מערכת חשיפת זרימה דרך להערכת מושעה משקעים השפעות על חיים ימיים
January 9th, 2017
מוצגת מערכת חשיפה זרימה חזקה וגמישה שנועדה לשמור על משקעים בתרחיף. המערכת משמשת לחקירת ההשפעות של משקעים מרחפים על מינים ימיים שונים ושלבי חיים במעבדה.
המטרה הכוללת של טכנולוגיה ניסיונית זו היא לספק מערכת חשיפה זרימה חזקה וגמישה לשמירה על משקעים ותרחיף, כדי לחקור את ההשפעות של משקעים מרחפים על מינים ימיים שונים ושלבי חיים במעבדה. טכנולוגיה זו יכולה לסייע לנו לענות על שאלות מפתח בתחום הטוקסיקולוגיה הסביבתית כדי לשפר את ההבנה שלנו לגבי ההשפעות של גורמי לחץ פיזיים כגון משקעים תלויים בסביבות מימיות. היתרון העיקרי של טכנולוגיה זו הוא היכולת לדמות תרחיף משקעים עבור שיטות ניהול נכנסות כדי להפחית את האינטראקציות בין אורגניזמים מימיים למשקעים תלויים.
למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי השפעות החפירה, ניתן להשתמש בה גם כדי להעריך את ההשפעות של משקעים תלויים הנובעים מתנועת כלי שיט, רעננות וסערות. הדגמה ויזואלית של טכנולוגיה זו היא קריטית, שכן שלבים בבנייתה בשילוב עם הכיול שלה הם קריטיים ליישום מוצלח. התחל בבנייה והרכבה של המודול ואמבט המים כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
כדי לבנות ניקוז הצפה, השתמש במסור חור כדי לחתוך חור בקוטר 2.54 ס"מ חמישה סנטימטרים מהחלק העליון של מיכל פוליאתילן תחתון כיפתי בנפח 19 ליטר. התקן אביזר מחיצה ותוספת בחלק החיצוני של המחיצה כדי לשמש כניקוז הצפה. כדי לבנות את כניסת מי התרחיץ, השתמש במסור חור כדי לחתוך חור נוסף בקוטר 2.54 ס"מ חמישה סנטימטרים מהחלק העליון של האקווריום.
התקן התאמת מחיצה נוספת ודוקרני צינור מרפק מושחל. לבניית יציאת המשאבה, חתוך את אותו סוג חור דרך אמצע תחתית המיכל והתקן התאמת מחיצה. השחילו את הצד החיצוני של המחיצה בעזרת התאמת צינור מרפק.
כדי לבנות את כניסת המשאבה, חתוך חור נוסף הממוקם מחוץ למרכז תחתית המיכל והתקן התאמת מחיצה. השחילו את הצד החיצוני של המחיצה בעזרת התאמת צינור מרפק. בצד החיצוני של מיכל אמבט המים, מדדו תשעה סנטימטרים מלמטה וציירו קו לאורך המיכל.
בעקבות הקו, חותכים זוג חורים בקוטר 2.54 ס"מ לאורך אמבט המים לכל אקווריום ומתקינים אביזרי מחיצה. התקן משאבות הנעה מגנטיות למעמד שיתאים מתחת לאמבט המים לאורך הצד המכיל את החורים ואביזרי המחיצה לחיבור לאקווריום. התקן מתג כבל מוטבע עבור כל משאבה, או חבר את המשאבות לקופסת מתגים לחשמל.
השחילו את הצד החיצוני של מחיצות מיכל אמבט המים בעזרת דוקרני צינור. חבר צינורות ויניל לכניסת ויציאת המשאבה לפני חיבורם למחיצות ההולכות לאקווריום המתאים. בתוך אמבט המים, התקן תוספת ניתוק מהיר למחיצה.
לאחר חיבור כל אקווריום למשאבה, חבר צינורות ויניל לדוקרני הצינור המותקנים בתחתית האקווריומים והצמד את הצינור לדוקרני צינור שסתום הניתוק המהיר. לאחר מכן, חבר את הניתוקים המהירים בין המשאבה לאקווריום. התקן שסתום כדור בחיבור זה כדי לבודד את המשאבה למטרות תחזוקה.
