ייצור של תא אופטי מייבש עבור התאים Spectroscopic ניתוח
8 בינואר 2019
פרוטוקול עבור בדיית מכשיר לייבוש בו זמנית מספר תאים אופטי מוצג.
היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מפחיתה את זמן הייבוש אשר יכול לקצר את הזמן שהושקע בניסוי זה. שיטה זו יכולה להיות מועילה בתחום הניתוח הספקטרוסקופי, כגון בעת ביצוע ספיגת אינפרא-אדום, או מדידות זוהר אחרות. ניסויים יכולים להתעכב בהמתנה לתאים אופטיים להתייבש.
כדי להפחית את תכנון זמן הייבוש וייצור מכשיר ייבוש. התקן זה משתמש בלוח אקריליק בעובי 3 מ"מ כדי ליצור מארז עם חלק עליון פתוח חלקית. מכונה הלוח בחלק הקדמי של המקרה כדי להתאים את פקדי המכשיר.
באופן דומה, מכונה הלוח בחלק האחורי כדי להכיל ארבעה מפוחים לייבוש, המופעלים בזוגות עבור הצד השמאלי והימין. תמיכה בסריג אקרילי מעל המקרה כדי להחזיק תאים אופטיים במקום. מתחת לסריג, המחובר למקרה הוא רשת ניילון כדי לתמוך בתאים ולאפשר זרימת אוויר.
בתוך התיק יש את האלקטרוניקה. לוחות אקריליים נוספים מגנים עליהם מפני נוזלים ומפנימים מחדש את זרימת האוויר. סכמטי של האלקטרוניקה חושף את המיקרו-בקר בבסיסו.
מחברים אלה בשרטוט מייצגים את הפקדים והמיוונים של ההתקן. הפעולה של ההתקן שהושלם היא פשוטה. התחל על-ידי הפעלת מתג ההפעלה הראשי.
להלן מתג ההפעלה ותאורת מחוון ההפעלה המיוצגים בסכמטי. לאחר מכן, מקם תאים אופטיים ברשת של ההתקן, ריכוז אותם בצד אחד אם לא כל החללים נדרשים. כאשר נעשה, בחר או שני מפוח או ארבעה מפוח פעולה.
אורות הפאנל ישקפו את הבחירה. בסכמטי, פקדי המאוורר ונורות החיווי מקובצים במחבר יחיד. כאשר הפעולה מתחילה, פעימה עם אות אפנון מהמיקרו-בקר עוברת לטרנזיסטור, מה שמפעיל את המפוחים.
פלט המפוח נקבע על ידי נגד משתנה קבוע מראש של 10 קילו-אוהם. עכשיו, להגדיר את זמן הייבוש עם נגד משתנה מתכוונן. הערך שנבחר מוצג ב- OLED.
לאחר שנבחר ערך ההתנגדות, תפוקת המתח מומרת על ידי המיקרו מחשב. המיקרו-בקר מעביר את הערך המומר, באמצעות פרוטוקול המעגל המשולב ל- OLED לתצוגה. לחץ על לחצן 'התחל' כדי להפעיל את המאווררים ואת תהליך הייבוש.
בשרטוט, לחצן ההפעלה נמצא באותו מחבר כמו לחצן ההפעלה. זרימת האוויר מהמאווררים מסייעת לייבש את התאים האופטיים במייבש. היכונו למדוד את זמן הייבוש הטבעי.
לשם כך, מסדרים נייר סופג עבה על משטח. קבל שטף ביסודיות, מיובש, תא אופטי. מניחים את התא האופטי על חלק אחד של הנייר בקצרה.
ואז להעביר אותו לחלק יבש של הנייר. התחל למדוד את זמן הייבוש כאשר התא נמצא במיקום השני. כדי להשתמש במייבש התא האופטי, יש לסדר גם נייר סופג עבה על משטח.
קח תא שטוף והצב אותו על הנייר לזמן קצר. משם, מניחים את התא האופטי במייבש בעמדת המדידה שנבחרה. הפעל את הכוח, בחר את כל ארבעת המפוחים.
קבע את השעה. ואז להתחיל את המייבש. למדוד את הזמן במייבש עד התא יבש.
דיאגרמה זו מייצגת את המיקומים השונים במייבש התא האופטי. הריבועים לאורך השורה התחתונה הם לכיוון החלק הקדמי של המכשיר. המספרים מייצגים את הממוצע של שלוש זמני ייבוש נמדדים.
הממוצע בכל העמדות הוא 106 שניות, לעומת 426 שניות לייבוש טבעי. באמצעות מפוחים, תאים אופטיים ניתן לייבש בו זמנית זמן ייבוש יכול להיות מופחת במידה ניכרת. ייבוש יכול להיות אותה תוצאה עם טיימר, או במיוחד עם מפוח נקוב.
מדידת חלוקת זמן הייבוש לא גילתה הבדל משמעותי בזמן הייבוש בשל מיקום התאים האופטיים במייבש. שלב קריטי הוא עיצוב המעטפת. האתגר הוא להפוך את המעטפת קומפקטית.
חשוב גם למנוע אתנול או מים מירידה לתוך המכשיר. כדי להפחית את זמן הייבוש ניתן להגדיל את נפח הרוח של הפוחים. אבל בעיה פוטנציאלית היא כי התאים האופטיים עשויים להיות מובאים מתוך המכשיר.
דרכים אחרות כדי לקצר את זמן הייבוש כוללים הגדלת טמפרטורת האוויר לעומק של מפוחים, תאים רוטטים, או שניהם. עם זאת, מדובר בפרויקטים עתידיים, הכוללים מכשירים מורכבים יותר ומעגל מבוקר.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול לייצור של התקן שנועד לייבש בו-זמנית מספר תאים אופטיים. טכניקה זו מקצרת משמעותית את זמן הייבוש, דבר שיכול להאיץ תהליכים ניסיוניים בניתוח ספקטרוסקופי.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביופיזיקה
- ספקטרוסקופיה
רקע
- ייבוש תאים אופטיים עלול לעכב ניסויים.
