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Different sensor types using chemical and biochemical principles are described. The former are mainly gas sensors, the latter are applied especially to liquids. Those label-free direct detection methods are compared with applications where assays take advantage of labeled receptors.
Furthermore, selected applications in the area of gas sensors are discussed, and sensors for process control, point-of-care diagnostics, environmental analytics, and food analytics are reviewed. In addition, multiplexing approaches used in microplates and microarrays are described.
On account of the huge number of sensor types and the wide range of possible applications, only the most important ones are selected here.
Derzeit finden gravierende Veränderungen im Umfeld der Informations- und Kommunikationstechnik statt, die eine große Chance für die optimierte Prozessführung und Wertschöpfung mit darauf abgestimmten vernetzt kommunizierenden Sensoren bieten. Diese Art "smarter" Sensoren stellen Dienste innerhalb eines Netzwerks bereit und nutzen Informationen daraus. Dadurch ergibt sich aktuell die Notwendigkeit, die Anforderungen an Prozesssensoren sowie an deren Kommunikationsfähigkeiten detaillierter zu beschreiben – vom einfachen Temperatursensor bis über heute in Entwicklung befindlichen Messsystemen hinaus –, da diese Technologieentwicklungen rasant voranschreiten. Vernetzte Sensoren sind die Voraussetzung für die Realisierung von Cyberphysischen Produktionssystemen (CPPS) und zukünftiger Automatisierungskonzepte für die Prozessindustrie, wie sie auch durch das Zukunftsprojekt "Industrie 4.0" adressiert werden.
Die Technologie-Roadmap liefert darüber hinaus Perspektiven für Forschungs- und Entwicklungsförderung und gibt Ansätze für die Normungsarbeit. Sie wird damit auch für Politik, Industrieverbände und Gremien von Interesse sein. Wenn sich die Exzellenz der Forschung und das ausgeprägte Know-how der Gerätehersteller und Anwender zu Forschungskonsortien auf Augenhöhe zusammentun und das Wissen gemeinsam vorangebracht wird, kommen faire und gut durchdachte Technologietransferprojekte mit Sicherheit zum Erfolg. Neben der technologischen Weiterentwicklung der Prozesssensoren ist von Herstellern und Anwendern die hohe Verfügbarkeit der komplexen Technologie sicherzustellen, damit weiterhin Vertrauen in die Technik besteht – vom Anwender bis ins Management.
An apparatus and method for analyzing a flow of material having an inlet region, a measurement range and an outlet region, and having a first diverter and a second diverter, and a deflection area, wherein in a first state of operation, the two diverters form a continuous first material flow space from the inlet region via the first diverter through the measurement range, via the second diverter to the outlet region, and in a second state of operation, form a continuous second material flow space from the inlet region via the first diverter through the deflection area, via the second diverter to the outlet region.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Analyse eines Materialstroms S mit einem Einlassbereich E, einem Messbereich M und einen Auslassbereich A sowie mit einer ersten Weiche W1 und einer zweiten Weiche W2 und einem Umlenkbereich U, wobei die beiden Weichen W1, W2 in einem ersten Schaltzustand Z1 einen durchgängigen ersten Materialdurchströmungsraum vom Einlassbereich E über die erste Weiche W1 durch den Messbereich M über die zweite Weiche W2 bis zum Auslassbereich A ausbilden und in einem zweiten Schaltzustand einen durchgängigen zweiten Materialdurchströmungsraum vom Einlassbereich E über die erste Weiche W1 durch den Umkenkbereich U über die zweite Weiche W2 bis zum Auslassbereich A ausbilden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Analyse eines Materialstroms (S) mit einem Einlassbereich (E), einem Messbereich (M) und einen Auslassbereich (A) sowie mit einer ersten Weiche (W1) und einer zweiten Weiche (W2) und einem Umlenkbereich (U), wobei die beiden Weichen (W1, W2) in einem ersten Schaltzustand (Z1) einen durchgängigen ersten Materialdurchströmungsraum vom Einlassbereich (E) über die erste Weiche (W1) durch den Messbereich (M) über die zweite Weiche (W2) bis zum Auslassbereich (A) ausbilden und in einem zweiten Schaltzustand einen durchgängigen zweiten Materialdurchströmungsraum vom Einlassbereich (E) über die erste Weiche (W1) durch den Umlenkbereich (U) über die zweite Weiche (W2) bis zum Auslassbereich (A) ausbilden.
