Name: Un metodo conveniente e affidabile per prevedere lo stress meccanico in monouso e pompe standard (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: Scopri come misurare le dimensioni delle gocce nelle emulsioni acqua-olio durante i processi di pompaggio utilizzando la tecnica di endoscopia in linea. Questo metodo consente di valutare con precisione lo stress meccanico nelle pompe monouso e standard.

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Gli autori desiderano ringraziare la Commissione per la tecnologia e l&#39;innovazione (CTI, Svizzera) per il loro supporto finanziario (n 13.236,1 PFFLI-LS).

Le indagini sono state effettuate utilizzando una configurazione pompa in filodiffusione (Figu RE 2), che consente di esperimenti sollecitazioni meccaniche a portate fino a 60 L min -1 e la pressione scende fino a 2 bar da eseguire. Come mostrato in Fig re u 2, l&#39;apparato sperimentale è costituito dal serbatoio di stoccaggio, il circuito di pompa, e l&#39;attrezzatura per la tecnica in linea endoscopia. La girante del recipiente di accumulo è stato utilizzato solo per mescolare il tensioattivo. Elementi periferici sono stati integrati nel circuito chiuso per il controllo della portata V e perdita di carico p a differenti impostazioni della pompa. Le indagini sono state variate utilizzando la valvola di volantino. 1. Setup sperimentale <ol><li> Assicurarsi che il bioreattore (D = 0,15 m, H / D = 2,2) è dotata di una girante per la dissoluzione del surfactant e assicurarsi che il tubo di ingresso immerge nel liquido per evitare un ingresso gas. </li><li> Dotare il loop pompa con una porta siringa, la pompa indagato, un flussometro clamp-on, un sensore di pressione monouso ed una valvola volantino. Dopo il collegamento del circuito di pompa al serbatoio di stoccaggio, collegare la testa della pompa al motore e preparare la sonda dell&#39;endoscopio. </li><li> Montare il piano di riflessione variabile, uno specchio rodio in questo caso, al puntale e regolare la distanza tra lo specchio e la lente a 150 micron. Regolare la vite a 100 micron di focalizzare la nitidezza dell&#39;obiettivo. </li><li> Collegare la sonda al stroboscopio tramite un cavo in fibra ottica e la fotocamera dell&#39;endoscopio al computer tramite un cavo Ethernet. Quindi, collegare la fotocamera e il stroboscopio insieme tramite un cavo innesco-box. </li><li> Avviare il computer e aprire il software fornito dal produttore, che include l&#39;acquisizione delle immagini e software per il riconoscimento, così come il software analizzatore di conseguenza. </li><li> Selezionare il software di acquisizione di immagini nel menu principale. </li><li> Fare clic sul pulsante &quot;Rileva dispositivo&quot; nell&#39;angolo in alto a sinistra dello schermo per rilevare la fotocamera. </li><li> Sotto &quot;Impostazioni Directory&quot;, selezionare la posizione sul computer in cui salvare le immagini e attivare il comando &quot;Crea sotto grilletto cartelle&quot;. </li><li> Immettere i parametri di processo nella sezione &quot;Modalità Trigger: Pronto&quot;. Frame rate: 7.5 Hz Fotogrammi al grilletto: 50 Numero di trigger: 60 Intervallo di trigger: 60 sec </li><li> Dopo il completamento di tutti i lavori di preparazione, versare 5 L di acqua deionizzata nel recipiente di stoccaggio e accendere la pompa per riempire la pompa e il ciclo della pompa. </li><li> Spegnere la pompa e aggiungere 0,9 ml di tensioattivi (c tensioattivo = 0,18 ml L -1, tensioattivo ρ, 20 ° C = 1,070 kg m -3, concentrazione micellare critica (CMC): ω cmc0; ≈ 0.018 ml L -1, ω tensioattivo ≈ 10 · ω cmc) con una pipetta 10 ml sotto agitazione. Dopo 10 minuti il ​​tensioattivo è completamente sciolto. </li><li> Spegnere la girante e accendere la pompa. Posizionare la sonda dell&#39;endoscopio in modo che l&#39;obiettivo si trova direttamente sotto il tubo di ingresso. </li><li> Impostare la portata di 3,4 L min -1 e la caduta di pressione di 0,03, 0,3 o 0,61 bar variando la velocità della girante e la valvola volantino. </li><li> Pesare 6,3 g di olio direttamente nella siringa (β olio = 1,26 g L -1, olio ρ, 20 ° C = 989.5 kg m -3). </li><li> Avviare il software di acquisizione delle immagini e aggiungere l&#39;olio tramite la porta siringa. La pompa di esecuzione distribuisce le gocce di emulsione. </li><li> Dopo 1 ora, terminare l&#39;indagine sollecitazione di taglio e pulire l&#39;endoscopio in linea come pure il bioreattorecon il ciclo pompa integrata. Successivamente, preparare il setup sperimentale per il prossimo processo di pompaggio. </li></ol> 2. Misura e Image Analysis <ol><li> Aprire il software di riconoscimento automatico immagine nel menu principale. </li><li> Sotto &quot;Root Batch Directory&quot; selezionare la posizione sul computer in cui salvare i file (tutti * .csv). </li><li> Selezionare la colonna &quot;Percorso immagini Series&quot; e fare clic sul pulsante &quot;Aggiungi immagine Serie sottocartelle&quot; nell&#39;angolo in basso a sinistra dello schermo per caricare la serie di immagini. </li><li> Caricare i parametri di processo che sono forniti dal fabbricante. Selezionare la colonna &quot;Impostazioni di ricerca (* .pss o auftrag _ *. Mat)&quot; e fare clic sul pulsante &quot;Set Impostazioni di ricerca&quot; nel medio-inferiore dello schermo per caricare parametri di processo per specificare il riconoscimento goccia. </li><li> Selezionare la colonna &quot;Pattern (* .psp o F _ *. Mat) Ricerca e fare clic sul pulsante&quot; Set modello di ricerca &quot;nell&#39;angolo in basso a destra dello schermo per caricare i parametri di processo per specificare l&#39;analisi goccia. </li><li> Avviare il riconoscimento dell&#39;immagine facendo clic sul pulsante &quot;Start batch&quot;. </li><li> Dopo il completamento di riconoscimento di immagini, esprimono le dimensioni delle gocce rilevate dal Sauter diametro (d 32) significano, o qualsiasi altro valore rappresentativo o distribuzione di scelta significano utilizzando il software analizzatore risultato. </li><li> Aprire il software analizzatore risultato nel menu principale. </li><li> Attivare il comando &quot;tutto * .csv in 1 Cartella&quot; e fare clic sul pulsante &quot;Cartella Load (s)&quot; nell&#39;angolo in alto a sinistra dello schermo per caricare il precedentemente salvato tutti file * .csv. </li><li> Selezionare il valore corrispondente (ad esempio, Sauter diametro medio) nell&#39;elenco a discesa al centro superiore dello schermo per visualizzare i risultati. Per il calcolo del diametro immettere la scala di 0,6591 micron pixel -1 a destra, che è fornito dal produttore. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig2.jpg" /> Circuito pompa per l&#39;installazione della pompa di sottofondo utilizzando l&#39;endoscopia in linea come la tecnica di misurazione Figura 2. Apparato sperimentale:. (1) nave di stoccaggio, (2) porta la siringa, (3) la pompa, (4) sensore di pressione, (5) sensore di flusso, ( 6) stroboscopio, (7) computer con il software fornito dal produttore, e (8) della sonda endoscopio. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig2highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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</ol>

