules après 1 h de pompage en utilisant (A, E) l&#39;PuraLev 200MU, ( B, F) l&#39;PuraLev 600MU, (C, G), la pompe à diaphragme à 4 pistons, et (D, H), la pompe péristaltique dans des conditions de fonctionnement identiques (3,4 L min -1 et 0,03 bar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig3highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande version de ce chiffre.</a> Sauter moiun diamètre D&#39;autres enquêtes ont révélé des écarts-types en dessous d 32 ± 0,4 um et garantis des résultats reproductibles lors de l&#39;utilisation en ligne endoscopie 19. Par conséquent, plusieurs enquêtes ont été pas requis pour cette approche, ce qui réduit en outre la charge expérimentale. Afin d&#39;exprimer la taille des gouttes, l&#39;Sauter diamètre moyen d 32 (voir Eq. 1) a été utilisé comme le diamètre représentant de gouttes dans l&#39;émulsion huile-eau pour cette approche. En général, le diamètre moyen Sauter a diminué au fil du temps pour tous les types de pompes et réglages de la pompe jusqu&#39;à atteindre l&#39;état d&#39;équilibre 12. Enquêtes dans cette étude ont confirmé la progression du diamètre moyen de Sauter (Fig u re 4A à D), les courbes de la PuraLev 200MU (Fig u re &amp;# 160; 4A) et la pompe péristaltique (Fig u re 4D) étant exemplaire abordés dans ce protocole. Contrairement à la PuraLev 200MU, le moyen de Sauter diamètres étaient jusqu&#39;à 40% plus faible pour la pompe péristaltique dans les mêmes conditions de fonctionnement (débit = 3,4 L min -1; chute de pression = 0,03 bar). En conséquence, des contraintes mécaniques plus élevées conduit à une rupture de chute et une augmentation des tailles de goutte plus petites par conséquent. En outre, le diamètre moyen de Sauter a diminué avec l&#39;augmentation de chute de pression dans le PuraLev 200MU (Fig u re 4A), ce qui indique la dépendance de la taille des gouttes sur la chute de pression. En revanche, la pompe péristaltique a montré un diamètre moyen de Sauter de 32,60min d = 10 um à la fin de l&#39;expérience pour tous les paramètres du procédé (figu re 4D). Par conséquent, le diamètre moyen de Sauter a été trouvé pour être indépendant de la chute de pression. Cependant, les résultats reflètent la compréhension physique de la rupture de chute: le stress mécanique plus élevée, plus petites Sauter diamètres moyens ont été déterminés (voir aussi Fig u re 5). Pour chaque point de mesure, au moins 300 gouttes ont été déterminées afin de garantir une certitude statistique. L&#39;écart-type maximal a diminué pour la PuraLev 200MU de 32,4min d ± 42 um et pour le PuraLev 600MU de 32,6min d ± 21 um à environ 32 d ± 0,5 um à la fin du processus de pompage. L&#39;écart-type a entraîné une diminution de l&#39;augmentation de la distribution de taille de goutte homogène jusqu&#39;à ce que l&#39;état d&#39;équilibre a été atteint. En comparaison to les pompes centrifuges MagLev, les pompes à membrane péristaltiques et 4 pistons révélé écarts types en dessous d 32 ± 10 um. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052eq1.jpg" width="80" /> (1) <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig4.jpg" /> Figure 4. profils typiques de Sauter signifient diamètres D 32 dans le temps et la détermination des Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m. Comparaison des diamètres moyens de Sauter D 32 (A) pour la PuraLev 200MU, (B) pour la PuraLev 600MU, (C) de la pompe à membrane à piston 4, et (D) de la pompe péristaltique. Les diamètres moyens Sauter D 32 ont été déterminées à un taux de 3,4 L min -1 de débit et de pression des gouttes allant de 0,03 à 0,61 bar.Le mesurée Sauter diamètre moyen d 32, m a été calculée pour les 10 dernières minutes (limite). L&#39;écart type des diamètres moyens Sauter résultant D 32 (N ≥ 300) est affichée. