Bu çalışma ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Su Gücü Teknolojileri Ofisi tarafından finanse edilmiştir. Laboratuvar çalışmaları, DE-AC05-76RL01830 Sözleşmesi kapsamında DOE için Battelle tarafından işletilen Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmiştir.

1. Asit/baz kapsülleme
<ol><li>Bir karıştırma kabındaH2C2O4(oksalik asit)ve NaHCO3 (sodyum bikarbonat) ağırlığına göre 1:2 oranında karıştırın (Malzeme Tablosuna bakınız). Asit-baz toz karışımı kristalleşirse, bir havan ve havaneli kullanarak öğütün (Şekil 1A).</li>
	<li>İşleme başlamak için 3 boy bitkisel bazlı kapsülleri ve yarı otomatik kapsül dolum makinesini alın (Malzeme Tablosuna bakınız).</li>
	<li>Kapak tabakasını temiz ve kuru bir yüzeye düz bir şekilde yerleştirin. Yerine doğru şekilde sabitlemek için siyah mandalları kullanarak kapsülleme sayfasını kapak sayfasının üstüne hizalayın (Şekil 1B).</li>
	<li>Önceden ayrılmış kapsüller kullanmadığınız sürece kapsül üstlerini ve altlarını ayırın. # 3 büyüklüğündeki sebze kapsülleri, kapatıldığında, 15.9 mm uzunluğunda, 5.57 mm dış çap (OD), 0.30 mL hacim ve 47 mg ağırlığındadır.</li>
	<li>Kapsül üstlerini kapsülleme tabakasına dökün (Şekil 1C). Üst kısımları dairesel hareketlerle deliklere hafifçe sallayın. Bunu yaparken, üst kısımların dökülmesini önlemek için kapsülleme tabakasının duvarındaki boşluğu bir elinizle veya bir toz serpme makinesi ile kapatın (Şekil 1D).<ol><li>Delikler doldurulduktan sonra, fazla kapsül üstlerini temiz bir kaba dökün (Şekil 1E). Baş aşağı kapsül üstlerini belirleyin ve ters çevirin (Şekil 1F). Tüm kapsül üstlerinin kapak sayfasında doğru yöne baktığından emin olun. Yanlış hizalama, kapsül üstlerinin kapsül tabanlarıyla düzgün şekilde birleşmemesine neden olabileceğinden, doğru yönlendirmenin sağlanması önemlidir.</li>
	</ol></li>
	<li>Kapsülleme sayfasını çıkarın ve doldurulmuş kapak sayfasını bir kenara koyun.</li>
	<li>Gövdeyi veya "alt" tabakayı çıkarın. Temiz, kuru ve düz bir yüzeye yerleştirin. Kapsülleme tabakasını alt tabakaya sabitleyin ve yerine doğru şekilde yerleştirmek için siyah mandalları kullanarak doğru hizalamayı sağlayın.</li>
	<li>Kapsül tabanlarını kapsülleme tabakasına dökün ve delikleri doldurmak için daha önce olduğu gibi dairesel hareketlerle sallayın. Fazla kapsül diplerini dökün. Baş aşağı kapsül diplerini belirleyin ve ters çevirin.</li>
	<li>Kapsülleme sayfasını alt sayfadan çıkarın ve bir kenara koyun.</li>
	<li>Asit/baz tozu karışımını doldurulmuş alt tabakaya dökün (Şekil 1G). Kapsül tabanlarını tozla doldurmak için plastik bir yayıcı kullanın (Şekil 1H). Tüm kapsül tabanlarının dolu olduğunu kontrol edin (Şekil 1I). Kullanılmayan asit/baz tozunu çıkarın.</li>
	<li>Kapak tabakasını düz bir yüzeye yerleştirin ve doğru oturmasını sağlamak için orta tabakayı siyah mandallarla hizalayarak üstüne yerleştirin. Tüm kapsül üstlerini orta tabakadaki karşılık gelen deliklerle hizaladığınızdan emin olun.</li>
	<li>Kapak sayfasını yapıştırılmış orta tabaka ile ters çevirin ve doldurulmuş alt tabaka ile hizalayın (Şekil 1J).</li>
	<li>Kapsülün her iki tarafını birbirine uydurarak üst ve alt kısımları birleştirmek için kapak tabakasına her taraftan eşit şekilde hafifçe bastırın (Şekil 1K).</li>
	<li>Kapak sayfasını ve orta sayfayı alt sayfadan çıkarın. Bu noktada, kapsül altları ve üstleri düzgün bir şekilde birleştirilmelidir.<ol><li>Her kapsülün üst ve alt kısmının sıkıca oturduğundan emin olun; Değilse, sıkı bir uyum oluşturmak için kapsülün üst ve alt kısmına manuel olarak bastırın. Doldurulmuş kapsülleri çıkarın ve hava geçirmez, sızdırmaz bir kaba koyun (Şekil 1L). NOT: Güvenli kullanım için, kullanıcıların kişisel koruyucu ekipman (KKD) ve yüz koruması kullanmaları önemlidir. Yeterli havalandırma sağlanmalı ve maddenin cilt, göz veya giysilerde yutulmasını, solunmasını ve temasını önlemek için önlemler alınmalıdır. Ek olarak, toz oluşumunu önlemek önemlidir. Güvenlikle ilgili ayrıntılı bilgi için lütfen oksalik asit ve sodyum bikarbonat için güvenlik bilgi formuna (SDS) bakın. Asit/baz kapsüllerin bütünlüğünü korumak için doğrudan güneş ışığından ve yüksek nemden uzakta saklanması tavsiye edilir. Kullanılmayan kapsülleri kapalı, hava geçirmez bir kapta saklayın. Kapsüller kuru ve nemden uzak tutulduğu sürece, optimum işlevselliği sağlamak için etkili bir şekilde kullanılabilirler.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Silikon tıpa imalatı
