Name: construction and setup of a bench-scale algal photosynthetic bioreactor with temperature, light, and ph monitoring for kinetic growth tests
Uploaded: 2017-06-14T12:30:00
Duration: 10 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests at JoVE.com

इस शोध के वित्त पोषण के लिए लेखकों ने रिसर्च एंड इनोवेशन में राष्ट्रीय साइंस फाउंडेशन उभरते फ्रंटियर्स (पुरस्कार # 1332341) को स्वीकार किया है। लेखकों ने डॉ। एंड्रयू ग्रिसॉप, साथ ही साथ लैबजेक और डीएक्यूफ़ैक्टरी ऑनलाइन समर्थन समुदायों को उनकी सहायता के लिए स्वीकार करना और इस प्रक्रिया के दौरान दी जाने वाली सहायता के लिए भी सहायता करना चाहूंगा।

<ol>
	<li>Liu, X., Clarens, A. F., Colosi, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algae+biodiesel+has+potential+despite+inconclusive+results+to+date.">Algae biodiesel has potential despite inconclusive results to date.</a> Bioresour. Technol. 104, 803-806 (2012).</li><li>Chisti, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodiesel+from+microalgae.">Biodiesel from microalgae.</a> Biotechnol. Adv. 25 (3), 294-306 (2007).</li><li>Lardon, L., H&#233;lias, A., Sialve, B., Steyer, J. -. P., Bernard, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life-cycle+assessment+of+biodiesel+production+from+microalgae.">Life-cycle assessment of biodiesel production from microalgae.</a> Environ. Sci. Technol. 43 (17), 6475-6481 (2009).</li><li>Henry, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+on+the+Quantity+of+Gases+Absorbed+by+Water,+at+Different+Temperatures,+and+under+Different+Pressures.">Experiments on the Quantity of Gases Absorbed by Water, at Different Temperatures, and under Different Pressures.</a> Philos. Trans. R. Soc. London. 93 (1803), 29 (1803).</li><li>Wang, X., Hao, C., Zhang, F., Feng, C., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+the+growth+of+two+blue-green+algae+species+(Microsystis+aruginosa+and+Anabaena+spiroides)+by+acidification+treatments+using+carbon+dioxide.">Inhibition of the growth of two blue-green algae species (Microsystis aruginosa and Anabaena spiroides) by acidification treatments using carbon dioxide.</a> Bioresour. Technol. 102 (10), 5742-5748 (2011).</li><li>Juneja, A., Ceballos, R. M., Murthy, G. S. <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+Environmental+Factors+and+Nutrient+Availability+on+the+Biochemical+Composition+of+Algae+for+Biofuels+Production:+A+Review.">Effects of Environmental Factors and Nutrient Availability on the Biochemical Composition of Algae for Biofuels Production: A Review.</a> Energies. 6 (9), 4607-4638 (2013).</li><li>Bernard, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hurdles+and+challenges+for+modelling+and+control+of+microalgae+for+CO+2+mitigation+and+biofuel+production.">Hurdles and challenges for modelling and control of microalgae for CO 2 mitigation and biofuel production.</a> J. Process Control. 21 (10), 1378-1389 (2011).</li><li>Guest, J. S., van Loosdrecht, M. C. M., Skerlos, S. J., Love, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lumped+Pathway+Metabolic+Model+of+Organic+Carbon+Accumulation+and+Mobilization+by+the+Alga+Chlamydomonas+reinhardtii.">Lumped Pathway Metabolic Model of Organic Carbon Accumulation and Mobilization by the Alga Chlamydomonas reinhardtii.</a> Environ. Sci. Technol. 47 (7), 3258-3267 (2013).</li><li>Packer, A., Li, Y., Andersen, T., Hu, Q., Kuang, Y., Sommerfeld, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+neutral+lipid+synthesis+in+green+microalgae:+A+mathematical+model.">Growth and neutral lipid synthesis in green microalgae: A mathematical model.</a> Bioresour. Technol. 102 (1), 111-117 (2011).</li><li>Oren, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hundred+years+of+Dunaliella+research:+1905-2005.">A hundred years of Dunaliella research: 1905-2005.</a> Saline Systems. 1, 2 (2005).</li></ol>

