Les auteurs tiennent à remercier la Commission pour la technologie et l&#39;innovation (CTI, Suisse) pour leur soutien financier (n ° 13236,1 PFFLI-LS).

Les enquêtes ont été effectuées en utilisant une configuration de pompe courante (Figu re 2), qui permet des expériences mécaniques à des débits de stress jusqu&#39;à 60 L min -1 et la pression chute jusqu&#39;à 2 bar à effectuer. Comme le montre la Fig u re 2, le dispositif expérimental est constitué de la cuve de stockage, le circuit de pompe, et l&#39;équipement pour la technique d&#39;endoscopie en ligne. La roue de la cuve de stockage a été utilisé pour mélanger le tensio-actif. Des éléments périphériques ont été intégrés dans la boucle fermée pour contrôler le débit V et chute de pression p à différents réglages de la pompe. Les enquêtes ont été modifiées en utilisant la vanne volant. 1. Configuration expérimentale <ol><li> Assurez-vous que le bioréacteur (D = 0,15 m, H / D = 2,2) est équipé d&#39;une roue à aubes pour la dissolution de la surfactant et assurez-vous que le tube d&#39;entrée plonge dans le liquide pour éviter une entrée de gaz. </li><li> Équipez la boucle de pompe avec un port de la seringue, la pompe d&#39;une enquête, d&#39;un débitmètre à pince, un capteur de pression à usage unique et d&#39;une vanne volant. Après connexion de la boucle de pompe à la cuve de stockage, connecter la tête de pompe au moteur et préparer la sonde d&#39;endoscope. </li><li> Montez le plan de réflexion variable, un miroir de rhodium dans ce cas, à la pointe de la sonde et régler la distance entre le miroir et la lentille à 150 um. Régler la vis à 100 um à concentrer la netteté de l&#39;objectif. </li><li> Branchez la sonde à l&#39;stroboscope via un câble de fibre optique et la caméra de l&#39;endoscope à l&#39;ordinateur via un câble Ethernet. Ensuite, connecter l&#39;appareil photo et le stroboscope ensemble via un câble déclencheur-box. </li><li> Démarrez l&#39;ordinateur et ouvrez le logiciel fourni par le fabricant, qui comprend une acquisition d&#39;image et un logiciel de reconnaissance, ainsi que les logiciels résultat de l&#39;analyseur. </li><li> Sélectionnez le logiciel d&#39;acquisition d&#39;image dans le menu principal. </li><li> Cliquez sur le bouton &quot;Détecter périphérique&quot; dans le coin supérieur gauche de l&#39;écran pour détecter la caméra. </li><li> Sous la rubrique «Paramètres de répertoire&quot; sélectionnez l&#39;emplacement sur l&#39;ordinateur pour enregistrer les images et activer la commande «Créer déclencheur sous-dossiers&quot;. </li><li> Entrez les paramètres de processus dans la section &quot;Mode de déclenchement: Ready&quot;. Frame rate: 7.5 Hz Images par déclencheur: 50 Nombre de déclencheurs: 60 intervalle de déclenchement: 60 sec </li><li> Après achèvement de tous les travaux préparatoires, versez 5 L d&#39;eau déminéralisée dans la cuve de stockage et des commutateurs sur la pompe pour remplir la pompe et la boucle de pompe. </li><li> Eteindre la pompe et ajouter 0,9 ml de tensioactif (c tensioactif = 0,18 ml L -1, tensioactif ρ, 20 ° C = 1070 kg m -3, concentration micellaire critique (cmc): ω cmc0; ≈ 0,018 ml L -1, ω tensioactif ≈ 10 · ω cmc) avec une pipette de 10 ml sous agitation. Après 10 min, le tensio-actif est complètement dissous. </li><li> Eteignez la roue et tourner sur la pompe. Positionner la sonde d&#39;endoscope de sorte que la lentille se trouve directement au-dessous du tube d&#39;entrée. </li><li> Réglez le débit de 3,4 L min -1 et la chute de pression de 0,03, 0,3 ou 0,61 bar en faisant varier la vitesse de la roue et la valve volant. </li><li> Peser 6,3 g d&#39;huile directement dans la seringue (β = 1,26 g d&#39;huile L -1, huile ρ, 20 ° C = 989,5 kg m -3). </li><li> Démarrez le logiciel d&#39;acquisition d&#39;image et ajouter l&#39;huile via le port de la seringue. La pompe fonctionnant distribue les gouttes d&#39;émulsion. </li><li> Après 1 h, la fin de l&#39;enquête de la contrainte de cisaillement et de nettoyer l&#39;endoscope en ligne ainsi que le bioréacteuravec la boucle de pompe intégré. Par la suite, préparer le montage expérimental pour le prochain processus de pompage. </li></ol> 2. Mesure et analyse d&#39;images <ol><li> Ouvrir le logiciel de reconnaissance automatique de l&#39;image dans le menu principal. </li><li> Sous la rubrique «Annuaire lot de Root&quot; sélectionnez l&#39;emplacement sur l&#39;ordinateur pour sauvegarder les fichiers (tous * .csv). </li><li> Sélectionnez la colonne &quot;Chemin de la série d&#39;image&quot; et cliquez sur le bouton &quot;Ajouter série d&#39;images sous-dossiers&quot; dans le coin inférieur gauche de l&#39;écran pour charger la série d&#39;images. </li><li> Charger les paramètres de procédé qui sont fournis par le fabricant. Sélectionnez la colonne &quot;Paramètres de recherche (* .pss ou auftrag _ *. Mat)&quot; et cliquez sur le bouton &quot;Set Paramètres de recherche&quot; dans le milieu-bas de l&#39;écran pour charger les paramètres du procédé afin de préciser la reconnaissance de chute. </li><li> Sélectionnez la colonne &quot;motif de recherche (* .psp ou F _ *. Mat) et cliquez sur le bouton&quot; Set Recherche Pattern &quot;dans le coin inférieur droit de l&#39;écran pour charger les paramètres du procédé afin de préciser l&#39;analyse de chute. </li><li> Lancez la reconnaissance de l&#39;image en cliquant sur le bouton &quot;Démarrer Batch&quot;. </li><li> Après l&#39;achèvement de reconnaissance d&#39;image, expriment les tailles de gouttes détectées par le moyen de Sauter diamètre (d 32), ou tout autre représentant la valeur moyenne ou de la distribution de choix en utilisant le logiciel de l&#39;analyseur résultat. </li><li> Ouvrez le logiciel résultat de l&#39;analyseur dans le menu principal. </li><li> Activez la commande &quot;tous * .csv dans 1 dossier&quot; et cliquez sur le bouton &quot;Dossier (s) de charge» dans le coin supérieur gauche de l&#39;écran pour charger le tout fichier * .csv précédemment enregistré. </li><li> Sélectionnez la valeur correspondante (par exemple, Sauter diamètre moyen) dans la liste déroulante dans la moyenne supérieure de l&#39;écran pour visualiser les résultats. Pour le calcul du diamètre entrer l&#39;échelle de 0,6591 um pixel -1 sur la droite, qui est fourni par le fabricant. </li></ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig2.jpg" /> Figure 2. Montage expérimental circuit pompe pour l&#39;installation de la pompe courante par endoscopie en ligne comme la technique de mesure:. (1) cuve de stockage, (2) le port de la seringue, (3) la pompe, (4) capteur de pression, (5) capteur de débit, ( 6) stroboscope, (7) ordinateur avec le logiciel fourni par le fabricant, et (8) la sonde d&#39;endoscope. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig2highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