<ol><li>Kaynaşmış biriktirme modelleme (FDM) 3D yazıcı kullanarak (Malzeme Tablosuna bakın), Ek Dosya 1'de sağlanan STL dosyasını kullanarak bir kalıp plakası yazdırın.</li>
	<li>Kalıp plakasının alt tarafına, her açıklığın kapatılması için şeffaf bir ambalaj bandı yerleştirin (Şekil 2A).</li>
	<li>Ağırlıkça 1:1 oranında (örneğin, Kısım A ve Kısım B'nin her biri 50 g) piyasada bulunan silikon kalıp malzemesini bir karıştırma kabına karıştırın (Malzeme Tablosuna bakın). Tek kullanımlık bir kaşık kullanarak, kimyasal bileşiği yaklaşık 5 dakika veya homojen hale gelene kadar iyice karıştırın.</li>
	<li>Kalıp plakasını ambalaj bandıyla birlikte bir kağıt parçasının üzerine yerleştirin. Kağıt, kalıp plakasından olası silikon dökülmesini yakalayacaktır.</li>
	<li>Silikon karışımını her bir tıpa deliğine dökmeye başlayın ve hepsinin dolu olduğundan emin olun (Şekil 2B). Silikonu her bir durdurucu deliğine yaymak için lastik bir silecek kullanın (Şekil 2C). Kalan silikon karışımını kalıp plakasının yüzeyinden çıkarın.</li>
	<li>Lastik tıpaları 4 saat kurumaya bırakın. Tıpaların tamamen kürlendiğinden emin olduktan sonra (örneğin, silikon karışımı tamamen kurumuş ve sertleşmiş), bandı kalıp plakasının arkasından çıkarın (Şekil 2D) ve ardından tıpaları kalıptan çıkarmaya başlayın (Şekil 2E).</li>
	<li>Tıpalara bağlı fazla silikonu çıkarın (Şekil 2F).</li>
</ol>3. Balon etiketi montajı
<ol><li>Delici aleti (örn. düz diş penası) silikon tıpaya dikkatlice yerleştirin (Şekil 3A) (bkz. Malzeme Tablosu). Delici aleti 15 G'lik bir şırınga iğnesine yerleştirin ve ardından delici aleti silikon tıpadan çıkarın, içeride sadece 15 G'lik iğne kalacak şekilde (Şekil 3B). Delici alet, herhangi bir malzemeyi kesmeden veya çıkarmadan silikon tıpa içinde bir yarık oluşturacaktır.</li>
	<li>50 lb'lik bir misina parçasını 150 mm uzunluğa kadar kesin ( Malzeme Tablosuna bakın). Misinayı 15 G şırınga iğnesinden silikon tıpaya sokun (Şekil 3C).<ol><li>Tıpayı ve misinayı dikkatlice bir arada tutarken, 15 G şırınga iğnesini durdurucunun gövdesinden çıkarın ve misinayı durdurucunun içinde bırakın (Şekil 3D). Misina uzunluklarının durdurucunun her iki tarafında eşit olduğundan emin olun.</li>
	</ol></li>
	<li>İki asit/baz tozu dolu kapsülü bir lateks balona yerleştirin (Şekil 3E) (bkz. Lastik bant genişletme aletini (yani kastrasyon bandı pensesi) kullanarak balon açıklığını genişletin ve ardından oltanın iki ucunu balonun dışında bırakarak balon açıklığına dikkatlice bir silikon tıpa yerleştirin (Şekil 3F).</li>
	<li>Lastik bant genişletme aletine iki O-ring (1.6 mm genişliğinde, 8.1 mm iç çap, Malzeme Tablosuna bakın) yerleştirin ve genişletin. Lateks balonun boynunu genişletilmiş iki O-ringden geçirin (Şekil 3G). İki O-ringi dikkatlice lastik bant genişletme aletinden çekin ve durdurucuyu ortalayarak balonun boynuna sıkıca sarın (Şekil 3H).</li>
</ol>4. Sensörlü Balık kapaklarına balon etiketi eki
<ol><li>Oltanın bir ucunu Sensör Balık kapağındaki küçük deliklerden birinden geçirin (Malzeme Tablosuna bakın) ve kapağın ortasındaki büyük delikten geçirin (Şekil 4A).</li>
	<li>Oltanın iki ucunu birbirine bağlayın ve kapağın üst kısmı ile balonun tabanı arasında yaklaşık 13 ila 26 mm bırakın. Oltayı bağlarken üst üste dört el düğümü kullanın.</li>
	<li>Fazladan oltayı takılı bırakın, çünkü bir düğüme çok yakın kesmek potansiyel olarak düğümün çözülmesine neden olabilir (Şekil 4B).</li>
	<li>Düğümün her iki tarafındaki oltayı parmaklarınızla kavrayarak ve mümkün olduğunca sert çekerek düğümü test edin. Oltayı istemeden lastik tıpadan yırtabileceğinden, balona çok yaklaşmamaya dikkat edin.</li>
</ol>

