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Engineering

एक लागत प्रभावी और विश्वसनीय विधि एकल-उपयोग और स्टैंडर्ड पंपों में यांत्रिक तनाव भविष्यवाणी करने के लिए

Published: August 5, 2015 doi: 10.3791/53052
Automatic Translation
1, 2, 2, 3, 3, 4, 1
1Institute of Biotechnology, School of Life Sciences and Facility Management, Zurich University of Applied Sciences, 2Levitronix Ltd., 3SOPAT Ltd., 4Institute of Chemical and Process Engineering, Technische Universität Berlin

Abstract

बायोफर्मासिटिकल और जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन प्रक्रियाओं में बाँझ संस्कृति बतख जब स्थानांतरित पंप्स मुख्य रूप से किया जाता है। हालांकि, पम्पिंग की प्रक्रिया के दौरान कतरनी बलों गुणात्मक और / या मात्रात्मक उत्पाद हानि हो सकती है, जो होते हैं। सीमित प्रयोगात्मक खर्च के साथ यांत्रिक तनाव की गणना करने के लिए, एक तेल-पानी पायस प्रणाली जिसका उपयुक्तता बायोरिएक्टर 1 में गिरावट के आकार पता लगाने के लिए प्रदर्शन किया गया, इस्तेमाल किया गया था। तेल-पानी पायस प्रणाली की बूंद गोलमाल यांत्रिक तनाव के एक समारोह के रूप में है, आकार कतरनी तनाव जांच की प्रयोगात्मक समय के साथ गिना जाने की जरूरत है ड्रॉप। पिछले अध्ययनों में, इनलाइन एंडोस्कोपी तरल / तरल dispersions में गिरावट के आकार पता लगाने के लिए एक सटीक और विश्वसनीय माप तकनीक होना दिखाया गया है। इस प्रोटोकॉल के उद्देश्य पम्पिंग प्रक्रियाओं में गिरावट के आकार माप के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक की उपयुक्तता को दिखाने के लिए है। बूंद आकार व्यक्त करने के लिए आदेश में, SAUTER व्यास मतलबडी 32 तेल-पानी पायस में बूंदों के प्रतिनिधि व्यास के रूप में इस्तेमाल किया गया था। परिणाम माप तकनीक की विश्वसनीयता का संकेत है, नीचे 15% का मानक विचलन द्वारा मात्रा निर्धारित किया गया है, जो Sauter मतलब व्यास, पर कम भिन्नता देखी गई।

Introduction

पंप्स दवा और जैव प्रौद्योगिकी उद्योगों में सेल संस्कृतियों स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। पम्पिंग प्रक्रिया के दौरान, यांत्रिक तनाव उत्पाद 1-4 की मात्रा और गुणवत्ता ख़राब हो सकता है अपरिवर्तनीय कोशिका क्षति में परिणाम कर सकते हैं। पिछले अध्ययनों में 5-6 में प्रदर्शन के रूप में यांत्रिक तनाव का स्तर, पंप प्रकार और पंप सेटिंग्स पर निर्भर करता है। आमतौर पर, क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला, सिरिंज और डायाफ्राम पंप एकल उपयोग (एसयू) प्रौद्योगिकी आधारित अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। इन पंपों पंप ट्यूबिंग के संपीड़न और pulsating प्रवाह 7 की वजह से उच्च स्थानीय कतरनी बलों में परिणाम।

इन कमियों, चुंबकीय उत्तोलित केन्द्रापसारक पम्प (मैग्लेव केन्द्रापसारक पंप) पर काबू पाने के क्रम में एक होनहार वैकल्पिक गठन। मोटर चुंबकीय प्ररित करनेवाला और पंप आवास (चित्रा 1) के बीच संकीर्ण अंतराल से बचने के लिए प्रेरित किया जाता है। पिछले एक अध्ययन मैग्लेव केन्द्रापसारक की जांच कीपंप और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और 4-पिस्टन डायाफ्राम 5 पंपों के साथ तुलना में चीनी हैम्स्टर अंडाशय (चो) कोशिकाओं में कम यांत्रिक तनाव दिखाया। इसके अलावा, रक्तापघटन विश्लेषण इन पंपों 8-11 का उपयोग कर आपरेशन की स्थिति की एक सीमा से अधिक कोई महत्वपूर्ण रक्त आघात और thrombus गठन का पता चला। निष्कर्षों इन विशेष रूप से डिजाइन पंपों का उपयोग करें कि क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और डायाफ्राम पंपों के साथ तुलना में जैविक प्रणालियों पर कम यांत्रिक तनाव लागू होता है प्रदर्शित करता है। सीमित प्रयोगात्मक खर्च के साथ यांत्रिक तनाव की जांच करने के लिए, एक तेल-पानी पायस मॉडल प्रणाली के कारण इसकी लागत (सीए 99.8%) और जैविक सेल संस्कृति सिस्टम के साथ तुलना में समय-कम (सीए 99.5%) आवेदन करने के लिए सिफारिश की है।