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

इस पीबीआर प्रणाली में बेंच-स्केलेग अल्गल कैनेटीक ग्रोथ प्रयोगों की निगरानी और नियंत्रण करने की क्षमता है, जिससे विकास को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रयोगात्मक एसेल्स से अधिक दोहराए जाने वाले परिणामों की अनुमति मिलती है। हालांकि, संवेदक माप की सीमाओं और अनिश्चितताओं की समझ सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि संवेदक रीडिंग रिएक्टर की स्थिति को सही रूप से दर्शाती है इस समझ में सेंसर के साथ जुड़े माप सिद्धांतों की बुनियादी जानकारी, अंशांकन की प्रक्रिया और आवृत्ति, माप अनिश्चितता, और सेंसर किस प्रकार माप सकता है और क्या नहीं कर सकता। उदाहरण के लिए, यहां वर्णित प्रकाश संवेदक के लिए विद्युत प्रतिक्रिया समान रूप से दृश्यमान स्पेक्ट्रम रेंज में वितरित नहीं होती है, और सेंसर आउटपुट पर कुछ सुधार कारकों को लागू करने की आवश्यकता हो सकती है, इस संवेदक डेटा का विश्लेषण कैसे किया जाएगा इसके आधार पर। तापमान के स्तर और विविधताएं भी बेहद महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि तापमान में परिवर्तन काफी तेजी से हो सकता हैसंवेदक की प्रतिक्रिया को धीमा। संवेदक रीडिंग को प्रभावित करने वाले संभावित अंतरणों को समझना भी गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है; यह हस्तक्षेप इमारत से परिवेश में विद्युतीय शोर हो सकता है या माप पर्यावरण ( जैसे, सोडियम आयनों को 10 से अधिक पीएच मानों पर पीएच रीडिंग पर काफी प्रभाव डाल सकता है) 12 हो सकता है । इसके अलावा, एक समाधान में विशेष रूप से एक अत्यधिक आयनिक और प्रवाहकीय नमक समाधान में कई जांचों को डुबाना, हस्तक्षेप का एक संभावित स्रोत भी है। पीएच (या आयनिक ताकत, भंग ऑक्सीजन, भंग सीओ 2 आदि ) को मापने वाले इलेक्ट्रोड विशेष रूप से परिवेश के शोर के प्रति संवेदनशील होते हैं और आसानी से परेशान हो सकते हैं। इलेक्ट्रोड सिग्नल की सुरक्षा के लिए इस्तेमाल सिग्नल कंडीशनिंग गारंटी नहीं दे सकता है कि अन्य कारक जांच रीडिंग्स में हस्तक्षेप नहीं करेंगे। गुणवत्ता नियंत्रण के भाग के रूप में, अन्य प्रयोगशाला उपकरणों, जैसे हाथ से पकड़ी पीएच जांच, हाथ से पकड़े हुए स्पेक्ट्रोमीटर और थर्मामीटर, का उपयोग सत्यापन के लिए किया जाना चाहिएवह संवेदक रीडिंग और यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिस्टम को व्यवस्थित और ठीक से चल रहा है। एक अन्य सीमा को संबोधित किया जाना चाहिए सेंसर पर शैवाल और / या संवर्धन पर्यावरण का संभावित प्रभाव है। उदाहरण के लिए, यदि अल्गल मलबे या बुलबुले प्रकाश संवेदक के फोटोडियोड रिसेप्टर को कवर करते हैं, तो रीडिंग प्रभावित हो जाएंगे। इसी तरह, पीएच इलेक्ट्रोड बेहद संवेदनशील होते हैं और सटीक रीडिंग सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त देखभाल की आवश्यकता होती है। इन इलेक्ट्रोड एच + आयनों के निर्माण के कारण एक आंतरिक जंक्शन पर एक वोल्टेज अंतर को मापने के द्वारा काम करते हैं; जांच के भीतर एक हाइड्रेटेड बफर परत को सटीक माप बनाए रखने के लिए 12 आवश्यक है रिएक्टर के भीतर स्थितियों के आधार पर, यह परत बंद हो जाएगी, और सेंसर की प्रतिक्रिया प्रयोग के दौरान बदल सकती है, जबकि जांच जलमग्न हो सकती है। प्रारंभिक परीक्षणों में, पीएच वोल्टेज उत्पादन 20-दिवसीय प्रयोग के दौरान ~ 0.2 पीएच इकाइयों से अधिक नहीं बहाया गया, लेकिन संवेदक की प्रतिक्रिया में इस परिवर्तन को चिह्नित करने और अधिकतम प्रयोगात्मक चलाने के समय की पहचान करने के लिए आगे के आकलन को किया जाना चाहिए, खासकर अगर ठीक पीएच समायोजन / मात्रा की आवश्यकता है कई मौजूदा बेंच-स्पीरियल पीबीआर प्रणालियां अल्गल विकास का विश्लेषण करने के लिए बनाई गईं आंतरिक संस्कृति के वातावरण पर नजर रखने और नियंत्रण नहीं करती हैं क्योंकि यह समझने की जरूरत होती है कि अलग-अलग कारकों पर प्रभाव कैसे बढ़ता है, जिससे इस पद्धति में सिस्टम स्थापित करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है। यह प्रोटोकॉल वास्तविक समय निगरानी के साथ पीआरबी के निर्माण के लिए कदम-दर-चरण निर्देश देकर अधिक नियंत्रित प्रयोगों को सुलभ बनाने में सहायता कर सकता है। इसके अलावा, यह लाइव डेटा न केवल प्रयोगात्मक स्थितियों को बेहतर नियंत्रण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन संभावित कैनेटीक्स ( उदाहरण के लिए, सामान्य वृद्धि दर के संदर्भ के रूप में ऑप्टिकल घनत्व रीडिंग ) का अनुमान लगाने के लिए संभवतः इसका उपयोग किया जा सकता है। नियंत्रित प्रायोगिक सिस्टम अल्गल अनुसंधान को अधिक प्रतिलिपि बनाने योग्य बनाने में मदद कर सकते हैं। खंडपीठ पीबीआर एसएट्यूप्स जिन्हें मॉनिटर और नियंत्रित किया जाता है, प्रायोगिक डिजाइन में अनजाने कलाकृतियों को कम करके प्रायोगिक दक्षता को बढ़ा सकता है और अल्गल जैव ईंधन को स्थायी, वैकल्पिक ईंधन स्रोत बनाने के प्रयासों को आगे बढ़ाने में मदद कर सकता है।