Wolfgang Dornfeld e Reto Schöb sono dipendenti di Levitronix, Ltd., produttore di pompe centrifughe MagLev.

L&#39;obiettivo di questo protocollo è quello di mostrare l&#39;idoneità della tecnica endoscopica in linea per goccia misurazioni dimensionali nei processi di pompaggio. A questo scopo, goccia dimensioni di un sistema di emulsione olio-acqua sono stati determinati e un diametro medio Sauter misurata è stata calcolata per caratterizzare la sollecitazione meccanica della centrifuga MagLev pompe, così come i loro omologhi, un peristaltica e una pompa a membrana 4-pistone. I risultati hanno mostrato bassa variazione della misura Sauter significa diametro, che sono stati quantificati da deviazioni standard al di sotto del 15%, con l&#39;indicazione che le dimensioni goccia sono state valutate in modo affidabile e preciso. Di conseguenza, il diametro medio Sauter misurata potrebbe venir utilizzato come criterio di confronto per valutare lo stress meccanico delle pompe indagate. Le pompe centrifughe MagLev rivelato diametri medi grandi misurati Sauter, indicando minori sollecitazioni meccaniche su gocce di emulsione rispetto alle pompe a membrana peristaltiche e 4 pistoncini. In Studi fino ad oggi, in linea di endoscopia ha dimostrato di essere una tecnica solida e semplice per goccia affidabile misura di formato 1,6,12-14,20-21, che è stata confermata anche da questo studio. Rispetto alle tecniche di misura alternative, come il sensore FBR fibra ottica, la FBRM e la tecnica 2D-ORM, la tecnica endoscopio può essere utilizzato come metodo standard per ottenere dati precisi in applicazioni liquido / liquido 12,14. La maneggevolezza della endoscopia linea e la semplice produzione del sistema di emulsione olio-acqua non biologica permette una procedura semplice per rilevazioni formato goccia secondo il testo protocollo (vedi sopra). Tuttavia, va detto che la posizione della sonda dell&#39;endoscopio dipende dal flusso del fluido nel serbatoio di stoccaggio. Ulteriori indagini (dati non riportati) hanno rivelato che l&#39;obiettivo della sonda deve essere posizionato direttamente sotto il tubo di ingresso per portate inferiori fino al 5 L min -1al fine di evitare un rilevamento multiplo di una goccia 19. Per immagini nitide a portate oltre 5 L min -1, si consiglia di posizionare la sonda ad almeno 10 cm di distanza dal tubo di ingresso. Indipendente dei parametri di processo, il titolare della endoscopia linea deve essere stabile per evitare uno spostamento della sonda, che può produrre immagini sfocate. Inoltre, si dovrebbe in particolare osservato che la dimensione della goccia rilevato è vicino al limite inferiore di rilevamento del sistema di foto-ottico applicata, in cui il diametro minimo goccia rilevabile è 6,5 micron. Poiché il software fornito dal produttore è stata migliorata, tecniche di endoscopia in linea in grado di rilevare in modo affidabile una dimensione minima goccia di 1 micron. Inoltre, l&#39;elaborazione delle immagini verrà ulteriormente sviluppato per consentire il monitoraggio on-line di applicazioni industriali. Mentre il presente studio ha analizzato portate relativamente basse fino a 3,4 L<html> 60; min -1, gli studi futuri dovrebbero prendere in considerazione una gamma più ampia di condizioni di funzionamento. Primi indagini sono state effettuate a portate fino a 20 L min -1 (dati non mostrati). Tuttavia, una diluizione 1: 2 (c tensioattivo = 0,09 ml L -1, c = 0,64 ml olio L -1) del sistema di emulsione acqua-olio è indicato a portate oltre 10 L min -1 19, come un aumento rottura goccia causata da maggiori sollecitazioni meccaniche altrimenti influenzerebbe goccia individuazione e ridurre il numero di gocce rilevati. Le prove sono state effettuate con una diluizione 1: 2 e confrontati con i risultati di un sistema di emulsione olio-acqua non diluito. Per entrambi gli approcci, la Sauter significa diametri sono stati misurati in maniera affidabile (deviazione standard al di sotto del 5%). Pertanto, frazione di volume ridotto (diluizione 1: 2) non influenza la misura Sauter significa diametri, e quindi una rottura goccia-goccia era trascurabile. nt &quot;&gt; Questi potenti approcci sperimentali fornire una buona base per il miglioramento della tecnica endoscopica nonché l&#39;acquisizione delle immagini, riconoscimento e analizzatore risultato relativo software. Inoltre, l&#39;idoneità della tecnica endoscopica di classificare tipi di pompa e serie secondo la loro meccanica lo stress è stato dimostrato con successo. I risultati ottenuti sono essenziali per lo sviluppo del progetto della pompa e l&#39;ottimizzazione delle pompe per ridurre i danni delle cellule.