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig4highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> Sauter moyen de mesure de diamètre en tant que système de comparaison Comme décrit ci-dessus, l&#39;Sauter diamètre moyen a diminué au fil du temps jusqu&#39;à ce que les tailles de gouttes ont atteint l&#39;état d&#39;équilibre. Dans les dernières 10 min du temps expérimental, la valeur moyenne de l&#39;Sauter diamètre moyen a été calculé pour déterminer le diamètre de Sauter mesurée, qui a été utilisée comme un critère de comparaison moyenne (voir la limite de la figure u re 4A-D). Les Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m sont présentés pour un taux de 3,4 L de flux &amp;# 160; min entre -1 et une chute de pression 0,03 au 0,61 bar Fig u re 5. Sauter plus grands diamètres moyens mesurés ont été déterminées pour les deux pompes centrifuges (MagLev 200MU et 600MU) et la pompe à membrane à piston à quatre chutes de pression plus faibles et des vitesses de roue. La pompe péristaltique a révélé mesuré moyen de Sauter des diamètres d 32, m = 10 um pour tous les paramètres de processus. Comme mentionné précédemment, les forces de cisaillement sont indépendants de la chute de pression de la pompe péristaltique. Les diamètres moyens plus grand Sauter mesurées de d 32, m = 36 um pour la PuraLev 200MU et d 32, m = 34 um pour la PuraLev 600MU ont été obtenus à une chute de pression de 0,03 bar. En comparaison avec leurs homologues, le Maglev pompe centrifuge série obtient jusqu&#39;à 59% plus grande mesurée Sauter signifie diamètres. Ce résultats ont indiqué un taux de rupture de chute et donc le stress mécanique inférieure résultant de l&#39;utilisation des pompes centrifuges. L&#39;écart type de la moyenne mesurée Sauter diamètres pendant l&#39;état d&#39;équilibre a été en dessous de 15%, confirmant ainsi des valeurs fiables et précises pour les tailles de gouttes. <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig5.jpg" /> Figure 5. Comparaison des Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m. Mesuré Sauter diamètres moyens pour les pompes Maglev centrifuges et leurs homologues à 3,4 L min -1 et de pression gouttes de 0,03, 0,30 et 0,61 bar. Les écarts-types issus des Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m pendant l&#39;état d&#39;équilibre sont présentés. Abréviations <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig5highres.jpg" target="_blank">Ple</a>ase cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 2D-ORM </td><td> la mesure de la réflectance optique à deux dimensions </td></tr><tr><td> CCD </td><td> dispositif à couplage de charge </td></tr><tr><td> CHO </td><td> Ovaire de hamster chinois </td></tr><tr><td> cmc </td><td> concentration micellaire critique </td></tr><tr><td> FBR </td><td> avant-arrière-rapport </td></tr><tr><td> FBRM </td><td> méthode de réflexion de faisceau focalisé </td></tr><tr><td> MU </td><td> multi-usage </td></tr><tr><td> SU </td><td> usage unique </td></tr></tbody></table> Nomenclature <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> débit </td></tr><tr><td> c </td><td> [M 3 m -3] </td><td> concentration </td></tr><tr><td> 32 d </td><td> [M] </td><td> Sauter diamètre moyen </td></tr><tr><td> 32 d, m </td><td> [M] </td><td> Sauter mesuré le diamètre moyen </td></tr><tr><td> d s </td><td> [M] </td><td> Diamètre de la surface </td></tr><tr><td> d v </td><td> [M] </td><td> diamètre moyen en volume </td></tr><tr><td> F </td><td> [Hz] </td><td> fréquence </td></tr><tr><td> n </td><td> [S -1] </td><td> vitesse de roue </td></tr><tr><td> N </td><td> [-] </td><td> nombre de gouttes </td></tr><tr><td> p </td><td> Pennsylvanie </td><td> la chute de pression </td></tr><tr><td> t </td><td> seconde </td><td> temps </td></tr><tr><td> β </td><td> [kg m -3] </td><td> concentration massique </td></tr><tr><td> ρ </td><td> [kg m -3] </td><td> densité </td></tr><tr><td>69; </td><td> [M 3 m -3] </td><td> fraction de masse </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Tableau des abréviations et la nomenclature.