वैश्विक जलवायु परिवर्तन और परिमित जीवाश्म ईंधन संसाधनों के बारे में बढ़ती चिंताओं के कारण, सरकार जीवाश्म ईंधन की खपत को कम करने के लिए नीतियां विकसित कर रही है और नए, टिकाऊ परिवहन ईंधन के विकास को प्रोत्साहित करने के लिए है। संयुक्त राज्य अमेरिका के पर्यावरण संरक्षण एजेंसी ने नवीकरणीय ईंधन मानक (आरएफएस) विकसित किया है, जिसके लिए 2022 तक अमेरिका के परिवहन ईंधन मिश्रण के वार्षिक 140 बिलियन गैलन नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से आते हैं। इन और इन्हें पूरा करने के लिए अभिनव और परिवर्तनकारी प्रौद्योगिकियां आवश्यक हैं भावी अक्षय ऊर्जा मानकों 1 ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करते हुए माइक्रोएल्गेजी-आधारित जैव ईंधन के उपयोग में राष्ट्रीय आरएफएस को पूरा करने में मदद करने की क्षमता है। माइक्रोएल्गे-आधारित जैव ईंधन में कई फायदे हैं, जो कि पहले-जनरेशन जैव ईंधन की तुलना में स्थलीय खाद्य फसलों पर आधारित हैं, जैसे मक्का और सोयाबीन। पहली पीढ़ी के जैव ईंधन के विपरीत, शैवाल-बीएस्ड जैव ईंधन कम जमीन, पानी और खाद्य से संबंधित संसाधनों का सेवन करती है, चूंकि शैवाल का साल भर और नमी या गंदे पानी से बंजर भूमि पर खेती की जा सकती है। माइक्रोएल्गे की तुलना में स्थलीय फसलों की तुलना में उच्च वृद्धि दर है और लिपिड के उच्च स्तर को जमा कर सकते हैं, जिसे आसानी से बायोडीजल 3 में परिवर्तित किया जा सकता है। वर्तमान में, कोई भी औद्योगिक पैमाने पर शैवाल-टू-बायोफ्यूएल पौधों ऊर्जा-गहन उत्पादन प्रक्रियाओं की ऊंची लागत के कारण मौजूद नहीं हैं, जो कि जैविक कील में एगल खेती, लिपिड अलगाव, और लिपिड रिफाइनिंग से मिलकर होती है। इन प्रक्रियाओं को और अधिक कुशल और टिकाऊ बनाने के लिए अधिक शोध की आवश्यकता है पीबीआर, जो ऑप्टिकली स्पष्ट हैं, एक कृत्रिम वातावरण में फोटोोट्रोफिक सूक्ष्मजीवों के उत्पादन के लिए संलग्न प्रतिष्ठान हैं, उन्हें सबसे अधिक आशाजनक खेती पद्धतियों में से एक माना जाता है। हालांकि, मौजूदा डिजाइनों में अभी भी शैवाल-से-बायोफ्यूल उत्पादन प्रक्रिया बनाने के लिए जरूरी मात्रात्मक उत्पादकता की कमी हैअधिक कुशल और आर्थिक रूप से आकर्षक 4 शक्तिशाली गणितीय मॉडल जो प्रकाश विकिरण और क्षीणन पर विचार करते हैं, पोषक तत्वों और सीओ 2 का परिवहन, और माइक्रोलॉगी की वृद्धि से पीबीआर डिजाइन और संचालन के अनुकूलन की सुविधा मिल सकती है। इन ऑप्टिमाइज़ेशन मॉडलों के लिए प्रजाति-विशिष्ट वृद्धि मापदंडों को निर्धारित करने के लिए खंडपीठ के विकास के प्रयोगों की आवश्यकता है। काइनेटिक परीक्षणों में वृद्धि के अनपेक्षित अवरोधकों को रोकने के लिए प्रयोगात्मक व्यवस्थाओं पर सावधानीपूर्वक निगरानी और नियंत्रण की आवश्यकता होती है। शैवाल की प्रकाश संश्लेषक प्रकृति ( यानी, सीओ 2 की उनकी खपत और प्रकाश का अवशोषण) को देखते हुए, नियंत्रित परिस्थितियों को बनाए रखना विशेष रूप से बेंच-स्तरीय पीबीआर में मुश्किल होता है। जैसा कि समीकरण 1 में दर्शाया गया है, विकास माध्यम में भंग हुआ सीओ 2 की मात्रा, सामान्यतः के रूप में चिह्नित है <img alt="समीकरण" src="/files/ftp_upload/55545/55545eq1.jpg" /> ( समीकरण 2 ), कम से कम, एक होगाका कार्य: 1) सीओ 2 आंशिक दबाव और हेनरी के संतुलन स्थिर, जो कि गैस की मात्रा तय करता है जो समाधान में भंग कर देगा ( समीकरण 3 ); 2) विकास माध्यम की प्रारंभिक रासायनिक संरचना, जो कार्बोनेट आयनों और पीएच ( समीकरण 4 और 5 ) की विशिष्टता और गतिविधि को प्रभावित करती है; और 3) तापमान, जो 3-5 5 के समीकरणों को प्रभावित करता है <img alt="समीकरण" src="/files/ftp_upload/55545/55545eq2.jpg" /> <img alt="समीकरण" src="/files/ftp_upload/55545/55545eq3.jpg" /> <img alt="समीकरण" src="/files/ftp_upload/55545/55545eq4.jpg" /> <img alt="समीकरण" src="/files/ftp_upload/55545/55545eq5.jpg" /> <img alt="समीकरण" src="/files/ftp_upload/55545/55545eq6.jpg" /> विभिन्न चरणों और कार्बन की रासायनिक विशिष्टता एक पीबीआर के भीतर लगातार भंग कार्बन एकाग्रता को मापने और बनाए रखने के लिए एक चुनौती पैदा करती हैअन्य शर्तों को स्थिर रखना ( जैसे, पीएच बढ़ जाती है क्योंकि शैवाल सीओ 2 का उपभोग करते हैं, और भंग सीओ 2 सब्सट्रेट बढ़ने से संभवतः एक अम्लीय वातावरण हो सकता है जो कि विकास को रोकता है) 6 । एल्गुल गतिज परीक्षण के दौरान शर्तों को नियंत्रित करने के लिए जटिलता की एक अतिरिक्त परत में पीबीआर के भीतर हल्की तीव्रता शामिल है। पीबीआर के अंदर औसत प्रकाश की तीव्रता न केवल घटना की हल्की तीव्रता का एक कार्य है, बल्कि डिजाइन ( जैसे, सामग्री, आकृति, गहराई और मिश्रण), अल्गल बायोमास घटकों (विशेषकर क्लोरोफिल) और प्रकाश- एल्गेल कोशिकाओं के बिखरने वाले गुण चूंकि शैवाल बढ़ता है, औसत प्रकाश तीव्रता में कमी आ जाएगी। हल्की तीव्रता में यह परिवर्तन, चाहे कुल कोशिकाओं और बायोमास में वृद्धि के कारण, प्रति सेल