<ol>
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C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experience+with+the+Levitronix+CentriMag&#174;+in+the+pediatric+population+as+a+bridge+to+decision+and+recovery.">Experience with the Levitronix CentriMag&#174; in the pediatric population as a bridge to decision and recovery.</a> Artif. Organs. 33 (11), 1002-1004 (2009).</li><li>Khan, N. U., Al Aloul, M., Shah, R., Yonan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+experience+with+the+Levitronix+CentriMag&#174;+device+for+extra+corporeal+membrane+oxygenation+following+lung+transplantation.">Early experience with the Levitronix CentriMag&#174; device for extra corporeal membrane oxygenation following lung transplantation.</a> Eur. 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Wolfgang Dornfeld et Reto Schöb sont des employés de Levitronix, Ltd, fabricant des pompes centrifuges MagLev.

L&#39;objectif de ce protocole est de montrer la pertinence de la technique d&#39;endoscopie ligne pour déposer les mesures de taille dans le processus de pompage. À cette fin, déposer tailles d&#39;un système d&#39;émulsion huile-eau ont été déterminées et une Sauter diamètre moyen mesuré a été calculé pour caractériser le stress mécanique de la centrifuge de lévitation magnétique pompes ainsi que leurs homologues, une pompe péristaltique et une pompe à diaphragme à 4 pistons. Les résultats ont montré une faible variation de la valeur mesurée Sauter signifie diamètres, qui ont été quantifiés par les écarts types de dessous de 15%, indiquant que des tailles de goutte ont été mesurées avec précision et fiabilité. En conséquence, le diamètre moyen de Sauter mesuré peut être utilisé avec succès en tant que critère de comparaison pour évaluer les contraintes mécaniques de la pompe étudiées. Les pompes centrifuges de lévitation magnétique a révélé Sauter grands diamètres moyens mesurés, indiquant contraintes mécaniques inférieures sur des gouttes d&#39;émulsion par rapport aux pompes à membrane péristaltiques et à 4 pistons. Au Studs à ce jour, en ligne endoscopie a été montré pour être une technique simple et robuste pour la chute fiabilité de la mesure de la taille 1,6,12-14,20-21, qui a également été confirmé par cette étude. En comparaison avec les techniques de mesure alternatifs, tels que le capteur de FBR de fibre optique, et la FBRM la technique 2D-ORM, la technique de l&#39;endoscope peut être utilisé comme la méthode de référence pour obtenir des données précises dans des applications 12,14 liquide / liquide. La manipulation facile de l&#39;endoscopie en ligne et la simple production de système d&#39;émulsion huile-eau non-biologique permet une procédure simple pour les détections de taille de goutte, selon le texte de protocole (voir ci-dessus). Néanmoins, il convient de mentionner que la position de la sonde d&#39;endoscope dépend de l&#39;écoulement de fluide dans le récipient de stockage. D&#39;autres études (données non présentées) ont révélé que la lentille de la sonde doit être placée directement au-dessous du tube d&#39;entrée pour des débits inférieurs à 5 L min -1afin d&#39;éviter une détection multiple d&#39;une goutte 19. Pour des images nettes à des débits de plus de 5 L min -1, il est recommandé de placer la sonde au moins 10 cm de distance du tube d&#39;entrée. Indépendant des paramètres du procédé, le titulaire de l&#39;endoscopie en ligne doit être stable afin d&#39;éviter un décalage de la sonde, ce qui peut entraîner des images floues. En outre, il convient en particulier de noter que la taille des gouttes détecté est proche de la limite inférieure de détection du système de photo-optique appliqué, où le diamètre minimal de gouttes détectable est de 6,5 um. Comme le logiciel fourni par le fabricant a été amélioré, les techniques d&#39;endoscopie en ligne peuvent détecter de manière fiable une taille de goutte minimale de 1 um. En outre, le traitement de l&#39;image sera développé pour permettre le suivi en ligne des applications industrielles. Bien que la présente étude a porté sur des débits relativement faibles de jusqu&#39;à 3,4 L<html> 60; min -1, les études futures devraient envisager un plus large éventail de conditions de fonctionnement. Premières enquêtes ont été menées à des débits allant jusqu&#39;à 20 L min -1 (données non présentées). Cependant, une dilution 1: 2 (c tensioactif = 0,09 ml L -1, c huile = 0,64 ml L -1) du système d&#39;émulsion huile-eau est recommandé à des débits de plus de 10 L min -1 19, comme l&#39;augmentation rupture de chute causée par le stress mécanique plus élevée autrement nuirait déposer détection et de réduire le nombre de gouttes détectées. Des essais ont été réalisés avec une dilution de 1: 2 et comparés avec les résultats d&#39;un système d&#39;émulsion huile dans l&#39;eau non dilué. Pour les deux approches, le moyen de Sauter diamètres ont été mesurés de manière fiable (écart type en dessous de 5%). Par conséquent, la fraction de volume réduit (1: 2 de dilution) n&#39;a pas influencé la mesure Sauter signifie diamètres, et donc une rupture goutte à goutte a été négligeable. nt &quot;&gt; Ces puissantes approches expérimentales fournissent une bonne base pour l&#39;amélioration de la technique d&#39;endoscopie, ainsi que le logiciel d&#39;acquisition d&#39;images, la reconnaissance et le résultat analyseur connexes. En outre, la pertinence de la technique d&#39;endoscopie de classer les types de pompes et séries en fonction de leur mécanique le stress a été démontré avec succès. Les résultats obtenus sont essentiels pour la pompe développement de la conception et l&#39;optimisation des pompes pour réduire les dommages cellulaires.