לאחר מכן, חבר את ניקוז הגלישה של כל אקווריום לניקוז משותף באמצעות צינורות ויניל. ואז חבר את הניקוז המשותף לניקוז אמבט המים. חבר כל כניסת מים של תמיסת אקווריום למערכת התרחיץ והמים המותקנת על גבי המודול.
חבר את ניקוז מיכל התרחיץ לכניסה של משאבת דיאפרגמה כפולה המופעלת באוויר שהותקנה על מעמד ליד מיכל slurry. שלב PVCT כדי לכוון את התרחיץ למשאבה או לניקוז המעבדה. שלבו גם שסתומים המחברים את המיכל והמשאבה כדי לבודד אותם לצורך תחזוקה.
כדי להפעיל את המשאבה, חבר אותה למדחס האוויר של בניין המעבדה. התקן צינור PVC על גבי המודולים וצור קו מחזור כדי לספק את התרחיץ לכל אקווריום לפי דרישה. בנקודת השימוש הממוקמת הכי רחוק ממאגר התרחיץ, התקן קו חזרה להובלת התרחיץ שאינו בשימוש בחזרה למאגר.
השתמש באביזרי PVC ואיחוד גמישים כדי לחבר בין המודולים. חבר את שסתומי הסולנואיד של התרחיץ לצינור המחזור באמצעות טיז, שסתומי כדור ואביזרי איחוד, כדי לבודד סולנואידים מצינור ה-PVC הראשי לצורך תחזוקה. כדי להבטיח שכל שסתום סולנואיד ממוקם מעל האקווריום שהוא מספק, חבר את שסתומי הסולנואיד לאקווריומים המתאימים כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
התקן חיישן פיזור אחורי אופטי או OBS בכל אקווריום ליד כניסת מי התרחיץ כדי למדוד עכירות. מקם את החיישן כך שהוא שקוע כחמישה סנטימטרים מתחת לפני המים כשהחיישן פונה לכיוון אמצע המיכל. השתמש ב-clamp או במכשיר אחר כדי להרכיב את החיישן.
התקן OBS במאגר התרחיץ ומקם את החיישן כך שהוא שקוע לחלוטין כ-20 סנטימטרים מתחת לפני המים. לאחר מכן, חוט את שסתומי הסולנואיד של המים והשפכים. ה-OBS ממוקם בכל אקווריום ומיכל slurry וזוג תרמי הממוקם בכל אמבט מים, לתוך תיבות חיבורים חשמליות המותקנות על גבי המודול למכשיר רכישת נתונים.
התקן ניתוקים מהירים בקצות המסוף של כל החיווט במידת האפשר. המשך לתכנן יישום מחשב לרכישת נתונים, בקרת מכשירים ואוטומציה כמתואר בפרוטוקול הטקסט. כדי להתכונן לניסוי, הפעל את המשאבה כדי למחזר מי ברז מסוננים בפחמן ששימשו למילוי מיכל התרחיץ.
במיכל נפרד, השתמש במיקסר מכני כדי להומוגניזציה של משקעי הבדיקה. לאחר הומוגניזציה של המשקעים, הסר חלק קטן והכניס אותו למיכל התרחיץ באמצעות פוליפרופילן מדורגת. המשך להכניס משקעים עד להשגת 1000 NTU.
בתוכנית, נווט ללשונית אמבט המים והפעל את כל פרופילי האקווריום. לאחר הפעלת ה-FLEES למשך שעה אחת לפחות כדי ש-NTU יוכלו להתייצב בכל אקווריום, הפעל את רישום הנתונים כדי לרשום קריאות NTU על ידי כל OBS של אקווריום. למדידת TSS, אסוף שלוש דגימות מים של 100 מיליליטר מכל אקווריום שהוקצה לו טיפול TSS של פחות מ-500 מיליגרם לליטר.