क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि या दोनों, अंततः एक चयापचय प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकता है, जैसे क्लोरोफिल प्रोडो में वृद्धिसेल प्रति सेल या ऊर्जा के लिए कार्बोहाइड्रेट और लिपिड स्टोरेज उत्पादों के उपयोग 7 रिएक्टर के भीतर से प्रकाश की तीव्रता की निरंतर निगरानी अमूल्य जानकारी प्रदान करती है यह डेटा यह सुनिश्चित करने में मदद कर सकता है कि स्थितियां एक निर्दिष्ट सीमा के भीतर रहें और अन्य मापन ( यानी, बायोमास, क्लोरोफिल एकाग्रता, रिएक्टर गहराई, घटना रोशनी, आदि ) के साथ जुड़ा अगर अल्गल विकास और शोषक पैरामीटर का अनुमान लगाने में सहायता के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। निर्धारित शर्तों के तहत शैवाल कैसे विकसित होता है, यह समझना चाहिए कि पीएच, भंग हुआ सीओ 2 , हल्की तीव्रता और तापमान बेंच-स्तरीय काइनेटिक प्रयोगों में निगरानी रखता है। कई एल्गेल ग्रोथ सेट अप कैनेटीक्स मॉडल को कैलिब्रेट करने के लिए आवश्यक सीमा तक परिस्थितियों पर निगरानी रखने के लिए तैयार नहीं हैं, जिससे मॉडलिंग प्रक्रिया को 8 चुनौतीपूर्ण बना दिया जा सकता है। यद्यपि कई कंपनियां स्वचालन और नियंत्रण के साथ बेंच-स्तरीय पीबीआर प्रदान करती हैं, ये बेंच स्केलई सेटअप बेहद महंगा (~ $ 20,000) हो सकता है और किसी दिए गए अनुसंधान प्रश्न के सभी प्रयोगात्मक विचारों को समायोजित नहीं कर सकता है। बैच प्रयोग के लिए नियंत्रण-प्रतिक्रिया प्रणाली स्थापित करने में पहला कदम लाइव डेटा अधिग्रहण है। इस पत्र को प्रदर्शित करना है कि निरंतर प्रकाश, पीएच, और तापमान की निगरानी से लैस एक पीईपी-स्तरीय पीबीआर का निर्माण और स्थापित करना। यह वास्तविक समय की निगरानी सेटअप यह सुनिश्चित करने में मदद कर सकता है कि प्रयोगात्मक स्थितियां, शोधकर्ता के विवेक पर वांछित श्रेणियों के भीतर रहती हैं। यद्यपि यह प्रोटोकॉल विशिष्ट नियंत्रण तंत्र का विस्तार नहीं करता है, ये चरण-दर-चरण निर्देश डेटा निष्पादन ढांचे के लिए एक मूल नींव प्रदान करते हैं इससे पहले कि कहीं अधिक परिष्कृत नियंत्रण प्रतिक्रिया लागू की जा सकें।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="782">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Cast acrylic sheets</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">8560K244</td>
			<td style="width:345px;">7/8&#39;&#39; thick, 12x36&#39;&#39;, optically-clear, the size of sheets purchased will depend on reactor dimensions.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:169px;">Acrylic cement</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">7517A4</td>
			<td style="width:345px;">Scigrip plastic pipe cement, #4SC nonwhitening for acrylic. Not needed if gaskets and screws are used for PBR assembly.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Acrylic cement applicator needle</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">75165A136</td>
			<td style="width:345px;">Acrylic cement applicator needle, 25 Gauge, 1&#34;, Stainless steel, PTFE lined.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Plastic dispensing bottle for acrylic cement</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">7544A67</td>
			<td style="width:345px;">Plastic dispensing bottle, 2-oz size, packs of 5.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Viscous acrylic cement</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">7515A11</td>
			<td style="width:345px;">Scigrip plastic pipe cement. Medium-bodied acrylic cement to seal in any gaps within PBR body.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">PG-13.5 thread tap</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">2485A14</td>
			<td style="width:345px;">Can be used to help secure pH electrode to lid (if applicable).</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">PBR and lid</td>
			<td style="width:133px;">NCSU Precision Machine Shop</td>
			<td style="width:135px;">Karam Algae 3.2L Reactor Revision E</td>
			<td style="width:345px;">This machine shop is open to public for business. Contact shop manager.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">pH sensor</td>
			<td style="width:133px;">Hamilton</td>
			<td style="width:135px;">238643</td>
			<td style="width:345px;">EasyFerm Plus 120, autoclavable, millivolt output.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Light sensor</td>
			<td style="width:133px;">Apogee Instruments</td>
			<td style="width:135px;">SQ-225</td>