तेल-पानी पायस प्रणाली की बूंद गोलमाल यांत्रिक तनाव के एक समारोह के रूप में है, आकार कतरनी तनाव जांच की प्रयोगात्मक समय के साथ गिना जाना चाहिए ड्रॉप। बूंदों नौकरशाही का आकार घटाने के लिए कई तकनीकों, w उपलब्ध हैंhich ध्वनि, लेजर और फोटो तकनीक पर आधारित 12 में विभाजित किया जा सकता है। विशेष रूप से, फोटो ऑप्टिकल जांच इनलाइन एंडोस्कोपी के उपयोग के मैनुअल और स्वत: पता लगाने के लिए लगभग समान बूंद आकार (10% से नीचे मानक विचलन) से पता चलता है और मिनट 13 प्रति 250 बूंदों के एक का पता लगाने के लिए सक्षम बनाता है। अपनी सटीकता और विश्वसनीयता की, एंडोस्कोप तकनीक तरल / तरल में dispersions बूंद आकार वितरण के लिए एक प्रभावी मानक माप तकनीक होना दिखाया गया है, क्योंकि अन्य आमतौर पर इस्तेमाल जांच (उदाहरण के लिए, फाइबर ऑप्टिकल आगे-पिछड़े-अनुपात (FBR) सेंसर की तुलना , ध्यान केंद्रित बीम reflectance विधि (FBRM) और दो ​​आयामी ऑप्टिकल reflectance के माप तकनीक (2 डी-ORM)) 12,14। इसके अलावा, एक भी हड़कंप मच गया पोत में गिरावट के आकार को मापने के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी की उपयुक्तता पिछले जांच 15-18 में कई बार प्रदर्शन किया गया है।

एक पूर्व अध्ययन 6 के आधार पर, इस प्रोटोकॉल का वर्णनबूंद के आकार का निर्धारण करने के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी के उपयोग के पंपों में एक तेल-पानी पायस प्रणाली की (Sauter व्यास मतलब है)। Sauter व्यास बहु का प्रयोग (यू) मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प, एक क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और एकल-उपयोग (एसयू) 4-पिस्टन डायाफ्राम पंप के यांत्रिक तनाव का अनुमान लगाने के क्रम में एक तुलना कसौटी के रूप में इस्तेमाल किया गया था मतलब है।

चित्र 1
चित्रा 1. चुंबकीय केन्द्रापसारक पम्प प्रणाली उत्तोलित। (ए) एक bearingless मोटर और (बी) PuraLev 200mu के सिद्धांत के एक उदाहरण के रूप में दिखाया जाता है। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Protocol

जांच 2 बार प्रदर्शन किया जा रहा करने के लिए दबाव बूँदें मिनट -1 और 60 एल अप करने के लिए प्रवाह दरों पर यांत्रिक तनाव प्रयोगों के लिए सक्षम बनाता है जो एक पहुंचाया पंप सेटअप (figu 2 पुनः) का उपयोग करते हुए प्रदर्शन किया गया। चित्र में दिखाया गया है कि यू 2 प्रयोगात्मक सेटअप भंडारण पोत, पंप सर्किट, और इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक के लिए उपकरणों के शामिल है, फिर से। भंडारण पोत की प्ररित करनेवाला ही surfactant के मिश्रण करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। परिधीय तत्वों को अलग पंप सेटिंग्स में प्रवाह की दर वी और दबाव ड्रॉप पी की निगरानी के लिए बंद लूप में एकीकृत किया गया। जांच के हाथ-पहिया वाल्व का उपयोग करके विविध थे।