Les études de contraintes de cisaillement sur un système d’émulsion huile-eau aboutissent à la rupture des gouttes au cours de la durée expérimentale. Pour compter la taille des gouttes dans les processus de pompage, la pertinence de l’endoscopie en ligne a été démontrée avec succès dans ce protocole.

Une méthode rentable et fiable pour prévoir stress mécanique en usage unique et de pompes standard

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

L'objectif général de cette procédure est de démontrer l'aptitude de la technique d'endoscopie en ligne à mesurer la taille des gouttelettes lors de processus de pompage. Ceci est réalisé à l'aide d'un dispositif de pompe en circuit, composé d'un réservoir de stockage, d'un circuit de pompe et du matériel nécessaire à la technique d'endoscopie en ligne. De l'eau est ajoutée au réservoir de stockage afin de se mélanger avec un tensioactif, puis de l'huile est ajoutée par le port de seringue et distribuée par la pompe.Un logiciel de reconnaissance d'images est ensuite utilisé pour mesurer les tailles des gouttelettes pendant une heure. En fin de compte, le diamètre moyen quadratique des gouttelettes sert à estimer la contrainte mécanique exercée par les pompes jetables et les pompes standard. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que les capteurs FPR, est que la technique d'endoscopie interne permet des mesures fiables et précises de la taille des gouttelettes et des dispersions liquide-liquide, avec des coefficients de variation inférieurs à 10 %. Pour ce protocole, veillez à ce que le réservoir de stockage soit équipé d'un agitateur pour la dissolution du tensioactif.La première préparation consiste à installer le récipient de stockage, puis à y fixer la vanne à roue manuelle et le tuyau de boucle de pompe. Le récipient de stockage doit être équipé d'un port pour seringue destiné à la pompe concernée, d'un débitmètre à pince et d'un capteur de pression à usage unique. Ensuite, reliez la tête de pompe au moteur et préparez la sonde d'endoscope.Ensuite, fixez un plan réflecteur, comme un miroir en rhodium, à l'extrémité de la sonde, puis réglez la distance entre le miroir et l'objectif à 150 microns. Réglez ensuite la vis à 100 microns pour focaliser l'objectif. En général, une caméra CCD haute vitesse doit déjà être connectée aux sondes d'endoscope soat vf.Ensuite, reliez la sonde au stroboscope à l'aide d'un câble optique. Puis, connectez la caméra à l'ordinateur à l'aide d'un câble Ethernet. Enfin, reliez la caméra au stroboscope à l'aide d'un câble de boîtier de déclenchement.La préparation suivante consiste à ouvrir le logiciel sopa, qui comprend un logiciel d'acquisition et de reconnaissance d'images, ainsi qu'un analyseur de résultats. Ensuite, sélectionnez le logiciel d'acquisition d'images soat cam control dans le menu principal. À partir de là, cliquez sur le bouton « périphérique direct » dans le coin supérieur gauche pour détecter la caméra.Maintenant, dans les paramètres du répertoire, sélectionnez l'emplacement sur l'ordinateur où les images seront enregistrées et activez la commande. Créez des sous-dossiers déclencheurs. Saisissez ensuite les paramètres du processus dans la section intitulée Mode déclenchement.Préparez cinq litres d'eau déionisée dans le récipient de stockage et mettez en marche la pompe pour purger la pompe et la boucle de pompage. Ensuite, arrêtez la pompe et enclenchez l'agitateur. Puis, préparez le tensioactif Triton X 100 et ajoutez-le à l’aide d’une pipette de 10 millilitres sous agitation constante.Après 10 minutes, le tensioactif sera complètement dissous. Éteignez maintenant l'agitateur et mettez en marche la pompe. Positionnez la sonde de l'endoscope de manière à ce que l'objectif se trouve directement sous le tube d'entrée.La étape la plus critique est le positionnement de la sonde. Pour ces investigations, elle doit être placée directement sous le tube d'entrée, afin de