Een kosten-effectieve en betrouwbare methode om Mechanical Stress Voorspel in voor eenmalig gebruik en Standard Pompen
5 augustus 2015
Onderzoek naar schuifspanning op een olie-water emulsiesysteem resulteert in druppelbreuk gedurende de experimentele tijd. Om druppelgroottes in pompprocessen te tellen, werd in dit protocol de geschiktheid van inline endoscopie met succes aangetoond.
Het algemene doel van deze procedure is om de geschiktheid van de inline-endoscopietechniek voor druppelgroottemetingen in pompprocessen te tonen. Dit wordt bereikt met behulp van een op een leiding gebaseerde pompopstelling, bestaande uit een opslagvat, een pompcircuit en de apparatuur voor de inline-endoscopietechniek. Water wordt toegevoegd aan het opslagvat om te mengen met oppervlakteactieve stof, waarna olie wordt toegevoegd via de injectiepoort en verdeeld door de pomp.
Vervolgens wordt image recognition-software gedurende een uur gebruikt om druppelgroottes te meten. Uiteindelijk wordt de zure gemiddelde diameter van de druppels gebruikt om de mechanische stress van eenmalige en standaardpompen te schatten. Het belangrijkste voordeel van deze techniek boven bestaande methoden zoals FPR-sensoren is dat de inland-endoscopietechniek betrouwbare en nauwkeurige druppelgroottemetingen en vloeistof-vloeistofdispersies mogelijk maakt met standaard afwijkingen onder de 10%. Zorg ervoor dat het opslagvat voor dit protocol is uitgerust met een roerwerk voor het oplossen van de oppervlakteactieve stof.
De eerste voorbereiding is om het opslagvat in te stellen, de handwielklep en de pomplusslang aan het opslagvat te bevestigen. Het opslagvat moet een injectiepoort hebben voor de betreffende pomp, een klem op flowmeter en een eenmalige druksensor. Vervolgens de pompkop aansluiten op de motor en de endoscoop sonde voorbereiden.
Monteer vervolgens het reflectievlak, zoals een rhodiumspiegel op de sondetip, pas de afstand tussen de spiegel en lens aan op 150 microns. Pas vervolgens de schroef aan op 100 microns om het objectief te focussen. Over het algemeen moet een high-speed CCD-camera al op de endoscoop sondes zijn aangesloten zodat vf.
Verbind vervolgens de sonde met de stroboscope via een glasvezelkabel. Verbind vervolgens de camera met de computer via een ethernetkabel. Sluit ten slotte de camera en de stroboscope samen aan via een trigger box-kabel.
De volgende voorbereiding is om de open software klaar te maken, de software sopa, die een beeldverwervings- en herkenningssoftware omvat, evenals een resultaatanalysator. Selecteer vervolgens de beeldverwervingssoftware soat cam control in het hoofdmenu. Klik van daaruit op de knop direct apparaat in de bovenste linkerhoek om de camera te detecteren.
Selecteer nu onder de map-instellingen de locatie op de computer waar de afbeeldingen worden opgeslagen en activeer de opdracht. Maak trigger-submappen. Voer vervolgens de procesparameters in onder het gedeelte getiteld Triggermodus.
Bereid vijf liter gedeïoniseerd water klaar in het opslagvat en zet de pomp aan om de pomp en de pomplus te laten bloeden. Zet vervolgens de pomp uit en zet het roerwerk aan. Bereid vervolgens het oppervlakteactieve middel Triton X 100 voor en voeg het toe met een 10 milliliterpipet onder constant roeren.
Na 10 minuten is het oppervlakteactieve middel volledig opgelost. Schakel nu het roerwerk uit en zet de pomp aan. Plaats de endoscoop sonde zodat de lens zich direct onder de inlaatbuis bevindt.
De meest kritische stap is het positioneren van de sonde. Voor deze onderzoeken moet deze zich direct onder de inlaatbuis bevinden, zodat deze elke druppel niet meer dan eens detecteert. Bovendien moet de sonde zeer stabiel zijn zodat de beelden niet wazig worden.
Zet de pomp aan en stel de stroomsnelheid van 3,4 liter per minuut in en de drukverschil op 0,03, 0,3 of 0,61 bar door de handwielklep te variëren. Weeg ondertussen de benodigde hoeveelheid olie direct in een spuit. Start vervolgens de acquisitiesoftware.