אספו בנפרד שלוש דגימות מים של 50 מיליליטר מכל אקווריום שהוקצה לו טיפול TSS של יותר או שווה ל-500 מיליגרם לליטר. מדוד את ה-TSS על ידי סינון ואקום של הדגימות דרך נייר סינון 0.45 מיקרון שנשקל מראש. מיד לאחר הסינון, יבש את המסנן ותכולתו ב-105 מעלות צלזיוס למשך ארבע שעות לפחות.
ואז לשקול מחדש ל -0.1 מיליגרם הקרוב ביותר. השתמש בממוצע של שלוש הדגימות כמדד ל-TSS בכל אקווריום. כדי לבצע את הניסוי, הפעל תחילה את כל חומרת ה-FLEES המשמשת לרכישת נתונים, בקרת מכשירים ואוטומציה.
לאחר מילוי האקווריום, אמבטיות המים ומאגר המים במי הבדיקה הרצויים, הפעל את כל מחליפי החום של צ'ילר המים. כמו כן, אשר והתאם את מחזור האור. הפעל את המשאבה כדי למחזר מי ברז מסוננים בפחמן ששימשו למילוי מיכל התרחיץ.
לאחר מכן, הסר חלק קטן של משקעים הומוגניזציה והכניס אותו למיכל התרחיץ. המשך להכניס משקעים עד שמגיעים ל -1000 NTU. לאחר מכן צור פרופיל לכל אקווריום כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
לאחר שבעלי חיים נכנסים לאקווריומים כמתואר בפרוטוקול הטקסט, גשו לממשק המשתמש הגרפי ונווטו ללשונית אמבט המים כדי להפעיל את כל פרופילי האקווריום. לאחר הפעלת ה-FLEES למשך שעה לפחות, הפעל את רישום הנתונים כדי לרשום קריאות NTU על ידי כל OBS של אקווריום. NTU וריכוזי TSS מתאימים נשמרים באקווריומים ניסיוניים כדי להשיג ריכוזי משקעים תלויים במטרה.
בדוגמה זו, ה-FLEES העריך אם ניתן לשמור על המשקעים המרחפים לאורך תקופה של שלושה ימים. באופן דומה, ניתן לשמור על NTU וריכוזי TSS מתאימים בריכוזים נמוכים משמעותית המייצגים את תנאי הסביבה. ה-FLEES מכויל באמצעות משקעי בדיקה כדי לכמת את הקשר בין TSS לעכירות כדי להבטיח השגת ריכוזי TSS יעד.
הקשר בין NTU ל-TSS מוצג לדוגמא משקעי בדיקה שהוערכו ב-FLEES. ברגע ש-FLEES נבנה ופועל כראוי, הוא גמיש מספיק כדי להעריך את ההשפעות של משקעים תלויים על מינים מימיים מרובים בשלבי חיים בגדלים שונים, מביצים ועד בוגרים, בהתאם למין. חשוב לזכור שהשלב הקריטי ביותר במתודולוגיה הוא כיול ה-FLEES עם כל משקע בדיקה.
כך שניתן לכמת את הקשר בין סך המוצקים המרחפים לעכירות, ובכך לאפשר התאמה של ריכוזי TSS היעד. לאחר פיתוחה, טכנולוגיית FLEES סללה את הדרך לחוקרים בתחום הטוקסיקולוגיה הסביבתית לחקור את ההשפעות של משקעים מרחפים על מגוון רחב של אורגניזמים מימיים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבנות ולהשתמש בטכנולוגיה במעבדה שלך.
מכיוון שתכונות האוטומציה והתכנות מאפשרות להתאים בקלות את ריכוזי המוצקים המרחפים כדי לענות על צרכי הניסוי.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מאמר זה מציג מערכת חשיפה מבוססת זרימה חזקה וגמישה שנועדה לשמור על משקעים בהשעיה. היא משמשת לחקר ההשפעות של משקעים מושעים על מינים ימיים שונים ושלבי חיים במעבדה.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- רעלנות סביבתית
- ביולוגיה ימית
- רעילות אקולוגית
רקע
- המחקר מתמקד בהשפעת המשקעים המושעים בסביבות ימיות.
- הבנת גורמי לחץ פיזיים היא חיונית עבור מינים ימיים.