1. प्रायोगिक सेटअप

  1. बायोरिएक्टर (डी = 0.15 मीटर, एच / डी = 2.2) surfacta के विघटन के लिए एक प्ररित करनेवाला के साथ सुसज्जित है कि यह सुनिश्चित करेंNT और इनलेट ट्यूब एक गैस प्रवेश करने से बचने के लिए तरल पदार्थ में गिरावट सुनिश्चित करें।
  2. एक सिरिंज बंदरगाह जांच पंप, एक क्लैंप पर फ्लो मीटर, एकल-उपयोग प्रेशर सेंसर और एक हाथ पहिया वाल्व के साथ पंप पाश लैस। भंडारण पोत के लिए पंप पाश के कनेक्शन के बाद, मोटर पंप सिर कनेक्ट और एंडोस्कोप जांच तैयार करते हैं।
  3. जांच नोक पर, अस्थिर प्रतिबिंब विमान, इस मामले में एक रोडियाम दर्पण माउंट और 150 माइक्रोन के लिए दर्पण और लेंस के बीच की दूरी को समायोजित। उद्देश्य के तीखेपन ध्यान केंद्रित करने के लिए 100 माइक्रोन पर पेंच समायोजित करें।
  4. एक फाइबर ऑप्टिक केबल और एक ईथरनेट केबल के माध्यम से कंप्यूटर के लिए एंडोस्कोप का कैमरा के माध्यम से stroboscope जांच कनेक्ट करें। फिर, एक ट्रिगर बॉक्स केबल के माध्यम से एक साथ कैमरा और stroboscope कनेक्ट।
  5. कंप्यूटर को प्रारंभ करें और एक छवि के अधिग्रहण और मान्यता सॉफ्टवेयर, साथ ही परिणाम विश्लेषक सॉफ्टवेयर भी शामिल है जो निर्माता-प्रदान की सॉफ्टवेयर, खुला।
  6. मुख्य मेनू में छवि अधिग्रहण सॉफ्टवेयर का चयन करें।
  7. बटन कैमरे का पता लगाने के लिए स्क्रीन के ऊपरी बाएँ कोने में "डिवाइस का पता लगाने" पर क्लिक करें।
  8. "निर्देशिका सेटिंग्स" के तहत छवियों को बचाने के लिए कंप्यूटर पर स्थान का चयन करें और कमांड "ट्रिगर उप फ़ोल्डर्स बनाएँ" को सक्रिय करें।
  9. अनुभाग में प्रक्रिया पैरामीटर दर्ज करें "ट्रिगर मोड: तैयार हो"।
    फ्रेम दर: 7.5 हर्ट्ज
    ट्रिगर प्रति फ्रेम: 50
    ट्रिगर्स की संख्या: 60
    उत्प्रेरक अंतराल: 60 सेकंड
  10. सभी प्रारंभिक कार्य के पूरा होने के बाद, भंडारण पोत में 5 एल विआयनीकृत पानी डालना और पंप और पंप पाश को भरने के लिए पंप पर स्विच।
  11. पंप बंद कर और surfactant के 0.9 मिलीलीटर (ग पृष्ठसक्रियाकारक = 0.18 मिलीग्राम एल -1, ρ पृष्ठसक्रियाकारक, 20 डिग्री सेल्सियस = 1,070 किलो मीटर -3, महत्वपूर्ण मिसेल एकाग्रता (सीएमसी) जोड़ें: ω सीएमसी0; ≈ 0.018 मिलीग्राम एल -1, ω पृष्ठसक्रियाकारक ≈ 10 · सरगर्मी के तहत एक 10 मिलीलीटर विंदुक के साथ) सीएमसी ω। 10 मिनट के बाद पृष्ठसक्रियाकारक पूरी तरह से भंग कर रहा है।
  12. प्ररित करनेवाला बंद कर और पंप पर बारी। लेंस इनलेट ट्यूब के नीचे सीधे स्थित है इसलिए कि एंडोस्कोप जांच की स्थिति।
  13. 3.4 एल मिनट के प्रवाह की दर -1 और प्ररित करनेवाला गति और हाथ-पहिया वाल्व अलग से 0.03, 0.3 या 0.61 पट्टी के दबाव ड्रॉप सेट करें।
  14. सीधे सिरिंज (β तेल = 1.26 जी एल -1, ρ तेल, 20 डिग्री सेल्सियस = 989.5 किलो मीटर -3) में तेल का 6.3 जी वजन।
  15. छवि अधिग्रहण सॉफ्टवेयर शुरू करने और सिरिंज पोर्ट के माध्यम से तेल जोड़ें। चल पंप पायस बूंदों वितरित करता है।
  16. 1 घंटे बाद, कतरनी तनाव जांच समाप्त करने और बायोरिएक्टर के रूप में के रूप में अच्छी तरह से इनलाइन एंडोस्कोप साफएकीकृत पंप पाश के साथ। इसके बाद अगले पम्पिंग प्रक्रिया के लिए प्रयोगात्मक सेटअप तैयार करते हैं।