Le pompe sono usati per trasferire colture cellulari nelle industrie farmaceutiche e biotecnologiche. Durante il processo di pompaggio, stress meccanico può causare danni cellulari irreversibili, che potrebbero compromettere la quantità e la qualità del prodotto 1-4. Il livello di stress meccanico dipende dalle impostazioni del tipo di pompa e pompa, come dimostrato in studi precedenti 5-6. Comunemente, peristaltici, siringa e diaframma pompe sono utilizzate per monouso applicazioni basate su tecnologia (SU). Queste pompe producono elevate forze di taglio locale causati dalla compressione del tubo della pompa e il flusso pulsante 7. Per superare questi inconvenienti, pompe centrifughe a levitazione magnetica (pompe centrifughe MagLev) costituire una promettente alternativa. Il motore è azionato magneticamente per evitare spazi ristretti tra la girante e il corpo pompa (Figura 1). Un precedente studio ha indagato la centrifuga MagLevpompe e ha mostrato sollecitazioni meccaniche inferiore in ovaio di criceto cinese (CHO) cellule rispetto alle pompe a membrana peristaltica e 4 pistoncini 5. Inoltre, le analisi non hanno rivelato emolisi significativo trauma sangue e trombo formazione su una gamma di condizioni operative che utilizzano queste pompe 8-11. I risultati dimostrano che l&#39;uso di queste pompe specificamente progettati applica meno sollecitazioni meccaniche sui sistemi biologici in confronto con le pompe peristaltiche e membrana. Per studiare lo stress meccanico con spese sperimentale limitato, un sistema modello emulsione acqua-olio è raccomandato per la sua economicità (circa 99,8%) e in tempo ridotto (circa 99,5%) applicazione rispetto ai sistemi di colture cellulari biologici. Come goccia rottura del sistema di emulsione olio-acqua è funzione della sollecitazione meccanica, goccia dimensioni devono essere contati nel tempo sperimentale delle indagini sforzo di taglio. Molte tecniche per il dimensionamento gocce sono disponibili, which possono essere suddivisi in suono, laser e tecniche di fotografia a base 12. In particolare, l&#39;uso della foto-ottico sonda linea endoscopia mostra le dimensioni di goccia quasi identiche per rilevamenti manuale e automatico (deviazione standard inferiore al 10%) e consente un rilevamento di 250 gocce al minuto 13. A causa della sua precisione e affidabilità, la tecnica dell&#39;endoscopio ha dimostrato di essere una tecnica di misura standard efficace per distribuzioni dimensionali goccia a dispersioni liquide / liquido quando confrontato con altre sonde comunemente utilizzati (ad esempio, fibra ottica avanti-indietro-ratio (FBR) Sensore , fascio concentrato metodo di riflessione (FBRM) e la tecnica di misura ottica riflettanza bidimensionali (2D-ORM)) 12,14. Inoltre, l&#39;idoneità di endoscopia in linea per la determinazione delle misure goccia in un recipiente agitato è stato dimostrato più volte in precedenti indagini 15-18. Sulla base di uno studio preliminare 6, questo protocollo descrivel&#39;uso della linea endoscopia per determinare le dimensioni di goccia di un sistema di emulsione olio-acqua nelle pompe (Sauter diametro medio). Il diametro medio Sauter è stato utilizzato come criterio di confronto per valutare lo stress meccanico delle multiuso (MU) pompe centrifughe MagLev, una peristaltica e monouso (SU) pompa a membrana 4-pistone. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig1.jpg" /> Figura 1. levitazione magnetica centrifuga pompa-system. (A) Il principio di un motore senza cuscinetti e (B) il PuraLev 200mu sono mostrati come esempio. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig1highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