Les pompes sont utilisés pour transférer des cultures de cellules dans les industries pharmaceutiques et biotechnologiques. Pendant le processus de pompage, le stress mécanique peut entraîner des dommages cellulaires irréversibles, ce qui pourrait nuire à la quantité et la qualité du produit 1-4. Le niveau de stress mécanique dépend des réglages de type de la pompe et de la pompe, comme l&#39;a démontré dans des études précédentes 5-6. Communément, péristaltiques, seringues et du diaphragme pompes sont utilisées pour les applications basées (SU) technologie à usage unique. Ces pompes conduisent à des forces de cisaillement locales élevées provoquées par la compression de la tubulure de la pompe et l&#39;écoulement pulsatoire 7. Afin de remédier à ces inconvénients, les pompes centrifuges à lévitation magnétique (pompes centrifuges) de lévitation magnétique constituer une alternative prometteuse. Le moteur est entraîné magnétiquement, afin d&#39;éviter des fentes étroites entre la roue et le carter de pompe (figure 1). Une précédente étude a enquêté sur le centrifuge de lévitation magnétiquepompes et a montré le stress mécanique inférieure ovaire de hamster chinois (CHO) par rapport aux pompes à membrane péristaltique et 4 pistons à 5. En outre, les analyses d&#39;hémolyse révélé aucun traumatisme du sang et la formation de thrombus significative sur une gamme de conditions de fonctionnement à l&#39;aide de ces pompes 8-11. Les résultats démontrent que l&#39;utilisation de ces pompes spécialement conçues applique moins de stress mécanique sur les systèmes biologiques en comparaison avec les pompes péristaltiques et du diaphragme. Pour étudier le stress mécanique avec dépens expérimentale limitée, un système de modèle d&#39;émulsion huile-eau est recommandé en raison de son coût (environ 99,8%) et le temps réduit (environ 99,5%) par rapport à l&#39;application des systèmes de culture de cellules biologiques. Comme l&#39;éclatement de la chute du système d&#39;émulsion huile-eau est fonction de la contrainte mécanique, déposer tailles doivent être comptabilisés au cours de la durée de l&#39;essai de cisaillement enquêtes de stress. De nombreuses techniques pour le dimensionnement gouttes sont disponibles, wUEL peuvent être divisés en son, laser et des techniques basées photo 12. En particulier, l&#39;utilisation de la sonde inline endoscopie photo-optique montre tailles de gouttes presque identiques pour les détections manuelles et automatiques (écart type en dessous de 10%) et permet une détection de 250 gouttes par minute 13. En raison de sa précision et de fiabilité, la technique de l&#39;endoscope a été démontré être une technique de mesure standard efficace pour les distributions de taille des gouttes dans des dispersions liquide / liquide en comparaison avec d&#39;autres sondes couramment utilisés (par exemple, la fibre optique avant-arrière-rapport (FBR) capteur , la méthode de faisceau focalisé de réflectance (FBRM) et la technique de mesure optique de réflexion à deux dimensions (2D-ORM)) 12,14. Par ailleurs, la pertinence de l&#39;endoscopie en ligne pour mesurer des tailles de gouttes dans un récipient agité a été démontré à plusieurs reprises dans des enquêtes précédentes 15-18. Basé sur une étude préalable 6, ce protocole décritl&#39;utilisation de la ligne endoscopie pour déterminer tailles de gouttes (Sauter diamètre moyen) d&#39;un système d&#39;émulsion huile-eau dans les pompes. Le diamètre moyen Sauter a été utilisée comme un critère de comparaison afin d&#39;estimer la contrainte mécanique des multi-usage (MU) pompes Maglev centrifuges, une pompe péristaltique et à usage unique (SU) à 4 pistons pompe à membrane. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig1.jpg" /> Figure 1. lévitation magnétique-système de pompe centrifuge. (A) Le principe d&#39;un moteur sans palier et (B) l&#39;PuraLev 200MU sont présentées à titre d&#39;exemple. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig1highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CCD camera</td>
			<td>Allied Vision Technologies GmbH</td>
			<td>GX2750</td>
			<td>Equipment for inline endoscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Flex Biopharmaceutical Tubing</td>
			<td>Saint-Gobain Performance Plastics</td>
			<td>374-375-4</td>
			<td>Tube 
			Select a tubing length of about 45 cm 
			before the pump.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Flex Biopharmaceutical Tubing</td>
			<td>Saint-Gobain Performance Plastics</td>
			<td>374-375-3</td>
			<td>Tube 
			Select a tubing length of about 45 cm after the pump and clamp on the flow sensor to this tubing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CLAVE Connector</td>
			<td>Victus</td>
			<td>011-C2000</td>
			<td>Sampling port</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>Flow sensor for flow rates below 5 L min-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LeviFlow Converter LFC-1C-CS</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-30328</td>
			<td>Flow sensor output device&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex I/P Easy Load</td>
			<td>Fisher Scientific AG</td>
			<td>EW-77963-10</td>
			<td>Peristaltic pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mitos free flow valve</td>
			<td>Parker Hannifin Europe S&#224;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 
			Prepare the emulsion directly before 
			the experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor</td>
			<td>Elektromotorenwerk Brienz AG</td>
			<td>7WAC72N4THTF</td>
			<td>Motor for agitator shaft</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor BSM-1.4</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-10005</td>
			<td>PuraLev 200MU motor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor LPM-600.4</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-10038</td>
			<td>PuraLev 600MU motor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norm-Ject 10 mL Luer Lock</td>
			<td>Restek Corporation</td>
			<td>22775</td>
			<td>Syringe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump Head LPP-200.5</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-90525</td>
			<td>PuraLev 200MU pump head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump Head LPP-600.18</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-90548</td>
			<td>PuraLev 600MU pump head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quattroflow 1200-SU</td>
			<td>Almatechnik AG</td>
			<td>QF 1200</td>
			<td>4-piston diaphragm pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SciPres Sensor</td>
			<td>SciLog</td>
			<td>080-695PSX</td>
			<td>Pressure sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SciPres Sensor Monitor</td>
			<td>SciLog</td>
			<td>080-690</td>
			<td>Pressure sensor output device&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOPAT-VF Inline Endoscopic Probe</td>
			<td>SOPAT GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Inline endoscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stroboscope</td>
			<td>Drello GmbH &#38; Co KG</td>
			<td>Drelloscop 255-01</td>
			<td>Equipment for inline endoscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>X100</td>
			<td>Surfactant 
			Handle with gloves and goggles. 
			(acute toxicity, eye irritation)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a cost-effective and reliable method to predict mechanical stress in single-use and standard pumps