2. मापन और छवि विश्लेषण

  1. मुख्य मेनू में स्वत: छवि मान्यता सॉफ्टवेयर खोलें।
  2. "बैच रूट निर्देशिका" के तहत फ़ाइलों को बचाने के लिए कंप्यूटर पर स्थान का चयन करें (सभी * .csv)।
  3. स्तंभ "छवि श्रृंखला पथ" का चयन करें और बटन पर क्लिक करें छवि श्रृंखला लोड करने के लिए स्क्रीन के निचले बाएँ कोने में "छवि श्रृंखला उप-फ़ोल्डर जोड़ें"।
  4. निर्माता द्वारा प्रदान की जाती हैं जो प्रक्रिया मापदंडों लोड करें। स्तंभ "खोज सेटिंग (* .pss या auftrag _ *। चटाई)" का चयन करें और ड्रॉप मान्यता निर्दिष्ट करने के क्रम में प्रक्रिया मापदंडों लोड करने के लिए स्क्रीन के निचले-बीच में बटन "सेट खोज सेटिंग" पर क्लिक करें।
  5. स्तंभ का चयन करें "पैटर्न (* .psp या एफ _ *। चटाई) खोज और बटन पर क्लिक करें" सेट खोज पैटर्न "स्क्रीन के निचले सही कोने में ड्रॉप विश्लेषण निर्दिष्ट करने के क्रम में प्रक्रिया मापदंडों लोड करने के लिए।
  6. बटन "शुरू बैच" पर क्लिक करके छवि मान्यता प्रारंभ करें।
  7. छवि मान्यता के पूरा होने के बाद, SAUTER ने पता लगाया बूंद आकार व्यास (घ 32) मतलब एक्सप्रेस, या किसी भी अन्य प्रतिनिधि परिणाम विश्लेषक सॉफ्टवेयर का उपयोग करके मूल्य या पसंद का वितरण मतलब है।
  8. मुख्य मेनू में परिणाम विश्लेषक सॉफ्टवेयर खोलें।
  9. कमांड "सभी * .csv 1 फ़ोल्डर में" सक्रिय और बटन "लोड फ़ोल्डर (ओं)" पर क्लिक करें स्क्रीन के ऊपरी बाएँ कोने में पहले से बचाया सभी * .csv फ़ाइल लोड करने के लिए।
  10. परिणामों की कल्पना करने के लिए स्क्रीन के ऊपरी मध्य में ड्रॉप-डाउन सूची में (उदाहरण के लिए, SAUTER व्यास मतलब है) प्रासंगिक मूल्य का चयन करें। व्यास की गणना के लिए निर्माता द्वारा प्रदान की जाती है, जो सही, पर 0.6591 माइक्रोन पिक्सेल -1 की स्केलिंग दर्ज।

चित्र 2
चित्रा 2. प्रायोगिक स्थापना माप तकनीक के रूप में इनलाइन एंडोस्कोपी का उपयोग कर पहुंचाया पंप स्थापना के लिए पम्प सर्किट:। (5) सेंसर प्रवाह (1) भंडारण पोत, (2) सिरिंज बंदरगाह, (3) पंप, (4) प्रेशर सेंसर, ( 6) stroboscope, निर्माता-प्रदान की सॉफ्टवेयर के साथ (7) कंप्यूटर, और (8) एंडोस्कोप जांच। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Representative Results

ऑप्टिकल आकलन

यू 3 फिर से चित्र 1 घंटा की एक पम्पिंग समय के बाद कण मान्यता छवियों से पता चलता है। ऊपरी चार छवियों को मान्यता से पहले बूँदें और कम चार छवियों को मान्यता सॉफ्टवेयर द्वारा चिह्नित बूंदों दिखा दिखा। पता चला बूँदें एक हरे रंग की बढ़त के साथ डाला जाता है। ऊपरी और निचले छवियों की तुलना बूंद किनारों ठीक छवि मान्यता सॉफ्टवेयर के द्वारा पता लगाया गया है कि पता चलता है। बाईं तरफ छवियों मैग्लेव केन्द्रापसारक के लिए ड्रॉप वितरण PuraLev 200mu और PuraLev 600MU पंप दिखाने के लिए, और सही पर उन 4-पिस्टन डायाफ्राम और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप दिखा। एक ऑप्टिकल मूल्यांकन मॉडल पायस प्रणाली में यांत्रिक तनाव का एक प्रारंभिक वर्गीकरण की अनुमति दी। यह बड़ा बूंद के आकार और कम छोड़ मायने रखता है 4-पिस्टन diaphr के साथ तुलना में मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प द्वारा उत्पन्न कर रहे थे कि पता चलाएजीएम और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप। नतीजतन, मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प, विशेष रूप से PuraLev 200mu, कम यांत्रिक तनाव का संकेत है, कम बूंद टूटना दिखाया।

चित्र तीन
इनलाइन एंडोस्कोपी की चित्रा 3. छवियां। पायस (ए, बी, सी, डी) और बाद में (ई, एफ, जी, एच) कण मान्यता (ए, ई) PuraLev 200mu का उपयोग कर पंप के 1 घंटे के बाद पहले आ जाता है, ( बी, एफ) PuraLev 600MU, (सी, जी) 4-पिस्टन डायाफ्राम पंप, और (डी, एच) समान संचालन की शर्तों के तहत क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप (3.4 एल मिनट -1 और 0.03 पट्टी)। एक देखने के लिए यहां क्लिक करें इस आंकड़े का बड़ा संस्करण।