			<td style="width:345px;">Amplified 0-5 volt electric calibration quantum sensor, water-proof.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Temperature sensor</td>
			<td style="width:133px;">LabJack</td>
			<td style="width:135px;">EI1034</td>
			<td style="width:345px;">Stainless steel, water-proof temperature sensor.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:169px;">pH transmitter wire with BNC end</td>
			<td style="width:133px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">HAM355173-1EA</td>
			<td style="width:345px;">This wire will vary with type of pH probe. Make sure wire is compatible with pH probe and has BNC connector end.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Unity gain pre-amplifier</td>
			<td style="width:133px;">Omega Engineering</td>
			<td style="width:135px;">PHTX-21</td>
			<td style="width:345px;">Signal processing amplifier for pH electrode needed for high-impedance pH readings.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Coaxial adapter, BNC female-to-binding post</td>
			<td style="width:133px;">Amazon</td>
			<td style="width:135px;">SMAKN B00NGD5K80</td>
			<td style="width:345px;">For connecting pH signal from pre-amplifier to microcontroller.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Capacitor (1000 uF)</td>
			<td style="width:133px;">Amazon</td>
			<td style="width:135px;">Nichicon BCBI4950</td>
			<td style="width:345px;">For low-pass filter.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Resistor (1000 ohm)</td>
			<td style="width:133px;">Radio Shack</td>
			<td style="width:135px;">2711321</td>
			<td style="width:345px;">For low-pass filter.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Hookup wire</td>
			<td style="width:133px;">RadioShack</td>
			<td style="width:135px;">2781222</td>
			<td style="width:345px;">For making low-pass filters, connecting sensors to microcontroller, and wiring motor.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Heat shrink tubing</td>
			<td style="width:133px;">RadioShack</td>
			<td style="width:135px;">2781611</td>
			<td style="width:345px;">For low-pass filter assembly.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:169px;">Data acquisition and control unit</td>
			<td style="width:133px;">LabJack</td>
			<td style="width:135px;">LabJack U6</td>
			<td style="width:345px;">To process electrical signal from sensors and communicate with data acquisition and control software.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:169px;">DAQFactory data acquisition software</td>
			<td style="width:133px;">DAQFactory</td>
			<td style="width:135px;">DAQFactory Express Release 5.87c Build: 2050</td>
			<td style="width:345px;">Free to download, for up to 10 channels.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Mini DC-gearmotor</td>
			<td style="width:133px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:135px;">6331K31</td>
			<td style="width:345px;">Motor for mixer impeller.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Impeller and shaft</td>
			<td style="width:133px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">N/A</td>
			<td style="width:345px;">Email authors for 3D files.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Variable DC power supply</td>
			<td style="width:133px;">Amazon</td>
			<td style="width:135px;">Tekpower HY1803D</td>
			<td style="width:345px;">Variable DC power supply, 0-18V @ 0-3A.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Grow Lamp</td>
			<td style="width:133px;">HydroGrow</td>
			<td style="width:135px;">SOL-1</td>
			<td style="width:345px;">This exact model is no longer available.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:169px;">Incubator</td>
			<td style="width:133px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:135px;">Precision Model 818</td>
			<td style="width:345px;">This particular incubator can withstand an internal heat source since this unit&#39;s cooling compressors run non-stop regardless of temperature setting.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction and setup of a bench-scale algal photosynthetic bioreactor with temperature, light, and ph monitoring for kinetic growth tests