Les pompes sont principalement utilisés lors du transfert de bouillons de culture stériles dans les processus de production biopharmaceutiques et biotechnologiques. Cependant, au cours du processus de pompage se produisent des forces de cisaillement qui peut conduire à une perte de produit qualitative et / ou quantitative. Pour calculer le stress mécanique avec dépens expérimentale limitée, un système d&#39;émulsion huile-eau a été utilisé, dont la pertinence a été démontrée pour les détections de taille de goutte dans des bioréacteurs 1. Comme l&#39;éclatement de la chute du système d&#39;émulsion huile-eau est fonction de la contrainte mécanique, déposer tailles doivent être comptabilisés au cours de la durée de l&#39;essai de cisaillement enquêtes de stress. Dans des études antérieures, l&#39;endoscopie en ligne a été montré pour être une technique de mesure précise et fiable de détection de taille de gouttes dans des dispersions liquide / liquide. L&#39;objectif de ce protocole est de montrer la pertinence de la technique d&#39;endoscopie ligne pour déposer les mesures de taille dans le processus de pompage. Afin d&#39;exprimer la taille des gouttes, le diamètre moyen Sauterd 32 a été utilisé comme représentant le diamètre de gouttes dans l&#39;émulsion huile dans l&#39;eau. Les résultats ont montré une faible variation dans les diamètres moyens Sauter, qui ont été quantifiées par des écarts-types en dessous de 15%, indiquant la fiabilité de la technique de mesure.