मुझे SAUTERएक व्यास

आगे की जांच डी 32 ± 0.4 माइक्रोन से नीचे मानक विचलन का पता चला और इनलाइन एंडोस्कोपी 19 का उपयोग करते समय प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम की गारंटी। इसलिए, कई जांच के साथ ही प्रयोगात्मक खर्च कम हो जो इस दृष्टिकोण के लिए आवश्यक नहीं कर रहे थे।

बूंद आकार व्यक्त करने के लिए आदेश में, SAUTER इस दृष्टिकोण के लिए तेल-पानी पायस में बूंदों के प्रतिनिधि व्यास के रूप में इस्तेमाल किया गया था (EQ। 1 देखें) व्यास डी 32 मतलब है। सामान्य में, SAUTER व्यास स्थिर राज्य में 12 तक पहुंच गया जब तक सभी पंप प्रकार और पंप सेटिंग्स के लिए समय के साथ कम किया है मतलब है। इस अध्ययन में जांच Sauter मतलब व्यास की प्रगति (छवि यू के विकास के लिए 4 ए) फिर से पुष्टि की है, PuraLev 200mu (छवि का घटता यू के पुन:# 160; -4 ए) और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप (छवि यू के 4D पुनः) exemplarily इस प्रोटोकॉल में विचार-विमर्श किया जा रहा है।

PuraLev 200mu के विपरीत, SAUTER व्यास एक ही आपरेशन की स्थिति में क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप के लिए छोटे 40% (; दबाव बूंद = 0.03 बार प्रवाह की दर = -1 मिनट 3.4 एल) से ऊपर थे मतलब है। एक परिणाम के रूप में, उच्च यांत्रिक तनाव एक बढ़ा बूंद गोलमाल में हुई है और इसलिए छोटे ड्रॉप आकार। इसके अलावा, SAUTER व्यास मतलब दबाव ड्रॉप पर ड्रॉप आकार की निर्भरता जो संकेत PuraLev 200mu में बढ़ते दबाव ड्रॉप (छवि है कि यू -4 ए री), के साथ कम किया है। इसके विपरीत, क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप एक Sauter (सभी प्रक्रिया मापदंडों के लिए प्रयोग के अंत में अंजीर डी 32,60min = 10 माइक्रोन के व्यास का मतलब यह पता चलायू) 4D रहे हैं। इसलिए, SAUTER व्यास दबाव ड्रॉप से ​​स्वतंत्र हो पाया था मतलब है। लेकिन, परिणाम बूंद गोलमाल की शारीरिक समझ को प्रतिबिंबित: उच्च यांत्रिक तनाव के साथ, छोटे Sauter मतलब व्यास (यू 5 फिर भी चित्र देखें) निर्धारित किया गया है।

प्रत्येक माप बिंदु के लिए, कम से कम 300 बूंदों सांख्यिकीय निश्चितता की गारंटी करने के क्रम में निर्धारित किया गया है। अधिक से अधिक मानक विचलन पम्पिंग प्रक्रिया के अंत में 21 के लगभग डी 32 ± 0.5 माइक्रोन माइक्रोन ± डी 32,6min से 42 माइक्रोन ± और PuraLev 600MU के लिए D 32,4min से PuraLev 200mu के लिए कम किया है। स्थिर अवस्था तक पहुँच गया था जब तक की कमी हुई मानक विचलन वृद्धि हुई सजातीय बूंद आकार के वितरण से हुई। तुलना टी मेंमैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प ओ, क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और 4-पिस्टन डायाफ्राम पंपों डी 32 ± 10 माइक्रोन से नीचे मानक विचलन का पता चला।

1 समीकरण (1)

चित्रा 4
Sauter चित्रा 4. विशिष्ट प्रोफाइल के व्यास समय के साथ 32 घ और मापा Sauter मतलब व्यास का दृढ़ संकल्प, एम 32 घ मतलब है। Sauter मतलब व्यास की तुलना क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप के लिए 4-पिस्टन डायाफ्राम पंप, और (डी) के लिए PuraLev 600MU, (सी) के लिए PuraLev 200mu, (बी) के लिए 32 (ए) डी। Sauter मतलब व्यास 32 मिनट -1 3.4 एल के प्रवाह की दर पर निर्धारित किया गया है और विकास तथा दबाव 0.03 से 0.61 बार से लेकर चला जाता है।मापा Sauter मतलब व्यास डी 32, एम अंतिम 10 मिनट (सीमा) के लिए गणना की गई। Sauter मतलब व्यास के परिणामस्वरूप मानक विचलन 32 (एन ≥ 300) में दिखाया गया है घ। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