मायक्रोअलगाई आधारित जैव ईंधन उत्पादन के पर्यावरण और आर्थिक प्रदर्शन में सुधार के लिए सूक्ष्मजीव खेती के लिए प्रकाश संश्लेषक बायोरिएक्टर (पीबीआर) का इष्टतम डिजाइन और संचालन आवश्यक है। मॉडल जो विभिन्न परिस्थितियों में माइक्रोबाल विकास का अनुमान लगाते हैं, वे पीबीआर डिजाइन और संचालन को अनुकूलित करने में मदद कर सकते हैं। प्रभावी होने के लिए, इन मॉडलों में प्रयुक्त विकास मापदंडों को सही ढंग से निर्धारित किया जाना चाहिए। अल्गल विकास प्रयोगों को अक्सर संस्कृति पर्यावरण की गतिशील प्रकृति से विवश कर रहे हैं, और कैनेटीक मापदंडों को ठीक से निर्धारित करने के लिए नियंत्रण प्रणालियों की आवश्यकता होती है। नियंत्रित बैच प्रयोग स्थापित करने में पहला कदम लाइव डेटा अधिग्रहण और निगरानी है। यह प्रोटोकॉल एक बेंच-स्तरीय संश्लेषक बायोरिएक्टर की असेंबली और संचालन के लिए एक प्रक्रिया की रूपरेखा तैयार करता है जो कि माइक्रोएलगल विकास प्रयोगों का संचालन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। इस प्रोटोकॉल का वर्णन है कि कैसे आकार और एक्रिलिक से एक फ्लैट-प्लेट, बेंच पैमाने पीबीआर इकट्ठा यह configu के बारे में भी जानकारी देता हैएक डाटा अधिग्रहण और नियंत्रण इकाई, एनालॉग सेंसर, और ओपन-सोर्स डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके निरंतर पीएच, प्रकाश और तापमान की निगरानी के साथ एक पीआरबी हो।