Die kontinuierliche Erfassung von Qualitätsparametern ist eine zunehmende Anforderung in der Polymerextrusion. Die optische Spektroskopie kann diese Anforderung erfüllen, da sie neben der Farbe weitere Parameter wie beispielsweise chemische Eigenschaften, Trübungsgrad oder Partikelgröße erfasst. Dabei werden für Inline-Messungen im Extruder optische Sonden eingesetzt. Im laufenden Betrieb bilden sich Ablagerungen auf den Sondenfenstern. Dieser Beitrag präsentiert ein neues Cleaning in Place Konzept, mit dessen Hilfe die Fenster auch während der Produktion ohne Unterbrechung gereinigt werden können. Auch die Kalibrierung der Messtechnik ist dabei möglich. Das verhindert Rüstzeiten und sichert eine kontinuierliche Inline-Messung.
The critical process parameters cell density and viability during mammalian cell cultivation are assessed by UV/VIS spectroscopy in combination with multivariate data analytical methods. This direct optical detection technique uses a commercial optical probe to acquire spectra in a label-free way without signal enhancement. For the cultivation, an inverse cultivation protocol is applied, which simulates the exponential growth phase by exponentially replacing cells and metabolites of a growing Chinese hamster ovary cell batch with fresh medium. For the simulation of the death phase, a batch of growing cells is progressively replaced by a batch with completely starved cells. Thus, the most important parts of an industrial batch cultivation are easily imitated. The cell viability was determined by the well-established method partial least squares regression (PLS). To further improve process knowledge, the viability has been determined from the spectra based on a multivariate curve resolution (MCR) model. With this approach, the progress of the cultivations can be continuously monitored solely based on an UV/VIS sensor. Thus, the monitoring of critical process parameters is possible inline within a mammalian cell cultivation process, especially the viable cell density. In addition, the beginning of cell death can be detected by this method which allows us to determine the cell viability with acceptable error. The combination of inline UV/VIS spectroscopy with multivariate curve resolution generates additional process knowledge complementary to PLS and is considered a suitable process analytical tool for monitoring industrial cultivation processes.
A new two-dimensional fluorescence sensor system was developed for in-line monitoring of mammalian cell cultures. Fluorescence spectroscopy allows for the detection and quantification of naturally occurring intra- and extracellular fluorophores in the cell broth. The fluorescence signals correlate the the cells' current redox state and other relevant process parameters. Cell culture pretests with twelve different excitation wavelengths showed that only three wavelengths account for a vast majority of spectral variation. Accordingly, the newly developed device utilizes three high-power LEDs as excitation sources in combination with a back-thinned CCD-spectrometer for fluorescence detection.
Newly developed active pharmaceutical ingredients (APIs) are often poorly soluble in water. As a result the bioavailability of the API in the human body is reduced. One approach to overcome this restriction is the formulation of amorphous solid dispersions (ASDs), e.g., by hot-melt extrusion (HME). Thus, the poorly soluble crystalline form of the API is transferred into a more soluble amorphous form. To reach this aim in HME, the APIs are embedded in a polymer matrix. The resulting amorphous solid dispersions may contain small amounts of residual crystallinity and have the tendency to recrystallize. For the controlled release of the API in the final drug product the amount of crystallinity has to be known. This review assesses the available analytical methods that have been recently used for the characterization of ASDs
and the quantification of crystalline API content. Well established techniques like near- and mid-infrared spectroscopy (NIR and MIR, respectively), Raman spectroscopy, and emerging ones like UV/VIS, terahertz, and ultrasonic spectroscopy are considered in detail. Furthermore, their advantages and limitations are discussed with regard to general practical applicability as process analytical technology (PAT) tools in industrial manufacturing. The review focuses on spectroscopic methods which have been proven as most suitable for in-line and on-line process analytics. Further aspects are spectroscopic techniques that have been or could be integrated into an extruder.