एक तुलना प्रणाली के रूप में मापा Sauter मतलब व्यास

जैसा कि ऊपर वर्णित, SAUTER बूंद आकार लगातार राज्य पर पहुंच गया जब तक व्यास समय के साथ कम किया है मतलब है। प्रयोगात्मक समय के अंतिम 10 मिनट में, SAUTER के औसत मूल्य व्यास एक तुलना कसौटी के रूप में इस्तेमाल किया गया था, जो व्यास, मतलब मापा Sauter निर्धारित करने के लिए गणना की गई मतलब (यू -4 ए-डी फिर से छवि की सीमा देखें)। मापा Sauter मतलब व्यास 32 डी, एम 3.4 एल के प्रवाह की दर के लिए दिखाए जाते हैं और# 160; 0.03 से छवि में 0.61 बार -1 और एक दबाव ड्रॉप रेंज मिनट यू के 5 रहे हैं। बड़ी मापा Sauter मतलब व्यास दोनों मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प (200mu और 600MU) और कम दबाव बूँदें और प्ररित करनेवाला गति पर 4-पिस्टन डायाफ्राम पंप के लिए निर्धारित किया गया है। क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप Sauter सभी प्रक्रिया मापदंडों के लिए डी 32, एम = 10 माइक्रोन का व्यास मतलब मापा का पता चला। जैसा कि पहले उल्लेख, कतरनी बलों क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप के लिए दबाव बूंद के स्वतंत्र थे।

PuraLev 200mu और PuraLev 600MU के लिए डी 32, एम = 34 माइक्रोन के लिए डी 32, एम = 36 माइक्रोन से सबसे बड़ी मापा Sauter मतलब व्यास 0.03 बार के दबाव ड्रॉप में प्राप्त किया गया। अपने समकक्षों के साथ इसकी तुलना में, श्रृंखला पंप केन्द्रापसारक मैग्लेव Sauter व्यास मतलब मापा जाता है 59% बड़ा करने के लिए प्राप्त की। ये परिणामएक बूंद गोलमाल की कम दर और केन्द्रापसारक पंपों के इस्तेमाल से उत्पन्न इस प्रकार कम यांत्रिक तनाव का संकेत मिला।

स्थिर राज्य जिससे बूंद आकार के लिए विश्वसनीय और सटीक मूल्यों की पुष्टि, 15% नीचे था दौरान मापा Sauter का मानक विचलन व्यास मतलब है।

चित्रा 5
मापा Sauter मतलब व्यास की चित्रा 5. तुलना, एम 32 घ। 3.4 एल 0.03, 0.30 और 0.61 बार की मिनट -1 और दबाव बूँदें पर मैग्लेव केन्द्रापसारक पंपों और अपने समकक्षों के लिए Sauter मतलब व्यास मापा। मापा Sauter मतलब व्यास के परिणामस्वरूप मानक विचलन स्थिर अवस्था के दौरान एम दिखाए जाते हैं, 32 घ।

लघुरूप मिसालएएसई इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

2 डी-ORM दो आयामी ऑप्टिकल reflectance के माप
सीसीडी प्रभारी युग्मित डिवाइस
चो चीनी हैम्स्टर अंडाशय
सीएमसी महत्वपूर्ण मिसेल एकाग्रता
FBR आगे-पिछड़े-अनुपात
FBRM ध्यान केंद्रित बीम reflectance विधि
चिंटू बहु उपयोग
र एक बार इस्तेमाल लायक

नामकरण

वी [एम 3 सेकंड -1] प्रवाह दर
सी [एम 3 एम -3] एकाग्रता
डी 32 [एम] Sauter मतलब व्यास
डी 32, एम [एम] मापा Sauter मतलब व्यास
डी एस [एम] सतह व्यास
डी वी [एम] मात्रा व्यास
च [हर्ट्ज] आवृत्ति
n [धारा -1] प्ररित करनेवाला गति
एन [-] बूंदों की संख्या
पी देहात दबाव में गिरावट
T सेकंड समय
β [किलो मीटर -3] बड़े पैमाने पर एकाग्रता
ρ [किलो मीटर -3] घनत्व
69; [एम 3 एम -3] सामूहिक अंश

