Fabbricazione di una cellula ottica essiccatore per le celle di analisi spettroscopica
8 gennaio 2019
Un protocollo per la realizzazione di un dispositivo per l'asciugatura contemporaneamente più celle ottiche è presentato.
Il vantaggio principale di questa tecnica è che riduce il tempo di asciugatura che può ridurre il tempo dedicato a quell'esperimento. Questo metodo potrebbe essere utile nel campo dell'analisi spettroscopica, ad esempio quando si esegue l'assorbimento infrarosso o altre misurazioni della luminescenza. Gli esperimenti possono essere ritardati in attesa che le cellule ottiche si asciughino.
Per ridurre i tempi di asciugatura progettare e produrre un dispositivo di asciugatura. Questo dispositivo utilizza una scheda acrilica spessa tre millimetri per creare una custodia con un piano parzialmente aperto. Lavorare la scheda nella parte anteriore della custodia per ospitare i comandi del dispositivo.
Allo stesso modo, lavorare la tavola nella parte posteriore per ospitare quattro soffianti per l'asciugatura, azionati a coppie per il lato sinistro e destro. Sostenere un reticolo acrilico sopra la custodia per mantenere le celle ottiche in posizione. Sotto il reticolo, attaccato alla custodia c'è la rete di nylon per sostenere le celle e consentire il flusso d'aria.
All'interno della custodia ci sono l'elettronica. Ulteriori tavole acriliche li proteggono dai fluidi e reindirizzano il flusso d'aria. Uno schema dell'elettronica rivela il microcontrollore al suo interno.
Questi connettori sullo schema rappresentano i controlli e gli indicatori del dispositivo. Il funzionamento del dispositivo completato è semplice. Iniziare accendendo l'interruttore di alimentazione principale.
Ecco l'interruttore di alimentazione e la spia di potenza rappresentati sullo schema. Quindi, posizionare le celle ottiche nella mesh del dispositivo, concentrandole su un lato se non sono necessari tutti gli spazi. Al termine, selezionare due soffiatori o quattro operazioni soffiante.
Le luci del pannello rifletteranno la scelta. Nello schema, i comandi della ventola e le spie luminose sono raggruppati su un singolo connettore. All'avvio del funzionamento, un impulso con segnale di modulazione dal microcontrollore va a un transistor, che attiva i soffianti.
L'uscita del soffiatore è determinata da un resistore variabile preimpostato da 10 kilo-ohm. Ora, imposta il tempo di asciugatura con un resistore variabile regolabile. Il valore selezionato viene visualizzato sull'OLED.
Una volta selezionato il valore di resistenza, l'uscita di tensione viene convertita dal microcomputer. Il microcontroller trasferisce il valore convertito, tramite il protocollo del circuito inter-integrato, a un OLED per la visualizzazione. Premere il pulsante di avvio per avviare le ventole e il processo di asciugatura.
Nello schema, il pulsante start si trova sullo stesso connettore del pulsante di accensione. Il flusso d'aria dai ventilatori aiuta ad asciugare le cellule ottiche che si trovano nell'essiccatore. Prepararsi a misurare il tempo di asciugatura naturale.
Per questo, disporre carta assorbente spessa su una superficie. Ottenere una cella ottica accuratamente lavata, non essiccata. Posizionare brevemente la cella ottica su una parte della carta.
Quindi spostarlo in una parte asciutta della carta. Iniziare a misurare il tempo di asciugatura quando la cella è in seconda posizione. Per utilizzare l'essiccatore a celle ottiche, disporre anche carta assorbente spessa su una superficie.
Prendere una cella lavata e posizionarla brevemente sulla carta. Da lì, posizionare la cella ottica nell'essiccatore nella posizione di misurazione scelta. Accendi l'alimentazione, seleziona tutti e quattro i soffiatori.
Imposta l'ora. Quindi avviare l'asciugatrice. Misurare il tempo nell'essiccatore fino a quando la cella non è asciutta.
Questo diagramma rappresenta le diverse posizioni nell'essiccatore a celle ottiche. I quadrati lungo la riga inferiore sono verso la parte anteriore del dispositivo. I numeri rappresentano la media di tre tempi di essiccazione misurati.
La media su tutte le posizioni è di 106 secondi, contro i 426 secondi per l'essiccazione naturale. Utilizzando i soffianti, le cellule ottiche possono essere asciugate contemporaneamente e il tempo di asciugatura può essere notevolmente ridotto. L'asciugatura può essere lo stesso risultato con un timer, o soprattutto con par-blower.
La misurazione della distribuzione del tempo di asciugatura non ha rivelato alcuna differenza significativa nel tempo di asciugatura a causa della posizione delle cellule ottiche nell'essiccatore. Un passaggio critico è la progettazione dell'involucro. La sfida è rendere l'involucro compatto.
È anche importante evitare che l'etanolo o l'acqua cadano nel dispositivo. Per ridurre il tempo di asciugatura il volume del vento dei soffianti può essere aumentato. Ma un potenziale problema è che le cellule ottiche possono essere portate fuori dal dispositivo.
Altri modi per ridurre il tempo di asciugatura includono l'aumento della temperatura dell'aria in profondità di soffianti, cellule vibranti o entrambi. Tuttavia, si tratta di progetti futuri e coinvolgono dispositivi più complicati e circuiti controllati.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo per la fabbricazione di un dispositivo progettato per asciugare simultaneamente più celle ottiche. La tecnica riduce in modo significativo il tempo di asciugatura, accelerando così i processi sperimentali nell'analisi spettroscopica.