Évaluation optique Fig u re 3 montre les images de reconnaissance de la particule après un temps de pompage de 1 heure. Les quatre images supérieures montrent les gouttes avant la reconnaissance et les quatre images du bas montrent les gouttes marquées par le logiciel de reconnaissance. Les gouttes détectés sont mis en évidence avec un bord vert. La comparaison des images supérieures et inférieures montre que les bords de gouttes ont été détectées avec précision par le logiciel de reconnaissance d&#39;image. Les images sur la gauche montrent la distribution de chute pour le centrifuge de lévitation magnétique Pompes PuraLev 200MU et PuraLev 600MU, et ceux de droite montrent le diaphragme 4-piston et la pompe péristaltique. Une évaluation optique a permis une classification initiale de la contrainte mécanique dans le système modèle d&#39;émulsion. Cette étude a révélé que les grandes tailles de gouttes et goutte compte inférieurs ont été générés par les pompes centrifuges MagLev par rapport à la diaphr 4 pistonspompe péristaltique et AGA. Par conséquent, les pompes centrifuges de Maglev, en particulier le PuraLev 200MU, ont montré la rupture de chute réduite, indiquant contraintes mécaniques inférieures. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig3.jpg" /> Figure 3. Images de l&#39;endoscopie en ligne. Emulsion gouttes avant (A, B, C, D) et après (E, F, G, H) la reconnaissance de particules après 1 h de pompage en utilisant (A, E) l&#39;PuraLev 200MU, ( B, F) l&#39;PuraLev 600MU, (C, G), la pompe à diaphragme à 4 pistons, et (D, H), la pompe péristaltique dans des conditions de fonctionnement identiques (3,4 L min -1 et 0,03 bar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig3highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande version de ce chiffre.</a> Sauter moiun diamètre D&#39;autres enquêtes ont révélé des écarts-types en dessous d 32 ± 0,4 um et garantis des résultats reproductibles lors de l&#39;utilisation en ligne endoscopie 19. Par conséquent, plusieurs enquêtes ont été pas requis pour cette approche, ce qui réduit en outre la charge expérimentale. Afin d&#39;exprimer la taille des gouttes, l&#39;Sauter diamètre moyen d 32 (voir Eq. 1) a été utilisé comme le diamètre représentant de gouttes dans l&#39;émulsion huile-eau pour cette approche. En général, le diamètre moyen Sauter a diminué au fil du temps pour tous les types de pompes et réglages de la pompe jusqu&#39;à atteindre l&#39;état d&#39;équilibre 12. Enquêtes dans cette étude ont confirmé la progression du diamètre moyen de Sauter (Fig u re 4A à D), les courbes de la PuraLev 200MU (Fig u re &amp;# 160; 4A) et la pompe péristaltique (Fig u re 4D) étant exemplaire abordés dans ce protocole. Contrairement à la PuraLev 200MU, le moyen de Sauter diamètres étaient jusqu&#39;à 40% plus faible pour la pompe péristaltique dans les mêmes conditions de fonctionnement (débit = 3,4 L min -1; chute de pression = 0,03 bar). En conséquence, des contraintes mécaniques plus élevées conduit à une rupture de chute et une augmentation des tailles de goutte plus petites par conséquent. En outre, le diamètre moyen de Sauter a diminué avec l&#39;augmentation de chute de pression dans le PuraLev 200MU (Fig u re 4A), ce qui indique la dépendance de la taille des gouttes sur la chute de pression. En revanche, la pompe péristaltique a montré un diamètre moyen de Sauter de 32,60min d = 10 um à la fin de l&#39;expérience pour tous les paramètres du procédé (figu re 4D). Par conséquent, le diamètre moyen de Sauter a été trouvé pour être indépendant de la chute de pression. Cependant, les résultats reflètent la compréhension physique de la rupture de chute: le stress mécanique plus élevée, plus petites Sauter diamètres moyens ont été déterminés (voir aussi Fig u re 5). Pour chaque point de mesure, au moins 300 gouttes ont été déterminées afin de garantir une certitude statistique. L&#39;écart-type maximal a diminué pour la PuraLev 200MU de 32,4min d ± 42 um et pour le PuraLev 600MU de 32,6min d ± 21 um à environ 32 d ± 0,5 um à la fin du processus de pompage. L&#39;écart-type a entraîné une diminution de l&#39;augmentation de la distribution de taille de goutte homogène jusqu&#39;à ce que l&#39;état d&#39;équilibre a été atteint. En comparaison to les pompes centrifuges MagLev, les pompes à membrane péristaltiques et 4 pistons révélé écarts types en dessous d 32 ± 10 um. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052eq1.jpg" width="80" /> (1) <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig4.jpg" /> Figure 4. profils typiques de Sauter signifient diamètres D 32 dans le temps et la détermination des Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m. Comparaison des diamètres moyens de Sauter D 32 (A) pour la PuraLev 200MU, (B) pour la PuraLev 600MU, (C) de la pompe à membrane à piston 4, et (D) de la pompe péristaltique. Les diamètres moyens Sauter D 32 ont été déterminées à un taux de 3,4 L min -1 de débit et de pression des gouttes allant de 0,03 à 0,61 bar.Le mesurée Sauter diamètre moyen d 32, m a été calculée pour les 10 dernières minutes (limite). L&#39;écart type des diamètres moyens Sauter résultant D 32 (N ≥ 300) est affichée. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig4highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> Sauter moyen de mesure de diamètre en tant que système de comparaison Comme décrit ci-dessus, l&#39;Sauter diamètre moyen a diminué au fil du temps jusqu&#39;à ce que les tailles de gouttes ont atteint l&#39;état d&#39;équilibre. Dans les dernières 10 min du temps expérimental, la valeur moyenne de l&#39;Sauter diamètre moyen a été calculé pour déterminer le diamètre de Sauter mesurée, qui a été utilisée comme un critère de comparaison moyenne (voir la limite de la figure u re 4A-D). Les Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m sont présentés pour un taux de 3,4 L de flux &amp;# 160; min entre -1 et une chute de pression 0,03 au 0,61 bar Fig u re 5. Sauter plus grands diamètres moyens mesurés ont été déterminées pour les deux pompes centrifuges (MagLev 200MU et 600MU) et la pompe à membrane à piston à quatre chutes de pression plus faibles et des vitesses de roue. La pompe péristaltique a révélé mesuré moyen de Sauter des diamètres d 32, m = 10 um pour tous les paramètres de processus. Comme mentionné précédemment, les forces de cisaillement sont indépendants de la chute de pression de la pompe péristaltique. Les diamètres moyens plus grand Sauter mesurées de d 32, m = 36 um pour la PuraLev 200MU et d 32, m = 34 um pour la PuraLev 600MU ont été obtenus à une chute de pression de 0,03 bar. En comparaison avec leurs homologues, le Maglev pompe centrifuge série obtient jusqu&#39;à 59% plus grande mesurée Sauter signifie diamètres. Ce résultats ont indiqué un taux de rupture de chute et donc le stress mécanique inférieure résultant de l&#39;utilisation des pompes centrifuges. L&#39;écart type de la moyenne mesurée Sauter diamètres pendant l&#39;état d&#39;équilibre a été en dessous de 15%, confirmant ainsi des valeurs fiables et précises pour les tailles de gouttes. <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig5.jpg" /> Figure 5. Comparaison des Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m. Mesuré Sauter diamètres moyens pour les pompes Maglev centrifuges et leurs homologues à 3,4 L min -1 et de pression gouttes de 0,03, 0,30 et 0,61 bar. Les écarts-types issus des Sauter diamètres moyens mesurés D 32, m pendant l&#39;état d&#39;équilibre sont présentés. Abréviations <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig5highres.jpg" target="_blank">Ple</a>ase cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 2D-ORM </td><td> la mesure de la réflectance optique à deux dimensions </td></tr><tr><td> CCD </td><td> dispositif à couplage de charge </td></tr><tr><td> CHO </td><td> Ovaire de hamster chinois </td></tr><tr><td> cmc </td><td> concentration micellaire critique </td></tr><tr><td> FBR </td><td> avant-arrière-rapport </td></tr><tr><td> FBRM </td><td> méthode de réflexion de faisceau focalisé </td></tr><tr><td> MU </td><td> multi-usage </td></tr><tr><td> SU </td><td> usage unique </td></tr></tbody></table> Nomenclature <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 s -1] </td><td> débit </td></tr><tr><td> c </td><td> [M 3 m -3] </td><td> concentration </td></tr><tr><td> 32 d </td><td> [M] </td><td> Sauter diamètre moyen </td></tr><tr><td> 32 d, m </td><td> [M] </td><td> Sauter mesuré le diamètre moyen </td></tr><tr><td> d s </td><td> [M] </td><td> Diamètre de la surface </td></tr><tr><td> d v </td><td> [M] </td><td> diamètre moyen en volume </td></tr><tr><td> F </td><td> [Hz] </td><td> fréquence </td></tr><tr><td> n </td><td> [S -1] </td><td> vitesse de roue </td></tr><tr><td> N </td><td> [-] </td><td> nombre de gouttes </td></tr><tr><td> p </td><td> Pennsylvanie </td><td> la chute de pression </td></tr><tr><td> t </td><td> seconde </td><td> temps </td></tr><tr><td> β </td><td> [kg m -3] </td><td> concentration massique </td></tr><tr><td> ρ </td><td> [kg m -3] </td><td> densité </td></tr><tr><td>69; </td><td> [M 3 m -3] </td><td> fraction de masse </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Tableau des abréviations et la nomenclature.