संक्षिप्त नाम और नामकरण की तालिका 1 टेबल।

Discussion

इस प्रोटोकॉल के उद्देश्य पम्पिंग प्रक्रियाओं में गिरावट के आकार माप के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक की उपयुक्तता को दिखाने के लिए है। इस प्रयोजन के लिए निर्धारित किया गया है एक तेल-पानी पायस प्रणाली के आकार ड्रॉप और एक मापा Sauter मतलब व्यास मैग्लेव केन्द्रापसारक के यांत्रिक तनाव अपने समकक्षों, एक क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और एक 4 पिस्टन डायाफ्राम पंप के रूप में के रूप में अच्छी तरह से पंप चिह्नित करने के लिए गणना की गई। परिणामों मापा Sauter की कम भिन्नता मज़बूती से और सही ढंग से मापा गया है कि बूंद आकारों का संकेत है 15% से नीचे के मानक विचलन द्वारा मात्रा निर्धारित किया गया है, जो व्यास, मेरा मतलब है, पता चला है। एक परिणाम के रूप में, मापा Sauter मतलब व्यास सफलतापूर्वक जांच की पंपों के यांत्रिक तनाव का मूल्यांकन करने के लिए एक तुलना कसौटी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और 4-पिस्टन डायाफ्राम पंपों के साथ तुलना पायस बूंदों पर कम यांत्रिक तनाव का संकेत है, बड़ा मापा Sauter मतलब व्यास का पता चला। घुड़साल मेंतिथि करने के लिए एँ, इनलाइन एंडोस्कोपी भी इस अध्ययन के द्वारा पुष्टि की गई है, जो विश्वसनीय बूंद आकार माप 1,6,12-14,20-21, के लिए एक मजबूत और सरल तकनीक होना दिखाया गया है। इस तरह के फाइबर ऑप्टिकल FBR संवेदक के रूप में वैकल्पिक माप तकनीक, की तुलना में, FBRM और 2 डी-ORM तकनीक, एंडोस्कोप तकनीक तरल / तरल अनुप्रयोगों 12,14 में सटीक डेटा प्राप्त करने के लिए मानक पद्धति के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

इनलाइन एंडोस्कोपी और गैर जैविक तेल-पानी पायस प्रणाली के सरल उत्पादन के आसान से निपटने प्रोटोकॉल पाठ के अनुसार ड्रॉप आकार पता लगाने के लिए एक सरल प्रक्रिया (ऊपर देखें) सक्षम बनाता है। फिर भी, यह एंडोस्कोप जांच की स्थिति भंडारण के बर्तन में द्रव का प्रवाह पर निर्भर करता है कि उल्लेख किया जाना चाहिए। जांच के लेंस मिनट 5 एल अप करने के लिए कम प्रवाह दरों के लिए इनलेट ट्यूब के नीचे सीधे स्थित होना चाहिए कि आगे की जांच (नहीं दिखाया डेटा) से पता चला है -1आदेश में एक बूंद 19 की एक बहु का पता लगाने से बचने के लिए। -1 मिनट 5 एल अधिक प्रवाह दरों पर तेज छवियों के लिए, यह कम से कम 10 सेमी दूर इनलेट ट्यूब से जांच की स्थिति के लिए सिफारिश की है। प्रक्रिया मापदंडों के स्वतंत्र, इनलाइन एंडोस्कोपी के धारक धुंधला छवियों में परिणाम कर सकते हैं, जो जांच के स्थानांतरण से बचने के क्रम में स्थिर होना चाहिए।

इसके अलावा, यह विशेष रूप से पता लगाया बूंद आकार न्यूनतम पहचाने बूंद व्यास 6.5 माइक्रोन है जहां लागू किया फोटो ऑप्टिकल प्रणाली, के निचले सीमा का पता लगाने के करीब है कि ध्यान दिया जाना चाहिए। निर्माता-प्रदान की सॉफ्टवेयर में सुधार किया गया है, इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक मज़बूती से 1 माइक्रोन का एक न्यूनतम बूंद आकार का पता लगाने कर सकते हैं। इसके अलावा, इमेज प्रोसेसिंग आगे औद्योगिक आवेदनों की ऑनलाइन निगरानी सक्षम करने के लिए विकसित किया जाएगा।

वर्तमान अध्ययन अप करने के लिए 3.4 एल के अपेक्षाकृत कम प्रवाह दरों पर ध्यान केंद्रित करते हुए 60; -1 मिनट, भविष्य के अध्ययन के संचालन की स्थिति की एक व्यापक रेंज पर विचार करना चाहिए। पहली जांच (डेटा) नहीं दिखाया मिनट -1 20 एल अप करने के लिए प्रवाह दरों पर बाहर किया गया है। हालांकि, एक 1: पानी तेल पायस प्रणाली के 2 कमजोर पड़ने (ग पृष्ठसक्रियाकारक = 0.09 मिलीग्राम एल -1, सी तेल = 0.64 मिलीग्राम एल -1), मिनट -1 19 10 एल से अधिक प्रवाह दरों पर की सिफारिश की है वृद्धि की बूंद गोलमाल के रूप में अन्यथा प्रभावित कर पता लगाने ड्रॉप और पता लगाया बूंदों की संख्या कम होगी उच्च यांत्रिक तनाव की वजह से। टेस्ट मैचों में एक 1 के साथ बाहर किया गया: 2 कमजोर पड़ने और एक undiluted तेल-पानी पायस प्रणाली के परिणामों के साथ तुलना में। दोनों दृष्टिकोण के लिए, SAUTER व्यास मज़बूती (5% से नीचे मानक विचलन) मापा गया है मतलब है। इसलिए, कम मात्रा अंश (1: 2 के कमजोर पड़ने) मापा Sauter व्यास मतलब प्रभावित नहीं किया था, और इस तरह एक बूंद-बूंद गोलमाल नगण्य था।