<table><tbody><tr><td>telecamera CCD</td><td>Allied Vision Technologies GmbH</td><td>GX2750</td><td>Attrezzatura per endoscopia in linea</td></tr><tr><td>C-Flex Tubi biofarmaceutici</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>374-375-4</td><td>Tubo Selezionare una lunghezza del tubo di circa 45&nbsp; cm prima della pompa.</td></tr><tr><td>Tubi biofarmaceutici C-Flex</td><td>Saint-Gobain Performance Plastics</td><td>374-375-3</td><td>Tubo Selezionare una lunghezza del tubo di circa 45&nbsp; cm dopo la pompa e clamp sul sensore di flusso a questo tubo.</td></tr><tr><td>CLAVE Connettore</td><td>Victus</td><td>011-C2000</td><td>Porta di campionamento</td></tr><tr><td>Controller LPC-200.1-02</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30030</td><td>PuraLev 200MU controller</td></tr><tr><td>Controller LPC-600.1-02</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30033</td><td>PuraLev 600MU controller</td></tr><tr><td>LeviFlow Clamp-On Sensor LFSC-12</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30329</td><td>Sensore di flusso per portate inferiori a 5&nbsp; L&nbsp; min-1</td></tr><tr><td>LeviFlow Converter LFC-1C-CS</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-30328</td><td>Dispositivo di uscita del sensore di flusso&nbsp;</td></tr><tr><td>Masterflex I/P Easy Load</td><td>Fisher Scientific AG</td><td>EW-77963-10</td><td>Pompa peristaltica</td></tr><tr><td>Valvola a flusso libero Mitos</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 Preparare l'emulsione direttamente prima dell'esperimento.</td></tr><tr><td>Motore</td><td>Elektromotorenwerk Brienz AG</td><td>7WAC72N4THTF</td><td>Motore per albero agitatore</td></tr><tr><td>Motore BSM-1.4</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-10005</td><td>Motore PuraLev 200MU</td></tr><tr><td>Motore LPM-600.4</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-10038</td><td>Motore PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>Norm-Ject 10 ml Luer Lock</td><td>Restek Corporation</td><td>22775</td> Testa della pompa <td>a siringa</td></tr><tr><td>LPP-200.5</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-90525</td><td>Testa della pompa PuraLev 200MU</td></tr><tr><td>Testa della pompa LPP-600.18</td><td>Levitronix GmbH</td><td>100-90548</td><td>Testa della pompa PuraLev 600MU</td></tr><tr><td>Quattroflow 1200-SU</td><td>Almatechnik AG</td><td>QF 1200</td><td>Pompa a membrana a 4 pistoni</td></tr><tr><td>SciPres Sensor</td><td>SciLog</td><td>080-695PSX</td><td>Sensore</td></tr><tr><td>di pressione SciPres Sensor Monitor</td><td>SciLog</td><td>080-690</td><td>Dispositivo di uscita del sensore di pressione&nbsp;</td></tr><tr><td>SOPAT-VF Sonda endoscopica in linea</td><td>SOPAT GmbH</td><td></td><td>Endoscopio in linea</td></tr><tr><td>Stroboscopio</td><td>Drello GmbH & Co KG</td><td>Drelloscop 255-01</td><td>Attrezzatura per endoscopia in linea</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>X100</td><td>Tensioattivo Maneggiare con guanti e occhiali. (tossicità acuta, irritazione oculare)</td></tr></tbody></table>

un metodo conveniente e affidabile per prevedere lo stress meccanico in monouso e pompe standard

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

Le pompe sono utilizzati principalmente per il trasferimento brodi di coltura sterile nei processi di produzione biofarmaceutici e biotecnologiche. Tuttavia, durante il processo di pompaggio forze di taglio si verificano che può portare alla perdita qualitativa e / o quantitativa prodotto. Per calcolare lo stress meccanico con spese sperimentale limitato, un sistema di emulsione acqua-olio è stato utilizzato, la cui idoneità è stata dimostrata per rilevazioni di dimensioni caduta in bioreattori 1. Come goccia rottura del sistema di emulsione olio-acqua è funzione della sollecitazione meccanica, goccia dimensioni devono essere contati nel tempo sperimentale delle indagini sforzo di taglio. In studi precedenti, l&#39;endoscopia linea ha dimostrato di essere una tecnica accurata e affidabile misurazione per rilevamenti formato goccia a dispersioni liquido / liquido. L&#39;obiettivo di questo protocollo è quello di mostrare l&#39;idoneità della tecnica endoscopica in linea per goccia misurazioni dimensionali nei processi di pompaggio. Per esprimere la dimensione della goccia, la Sauter diametro mediod 32 è stato utilizzato come il diametro rappresentante gocce in emulsione olio-acqua. I risultati hanno mostrato bassa variazione dei diametri medi Sauter, quantificati dalla deviazione standard di sotto del 15%, indicando l&#39;affidabilità della tecnica di misura.