ne pas détecter chaque goutte plus d'une fois. En outre, la sonde doit être très stable pour que les images ne deviennent pas floues.Mettez la pompe en marche et réglez le débit à 3,4 litres par minute ainsi que la chute de pression à 0,03, 0,3 ou 0,61 bar en ajustant la vanne à roue manuelle. Pendant ce temps, pesez directement la quantité nécessaire d'huile dans une seringue. Ensuite, démarrez le logiciel d'acquisition.Ainsi, pour le témoin de contrôle, vissez la seringue sur le port de seringue et démarrez le test. En ajoutant l'huile, la pompe en marche distribue les gouttelettes d'émulsion. Après une durée expérimentale d'une heure avant d'effectuer un autre test, le réservoir de stockage et la boucle de pompe intégrée doivent être nettoyés.Pour commencer l'analyse des données, ouvrez le soat batcher à partir du menu principal du logiciel. Sous Répertoire racine du lot, sélectionnez l'emplacement sur l'ordinateur où les fichiers sont enregistrés. Ensuite, chargez la série d'images.Sélectionnez le chemin d'accès de la série d'images de la colonne et cliquez sur ajouter des sous-dossiers de série d'images. Afin de spécifier la reconnaissance des gouttes, chargez les paramètres de traitement fournis par soat LTD, sélectionnez les paramètres de recherche de colonne pour les fichiers PSS ou off drag matt. Cliquez ensuite sur définir les paramètres de recherche.Pour charger les paramètres du processus, sélectionnez le modèle de recherche de colonne pour les fichiers PSP ou FCO star matt et cliquez sur définir le modèle de recherche. Lancez maintenant la reconnaissance d'image en cliquant sur le bouton démarrer le traitement par lots. Ensuite, ouvrez l'analyseur de résultats depuis le menu principal.Cet outil exprime les tailles de gouttelettes selon diverses mesures, comme le diamètre moyen de Sauter. Chargez les fichiers enregistrés à l'aide de la commande all star dot CSV dans un dossier, puis cliquez sur charger les dossiers. Pour visualiser les résultats, sélectionnez la valeur pertinente dans le menu déroulant, et pour calculer les diamètres, saisissez la valeur d'échelle de 0,6591 micromètre par pixel, fournie par le fabricant en fonction de la configuration optique. Une endoscopie en ligne a été utilisée pour déterminer les tailles de gouttelettes d'un système d'émulsion dans diverses pompes, comparées à d'autres pompes couramment utilisées.Une contrainte mécanique plus faible est attendue dans les pompes mag love en raison de leur technologie d'entraînement magnétique à lévitation. Les investigations ont été réalisées à l'aide d'un montage de pompe à tube, composé du réservoir de stockage, du circuit de pompe et des équipements pour la technique d'endoscopie en ligne. Les pompes réutilisables examinées comprenaient la pure left 200 mu et la pure left 600 mu ; les conditions de fonctionnement ont été standardisées.Le diamètre moyen des gouttelettes de l'émulsion a ensuite été déterminé. La pompe à piston pure de 200 µL a produit une progression exemplaire des diamètres moyens des gouttelettes, tout comme la pompe péristaltique. Ces diamètres moyens ont été calculés durant les 10 dernières minutes de l'heure, pour plus de 300 gouttelettes par point de mesure.Lorsque le diamètre des gouttelettes atteignait un état stable à divers écarts de pression, une comparaison pouvait être faite des diamètres moyens acides calculés à l'aide des gants mag, des pompes centrifuges et de leurs homologues. La série de pompes centrifuges Mag Left a donné des diamètres moyens acides mesurés jusqu'à 59 % plus grands. Ces résultats indiquaient un taux de rupture des gouttelettes plus faible et, par conséquent, une contrainte mécanique moindre résultant de l'utilisation des pompes centrifuges Mag Left, particulièrement dans les situations de basse pression.Ce vidéo facilite la compréhension de la manière d'estimer la contrainte mécanique dans les paumes à l'aide de la technique d'endoscopie.