NT "> इन शक्तिशाली प्रयोगात्मक दृष्टिकोण एंडोस्कोपी तकनीक में सुधार के साथ ही संबंधित छवि अधिग्रहण, मान्यता और परिणाम विश्लेषक सॉफ्टवेयर के लिए एक अच्छा आधार प्रदान करते हैं। इसके अलावा, एंडोस्कोपी तकनीक की उपयुक्तता पंप प्रकार और श्रृंखला वर्गीकृत करने के लिए अपने यांत्रिक के अनुसार तनाव को सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया। प्राप्त परिणामों पंप डिजाइन, विकास और कोशिका क्षति को कम करने के लिए पंप के अनुकूलन के लिए आवश्यक हैं।

Disclosures

वोल्फगैंग Dornfeld और Reto Schöb Levitronix, लिमिटेड, मैग्लेव केन्द्रापसारक पंप के एक निर्माता के कर्मचारी हैं।

Acknowledgments

लेखक अपनी वित्तीय सहायता (नं 13236.1 PFFLI-रास) के लिए प्रौद्योगिकी और नवाचार (सीटीआई, स्विट्जरलैंड) के लिए आयोग को धन्यवाद देना चाहूंगा।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CCD camera Allied Vision Technologies GmbH GX2750 Equipment for inline endoscopy
C-Flex Biopharmaceutical Tubing Saint-Gobain Performance Plastics 374-375-4 Tube
Select a tubing length of about 45 cm before the pump.
C-Flex Biopharmaceutical Tubing Saint-Gobain Performance Plastics 374-375-3 Tube
Select a tubing length of about 45 cm after the pump and clamp on the flow sensor to this tubing.
CLAVE Connector Victus 011-C2000 Sampling port
Controller LPC-200.1-02 Levitronix GmbH 100-30030 PuraLev 200MU controller
Controller LPC-600.1-02 Levitronix GmbH 100-30033 PuraLev 600MU controller
LeviFlow Clamp-On Sensor LFSC-12 Levitronix GmbH 100-30329 Flow sensor for flow rates below 5 L min-1
LeviFlow Converter LFC-1C-CS Levitronix GmbH 100-30328 Flow sensor output device 
Masterflex I/P Easy Load Fisher Scientific AG EW-77963-10 Peristaltic pump
Mitos free flow valve Parker Hannifin Europe Sàrl FFLQR16S6S6AM Valve
Mobil Eal Arctic Exxon Mobil Corporation Mobil EAL Arctic 22 Oil
Prepare the emulsion directly before the experiment.
Motor Elektromotorenwerk Brienz AG 7WAC72N4THTF Motor for agitator shaft
Motor BSM-1.4 Levitronix GmbH 100-10005 PuraLev 200MU motor
Motor LPM-600.4 Levitronix GmbH 100-10038 PuraLev 600MU motor
Norm-Ject 10 ml Luer Lock Restek Corporation 22775 Syringe
Pump Head LPP-200.5 Levitronix GmbH 100-90525 PuraLev 200MU pump head
Pump Head LPP-600.18 Levitronix GmbH 100-90548 PuraLev 600MU pump head
Quattroflow 1200-SU Almatechnik AG QF 1200 4-piston diaphragm pump
SciPres Sensor SciLog 080-695PSX Pressure sensor
SciPres Sensor Monitor SciLog 080-690 Pressure sensor output device 
SOPAT-VF Inline Endoscopic Probe SOPAT GmbH Inline endoscopy
Stroboscope Drello GmbH & Co KG Drelloscop 255-01 Equipment for inline endoscopy
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100 Surfactant
Handle with gloves and goggles.
(acute toxicity, eye irritation)

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इंजीनियरिंग अंक 102 इनलाइन एंडोस्कोपी ड्रॉप आकार माप पायस एकल उपयोग चुंबकीय केन्द्रापसारक पम्प उत्तोलित
एक लागत प्रभावी और विश्वसनीय विधि एकल-उपयोग और स्टैंडर्ड पंपों में यांत्रिक तनाव भविष्यवाणी करने के लिए
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