Sensör balıklarını ve canlı balıkları kurtarmak için balon etiketi düzeneğini optimize etme

<ol>
	<li>Uria-Martinez, R., 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=U.S.+Hydropower+Market+Report.">U.S. Hydropower Market Report.</a> Oak Ridge National Laboratory. , (2021).</li><li>Kao, S., 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=New+stream-reach+development:+a+comprehensive+assessment+of+hydropower+energy+potential+in+the+United+States.">New stream-reach development: a comprehensive assessment of hydropower energy potential in the United States.</a> Oak Ridge National Laboratory. , (2014).</li><li>Martinez, J. J., Deng, Z. D., Mueller, R., Titzler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+characterization+of+the+biological+performance+of+a+Francis+turbine+retrofitted+with+a+modular+guide+vane.">In situ characterization of the biological performance of a Francis turbine retrofitted with a modular guide vane.</a> Applied Energy. 276, 115492 (2020).</li><li>&#268;ada, G. l. e. n. n. . F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+advanced+hydroelectric+turbines+to+improve+fish+passage+survival.">The development of advanced hydroelectric turbines to improve fish passage survival.</a> Fisheries. 26, 14-23 (2001).</li><li>Tuononen, E. I., Cooke, S. J., Timusk, E. R., Smokorowski, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extent+of+injury+and+mortality+arising+from+entrainment+of+fish+through+a+Very+Low+Head+hydropower+turbine+in+central+Ontario,+Canada.">Extent of injury and mortality arising from entrainment of fish through a Very Low Head hydropower turbine in central Ontario, Canada.</a> Hydrobiologia. 849, 407-420 (2020).</li><li>Deng, Z., Carlson, T. J., Duncan, J. P., Richmond, M. C., Dauble, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+an+autonomous+sensor+to+evaluate+the+biological+performance+of+the+advanced+turbine+at+Wanapum+Dam.">Use of an autonomous sensor to evaluate the biological performance of the advanced turbine at Wanapum Dam.</a> Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2, 053104 (2010).</li><li>Martinez, J. J., 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=Hydraulic+and+biological+characterization+of+a+large+Kaplan+turbine.">Hydraulic and biological characterization of a large Kaplan turbine.</a> Renewable energy. 131, 240-249 (2019).</li><li>Zhiqun Deng, , 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=Six-degree-of-freedom+sensor+fish+design+and+instrumentation.">Six-degree-of-freedom sensor fish design and instrumentation.</a> 7, 3399-3415 (2007).</li><li>Deng, Z. D., 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=Design+and+implementation+of+a+new+autonomous+sensor+fish+to+support+advanced+hydropower+development.">Design and implementation of a new autonomous sensor fish to support advanced hydropower development.</a> Review of Scientific Instruments. 85, 115001 (2014).</li><li>Deng, Y., Jia, Y., Haoran, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+ionicity+and+chain+structure+on+the+physicochemical+properties+of+protic+ionic+liquids.">Effects of ionicity and chain structure on the physicochemical properties of protic ionic liquids.</a> AIChE Journal. 66 (10), e16982 (2020).</li><li>Salalila, A., Deng, Z. D., Martinez, J. J., Lu, J., Baumgartner, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+fish-friendly+self-cleaning+horizontal+irrigation+screen+using+autonomous+sensors.">Evaluation of a fish-friendly self-cleaning horizontal irrigation screen using autonomous sensors.</a> Marine and Freshwater Research. 70, 1274-1283 (2019).</li><li>Martinez, J., 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=In+situ+characterization+of+turbine+hydraulic+environment+to+support+development+of+fish-friendly+hydropower+guidelines+in+the+lower+Mekong+River+region.">In situ characterization of turbine hydraulic environment to support development of fish-friendly hydropower guidelines in the lower Mekong River region.</a> Ecological engineering. 133, 88-97 (2019).</li><li>Heisey, P. G., Mathur, D., D'Allesandro, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+technique+for+assessing+fish+passage+survival+at+hydro+power+stations.">A new technique for assessing fish passage survival at hydro power stations.</a> International Atomic Energy Agency. , (1993).</li><li>Heisey, P. G., Mathur, D., Rineer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+reliable+tag-recapture+technique+for+estimating+turbine+passage+survival:+application+to+young-of-the-year+American+shad+(Alosa+sapidissima).">A reliable tag-recapture technique for estimating turbine passage survival: application to young-of-the-year American shad (Alosa sapidissima).</a> Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 49 (9), 1826-1834 (1992).</li><li>Mathur, D., Heisey, P. G., Euston, E. T., Skalski, J. R., Hays, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbine+passage+survival+estimation+for+chinook+salmon+smolts+(Oncorhynchus+tshawytscha)+at+a+large+dam+on+the+Columbia+River.">Turbine passage survival estimation for chinook salmon smolts (Oncorhynchus tshawytscha) at a large dam on the Columbia River.</a> Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 53 (3), 542-549 (1996).</li><li>Mathur, D., Heisey, P. G., Robinson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbine-passage+mortality+of+juvenile+American+shad+at+a+low-head+hydroelectric+dam.">Turbine-passage mortality of juvenile American shad at a low-head hydroelectric dam.</a> Transactions of the American Fisheries Society. 123 (1), 108-111 (1994).</li><li>Watson, S., 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=Safe+passage+of+American+Eels+through+a+novel+hydropower+turbine.">Safe passage of American Eels through a novel hydropower turbine.</a> Transactions of the American Fisheries Society. 151, 711-724 (2022).</li><li>Al-Tabakha, M. o. a. w. i. a. . M., 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=Influence+of+capsule+shell+composition+on+the+performance+indicators+of+hypromellose+capsule+in+comparison+to+hard+gelatin+capsules.">Influence of capsule shell composition on the performance indicators of hypromellose capsule in comparison to hard gelatin capsules.</a> Drug Development and Industrial Pharmacy. 41 (10), 1726-1737 (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydropower+Vision.">Hydropower Vision.</a> U.S. Department of Energy. , (2016).</li><li>Duncan, J. o. a. n. n. e. . P., 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=Physical+and+ecological+evaluation+of+a+fish-friendly+surface+spillway.">Physical and ecological evaluation of a fish-friendly surface spillway.</a> Ecological Engineering. 110, 107-116 (2018).</li><li>Trumbo, B. r. a. d. l. y. . A., 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=Improving+hydroturbine+pressures+to+enhance+salmon+passage+survival+and+recovery.">Improving hydroturbine pressures to enhance salmon passage survival and recovery.</a> Reviews in fish biology and fisheries. 24, 955-965 (2014).</li><li>Pohanish, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Sittig's handbook of toxic and hazardous chemicals and carcinogens. , (2017).</li><li>U.S. Food and Drug Administration. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CFR - Code of Federal Regulations Title 21. , (1994).</li></ol>