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

Shear stress investigations on an oil-water emulsion system result in drop breakup over the experimental time. To count drop sizes in pumping processes, the suitability of inline endoscopy was successfully demonstrated in this protocol.

Une méthode rentable et fiable pour prévoir stress mécanique en usage unique et de pompes standard

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

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9.3K vues.  Zurich University of Applied Sciences. Shear stress investigations on an oil-water emulsion system result in drop breakup over the experimental time. To count drop sizes in pumping processes, the suitability of inline endoscopy was successfully demonstrated in this protocol. 

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

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating metal patterns on a submicron scale requires a combination of nanofabrication tools and several material processing steps. For example, steps to create planar metal structures using ultraviolet photolithography and electron-beam lithography can include sample exposure, sample development, metal deposition, and metal liftoff. To create 3D metal structures, the sequence is repeated multiple times. The complexity and difficulty of stacking and aligning multiple layers limits practical implementations of 3D metal structuring using standard nanofabrication tools. Femtosecond-laser direct-writing has emerged as a pre-eminent technique for 3D nanofabrication.1,2 Femtosecond lasers are frequently used to create 3D patterns in polymers and glasses.3-7 However, 3D metal direct-writing remains a challenge. Here, we describe a method to fabricate silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm. The method enables the fabrication of patterns not feasible using other techniques, such as 3D arrays of disconnected silver voxels.8 Disconnected 3D metal patterns are useful for metamaterials where unit cells are not in contact with each other,9 such as coupled metal dot10,11or coupled metal rod12,13 resonators. Potential applications include negative index metamaterials, invisibility cloaks, and perfect lenses.
In femtosecond-laser direct-writing, the laser wavelength is chosen such that photons are not linearly absorbed in the target medium. When the laser pulse duration is compressed to the femtosecond time scale and the radiation is tightly focused inside the target, the extremely high intensity induces nonlinear absorption. Multiple photons are absorbed simultaneously to cause electronic transitions that lead to material modification within the focused region. Using this approach, one can form structures in the bulk of a material rather than on its surface.
Most work on 3D direct metal writing has focused on creating self-supported metal structures.14-16 The method described here yields sub-micrometer silver structures that do not need to be self-supported because they are embedded inside a matrix. A doped polymer matrix is prepared using a mixture of silver nitrate (AgNO3), polyvinylpyrrolidone (PVP) and water (H2O). Samples are then patterned by irradiation with an 11-MHz femtosecond laser producing 50-fs pulses. During irradiation, photoreduction of silver ions is induced through nonlinear absorption, creating an aggregate of silver nanoparticles in the focal region. Using this approach we create silver patterns embedded in a doped PVP matrix. Adding 3D translation of the sample extends the patterning to three dimensions.

Femtosecond-laser direct-writing is frequently used to create three-dimensional (3D) patterns in polymers and glasses. However, patterning metals in 3D remains a challenge. We describe a method for fabricating silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm.