Dus pat cam control, schroef de spuit op de injectiepoort en start de test. Door de olie toe te voegen, verdeelt de lopende pomp de emulsie druppels. Over een experimentele tijd van een uur voordat een andere test wordt uitgevoerd, moeten het opslagvat en geïntegreerde pomplus worden schoongemaakt.
Om met de gegevensanalyse te beginnen, opent u de soat batcher vanuit het hoofdmenu van de software. Selecteer onder Batch root directory de locatie op de computer waar de bestanden zijn opgeslagen. Laad vervolgens de beeldserie.
Selecteer de kolom beeldserie pad en klik op afbeeldingen serie submappen toevoegen. Om de druppelherkenning te specificeren, laadt u de door soat LTD verstrekte procesparameters, selecteert u de kolom zoekinstellingen voor PSS of off drag matt bestanden. Klik vervolgens op zoekinstellingen instellen.
Om de procesparameters te laden, selecteert u de kolom zoekpatroon voor PSP of FCO star matt bestanden en klikt u op zoekpatroon instellen. Start nu de beeldherkenning door op de knop batch starten te klikken. Open vervolgens de resultaatanalysator vanuit het hoofdmenu.
Deze tool drukt de druppelgroottes uit door verschillende metingen zoals door de soer gemiddelde diameter laad de opgeslagen bestanden met behulp van de opdracht all star dot CSV in één map en klik op mappen laden. Om de resultaten te bekijken, selecteert u de relevante waarde in het vervolgkeuzemenu en om de diameters te berekenen, voert u de schaalwaarde van 0,6591 micron per pixel in, die door de fabrikant wordt geleverd, afhankelijk van de optische opstelling. Inline-endoscopie werd gebruikt om de druppelgroottes van een emulsiesysteem in verschillende pompen te bepalen in vergelijking met andere veelgebruikte pompen.
Een lagere mechanische stress wordt verwacht bij mag love-pompen vanwege hun gelevanteerde magnetische aandrijftechnologie. De onderzoeken werden uitgevoerd met behulp van een op een leiding gebaseerde pompopstelling, die bestaat uit het opslagvat, het pompcircuit en de apparatuur voor de inline-endoscopietechniek. De multi-use pompen die werden onderzocht, omvatten de pure left 200 mu en de pure left 600 mu. De bedieningsvoorwaarden waren gestandaardiseerd.
De soder gemiddelde diameter van de emulsie druppels werd vervolgens bepaald. De pure left 200 mu pomp produceerde een voorbeeldige progressie van soder gemiddelde diameters, net als de peristaltiek pomp. Deze zure gemiddelde diameters werden berekend in de laatste 10 minuten van de uur voor meer dan 300 druppels per meetpunt.
Toen de druppeldiameter een constante toestand bereikte bij verschillende drukdalingen, kon een vergelijking worden gem
Overzicht
Deze studie demonstreert het gebruik van inline endoscopie voor het meten van druppelgroottes in olie-wateremulsies tijdens pompprocessen. Het protocol beschrijft de opstelling en methodologie voor nauwkeurige meting van de druppelgrootte met behulp van beeldherkenningssoftware.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Biofysica
- Stromingsleer
Achtergrond
- Druppelbreuk in emulsies wordt beïnvloed door schuifspanning tijdens het pompen.
- Traditionele methoden voor het meten van druppelgroottes kunnen onvoldoende nauwkeurig zijn.
- Inline endoscopie biedt een innovatieve benadering voor real-time metingen.
- Kennis van druppelgroottes kan bijdragen aan mechanische stressbeoordelingen in pompen.
Doel van de studie
- Om de effectiviteit van inline endoscopie voor het meten van druppelgroottes te evalueren.
- Om de prestaties van verschillende pomptypen bij het emulgeren van olie en water te vergelijken.
- Om de mechanische stress geassocieerd met diverse pompmethoden te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Opstelling van een pompsysteem met leidingen, een opslagvat en in-line endoscopie.
- Gebruik van beeldherkenningssoftware om druppelgroottes in de tijd te analyseren.