Yazarların çıkar çatışması yoktur.

Bu çalışma, 18.3 ° C'de 5 mL su enjekte edilen üç kapsüllü balon etiketlerinin, iki kapsüllü ve dört kapsüllü balon etiketlerine kıyasla daha yavaş bir başlangıç şişirme süresine ve sürekli olarak daha büyük hacme sahip olduğu sonucuna varmıştır. Balon etiketlerine 12.7 °C'de su enjekte edildiğinde, ortalama hacim daha küçüktü ve şişirme süresi daha uzundu. Önce üç kapsül sönmeye başlar, ardından dört kapsül ve son olarak iki kapsül gelir. Her su sıcaklığıyla ilişkili e...

Hidroelektrik, dünya çapında önemli bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde hidroelektrik, yenilenebilir kaynaklardanüretilen elektriğin tahminen %38'ine veya 274 TWh'sine katkıda bulunur 1 ve yılda yaklaşık 460 TWh ekleme potansiyeline sahiptir2. Bununla birlikte, hidroelektrik gelişimi arttıkça, hidrolik geçiş sırasında balık yaralanması ve ölümleri ile ilgili endişeler çok önemli hale gelmiştir3. Hızlı dekompresyon (barotravma), kayma gerilimi, türbülans, grevler, kavitasyon ve öğütme dahil olmak üzere geçiş sırasında balık yaralanmalarına çeşitli mekanizmalar katkıda bulunur4. Bu yaralanma mekanizmaları balığın genel durumu üzerinde hemen bir etkiye sahip olmasa da, onları hastalıklara, mantar enfeksiyonlarına, parazitlere ve avlanmaya karşı daha savunmasız hale getirebilir5. Ek olarak, türbinler veya diğer hidrolik yapılarla çarpışmalardan kaynaklanan doğrudan fiziksel yaralanmalar önemli ölümlere yol açabilir ve hidroelektrik gelişiminde bu risklerin azaltılmasının önemini vurgulamaktadır.
Balık geçiş koşullarını değerlendirmek için en yaygın yöntemlerden biri, Sensör Balıkları ve canlı balıkları hidrolik yapılar 6,7 yoluyla serbest bırakmaktır. Sensör Balık, balıkların türbinler, dolusavaklar ve baraj baypas alternatifleri 8,9 dahil olmak üzere hidrolik yapılardan geçiş sırasında yaşadıkları fiziksel koşulları incelemek için tasarlanmış otonom bir cihazdır. 3D ivmeölçer, 3D jiroskop, sıcaklık sensörü ve basınç sensörü9 ile donatılmış Sensor Fish, balık geçiş koşulları hakkında değerli veriler sağlar.
Sensör Balıklarına ve canlı balıklara dışarıdan takılan kendiliğinden şişen balonlar olan balon etiketleri, hidrolik yapılardan geçtikten sonra toparlanmalarına yardımcı olur. Balon etiketleri, gaz üreten kimyasallarla (örneğin oksalik asit ve sodyum bikarbonat) doldurulmuş çözünebilir kapsüllerden, bir silikon tıpadan ve bir misinadan oluşur. Yerleştirmeden önce, silikon tıpadan balonun içine su enjekte edilir. Su, bitkisel bazlı kapsülleri çözerek balonu şişiren gaz üreten kimyasal bir reaksiyonu tetikler. Bu nötralizasyon reaksiyonunda, zayıf bir baz olan sodyum bikarbonat ve zayıf bir asit olan oksalik asit, karbondioksit, su ve sodyum oksalat10 oluşturmak üzere reaksiyona girer. Kimyasal reaksiyon aşağıda verilmiştir:
2NaHCO3+ H2 C2O 4 → 2CO 2 + 2H2O + Na 2 C2 O4
Şişirilmiş balon, Sensör Balıklarının ve canlı balıkların kaldırma kuvvetini artırarak, daha kolay iyileşme için su yüzeyinde yüzmelerini sağlar.
Yüzdürme sağlamak ve bir numunenin (örneğin, Sensör Balığı veya canlı balık) alınmasını kolaylaştırmak için gereken balon etiketlerinin sayısı, numunenin hacmine ve kütle özelliklerine bağlı olarak değişebilir. Balon etiketi şişirme süresi, farklı sıcaklıklarda su enjekte edilerek ayarlanabilir. Daha soğuk su şişirme süresini artırırken, daha sıcak su onu azaltacaktır. Balon etiketleri, Hood River, Oregon11'deki benzersiz bir yatay, düz plaka balık ve enkaz perde yapısı olan Farmers Screen ve Lao Demokratik Halk Cumhuriyeti12'deki Nam Ngum Barajı'ndaki bir Francis türbini dahil olmak üzere çeşitli yerlerde başarıyla kullanılmıştır. Piyasada bulunan bir başka balon etiketi örneği de Hi-Z Turb'N Tag13,14'tür. Hi-Z Turb'N Etiketi, şişirme süresinin enjekte edilen su sıcaklığına bağlı olarak 2 dakika ile 60 dakika arasında ayarlanmasını sağlar13. Bu teknoloji, Columbia Nehri üzerindeki Rocky Reach Barajı'nda salınan Chinook somon smoltlarını ve Connecticut Nehri15,16 üzerindeki Hadley Falls Barajı'ndaki genç Amerikan tıraşını içeren çalışmalar da dahil olmak üzere birçok saha sahasında balık çalışmalarında kullanılmıştır. Her iki teknoloji de geri kazanım için balon etiketlerini şişirmek için asit-baz kimyasal reaksiyonlarını kullanır.