- שיטות עכשוויות עשויות שלא לדמות ביעילות את התנאים בעולם האמיתי.
- טכנולוגיה זו שואפת לגשר על הפער הזה.
מטרת המחקר
- לפתח מערכת שמדמה במדויק השעיה של משקעים.
- לחקור את ההשפעות של משקעים מושעים על אורגניזמים ימיים.
- לשפר את ההבנה של גורמי לחץ סביבתיים במערכות אקולוגיות ימיות.
שיטות בשימוש
- בניית מערכת חשיפה מבוססת זרימה.
- כיול המערכת לשם השעיה מדויקת של משקעים.
- ניסויים במעבדה עם מינים ימיים שונים.
- הדגמות ויזואליות של יישום הטכנולוגיה.
תוצאות עיקריות
- המערכת שומרת ביעילות על משקעים בהשעיה.
- היא מאפשרת ניסויים מבוקרים על ההשפעות של משקעים מושעים.
- התובנות שנצברו יכולות להודיע על שיטות ניהול בנוגע לאינטראקציות של משקעים.
- הוכחה פוטנציאלית ליישומים להערכת השפעות מגירה ותנועת כלי שיט.
מסקנות
- מערכת החשיפה המבוססת זרימה היא כלי חשוב למחקר רעילות אקולוגית.
- היא מספקת תובנות לגבי ההשפעות של גורמי לחץ פיזיים על החיים הימיים.
- מחקרים עתידיים יכולים לנצל טכנולוגיה זו כדי לחקור עוד את ההשפעות הקשורות למשקעים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Robust quantification of suspended sediment effects is critical for environmental toxicology and risk assessment in biopharma R&D, especially when evaluating aquatic toxicity of new compounds or environmental interventions. The FLEES platform enables controlled, reproducible exposure-response studies, supporting predictive confidence in hazard identification and mechanistic de-risking. This capability strengthens early-stage portfolio decisions where aquatic impact is a gating criterion for advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of sediment-induced biological effects in aquatic models.
- Supports mechanistic de-risking by isolating physical stressor impacts from chemical exposures.
- Facilitates functional validation of environmental targets relevant to regulatory and safety endpoints.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, automated exposure conditions for reproducible aquatic toxicity assays.
- Delivers quantitative turbidity and TSS outputs for robust assay comparability.
- Enables scalable screening of compounds or interventions under controlled sediment stress.
Translational & Preclinical Research
- Aligns laboratory exposures with real-world sediment scenarios, enhancing translational relevance.
- Supports continuity from discovery through preclinical aquatic safety evaluation.
- Improves risk-adjusted advancement by quantifying exposure-response relationships.
Pipeline & Workflow Integration
The FLEES system integrates into the discovery-to-preclinical continuum for aquatic safety and environmental impact assessment.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic clarification of sediment effects on aquatic life.
- Screening: Provides assay-ready, reproducible exposure systems with quantitative readouts.
- Analytics: Enables precise measurement of turbidity and TSS for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Bridges laboratory findings to environmental risk scenarios relevant for regulatory submissions.
- Enterprise Reuse: Offers a flexible, modular platform adaptable to diverse aquatic models and endpoints.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in aquatic toxicity studies.
- Operational Value: Delivers automation, standardization, and reproducibility for high-quality data generation.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by clarifying environmental risk early.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of compounds or interventions with aquatic exposure liabilities.
Implementation Considerations
- Requires expertise in aquatic toxicology and environmental instrumentation.
- Needs laboratory infrastructure for automated fluid handling and data acquisition.
- Demands rigorous calibration for each test sediment to ensure quantitative accuracy.
- Standardization across teams is essential for reproducibility and data comparability.
- Adaptation to different species or life stages may require protocol optimization.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:09
Fish Larvae and Egg Exposure System (FLEES) Modules, Water Bath, and Aquaria
4:29
Slurry and Water System
6:05
Installation of Sensors
7:13
Experimental Preparation
8:55
Experimental Procedures
10:09
Results: Total Suspended Solids Concentrations in Experimental Aquaria
11:00
Conclusion