- Standaardisatie van bedrijfsomstandigheden voor vergelijkende analyse.
- Meting van druppelgroottes met behulp van de metriek voor de Sauter-gemiddelde diameter.
Belangrijkste Resultaten
- Inline endoscopie leverde betrouwbare metingen van druppelgrootten op.
- Verschillende pompen produceerden variërende gemiddelde diameters, wat wijst op verschillen in de snelheden van druppelbreuk.
- Maglev-pompen vertoonden een lagere mechanische stress vergeleken met centrifugaalpompen.
- De resultaten suggereren dat inline endoscopie superieur is aan traditionele meetmethoden.
Conclusies
- In-line endoscopie is een effectief middel om druppelgroottes in emulsies te meten.
- De techniek maakt nauwkeurige beoordelingen van mechanische spanning in pompen mogelijk.
- Verdere studies zouden het begrip van de vloeistofdynamica in emulsies kunnen verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Mechanische stress tijdens steriele vloeistofoverdracht kan de productkwaliteit en het rendement in bioprocessen beïnvloeden. Inline druppelgrootte-meting op basis van endoscopie maakt een voorspellende beoordeling van pomp-geïnduceerde afschuiving mogelijk, wat risicobeperking bij de selectie van apparatuur ondersteunt. Deze mogelijkheid verbetert de procesrobuustheid en informeert vroege beslissingen in de pijplijn voor zowel single-use als standaard pompplatforms.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt kwantitatieve evaluatie van mechanische stress mogelijk, wat bijdraagt aan het verminderen van risico's bij vloeistofbehandelingstappen.
- Faciliteert functionele validatie van pomptechnologieën voor gevoelige biologische systemen.
- Ondersteunt voorspellend vertrouwen in procesontwerp door druppelgrootte te koppelen aan blootstelling aan afschuifspanning.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare metingen van de druppelgrootte voor het benchmarken van pomp prestaties.
- Maakt snelle screening van pomptypes mogelijk voor compatibiliteit met shear-gevoelige assays.
- Levert kwantitatieve resultaten (Sauter-gemiddelde diameter) voor cross-vergelijking en platformselectie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Slaat de brug tussen de pompkeuze en de vereisten van het translationele proces door de impact van mechanische stress te kwantificeren.
- Ondersteunt de continuïteit van ontdekking naar opschaling door apparatuurkeuzes te informeren die de productintegriteit waarborgen.
- Vermindert het risico op procesfalen in een laat stadium als gevolg van onvoorziene schereffecten.
Integratie van pipeline en workflow
Deze methode integreert op het snijvlak van procesontwikkeling en apparaatselectie en slaat een brug tussen vroege ontdekking en preklinische productieworkflows.
- Discovery Biology: Kwantificeert mechanische stress ter ondersteuning van hypothesetesten met betrekking tot productverlies door het proces.
- Screening: Standaardiseert de meting van de druppelgrootte voor een reproduceerbare evaluatie van de pomp.
- Analytics: Levert statistische resultaten (gemiddelde diameter, standaarddeviatie) voor een robuuste vergelijking van pompomstandigheden.
- Translationeel onderzoek: Ondersteunt de afstemming van pomptechnologie op de vereisten van downstream-processen.
- Enterprise Reuse: Biedt een schaalbaar, overdraagbaar meetplatform voor doorlopende kwalificatie van apparatuur.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij de selectie van pompen en het procesontwerp.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare en kwantitatieve gegevens over de druppelgrootte.
- Strategische waarde: Maakt geïnformeerde go/no-go beslissingen mogelijk voor de adoptie van apparatuur en proceswijzigingen.
- Impact op portfolio: Vermindert het risico op productverlies en ondersteunt de risico-gecorrigeerde ontwikkeling van bioprocessing-platforms.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in de opstelling van inline endoscopie en software voor beeldanalyse.
- Vereist compatibele instrumentatie, waaronder hogesnelheidscamera's en stroboscopen.
- Vereist standaardisatie van meetprotocollen en data-analyse tussen teams.
- Aanpasbaar aan diverse pomptypes en emulsiesystemen mits correct gekalibreerd.
- De meetnauwkeurigheid is afhankelijk van de positionering van de probe en de stabiliteit van de optische opstelling.