Bu yöntem, balon başına yalnızca 0,50 ABD doları tahmini malzeme maliyeti ile üretimde maliyet etkinliği ve basitlik sunar. Burada açıklandığı gibi, üretim sürecini takip etmek kolaydır ve balon etiket üretimini herkes için erişilebilir hale getirir.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D Printed Silicone Stopper Plate</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ARC800 Sensor Fish</td>
			<td>ATS</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FDM 3D printer</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual Capsule Filler Machine CN-400CL (Size #3)</td>
			<td>Capsulcn</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mold Star 15 SLOW</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil-Resistant Buna-N O-Ring</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>SN: 9262K141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxalic Acid, 98%, Anhydrous Powder (C2H2O4)&#160;</td>
			<td>Thermo Scientific&#160;</td>
			<td>CAS: 144-62-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber Band Expansion Tool</td>
			<td>iplusmile</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Separated Vegetable Cellulose Capsules (Size #3)</td>
			<td>Capsule Connection</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smiley Face YoYo Latex balloon</td>
			<td>YoYo Balloons, Etc.</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate Powder (CHNaO3)&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>CAS: 144-55-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectra Fiber Braided Fishing Line (50 lbs.)</td>
			<td>Power Pro</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

balloon tag manufacturing technique for sensor fish and live fish recovery

Balıklar, hidroelektrik barajlarındaki hidrolik nakillerden geçtiklerinde, bu nakiller aşağı akış baypas sistemleri, modifiye dolusavaklar ve türbinler gibi balık dostu olacak şekilde tasarlanmış olsalar bile, yaralanmalar ve ölümler yaşayabilirler. Hidrolik yapılarda balık geçiş koşullarını incelemek için kullanılan ana yöntemler, Sensör Balık teknolojisi ve canlı balık kullanılarak doğrudan, yerinde test yapılmasını içerir. Sensör Balık verileri, fiziksel stres faktörlerini ve balık geçiş ortamındaki konumlarını belirlemeye yardımcı olurken, canlı balıklar yaralanma ve ölüm oranı açısından değerlendirilir. Sensör Balıklarına ve canlı balıklara dışarıdan takılan kendiliğinden şişen balonlar olan balon etiketleri, hidrolik yapılardan geçtikten sonra toparlanmalarına yardımcı olur.
Bu makale, iki farklı sıcaklıkta oksalik asit, sodyum bikarbonat tozları ve su karışımı içeren değişen sayıda çözünebilir, bitkisel bazlı kapsüllere sahip balon etiketlerinin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Araştırmamız, 18.3 ° C'de 5 mL su enjekte edilen üç kapsüllü balon etiketlerinin sürekli olarak istenen balon hacmine ulaştığını belirledi. Bu etiketlerin ortalama şişirme hacmi 114 cm3, standart sapması 1,2cm3'tür. 18.3 °C'de su enjekte edilen balon künyeleri arasında iki kapsüllü balon künyelerinin tam şişirmeye ulaşmasının en uzun sürdüğü gözlemlendi. Ek olarak, dört kapsüllü balon etiketleri daha hızlı bir enflasyon başlangıç zamanı gösterirken, üç kapsüllü balon etiketleri daha hızlı bir deflasyon başlangıç zamanı gösterdi. Genel olarak, bu yaklaşımın yeni teknolojilerin performansını doğrulamak, türbin tasarımını iyileştirmek ve balık geçiş koşullarını iyileştirmek için operasyonel kararlar almak için etkili olduğu kanıtlanmıştır. Araştırma ve saha değerlendirmeleri için değerli bir araç olarak hizmet eder ve hidrolik yapıların hem tasarımının hem de işletilmesinin iyileştirilmesine yardımcı olur.