Valutazione ottica Fig u ra 3 mostra le immagini di riconoscimento delle particelle dopo un tempo di pompaggio di 1 ora. Le quattro immagini superiori mostrano le gocce prima di riconoscimento e le basse quattro immagini mostrano le gocce segnati dal software di riconoscimento. Le gocce rilevati sono evidenziati con un bordo verde. Confrontando le immagini superiore e inferiore mostra che i bordi goccia stati precisamente rilevati dal software di riconoscimento dell&#39;immagine. Le immagini a sinistra mostrano la distribuzione di rilascio per la centrifuga MagLev pompe PuraLev 200mu e PuraLev 600MU, e quelli a destra mostrano il diaframma a 4 pistoncini e la pompa peristaltica. Una valutazione ottica consentito una classificazione iniziale della sollecitazione meccanica nel sistema modello emulsione. Ciò ha rivelato che le dimensioni goccia più grandi e goccia conta più bassi sono stati generati dalle pompe centrifughe MagLev rispetto al diaphr 4 pistoncinipompa AGM e peristaltica. Di conseguenza, le pompe centrifughe MagLev, in particolare il PuraLev 200mu, hanno mostrato una ridotta goccia rottura, indicando sollecitazioni meccaniche inferiori. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig3.jpg" /> Figura 3. Immagini della dell&#39;endoscopia inline. Emulsion gocce prima (A, B, C, D) e dopo (E, F, G, H) il riconoscimento di particelle dopo 1 ora di pompaggio con (A, E) il PuraLev 200mu, ( B, F) il PuraLev 600MU, (C, G) la pompa a membrana a 4 pistoncini, e (D, H) la pompa peristaltica in condizioni operative identiche (3.4 L min -1 e 0,03 bar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig3highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per visualizzare un versione più grande di questa figura.</a> Mi SAUTERun diametro Ulteriori ricerche hanno rivelato deviazioni standard al di sotto d 32 ± 0,4 micron e garantiti risultati riproducibili quando si utilizza l&#39;endoscopia linea 19. Pertanto, più indagini non sono stati richiesti per questo approccio, che inoltre ha ridotto la spesa sperimentale. Per esprimere la dimensione della goccia, il diametro medio Sauter d 32 (vedi Eq. 1) è stato usato come il diametro rappresentante gocce in emulsione olio-acqua per questo approccio. In generale, il diametro medio Sauter diminuito nel tempo per tutti i tipi di pompe e le impostazioni della pompa fino a raggiungere lo stato stazionario 12. Le indagini in questo studio hanno confermato la progressione del diametro Sauter media (Fig u ri 4A a D), le curve della PuraLev 200mu (Fig u ri &amp;# 160; 4A) e la pompa peristaltica (Fig u re 4D) di essere esemplarmente discusse in questo protocollo. In contrasto con la PuraLev 200mu, la Sauter significa diametri sono stati fino al 40% più piccolo per la pompa peristaltica alle stesse condizioni operative (portata = 3,4 L min -1; pressione goccia = 0,03 bar). Di conseguenza, maggiori sollecitazioni meccaniche determinato un aumento scioglimento goccia e dimensioni delle gocce di conseguenza più piccole. Inoltre, il diametro medio Sauter diminuiva con l&#39;aumentare caduta di pressione nel PuraLev 200mu (Fig u ri 4A), che indicava la dipendenza della dimensione delle gocce sulla caduta di pressione. Al contrario, la pompa peristaltica mostrato un Sauter diametro d 32,60min = 10 micron significa alla fine dell&#39;esperimento per tutti i parametri di processo (Figu ra 4D). Pertanto, il diametro medio Sauter è risultato essere indipendente dalla caduta di pressione. Tuttavia, i risultati riflettono comprensione fisica della rottura goccia: con elevato stress meccanico, piccole Sauter diametri medi sono stati determinati (vedi anche Fig ri u 5). Per ciascun punto di misurazione, almeno 300 gocce sono stati determinati in modo da garantire certezza statistica. La deviazione standard massima diminuito per il PuraLev 200mu da d 32,4min ± 42 micron e per la PuraLev 600MU da d 32,6min ± 21 micron a circa d 32 ± 0,5 micron al termine del processo di pompaggio. La deviazione standard è diminuita determinato dalla distribuzione di dimensione delle gocce omogenea aumentata fino a raggiungere lo stato stazionario. In confronto to le pompe centrifughe MagLev, le pompe a membrana peristaltiche e 4 pistoncini rivelato deviazioni standard al di sotto d 32 ± 10 micron. <img alt="Equazione 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052eq1.jpg" width="80" /> (1) <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig4.jpg" /> Figura 4. tipici profili di Sauter significano