Une méthode pour fabriquer des nanostructures d&#39;argent déconnectés en 3D

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

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Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new attention as a unique mechanism for pattern transformation. Nature is full of such examples where a wealth of exotic patterns are formed through mechanical instability2-5. Inspired by this elegant mechanism, many studies have demonstrated creation and transformation of patterns using soft materials such as elastomers and hydrogels6-11. Swelling gels are of particular interest because they can spontaneously trigger mechanical instability to create various patterns without the need of external force6-10. Recently, we have reported demonstration of full control over buckling pattern of micro-scaled tubular gels using projection micro-stereolithography (P&mu;SL), a three-dimensional (3D) manufacturing technology capable of rapidly converting computer generated 3D models into physical objects at high resolution12,13. Here we present a simple method to build up a simplified P&mu;SL system using a commercially available digital data projector to study swelling-induced buckling instability for controlled pattern transformation.
A simple desktop 3D printer is built using an off-the-shelf digital data projector and simple optical components such as a convex lens and a mirror14. Cross-sectional images extracted from a 3D solid model is projected on the photosensitive resin surface in sequence, polymerizing liquid resin into a desired 3D solid structure in a layer-by-layer fashion. Even with this simple configuration and easy process, arbitrary 3D objects can be readily fabricated with sub-100 &mu;m resolution.
This desktop 3D printer holds potential in the study of soft material mechanics by offering a great opportunity to explore various 3D geometries. We use this system to fabricate tubular shaped hydrogel structure with different dimensions. Fixed on the bottom to the substrate, the tubular gel develops inhomogeneous stress during swelling, which gives rise to buckling instability. Various wavy patterns appear along the circumference of the tube when the gel structures undergo buckling. Experiment shows that circumferential buckling of desired mode can be created in a controlled manner. Pattern transformation of three-dimensionally structured tubular gels has significant implication not only in mechanics and material science, but also in many other emerging fields such as tunable matamaterials.

We demonstrate controlled pattern transformation of swelling gel tubes by elastic instability. A simple projection micro stereo-lithography setup is built using an off-the-shelf digital data projector to fabricate three-dimensional polymeric structures in a layer-by-layer fashion. Swelling hydrogel tubes under mechanical constraint display various circumferential buckling modes depending on dimension.

Micro 3D Impression à l&#39;aide d&#39;un projecteur numérique et son application dans l&#39;étude de la mécanique des matériaux souples

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Expansion mécanique de tubes en acier en tant que solution de puits de forage qui fuient

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

Une plate-forme robotique pour étudier la Foreflipper de la mer Lion Californie

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Génération de glace et de la chaleur et de masse Transfert Phénomènes d&#39;eau Présentation à un bain froid de la saumure

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

Plasmonique et Piégeage Libération de Nanoparticules dans un environnement de surveillance

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Mise en œuvre expérimentale d’une nouvelle méthode de Fabrication Composite : exposer nus fibres sur la Surface Composite par la méthode de la couche molle

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

Mesures des ondes dans un réservoir de vent-vagues sous vent régulier et instationnaire forçant

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...

Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer coefficient as a function of the liquid flow rate in a transparent pipe. With certain amendments, the approach is extended to gas-liquid flows, with a particular emphasis on the effect of a single elongated (Taylor) air bubble on heat transfer enhancement. A non-invasive thermography technique is applied to measure the instantaneous temperature of a thin metal foil heated electrically. The foil is glued to cover a narrow slot cut in the pipe. The thermal inertia of the foil is small enough to detect the variation in the instantaneous foil temperature. The test section can be moved along the pipe and is long enough to cover a considerable part of the growing thermal boundary layer.
At the beginning of each experimental run, a steady state with a constant water flow rate and heat flux to the foil is attained and serves as the reference. The Taylor bubble is then injected into the pipe. The heat transfer coefficient variations due to the passage of a Taylor bubble propagating in a vertical pipe is measured as function of the distance of the measuring point from the bottom of the moving Taylor bubble. Thus, the results represent the local heat transfer coefficients. Multiple independent runs preformed under identical conditions allow accumulating sufficient data to calculate reliable ensemble-averaged results on the transient convective heat transfer. In order to perform this in a frame of reference moving with the bubble, the location of the bubble along the pipe has to be known at all times. Detailed description of measurements of the length and of the translational velocity of the Taylor bubbles by optical probes is presented.

This manuscript describes methods aimed at measuring the local instantaneous convective heat transfer coefficients in a single or two-phase pipe flow. A simple optical method to determine the length and the propagation velocity of an elongated (Taylor) air bubble moving at a constant velocity is also presented.

Mesures de transfert de chaleur par convection instantanée Local dans un tuyau - débit unique et en deux phases

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

Pièce de trois électrodes cellule préparation et électrodéposition Analytique pour Batteries Lithium-ion

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...