Hydropower is a significant renewable energy resource worldwide. In the United States, hydropower contributes an estimated 38% or 274 TWh of electricity generated from renewable sources1 and has the potential to add approximately 460 TWh per year2. However, as hydropower development increases, concerns about fish injury and mortality during hydraulic passage have become paramount3. Various mechanisms contribute to fish injuries during passage, including rapid decompression (barotrauma), shear stress, turbulence, strikes, cavitation, and grinding4. Although these injury mechanisms may not have an immediate impact on the overall condition of the fish, they can render them more vulnerable to diseases, fungal infections, parasites, and predation5. Additionally, direct physical injuries resulting from collisions with turbines or other hydraulic structures can lead to significant mortality, emphasizing the importance of mitigating these risks in hydropower development.
One of the most common methods for evaluating fish passage conditions is releasing Sensor Fish and live fish through hydraulic structures6,7. The Sensor Fish is an autonomous device designed to study the physical conditions that fish experience during passage through hydraulic structures, including turbines, spillways, and dam bypass alternatives8,9. Equipped with a 3D accelerometer, 3D gyroscope, temperature sensor, and pressure sensor9, the Sensor Fish provides valuable data on fish passage conditions.
Balloon tags, which are self-inflating balloons attached externally to Sensor Fish and live fish, assist in their recovery after passing through hydraulic structures. The balloon tags consist of dissolvable capsules filled with gas-generating chemicals (e.g., oxalic acid and sodium bicarbonate), a silicone stopper, and a fishing line. Prior to deployment, water is injected through the silicone stopper into the balloon. The water dissolves the vegetable-based capsules, triggering a chemical reaction that produces gas&#160;inflating the balloon. In this neutralization reaction, sodium bicarbonate, a weak base, and oxalic acid, a weak acid, react to form carbon dioxide, water, and sodium oxalate10. The chemical reaction is provided below:
2NaHCO3+ H2C2O4 &#8594; 2CO2 + 2H2O + Na2C2O4
The inflated balloon increases the buoyancy of the Sensor Fish and live fish, enabling them to float on&#160;the water surface for easier recovery.
The number of balloon tags required to achieve flotation and facilitate the retrieval of a sample (e.g., Sensor Fish or live fish) may vary based on the volume and mass characteristics of the sample. The duration of balloon tag inflation can be adjusted by injecting water at different temperatures. Colder water will increase the inflation time, while warmer water will decrease it. Balloon tags have been successfully employed in various locations, including the Farmers Screen, a unique horizontal, flat-plate fish and debris screen structure in Hood River, Oregon11, and a Francis turbine at Nam Ngum Dam in the Lao People&#39;s Democratic Republic12. Another commercially available balloon tag example is the Hi-Z Turb&#39;N Tag13,14. The Hi-Z Turb&#39;N Tag allows inflation time to be adjusted between 2 min and 60 min, depending on the injected water temperature13. This technology has been used in fish studies at many field sites, including studies involving Chinook salmon smolts released at Rocky Reach Dam on the Columbia River and juvenile American shad at Hadley Falls Dam on the Connecticut River15,16. Both technologies utilize acid-base&#160;chemical reactions to inflate the balloon tags for recovery.
This method offers cost-effectiveness and simplicity in manufacturing, with an estimated material cost of only $0.50 per balloon. As described here, the manufacturing process is easy to follow, making balloon tag production accessible to anyone.

Yazar Spotlight: Balık Geçişi Çalışmaları için Uygun Maliyetli ve Özelleştirilebilir Balon Etiketleri Geliştirme 

Sensörlü Balık ve Canlı Balık Geri Kazanımı için Balon Etiketi Üretim Tekniği

This research focuses on developing and evaluating cost-effective balloon tags for fish passage studies and hydraulic structures. Our aim is to assess the effectiveness of different balloon tag configurations for the recovery of sensor fish and live fish after they pass through these hydraulic structures. The balloon tag protocol we developed offer a cost effectiveness, customizability, and adjustable inflation times.It is a low-cost solution for large scale studies with limited budgets. It helps to understand the impact of hydraulic structures on fish and can be tailored to different species and environments. We have developed a cost-effective balloon tag manufacturing process.This will enhance our understanding of balloon tag performances under different conditions, enabling tailored testing and facilitating environmental impact assessments for developing and operating fish-friendly hydropower systems.