diametri D 32 nel tempo e la determinazione dei diametri medi misurati Sauter D 32, m. Confronto di Sauter diametri medi D 32 (A) per il PuraLev 200mu, (B) per la PuraLev 600MU, (C) per la pompa a membrana 4-pistone, e (D) per la pompa peristaltica. I diametri medi Sauter D 32 sono stati determinati con un flusso di 3,4 L min -1 e perdite di carico che vanno 0,03-,61 bar.Il misurata Sauter medio diametro d 32, m è stata calcolata per gli ultimi 10 minuti (limite). La deviazione standard risultante dei diametri medi Sauter D 32 (N ≥ 300) e &#39;stato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig4highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Sauter diametro medio misurato come un sistema di comparazione Come descritto sopra, il diametro medio Sauter diminuiva nel tempo fino a quando le dimensioni delle gocce raggiunto lo stato stazionario. Negli ultimi 10 minuti del tempo sperimentale, il valore medio della Sauter diametro medio è stato calcolato per determinare la misura del diametro Sauter, che è stato utilizzato come criterio di confronto media (vedi confine della Fig u ra 4A-D). I diametri medi Sauter misurati d 32, m sono mostrate per una portata di 3.4 L &amp;# 160; min -1 e una caduta di pressione gamma 0,03-0,61 bar in Fig re u 5. Diametri medi di maggiore misurati Sauter sono stati determinati per entrambe le pompe centrifughe MagLev (200mu e 600MU) e la pompa a membrana 4-pistone minori perdite di carico e velocità della girante. La pompa peristaltica rivelato misurata Sauter significa diametri d 32, m = 10 micron per tutti i parametri di processo. Come accennato in precedenza, le forze di taglio erano indipendenti della caduta di pressione per la pompa peristaltica. I diametri medi Sauter grande misurati d 32, m = 36 micron per la PuraLev 200mu e d 32, m = 34 micron per il PuraLev 600MU sono stati ottenuti con una caduta di pressione di 0,03 bar. In confronto con le controparti, il MagLev pompa centrifuga serie ottenuto fino al 59% più grande misurato Sauter significa diametri. Questi risultatis indicato un tasso inferiore di goccia rottura e alla conseguente diminuzione sollecitazioni meccaniche derivanti dall&#39;uso delle pompe centrifughe. La deviazione standard della misura Sauter significa diametri durante lo stato stazionario era al di sotto del 15%, confermando i valori affidabili e precisi per le dimensioni delle gocce. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig5.jpg" /> Figura 5. Confronto dei diametri medi misurati Sauter D 32, m. Misurato Sauter diametri medi per le pompe centrifughe MagLev e le loro controparti a 3,4 L min -1 e cadute di pressione di 0,03, 0,30 e 0,61 bar. Le conseguenti deviazioni standard dei diametri medi Sauter misurati d 32, m durante lo stato stazionario sono mostrati. Abbreviazioni <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig5highres.jpg" target="_blank">Ple</a>ase clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 2D-ORM </td><td> Misurazione riflettanza ottica bidimensionale </td></tr><tr><td> CCD </td><td> dispositivi ad accoppiamento di carica CCD </td></tr><tr><td> CHO </td><td> Ovariche di criceto cinese </td></tr><tr><td> cmc </td><td> concentrazione micellare critica </td></tr><tr><td> FBR </td><td> avanti-indietro-ratio </td></tr><tr><td> FBRM </td><td> metodo di riflessione fascio concentrato </td></tr><tr><td> MU </td><td> multi-uso </td></tr><tr><td> SU </td><td> monouso </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 sec -1] </td><td> Portata </td></tr><tr><td> c </td><td> [M 3 m -3] </td><td> concentrazione </td></tr><tr><td> d 32 </td><td> [M] </td><td> Sauter diametro medio </td></tr><tr><td> d 32, m </td><td> [M] </td><td> Sauter diametro medio misurato </td></tr><tr><td> d s </td><td> [M] </td><td> diametro di superficie </td></tr><tr><td> d v </td><td> [M] </td><td> del diametro del volume </td></tr><tr><td> f </td><td> [Hz] </td><td> frequenza </td></tr><tr><td> n </td><td> [Sec -1] </td><td> velocità del girante </td></tr><tr><td> N </td><td> [-] </td><td> numero di gocce </td></tr><tr><td> p </td><td> Papà </td><td> calo di pressione </td></tr><tr><td> t </td><td> secondo </td><td> tempo </td></tr><tr><td> β </td><td> [kg m -3] </td><td> concentrazione di massa </td></tr><tr><td> ρ </td><td> [kg m -3] </td><td> densità </td></tr><tr><td>69; </td><td> [M 3 m -3] </td><td> frazione di massa </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Tabella delle abbreviazioni e nomenclatura.