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Nous décrivons une méthode pour objet des cellules adhérentes à la contrainte de cisaillement à flux laminaire dans un circuit à débit continu stérile. L'adhérence des cellules, la morphologie peut être étudiée à travers la chambre transparente, des échantillons obtenus à partir du circuit pour l'analyse de métabolites et cellules récoltées après une exposition de cisaillement pour les expériences futures ou la culture.

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Ce protocole se réplique du flux sanguin physiologique ou pathologique in vitro pour aider à déterminer la réponse des cellules dans des pathologies de la maladie. En introduisant une pression en aval de la chambre une pompe à sang amortissement, le flux sanguin à travers le système vasculaire peut être récapitulé et prélevée sur une monocouche de l'endothélium vasculaire ou une co-culture mimétique.

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Cet article présente un protocole de fabrication d’une conduction micropump utilisant des électrodes planes symétriques sur stratifié cuivré d’ignifuge renforcé de verre époxy (FR-4) (CCL) pour tester l’influence des dimensions de chambre sur la performance d’un conduction micropump.

Une plate-forme de test de performances pour une Conduction de Micropump avec une plaque cuivrée de FR-4 électrodes

Cette étude décrit la surveillance microscopique de l'adhérence au pneumocoque aux chaînes de facteur von Willebrand produites à la surface des cellules endothéliales primaires humaines différenciées sous l'effort de cisaillement dans des conditions définies d'écoulement. Ce protocole peut être étendu à la visualisation détaillée de structures cellulaires spécifiques et à la quantification des bactéries en appliquant des procédures d'immunostaining différentielles.

Infection de Pneumococcus des cellules endothéliales humaines primaires dans le flux constant

Nous avons construit un modèle de simulation pour évaluer les caractéristiques de débit de la pompe et les performances de l’ensemble motopompe coaxiale à arbre unique dans les actionneurs électrohydrostatiques et étudier expérimentalement l’efficacité globale dans un large éventail de conditions de travail de l’ensemble moto-pompe.

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Dans cet article, un filtre adaptatif basé sur un algorithme du moindre carré moyen normalisé (NLMS) et une méthode d’estimation de la vitesse de rotation sont introduits pour détecter les défauts électriques et hydrauliques de l’actionneur électro-hydrostatique (EHA). L’efficacité et la faisabilité des méthodes susmentionnées sont vérifiées par des simulations et des expériences.

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Un modèle de simulation soutenant spécifiquement la conception préliminaire d’une pompe à cylindrée électrovariable (EVDP) est développé et partiellement vérifié par des expériences. Les performances de contrôle, la durée de vie, la fiabilité, etc., peuvent toutes être évaluées à l’aide du modèle proposé, qui couvre les principales exigences de performance dans le cadre de la tâche de conception préliminaire EVDP.

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Présenté ici est une méthode pour phénotyper mécaniquement des cellules individuelles en utilisant une plate-forme microfluidique basée sur l’électronique appelée détection mécano-nœud-pore (mécano-NPS). Cette plateforme maintient un débit modéré de 1 à 10 cellules/s tout en mesurant les propriétés biophysiques élastiques et visqueuses des cellules.

Mechano-node-pore Sensing: une plate-forme rapide et sans marquage pour les mesures viscoélastiques multi-paramètres à cellule unique

Ce protocole présente la configuration d’un dispositif de test de compression capable de mesurer précisément les propriétés mécaniques des microstructures dans la région à faible déformation, ainsi qu’une méthode systématique d’essai de compression utilisant cet appareil. L’appareil proposé peut être utilisé pour analyser diverses microstructures et le comportement mécanique des matériaux polymères.

Mesure de la réponse contrainte-déformation compressive à petites déformations

Découvrez une méthode d'endoscopie en ligne pour mesurer la taille des gouttes dans les émulsions huile-eau et évaluer le stress mécanique des pompes à usage unique et standard.

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