Balon etiketleri üretmek için en uygun yöntemleri belirlemek için, balona enjekte edilen suyun hacmine ve sıcaklığına odaklanan bir çalışma yapılmıştır. Çalışmada, enflasyon başlangıç zamanı, tam enflasyon zamanı, deflasyon başlangıç zamanı ve tam enflasyondaki balonun hacmi dahil olmak üzere çeşitli girdi parametreleri incelenmiştir. Çalışma, ortam sıcaklığı 21 °C olan bir masada gerçekleştirilmiştir.
Çalışma için toplam 360 adet balon künyesi ha...

Watch this Scientific Journal Video about Developing Cost-Effective and Customizable Balloon Tags for Fish Passage Studies at JoVE.com

Sensör Balıkları ve canlı balıkları geri kazanmak için balon etiketlerinin tasarlanması ve üretilmesi için bir protokol sunulmakta, hidrolik yapılarda fiziksel durumlarının ve biyolojik performanslarının değerlendirilmesine olanak sağlanmaktadır. Yöntem, balon hacmi, şişirme/indirme süreleri, bileşen seçimi ve enjekte edilen suyun özellikleri gibi faktörleri göz önünde bulundurarak balon etiketi performansını optimize eder.

Fish may experience injuries and mortality when they pass through hydraulic conveyances at hydropower dams, even if these conveyances are designed to be ...

Bu araştırma, balık geçiş çalışmaları ve hidrolik yapılar için uygun maliyetli balon etiketlerinin geliştirilmesine ve değerlendirilmesine odaklanmaktadır. Amacımız, sensör balıkların ve canlı balıkların bu hidrolik yapılardan geçtikten sonra geri kazanılması için farklı balon etiketi konfigürasyonlarının etkinliğini değerlendirmektir. Geliştirdiğimiz balon etiket protokolü, uygun maliyet, özelleştirilebilirlik ve ayarlanabilir şişirme süreleri sunar.Kısıtlı bütçelerle büyük ölçekli çalışmalar için düşük maliyetli bir çözümdür. Hidrolik yapıların balıklar üzerindeki etkisini anlamaya yardımcı olur ve farklı türlere ve ortamlara uyarlanabilir. Uygun maliyetli bir balon etiketi üretim süreci geliştirdik.Bu, farklı koşullar altında balon etiketi performanslarına ilişkin anlayışımızı geliştirecek, balık dostu hidroelektrik sistemleri geliştirmek ve işletmek için özel testler yapılmasını sağlayacak ve çevresel etki değerlendirmelerini kolaylaştıracaktır.

balloon-tag-manufacturing-technique-for-sensor-fish-live-fish

Research

JoVE Journal

Engineering

Balloon Tag Manufacturing Technique for Sensor Fish and Live Fish Recovery

1.0K Görüntüleme.  Pacific Northwest National Laboratory. Bu araştırma, balık geçiş çalışmaları ve hidrolik yapılar için uygun maliyetli balon etiketlerinin geliştirilmesine ve değerlendirilmesine odaklanmaktadır. Amacımız, sensör balıkların ve canlı balıkların bu hidrolik yapılardan geçtikten sonra geri kazanılması için farklı balon etiketi konfigürasyonlarının etkinliğini değerlendirmektir. Geliştirdiğimiz balon etiket protokolü, uygun maliyet, özelleştirilebilirlik ve ayarlanabilir şişirme süreleri sunar.

Video: Yazar Spotlight: Balık Geçişi Çalışmaları için Uygun Maliyetli ve Özelleştirilebilir Balon Etiketleri Geliştirme 

Fish may experience injuries and mortality when they pass through hydraulic conveyances at hydropower dams, even if these conveyances are designed to be fish-friendly, such as downstream bypass systems, modified spillways&#160;and turbines. The main methods used to study fish passage conditions in hydraulic structures involve direct, in situ testing using Sensor Fish technology and live fish. Sensor Fish data helps identify physical stressors and their locations in the fish passage environment, while live fish are assessed for injuries and mortality. Balloon tags, which are self-inflating balloons attached externally to Sensor Fish and live fish, aid in their recovery after passing through hydraulic structures.
This article focuses on the development of balloon tags with varying numbers of dissolvable, vegetable-based capsules containing a mixture of oxalic acid, sodium bicarbonate powders, and water at two different temperatures. Our research determined that balloon tags with three capsules, injected with 5 mL of water at 18.3 &#176;C, consistently achieved the desired balloon volume. These tags had a mean inflation volume of 114 cm3 with a standard deviation of 1.2 cm3. Among the balloon tags injected with water at 18.3 &#176;C, it was observed that the two-capsule balloon tags took the longest time to reach full inflation. In addition, the four-capsule balloon tags demonstrated a faster inflation start time, while the three-capsule balloon tags demonstrated a faster deflation start time. Overall, this approach proves to be effective for validating the performance of new technologies, improving turbine design, and making operational decisions to enhance fish passage conditions. It serves as a valuable tool for research and field evaluations, aiding in the refinement of both the design and operation of hydraulic structures.