इस वास्तविक-समय की निगरानी प्रणाली से डेटा, बैंग-स्पीरियल पीबीआर के भीतर शैवाल के लिए गतिशील संवर्धन पर्यावरण को दिखाता है और सिस्टम को मॉनिटरिंग और नियंत्रित करने की आवश्यकता को उजागर करता है। लॉग तापमान के तापमान ( चित्रा 6 ) दर्शाता है कि कैसे प्रकाश रोशनी, इनक्यूबेटर वायु तापमान, और एल्गेल विकास से जुड़े ऊर्जा अपव्यय पीबीआर के भीतर तापमान को बदल सकता है और कैसे की आवश्यकता होती है, इनक्यूबेटर तापमान नियंत्रण को समायोजित करने के लिए वास्तविक समय डेटा का उपयोग कैसे किया जा सकता है प्रयोग के दौरान मापा प्रकाश ने आगे बढ़ते पर्यावरण की गतिशील प्रकृति पर जोर दिया। जैसा कि चित्रा 7 में देखा गया है, प्रकाश संवेदक पठन, प्रकाश संश्लेषक फोटॉन फ्लक्स घनत्व (पीपीएफडी; μE-m -2 s -1 ) के रूप में मापा जाता है, शैवाल से पहले 100 पीपीएफडी जोड़ा गया था और 85 पीपीएफडी वायुसेनाईएलगल संस्कृति के साथ रिएक्टर को आवंटित किया गया प्रकाश 7 दिन में कम से कम 5 पीपीएफडी में गिरावट जारी है। हल्की तीव्रता में कमी से बढ़ती हुई बायोमास और सेल की संख्या और / या बढ़ी क्लोरोफिल सामग्री द्वारा बढ़ती अवशोषण की वजह से, दिखा रहा है कि शैवाल दिन 7 के बाद सक्रिय हैं, कम होने के बावजूद प्रकाश का स्तर अतिरिक्त जैविक मापों को आगे के संदर्भ में बनाने की आवश्यकता है लगातार लॉग इन पीएच डेटा दिखाते हैं कि, कुल मिलाकर, पीएच को कार्यान्वित पीएच कंट्रोल एल्गोरिथम ( चित्रा 8 ) के साथ इस प्रयोग के दौरान पर्याप्त रूप से नियंत्रित किया गया था। यह डेटा, मिनट-दर-मिनट के रीडिंग और घंटे-लंबी औसत दिखा रहा है, वास्तविक समय में शैवाल बनाने और पीएच की निगरानी के बारे में कुछ महत्वपूर्ण बिंदुओं को प्रदर्शित करता है। सबसे पहले, पीएच ने वांछित सेट पॉइंट 7.6 से ऊपर बढ़ाया, जो कि पीएलआर को शैवाल के साथ inoculating के तुरंत बाद। इस बदलाव की उम्मीद थी, क्योंकि पीबीआर में जोड़ा गया संस्कृति बीज एपी थाएच मान सेट पॉइंट से अधिक है, क्योंकि इनोकुल्म को विकसित करने के लिए फ्लास्क पीएच-नियंत्रित नहीं था। दूसरे, इस लाइव डेटा पर प्रकाश डाला गया कि संवेदनशील पीएच इलेक्ट्रोड बाहरी विद्युत शोर के लिए कैसे हैं। यह संवेदनशीलता दिन 1 और 2 दिन के बीच इलेक्ट्रोड मूल्यों में भारी छलांग से नोट किया गया है। पीएच मानों में ये अचानक परिवर्तन संभवतः एक आसन्न प्रायोगिक सेटअप से एक सोलनॉइड वाल्व से विद्युत शोर द्वारा बनाया गया था। पीबीआर में सीओ 2 इंजेक्षन करने के लिए इस विद्युत अशांति से समय से पीएच कंट्रोल एल्गोरिथ्म शुरू हो गया। नतीजतन, पीएच वांछित सेट प्वाइंट से नीचे गिरा। पीएच इलेक्ट्रोड की संवेदनशीलता अत्यधिक आउटलाइर हो सकती है और संभावित रूप से नियंत्रण प्रणालियों को बाधित कर सकती है। <img alt="चित्र तीन" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55545/55545fig3.jpg" /> चित्रा 3: पीएच रिस्पांस और कैलिब्रेशन उदाहरण रेखांकन ( ए ) वें के जवाब प्रतिक्रिया ग्राफई पीएच सेंसर ( बी ) पीएच सेंसर का उदाहरण अंशांकन ग्राफ़, रूपांतरण के लिए इस्तेमाल होने वाले एक समीकरण के साथ। प्रतिगमन विश्लेषण से पता चलता है कि 95% विश्वास अंतराल है। त्रुटि बार दिखाई नहीं दे रहे हैं (0.03% से कम मानक त्रुटि)। ये ग्राफ़ दिखाते हैं कि पीएच सेंसर ठीक से जुड़ा था और इसका संकेत बहुत स्थिर था। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55545/55545fig3large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a> <img alt="चित्रा 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55545/55545fig6.jpg" /> चित्रा 6: 7 दिवसीय प्रयोग के दौरान पीआरबी के भीतर तापमान का माप। गहरे नीले रंग का अंक सेंसर डेटा के 1-एच औसत का प्रतिनिधित्व करते हैं, और हल्के नीले रंग से 1 मिनट (अधिग्रहण का समय 1 सेकंड, औसत लंबाई 60) से अधिग्रहण किए गए सेंसर रीडिंग का प्रतिनिधित्व करते हैं और निर्माता-आपूर्तिकृत रूपांतरण कारकों का उपयोग करके तापमान में परिवर्तित होता है। काले तीर थानेदार<html> जब इनक्यूबेटर तापमान सेटिंग को लगभग 25 डिग्री सेल्सियस (इस वांछित सेट बिंदु को लाल, बिंदीदार रेखा से नामित किया गया है) के तापमान को बनाए रखने के लिए समायोजित किया गया था। तापमान में उतार चढ़ाव अल्गल विकास और इनक्यूबेटर तापमान में परिवर्तन के कारण हैं। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55545/55545fig6large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a> <img alt="चित्रा 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55545/55545fig7.jpg" /> चित्रा 7: 7 दिवसीय प्रयोग के दौरान पीबीआर के भीतर प्रकाश मापन। गहरे नीले अंक सेंसर डेटा के 1 ह औसत का प्रतिनिधित्व करते हैं, और हल्के नीले रंग से 1 मिनट (अधिग्रहण का समय 1 सेकंड, औसत लंबाई 60) पर अधिग्रहण किए गए सेंसर रीडिंग का प्रतिनिधित्व करते हैं और डिफ़ॉल्ट प्रकाश सेंसर फैक्टरी अंशांकन मानों का उपयोग करके पीपीएफडी में परिवर्तित हो जाते हैं।&quot;&gt; कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। <img alt="आंकड़ा 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55545/55545fig8.jpg" /> चित्रा 8: पीएआर के भीतर पीएच माप 7 दिन के प्रयोग के दौरान। गहरे नीले रंग का अंक सेंसर डेटा के 1-एच औसत का प्रतिनिधित्व करते हैं, और हल्के नीले रंग के अंक सेंसर रीडिंग का प्रतिनिधित्व करते हैं, प्रत्येक 1 मिनट (अधिग्रहण का समय 0.1 s, औसत लंबाई 600) और रूपांतरण के माध्यम से रूपांतरण समीकरण का उपयोग करके पीएच में परिवर्तित किया जाता है। पीएच को 99 और सीओ 2 गैस इंजेक्शन का इस्तेमाल करते हुए 7.6 और 7.5 के बीच बनाए रखा गया था। लाल, बिंदीदार रेखाएं वांछित पीएच श्रेणी दर्शाती हैं। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55545/55545fig8large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a>

