Nanoliter Dispenser

Bij TSG Group hebben we een zogenaamde Nanoliter Dispenser ontwikkeld voor de Life Sciences & Health markt. Het product bestaat uit spuitgiet onderdelen van medische kwaliteit PEEK met een behuizing en een naaldhouder.

Eén zijde van de behuizing bezit buitenschroefdraad voor montage in een houder of spruitstuk en de andere kant biedt geometrie waarin een speciaal gecoate magneet ondergebracht wordt en waarin de naaldhouder gemonteerd wordt. De naaldhouder is een klein onderdeel waarin  m.b.v. een micro O-ring een capillaire naald uit 316 medical grade RVS bevestigd wordt met een door ons nauwkeurig gekalibreerd binnenvolume.

Deze Nanoliter Dispenser maakt deel uit van een systeem dat wordt toegepast voor testen op het gebied van genetica. Door aanwending van vacuüm op het systeem kan de te testen vloeistof in de container van de dispenserbehuizing gezogen worden. Het uiteinde van de tip met de gecoate magneet erin wordt in een spoel gemonteerd. Door middel van stuurelektronica wordt de magneet op en neer bewogen en dicht de rubbercoating af op de interne opening van het capillair. Door toepassing van een hoge frequentie in combinatie met een overdruk worden met grote snelheid en reproduceerbaarheid druppeltjes vloeistof van 200 picoliter of groter geproduceerd.

Celwasstraat

Hart- en vaatziekten zijn doodsoorzaak nummer 2 in Nederland en belangrijk qua diagnostiek en preventie.  Op de website van de hartstichting kan meer informatie hierover gevonden worden en qua cijfers verwijzen we naar StatLine van het CBS.

Voor de markt van Life Sciences & Health heeft TSG Group binnen een Interreg V A Vlaanderen-Nederland project gewerkt aan een apparaat op basis van microfluidica of eigenlijk millifluïdica, waarbij dispensing van kleine gecontroleerde hoeveelheden een rol speelt.

Eén van de vragen binnen het grensoverschrijdende Life Sciences & Health project:
‘hoe kun je het proces van ontstaan van atherosclerose bij mensen beter voorspellen?‘

De Universiteit Maastricht heeft ontdekt dat de cel-cel interactie tussen monocyten en endotheel cellen in de tijd een indicator kunnen vormen voor arterieel vaatlijden door aderverkalking. Met behulp van standaardapparatuur zoals perfusorspuiten, meters slang en tape is een testopstelling gebouwd waarbij vloeistof met witte bloedcellen door millifluidische chips gestuurd wordt waarin vooraf endotheelcellen geplaatst zijn en daarna opgekweekt zijn. Na deze procedure van celkweek vindt ‘high-content analysis’ plaats om de interactie tussen de cellen te kunnen bestuderen met translucentie. Rood is in dit geval goed en groen wijst op (ontstaan van) arterioclerose. 

De nadelen van bovenstaande test waren de grote opstelling met veel slanglengte en daaraan gerelateerde hoeveelheid testvloeistof en daarnaast het feit dat het een statische meting betrof, terwijl cellen in ons lichaam continu in beweging zijn.

TSG Group heeft veel ervaring binnen 3D printen op het gebied van zowel ontwikkeling van specifieke hardware als binnen productontwerp met additive manufacturing als vervaardigingsproces en daarom is deze technologie ingezet om antwoord te kunnen geven op de bovenstaande innovatievraag.

Het voorstel van TSG Group om het geheel te miniaturiseren en slanglengtes te reduceren tot een absoluut functioneel minimum. Door hantering van de footprint van een Well Plate moet het mogelijk worden om een millifluïdische module binnen een in bedrijf zijnde HCA te hanteren om cel-cel interactie op dynamische wijze te kunnen meten.