Componenti Chiave dello Studio
Ambito Scientifico
- Neuroscienze
- Biophysica
- Spettroscopia
Sfondo
- Asciugare le celle ottiche può ritardare gli esperimenti.
- Tempi di asciugatura più brevi possono migliorare l'efficienza delle misurazioni spettroscopiche.
- Il dispositivo è costruito con materiali acrilici.
- Le considerazioni di progettazione includono l'accessibilità ai comandi del dispositivo.
Scopo dello studio
- Ridurre il tempo necessario per l'essiccazione delle celle ottiche.
- Facilitare configurazioni sperimentali più rapide in spettroscopia.
- Migliorare l'efficienza complessiva dell'analisi spettroscopica.
Metodi Utilizzati
- Realizzazione di un dispositivo di essiccazione utilizzando lastre di acrilico.
- Progettazione di un contenitore con parte superiore parzialmente aperta per favorire il flusso d'aria.
- Intaglio della parte anteriore del contenitore per consentire l'accesso ai comandi.
- Verifica dell'efficacia del dispositivo nel ridurre il tempo di essiccazione.
Risultati principali
- Il dispositivo di essiccazione riduce in modo significativo il tempo necessario per l'essiccazione delle celle ottiche.
- Permette l'essiccazione simultanea di più celle.
- È stata osservata una maggiore efficienza negli esperimenti spettroscopici.
- Il design è user-friendly, con controlli facilmente accessibili.
Conclusioni
- Il dispositivo sviluppato è efficace nel ridurre i tempi di essiccazione delle celle ottiche.
- Questo progresso può portare ad analisi spettroscopiche più efficienti.
- Applicazioni future potrebbero includere varie misurazioni di luminescenza.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Un'elevata efficienza nel tempo di analisi spettroscopica è fondamentale per la produzione biotecnologica ad alto rendimento&D, dove ritardi nella preparazione dei campioni possono rappresentare un collo di bottiglia nei flussi di lavoro di scoperta e screening. L'apposito essiccatore ottico consente un'essiccazione rapida e riproducibile di molteplici celle ottiche, riducendo direttamente i tempi di inattività dello strumento e aumentando la produttività sperimentale. Questo avanzamento operativo favorisce lo sviluppo di saggi su scala ampliata e accelera la generazione di dati in punti critici del processo analitico.
Applicazioni Strategiche nella Biofarmaceutica R&D
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette un ciclo più rapido di saggi spettroscopici per l'interrogazione dei percorsi e la valutazione delle target.
- Riduce i tempi di attesa nella preparazione dei campioni, favorendo test di ipotesi più rapidi e la riduzione dei rischi meccanicistici.
- Migliora la produttività nella validazione funzionale delle target mediante letture spettroscopiche.
Sviluppo di screening e saggi
- Semplifica la preparazione di cuvette ottiche pulite e asciutte per condizioni di saggio standardizzate.
- Garantisce riproducibilità e coerenza quantitativa nelle misurazioni spettroscopiche.
- Consente l'elaborazione parallela dei campioni, aumentando la capacità di screening e la scalabilità del saggio.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Migliora la continuità dei flussi di lavoro spettroscopici dalla scoperta alla validazione preclinica.
- Riduce i ritardi operativi, favorendo la tempestiva generazione di dati traslazionali.
- Incrementa l'affidabilità degli output quantitativi per studi su biomarcatori o meccanismi d'azione.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo essiccatore ottico per campioni si integra nel processo di analisi spettroscopica, dalla fase iniziale di scoperta allo sviluppo dei saggi e alla ricerca preclinica, ogni volta che è richiesta una rapida elaborazione dei campioni.
- Biologia della Scoperta: Accelera la verifica delle ipotesi riducendo al minimo i tempi di preparazione del campione nei flussi di lavoro spettroscopici.
- Screening: Fornisce celle ottiche pronte all'uso per saggi ad alto rendimento o con formati iterativi.
- Analitica: Garantisce tempi di essiccazione costanti, consentendo confronti quantitativi affidabili tra esperimenti.
- Ricerca Translazionale: Mantiene la continuità del flusso di lavoro per studi che richiedono misurazioni spettroscopiche ripetute.
- Riutilizzo Aziendale: Offre una soluzione riutilizzabile e scalabile per qualsiasi laboratorio che impieghi saggi spettroscopici basati su celle ottiche.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva riducendo la variabilità nella preparazione dei campioni.
- Valore operativo: Standardizza e accelera l'essiccazione, migliorando l'efficienza e la produttività del laboratorio.
- Valore strategico: Consente decisioni più rapide di tipo go/no-go abbreviando i cicli sperimentali.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione basata sul rischio permettendo un avanzamento più rapido basato sui dati.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze tecniche di base per il funzionamento e la manutenzione del dispositivo.
- È necessario disporre di un'infrastruttura elettrica standard e di celle ottiche compatibili.
- La standardizzazione intersettoriale dei protocolli di essiccazione migliora la riproducibilità.
- Adattabile a diverse dimensioni di cella e piattaforme spettroscopiche con modifiche minime.
- È necessaria una progettazione accurata per prevenire l'ingresso di liquidi e garantire compattezza, come evidenziato nella fonte.