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Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

यह पेपर विधानसभा प्रक्रिया और बेंच पैमाने के संश्लेषक बायोरिएक्टर के संचालन का वर्णन करता है जिसका इस्तेमाल अन्य गतियों के साथ संयोजन में, उचित गतिज वृद्धि मापदंडों का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। यह प्रणाली लगातार सेंसर, डेटा अधिग्रहण और नियंत्रण इकाई, और ओपन-सोर्स डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके पीएच, प्रकाश और तापमान पर नज़र रखता है।

काइनेटिक ग्रोथ टेस्ट के लिए तापमान, लाइट, और पीएच मॉनिटरिंग के साथ एक पीठ पैमाने पर अल्गल फोटोसिन्थेटिक बायोरैक्टर का निर्माण और सेटअप

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Mass Cytometry: Protocol for Daily Tuning and Running Cell Samples on a CyTOF Mass Cytometer

मास Cytometry: दैनिक और एक CyTOF मास cytometer पर ट्यूनिंग रनिंग सेल के नमूने के लिए प्रोटोकॉल

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the ...

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

ऊतक इंजीनियरिंग के लिए एक द्विअक्षीय यांत्रिक लोड हो रहा है बायोरिएक्टर का डिजाइन

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described ...

Operation of a Benchtop Bioreactor

एक benchtop bioreactor के ऑपरेशन

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Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

एक उपन्यास मुखर गुना bioreactor के निर्माण और विशेषता

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

अनुकूलित सेटअप और चुंबकीय डोमेन इमेजिंग के लिए प्रोटोकॉल के साथ सीटू हिस्टैरिसीस माप में

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Construction of a Multilayered Mesenchymal Stem Cell Sheet with a 3D Dynamic Culture System

एक 3 डी गतिशील संस्कृति प्रणाली के साथ एक Multilayered Mesenchymal स्टेम सेल शीट का निर्माण

Stem cell therapy shows a promising future in regenerating injured organ and tissues, and the cell sheet technique has been developed to improve the low ...

Construction of a Wireless-Enabled Endoscopically Implantable Sensor for pH Monitoring with Zero-Bias Schottky Diode-based Receiver

शून्य-पूर्वाग्रह Schottky डायोड-आधारित रिसीवर के साथ पीएच निगरानी के लिए एक वायरलेस-सक्षम एंडोस्कोपिक रूप से प्रत्यारोपण योग्य सेंसर का निर्माण

Ambulatory pH monitoring of pathological reflux is an opportunity to observe the relationship between symptoms and exposure of the esophagus to acidic or ...

A Friction Testing-Bioreactor Device for Study of Synovial Joint Biomechanics, Mechanobiology, and Physical Regulation

श्लेष संयुक्त बायोमैकेनिक्स, मैकेनोबायोलॉजी और भौतिक विनियमन के अध्ययन के लिए एक घर्षण परीक्षण-बायोरिएक्टर डिवाइस

In primary osteoarthritis (OA), normal 'wear and tear' associated with aging inhibits the ability of cartilage to sustain its load-bearing and lubrication ...

Multi-Stream Perfusion Bioreactor Integrated with Outlet Fractionation for Dynamic Cell Culture

मल्टी-स्ट्रीम छिड़काव बायोरिएक्टर गतिशील सेल संस्कृति के लिए आउटलेट विभाजन के साथ एकीकृत

Certain cell and tissue functions operate within the dynamic time scale of minutes to hours that are poorly resolved by conventional culture systems. This ...