De toegepaste chip is meervoudig met 6 kanalen waarbinnen lateraal endotheel gekweekt wordt in een incubator. Na de celkweek dient in de zogenaamde celwasstraat per kanaal een klein debiet vloeistof met monocyten te passeren gevolgd door een spoeling met water. In de eerste concepten zijn per kanaal piëzopompen toegepast en getest. De onderlinge reproduceerbaarheid voldeed niet aan de eisen waardoor in een later concept overgestapt is op één precisiepomp in combinatie met een nauwkeurig gebalanceerd systeem. Dit bracht uiteindelijk betere resultaten maar tevens hogere kosten in hardware die in tegenstelling tot de eerdere pompjes wel makkelijker reinigbaar was en beter geschikt voor een duurzame toepassing.

Micro-encapsulatie

Micro-encapsulatie kan ook worden beschouwd als een vorm van dispensing. Het is een proces waarbij kleine bolletjes, druppeltjes of deeltjes van een stof, de "kern" genoemd, worden omgeven door een dunne laag materiaal, de "schil" genoemd. De resulterende microcapsules zijn meestal minder dan 1 millimeter groot. Deze microcapsules kunnen vervolgens in een groter systeem, zoals een product of formulering, worden gedispergeerd of "gedistribueerd". Zo kunnen bijvoorbeeld microcapsules met een geurstof of een ander actief bestanddeel worden gedispergeerd in een consumentenproduct, zoals een wasmiddel of luchtverfrisser. Wanneer het product wordt gebruikt, geven de microcapsules hun inhoud na verloop van tijd vrij, waardoor een gecontroleerde afgifte van het actieve bestanddeel ontstaat.

Er zijn verschillende methoden om microcapsules te produceren, waaronder coacervatie, sproeidrogen en verdamping van oplosmiddelen. De keuze van de methode hangt af van de eigenschappen van het kernmateriaal en de gewenste eigenschappen van de microcapsules.

Microcapsules worden gebruikt in uiteenlopende toepassingen, waaronder levensmiddelen, geneesmiddelen en consumentenproducten. In de levensmiddelenindustrie kunnen microcapsules worden gebruikt om smaak of voeding aan een product te geven, of om gevoelige ingrediënten tegen afbraak te beschermen. In de farmaceutische industrie kunnen microcapsules worden gebruikt om geneesmiddelen of andere actieve bestanddelen gecontroleerd aan het lichaam toe te dienen. In consumentenproducten kunnen microcapsules worden gebruikt om na verloop van tijd geurstoffen of andere actieve bestanddelen af te geven.

Het belangrijkste voordeel van micro-inkapseling is de mogelijkheid om de afgifte van een stof in de tijd of op een specifieke plaats te controleren. Dit kan de stabiliteit, effectiviteit en veiligheid van een product verbeteren.

Bij TSG Group hebben we onder andere samengewerkt met Emultech om hun R&D micro-encapsulatie apparaat te ontwikkelen en te realiseren, gevolgd door ontwikkeling van type P, een machine voor productiedoeleinden. Lees meer over Emultech.

Macro dispensing

Een andere categorie van dispenseren is te zien in de ontwikkeling van de smaakwaterautomaat van iTapToo. Dit ontwikkel- en realisatieproject valt bij TSG Group binnen de Agri & Food markt. Deze vending machine is een mooi voorbeeld van de samenwerking binnen TSG Group van verschillende disciplines zoals industrial design, productengineering, mechatronica en softwareontwikkeling. Binnen dit product dient zowel water als poeders gedispenseerd te worden en hier zijn verschillende principes voor bedacht, getest en uitgewerkt. Ten opzichte van de andere technieken zouden we dit met te doseren volumes van 200 ml en 400 ml macro dispensing kunnen noemen al geldt er vanuit het Programma van Eisen een tolerantie van +/- 1,25% op het volume water. Naast vloeistoffen worden er ten behoeve van verschillende smaken ook poeders gedoseerd. Vanwege 2 tapvolumes en 3 smaaksterktes zijn hier 6 doseringshoeveelheden van toepassing uitgaande van eenzelfde hoeveelheid per smaak. Voor vloeistof en vaste stof hebben we logischerwijs verschillende doseerprincipes toegepast.

Meer over iTapToo.