A protocol is presented for designing and manufacturing balloon tags to recover Sensor Fish and live fish, allowing assessment of their physical condition and biological performance in hydraulic structures. The method optimizes balloon tag performance by considering factors such as balloon volume, inflation/deflation times, component selection, and the characteristics of the injected water.

Mühendislik

Acid/Base Encapsulation for Balloon Tag Assembly

To begin, in a mixing cup, combine oxalic acid and sodium bicarbonate, maintaining a weight ratio of one to two. If the acid-based powder mix becomes crystalline, grind it into a fine powder using a mortar and pestle. To fill the capsules using a semi-automatic capsule filling machine, place the cap sheet on a clean, dry surface.Align the encapsulation sheet over the cap sheet. Separate the capsule tops and bottoms unless using pre-separated capsules. Pour the capsule tops into the encapsulation sheet and shake the sheet gently in a circular motion to fill the holes with the tops.Collect the leftover capsule tops in a clean cup. Detach the encapsulation sheet from the completely filled cap sheet and keep the cap sheet aside. Identify and flip the capsule tops that are upside down.Next, place the body or bottom sheet on a clean, dry, flat surface. Fix the encapsulation sheet to the bottom sheet and secure the alignment with the black pegs. Pour the cap bottoms onto the encapsulation sheet and shake as described previously to fill all the holes.Then pour off the excess capsule bottoms from the sheet. Remove the encapsulation sheet from the filled bottom sheet. Flip any capsule bottoms found upside down.Now, disperse the acid base powder mixture onto the filled bottom sheet. Using a plastic spreader, fill the capsule bottoms with the powder. After positioning the filled cap sheet on a flat surface, mount the middle sheet on its top.Invert the cap sheet affixed to the middle sheet on the filled bottom sheet, ensuring a proper mutual alignment. Press gently, but equally on all sides of the cap sheet to join and fit the tops and bottoms of the capsules. Then remove the cap sheet and the middle sheet from the bottom sheet, leaving the capsule tops and bottoms joined.Check each capsule to ensure its top and bottom are fitted tightly. If not, manually press and tighten the top and bottom together. Finally, transfer the filled capsules to an airtight sealable container.

Balon Etiketi Montajı için Asit/Baz Kapsüllemesi

Manufacturing Silicone Stopper for Balloon Tag Assembly

To begin, mix both commercial silicone mold material components in a mixing cup, maintaining a one-to-one weight ratio. Stir thoroughly with a disposable spoon for about five minutes until the mixture becomes uniform in appearance. Then position the 3D-printed mold plate fitted with packing tape over a sheet of paper.Pour the silicone mixture into each stopper hole, ensuring all the holes are filled. Using a rubber squeegee, spread the silicone evenly into each stopper hole before clearing any leftover silicone. Leave the rubber stoppers to dry for four hours.Once the stoppers have fully cured as indicated by the complete drying and hardening of the silicone mixture, take off the tape from the back of the mold plate and pull the stoppers out of the mold. Finally, clean any surplus silicone attached to the stoppers.

Balon Etiket Montajı için Silikon Tıpa İmalatı

Balloon Tag Assembly and Attachment to Sensor Fish Caps

To begin the balloon tag assembly, carefully insert the piercing tool into the silicone stopper. Then insert the piercing tool attached to the stopper into a 15 gauge syringe needle. After that, remove the piercing tool from the silicone stopper leaving only the needle embedded in the stopper.Cut a six inch piece from a 50 pound fishing line. Insert the fishing line piece into the silicone stopper through the 15 gauge needle. While holding the stopper and the fishing line together, carefully retract the needle from the stopper leaving the fishing line inside the stopper.Next, insert two acid-based powder filled capsules into a latex balloon. Using a rubber band expansion tool like a castration band plier, gently expand the balloon opening. Then carefully insert one silicone stopper into the balloon opening, making sure to keep the two ends of the fishing line outside the balloon.Place two O-rings onto the rubber band expansion tool and expand them. Push the neck of the latex balloon through the two expanded O-rings. Carefully pull the two O-rings away from the rubber band expansion tool leaving them tightly wrapped around the balloon's neck centered on the stopper.Insert one end of the fishing line through one of the small holes in the sensor fish cap and pull it through the large hole at the center. Tie both ends of the fishing line together leaving a 0.5 to one inch gap from the top of the cap to the balloon base. Keep the extra fishing line attached as cutting it too close to a knot might cause it to untie.Studying the average inflation time for balloon tags with different volumes of water at two different temperatures revealed that full inflation occurred faster when using water at 18.3 degrees Celsius as compared to 12.7 degrees Celsius. A slower dissolution of the capsules at lower temperatures caused delayed inflation. Among the tested conditions, the three capsule balloon tags injected with five milliliters of water at 18.3 degrees Celsius exhibited consistent size with a mean volume of 114 cubic centimeters.At 18.3 degrees Celsius, the four capsule balloon tags demonstrated a faster inflation start time. However, the full inflation times for the two capsule and four capsule balloon tags were nearly identical. The three capsule balloon tag began deflating first followed by the four capsule, and finally, the two capsule balloon tags.