- זמני ייבוש קצרים יותר יכולים לשפר את היעילות במדידות ספקטרוסקופיות.
- המכשיר מורכב מחומרים אקריליים.
- שיקולי התכנון כוללים נגישות לבקרות המכשיר.
מטרת המחקר
- להפחית את הזמן הדרוש לייבוש תאים אופטיים.
- להקל על הקמת ניסויים מהירה יותר בספקטרוסקופיה.
- לשפר את היעילות הכללית של אנליזה ספקטרוסקופית.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- בניית מכשיר ייבוש באמצעות לוחות אקריליקה.
- תכנון מארז עם חלק עליון פתוח חלקית למעבר אוויר.
- עיבוד מכני של חזית המארז לצורך גישה לבקרים.
- בדיקת יעילות המכשיר בהפחתת זמן הייבוש.
תוצאות עיקריות
- מכשיר הייבוש מקצר משמעותית את הזמן הדרוש לייבוש תאים אופטיים.
- הוא מאפשר ייבוש סימולטני של מספר תאים.
- נצפתה יעילות משופרת בניסויים ספקטרוסקופיים.
- העיצוב ידידותי למשתמש עם בקרים נגישים.
מסקנות
- המכשיר שפותח יעיל בהפחתת זמני הייבוש של תאים אופטיים.
- התקדמות זו עשויה להוביל לאנליזות ספקטרוסקופיות יעילות יותר.
- יישומים עתידיים עשויים לכלול מדידות לומינסנציה שונות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
זמן תגובה יעיל של ניתוח ספקטרוסקופי הוא קריטי למחקר ופיתוח בביו-פארמה בעוצמה גבוהה&D, שבה עיכובים בהכנת הדגימות עלולים להוות צוואר בקבוק בתהליכי גילוי וסריקה. מייבש התאים האופטי הייעודי מאפשר ייבוש מהיר וניתן לשחזור של תאים אופטיים מרובים, ובכך מפחית ישירות את זמן השבתה של המכשיר ומגביר את התפוקה הניסויית. התקדמות תפעולית זו תומכת בפיתוח בדיקות (assays) ניתנות להרחבה ומאיצה את הפקת הנתונים בנקודות השבחה מרכזיות בשרשרת הפיתוח.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה&ד'
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר מחזוריות מהירה יותר של בדיקות ספקטרוסקופיות לחקר מסלולים ולהערכת מטרות.
- מפחית את זמני ההמתנה להכנת דגימות, ובכך תומך בבדיקה מהירה יותר של השערות ובצמצום סיכונים מכניסטיים.
- משפר את התפוקה של תיקוף פונקציונלי של מטרות באמצעות קריאות ספקטרוסקופיות.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מסייע בהכנת תאים אופטיים נקיים ויבשים לצורך תנאי בדיקה סטנדרטיים.
- תומך בשחזור וב 됐יבביות כמותית במדידות ספקטרוסקופיות.
- מאפשר עיבוד מקבילי של דגימות, ובכך מגדיל את קיבולת הסריקה ואת יכולת ההרחבה (scalability) של הבדיקה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- משפר את הרצף של זרימות עבודה ספקטרוסקופיות, משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני.
- מפחית עיכובים תפעוליים, ובכך תומך ביצירה של נתונים תרגומיים בזמן.
- משפר את מהימנות התוצרים הכמותיים עבור מחקרי סמנים ביולוגיים או מחקרים מכניסטיים.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
מייבש תאי אופטי זה משתלב ברצף הניתוח הספקטרוסקופי, החל משלב הגילוי המוקדם, דרך פיתוח בדיקות ומחקר פרה-קליני, בכל מקום שבו נדרש זמן סבב דגימות מהיר.
- ביולוגיה של גילוי: מאיץ את בדיקת ההשערות על ידי מזעור זמן השבתת הכנת הדגימות בזרימות עבודה ספקטרוסקופיות.
- סריקה: מספק תאי אופטיקה מוכנים לשימוש עבור פורמטים של בדיקות בעלות תפוקה גבוהה או בדיקות איטרטיביות.
- אנליטיקה: מספק זמני ייבוש עקביים, התומכים בהשוואות כמותיות מהימנות בין ניסויים.
- מחקר תרגומי: שומר על רצף זרימת העבודה עבור מחקרים הדורשים מדידות ספקטרוסקופיות חוזרות.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פתרון הניתן לשימוש חוזר וניתן להרחבה עבור כל מעבדה המשתמשת בבדיקות ספקטרוסקופיות מבוססות תאי אופטיקה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת השונות בהכנת הדגימות.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה ומאיץ את הייבוש, ובכך משפר את היעילות ואת התפוקה במעבדה.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מהירה יותר לגבי המשך או הפסקת הניסוי (go/no-go) על ידי קיצור מחזורי הניסויים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים על ידי מתן אפשרות להתקדמות מהירה יותר מבוססת נתונים.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות טכנית בסיסית להפעלה ותחזוקה של המכשיר.
- נדרשת גישה לתשתית חשמלית סטנדרטית ולתאי אופטיקה תואמים.
- סטנדרטיזציה של פרוטוקולי ייבוש בין צוותים משפרת את השחזוריות.
- ניתן להתאמה לגדלי תאים שונים ולפלטפורמות ספקטרוסקופיות שונות באמצעות שינויים קלים.
- נדרש תכנון קפדני כדי למנוע חדירת נוזלים ולהבטיח קומפקטיות, כפי שהודגש במקור.