Le indagini sulle sollecitazioni di taglio su un sistema di emulsione olio-acqua provocano la rottura delle gocce durante il tempo sperimentale. Per contare le dimensioni delle gocce nei processi di pompaggio, l'idoneità dell'endoscopia in linea è stata dimostrata con successo in questo protocollo.

Un metodo conveniente e affidabile per prevedere lo stress meccanico in monouso e pompe standard

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

L'obiettivo generale di questa procedura è dimostrare l'idoneità della tecnica di endoscopia in linea per le misurazioni della dimensione delle gocce nei processi di pompaggio. Questo viene ottenuto utilizzando un impianto di pompaggio tubato, composto da un serbatoio di stoccaggio, un circuito di pompaggio e l'equipaggiamento per la tecnica di endoscopia in linea. L'acqua viene aggiunta al serbatoio di stoccaggio per essere miscelata con un tensioattivo, dopodiché l'olio viene aggiunto attraverso il portasiringa e distribuito dalla pompa.Il software di riconoscimento delle immagini viene quindi utilizzato per misurare le dimensioni delle gocce per un'ora. Infine, il diametro medio quadratico delle gocce viene utilizzato per stimare lo sforzo meccanico dei pompe monouso e standard. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come i sensori FPR, è che la tecnica di endoscopia in campo interno consente misurazioni affidabili e precise delle dimensioni delle gocce e delle dispersioni liquido-liquido con deviazioni standard inferiori al 10%. Per questo protocollo, assicurarsi che il recipiente di stoccaggio sia dotato di un'elica per la dissoluzione del tensioattivo.La prima preparazione consiste nel predisporre il contenitore di stoccaggio, collegando al contenitore la valvola a volantino e il tubo del circuito della pompa. Il contenitore di stoccaggio deve essere dotato di un portasiringa per la pompa di interesse, di un flussimetro con morsetto e di un sensore di pressione monouso. Successivamente, collegare la testa della pompa al motore e preparare la sonda endoscopica.Montare successivamente il piano di riflessione, ad esempio uno specchio in rodio, sulla punta della sonda e regolare la distanza tra lo specchio e la lente a 150 micrometri. Successivamente, regolare la vite a 100 micrometri per mettere a fuoco l'obiettivo. In genere, una telecamera CCD ad alta velocità dovrebbe già essere collegata alle sonde dell'endoscopio in modo da vf.Successivamente, collegare la sonda allo stroboscopio tramite un cavo in fibra ottica. Quindi, collegare la telecamera al computer tramite un cavo ethernet. Infine, collegare la telecamera allo stroboscopio tramite un cavo del box di trigger.La preparazione successiva consiste nel preparare il software sopa, che include un software di acquisizione e riconoscimento delle immagini, nonché un analizzatore di risultati. Successivamente, selezionare il software di acquisizione delle immagini soat cam control nel menu principale. Da lì, fare clic sul pulsante dispositivo diretto nell'angolo in alto a sinistra per rilevare la telecamera.Ora, nelle impostazioni della directory, selezionare il percorso sul computer in cui verranno salvate le immagini e attivare il comando. Creare sottocartelle di attivazione. Quindi inserire i parametri di processo nella sezione intitolata modalità di attivazione.Pronti per versare cinque litri di acqua deionizzata nel recipiente di stoccaggio e accendere la pompa per sfiatare la pompa e il circuito della pompa. Successivamente spegnere la pompa e accendere l'elica. Poi preparare il tensioattivo Triton X-100 e aggiungerlo con una pipetta da 10 millilitri sotto agitazione costante.Dopo 10 minuti, il tensioattivo sarà completamente disciolto. Spegnere ora l'elica e accendere la pompa. Posizionare la sonda dell'endoscopio in modo che l'obiettivo si trovi direttamente al di sotto del tubo di ingresso.Il passaggio più critico è il posizionamento della sonda. Per queste indagini, deve essere posizionata direttamente al di sotto del tubo di ingresso, in modo da non rilevare ogni goccia più di una volta. Inoltre, la sonda deve essere molto stabile affinché le immagini non risultino sfocate.Accendere la pompa e impostare la portata a 3,4 litri al minuto e la caduta di pressione a 0,03, 0,3 o 0,61 bar variando la valvola a volantino. Nel frattempo, pesare la quantità richiesta di olio direttamente in una siringa. Quindi avviare il software di acquisizione.Quindi, con il controllo del flusso pat, avvitare la siringa sul portasiringa e avviare il test. Aggiungendo l'olio, la pompa in funzione distribuisce le goccioline dell'emulsione. Dopo un tempo sperimentale di un'ora prima di eseguire un altro test, il serbatoio di stoccaggio e il circuito integrato della pompa devono essere puliti.Per iniziare l'analisi dei dati, aprire il soat batcher dal menu principale del software. In Batch root directory, selezionare il percorso sul computer in cui sono salvati i file. Successivamente, caricare la serie di immagini.Selezionare il percorso della serie di immagini della colonna e fare clic su aggiungi sottocartelle serie di immagini. Per specificare il riconoscimento delle gocce, caricare i parametri di processo forniti da soat LTD, selezionare le impostazioni di ricerca della colonna per file PSS o off drag matt. Quindi fare clic su imposta impostazioni di ricerca.Per caricare i parametri del processo, selezionare il modello di ricerca della colonna per i file PSP o FCO star matt e fare clic su imposta modello di ricerca. Avviare ora il riconoscimento dell'immagine cliccando sul pulsante avvia batch. Successivamente, aprire l'analizzatore dei risultati dal menu principale.Questo strumento esprime le dimensioni delle gocce mediante diverse misurazioni, ad esempio tramite il diametro medio di Soer, caricando i file salvati utilizzando il comando all star dot CSV in una cartella e facendo clic su "carica cartelle". Per visualizzare i risultati, selezionare il valore desiderato nel menu a tendina e, per calcolare i diametri, inserire il valore di scala di 0,6591 micron per pixel, fornito dal produttore in base alla configurazione ottica. È stata utilizzata un'endoscopia in linea per determinare le dimensioni delle gocce di un sistema emulsionante in diversi pompe, confrontandole con altre pompe comunemente utilizzate.Si prevede uno stress meccanico inferiore nelle pompe mag love a causa della loro tecnologia di trasmissione magnetica levitata. Le indagini sono state eseguite utilizzando un impianto a pompa per tubazioni, composto dal serbatoio di stoccaggio, dal circuito della pompa e dalle apparecchiature per la tecnica endoscopica in linea. Le pompe riutilizzabili esaminate includevano la pure left 200 mu e la pure left 600 mu; le condizioni operative sono state standardizzate.Il diametro medio delle goccioline dell'emulsione è stato quindi determinato. La pompa a sinistra da 200 µL ha prodotto un esemplare andamento dei diametri medi delle goccioline, come pure la pompa peristaltica. Questi diametri medi delle goccioline sono stati calcolati negli ultimi 10 minuti dell'ora, considerando oltre 300 goccioline per ogni punto di misura.Quando il diametro delle goccioline ha raggiunto uno stato stazionario a diverse cadute di pressione, è stato possibile confrontare i diametri medi quadratici calcolati mediante l'uso di guanti magici e pompe centrifughe con i loro corrispettivi. La serie di pompe centrifughe Mag Left ha prodotto diametri medi quadratici misurati fino al 59% più grandi. Questi risultati hanno indicato una minore frequenza di frammentazione delle goccioline e, di conseguenza, uno stress meccanico ridotto derivante dall'uso delle pompe centrifughe Mag Left, specialmente in condizioni di bassa pressione.Questo video facilita la comprensione di come stimare lo stress meccanico nelle palme utilizzando la tecnica dell'endoscopia.