Sproeien

Bij TSG Group voeren we projecten uit van idee tot en met realisatie of met delen van dit traject, afhankelijk van de vraagstelling en wensen van de klant.

Voor een bedrijf dat actief is binnen de consumentenmarkt hebben we een conceptualisatie gedaan op uiteenlopende varianten op het vlak van dispensing. Een voorbeeld is een tuinsproeier waarbij natuurvriendelijke vloeibare meststoffen voor gewassen automatisch bijgemengd wordt tijdens het sproeien.

Naast sproeien hebben wij ook verneveling meegenomen in andere toepassingvormen binnen tuin en bestrating.

Heeft u binnen uw bedrijf of industrie een ontwikkelvraagstuk op het gebied van dispensing dan is het goed om hier samen over van gedachten te wisellen om te beoordelen of we van toegevoegde waarde kunnen zijn. Bel ons of vul ons contactformulier in. 

Spray systemen

Binnen TSG Group houdt Essempio zich bezig met industrieel ontwerp en product engineering. Wij hebben ruime ervaring in vormgeving voor zowel B2B producten als consumentenproducten inclusief 3D modelering van dubbelgekromde oppervlakken.

Een productontwikkelingstraject kan bij TSG Group lopen van idee tot en met industrialisatie en opzet van de supply chain in binnen- of buitenland. Bij de meeste projecten wordt ook een Proof-of-Concept / Proof-of-Principle gerealiseerd en vindt prototyping en nulserie of pilotserie plaats.

Ten behoeve van marketingdoeleinden zoals toetsing van een productconcept of -design aan stakeholders zoals resellers of de eindconsument maken we graag fotorealistische visualisaties en verzorgen we later ook graag het ontwerp van POS materiaal.

We kunnen spray functionaliteit integreren in nieuwe product applicaties en -systemen voor massaproductie en werken daarvoor nauw samen met een vaste gespecialiseerde partner.

De vloerwisser is een voorbeeld vanuit de FMCG markt waarin deze functionaliteit geïntegreerd is.

Verfspuiten

Een ander toepassingsgebied van dispenseren is het via een spuitproces aanbrengen van verf voor de conservering van hout en voor decoratieve doeleinden. Op dit moment lijkt het erop dat spuiten vaker wordt gebruikt in de Amerikaanse bouwmarkt dan in Europa. Een van de redenen is te vinden in de grotere hoeveelheid houten huizen die in de VS aanwezig zijn, maar toch de Amerikaanse manier van werken die verschilt.

Bij buitenschilderklussen heb je te maken met weersinvloeden zoals wind en overspray. Door het toepassen van lagedrukspuitsystemen in combinatie met een speciaal spuitpistool is het wel mogelijk om buiten verf te spuiten. TSG Group heeft een professioneel mobiel lagedrukspuitsysteem ontwikkeld voor PPG, een wereldwijde verffabrikant. Lees meer over PPG SprayMaster®.

Er zijn verschillende voordelen aan het spuiten van verf in vergelijking met het gebruik van een roller of kwast:

• Snelheid: spuiten van verf is over het algemeen sneller dan aanbrengen met een kwast of roller, vooral bij grote oppervlakken of veel details. Dit komt omdat de nevel snel een groot gebied kan bedekken, terwijl een roller of borstel slechts een klein deel tegelijk kan bedekken. In tijden met personeelstekorten is sneller kunnen werken een groot voordeel.
• Dekking: spuitverf kan een gelijkmatigere en consistentere dekking bieden dan een roller of kwast. Dit komt omdat de sproeikop een constante nevel creëert waarmee hoeken en andere moeilijk bereikbare gebieden makkelijker bereikt kunnen worden.
• Afwerking: het spuiten van verf levert een gladdere en professionelere afwerking op dan verven met een roller of kwast. Dit komt omdat de fijne nevel geen penseelstrepen of -haren of rolsporen achterlaat.
• Efficiëntie: het spuiten van verf kan efficiënter zijn dan het gebruik van een roller of kwast, omdat de coating dikte instelbaar en reproduceerbaarder is. Dit is vooral belangrijk bij het gebruik van dure of schaarse materialen.