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Ingegneria

Stiamo descrivendo un metodo per soggetto cellule aderenti alle sollecitazioni di taglio a flusso laminare in un circuito sterile flusso continuo. L'adesione delle cellule ', morfologia possono essere studiati attraverso la camera trasparente, campioni ottenuti dal circuito per l'analisi metabolita e le cellule raccolte dopo l'esposizione di taglio per gli esperimenti futuri o della cultura.

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C'è stato un rinnovato interesse per lo sviluppo di valvole polimeriche. Qui, gli obiettivi sono a dimostrare la fattibilità della modifica di un duplicatore di impulso commerciale per accogliere geometrie tri-opuscolo e di definire un protocollo per presentare polimeriche dati idrodinamici delle valvole rispetto ai dati della valvola nativa e protesica raccolti in condizioni quasi identiche.

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Questo protocollo replica fisiologica o patologica flusso di sangue in vitro per aiutare a determinare la risposta cellulare in patologie malattia. Introducendo una pressione camera di smorzamento a valle di una pompa per il sangue, il flusso di sangue attraverso il sistema vascolare può essere riassunta e imposto un monostrato di endotelio vascolare o un co-coltura mimetica.

Modello in vitro di fisiologiche e patologiche flusso sanguigno con applicazione di indagini di rimodellamento vascolare cellulare

Questa carta presenta un protocollo per la realizzazione di una conduzione micropump usando elettrodi planari simmetrici sul laminato rame-placcato ignifugo Vetroresina epossidica (FR-4) (CCL) per testare l'influenza di dimensioni camera sulle prestazioni di un micropump conduzione.

Una piattaforma di test delle prestazioni per una conduzione Micropump con una piastra elettrodo rivestito di rame FR-4

Questo studio descrive il monitoraggio microscopico dell'aderenza allo pneumococco alle stringhe del fattore von Willebrand prodotte sulla superficie di cellule endoteliali primarie umane differenziate sotto stress da taglio in condizioni di flusso definite. Questo protocollo può essere esteso alla visualizzazione dettagliata di specifiche strutture cellulari e alla quantificazione dei batteri applicando procedure di immunostaining differenziale.

Infezione da pneumococco delle cellule primarie endoteliali nel flusso costante

Abbiamo costruito un modello di simulazione per valutare sperimentalmente le caratteristiche di flusso della pompa e le prestazioni del gruppo motopompa coassiale monoalbero negli attuatori elettroidrostatici e studiare sperimentalmente l'efficienza complessiva in un'ampia gamma di condizioni di lavoro del gruppo motore-pompa.

Modellazione e analisi sperimentale del gruppo motore-pompa coassiale monoalbero in attuatori elettroidrostatici

In questo articolo, un filtro adattivo basato su un algoritmo NLMS (Least Mean Square) normalizzato e un metodo di stima della velocità di rotazione sono introdotti per rilevare i guasti elettrici e idraulici dell'attuatore elettro-idrostatico (EHA). L'efficacia e la fattibilità dei suddetti metodi sono verificate attraverso simulazioni ed esperimenti.

Progettazione e applicazione di un metodo di rilevamento guasti basato su filtri adattivi e stima della velocità di rotazione per un attuatore elettro-idrostatico

Un modello di simulazione che supporta specificamente la progettazione preliminare di una pompa a cilindrata elettrovariabile (EVDP) viene sviluppato e parzialmente verificato dagli esperimenti. Le prestazioni di controllo, la durata, l'affidabilità, ecc., Possono essere valutate utilizzando il modello proposto, che copre i principali requisiti prestazionali nell'ambito del compito di progettazione preliminare EVDP.

Un metodo di modellazione e simulazione per la progettazione preliminare di una pompa volumetricamente variabile

Presentato qui è un metodo per fenotipizzare meccanicamente singole cellule utilizzando una piattaforma microfluidica basata sull'elettronica chiamata mechano-node-pore sensing (mechano-NPS). Questa piattaforma mantiene un throughput moderato di 1-10 cellule / s misurando sia le proprietà biofisiche elastiche che viscose delle cellule.

Rilevamento meccano-nodo-pore: una piattaforma rapida e senza etichette per misure viscoelastiche monocellulari multiparametriche

Questo protocollo presenta la configurazione di un dispositivo di test di compressione in grado di misurare con precisione le proprietà meccaniche delle microstrutture nella regione a piccola deformazione, insieme a un metodo sistematico per il test di compressione utilizzando questo dispositivo. Il dispositivo proposto può essere utilizzato per analizzare varie microstrutture e il comportamento meccanico dei materiali a base polimerica.

Misurazione della risposta compressiva sforzo-deformazione a deformazione di piccole dimensioni

Scopri come misurare le dimensioni delle gocce nelle emulsioni acqua-olio durante i processi di pompaggio utilizzando la tecnica di endoscopia in linea. Questo metodo consente di valutare con precisione lo stress meccanico nelle pompe monouso e standard.

Un metodo conveniente e affidabile per prevedere lo stress meccanico in monouso e pompe standard

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