Ottimizzazione di un bioreattore High Throughput con strategia di controllo autonoma.

Negli ultimi anni si è assistito ad una vera e propria rivoluzione dal punto di vista tecnologico. Questa rivoluzione ha portato a notevoli cambiamenti nelle metodiche di testing biologico e cellulare. Basti pensare all’avvento delle nuove metodologie di analisi High Throughput, grazie alle quali è oggi possibile eseguire esperimenti in tempi molto brevi, estraendo da questi molti dati. Purtroppo non siamo ancora riusciti ad eliminare una delle piaghe della ricerca medico biologica: la sperimentazione animale; si stima che, nel mondo intero, vengano uccisi ogni anno almeno 300 milioni di esemplari. Appurato che, al giorno d’oggi, la sperimentazione animale è indispensabile per la ricerca, è dovere della comunità scientifica lavorare affinché si riesca a ridurre il numero di cavie animali immolate. In questo contesto si inserisce perfettamente il presente lavoro di tesi, che si prefigge lo scopo di ottimizzare un bioreattore High Throughput al fine di trasformarlo da prototipo in fase di testing, a macchinario finito e commercializzabile. Nel 2000, presso il Centro Interdipartimentale di Ricerca E.Piaggio, è stato realizzato il primo prototipo di bioreattore capace di controllare la pressione, il flusso, la temperatura ed il pH di una coltura cellulare in modo automatico e per intervalli di tempo prolungati. Questo bioreattore permette inoltre l’osservazione delle colture cellulari sotto microscopio, in quanto non necessita di essere inserito in un incubatore per il mantenimento delle variabili ambientali necessarie alla sopravvivenza della coltura cellulare. Durante questo lavoro di tesi si è provveduto ad una completa ristrutturazione di questo prodotto, al fine di renderlo un sistema di coltura e testing cellulare commercializzabile e utilizzabile anche da utenti non aventi conoscenze di tipo ingegneristico. Si è provveduto all’ottimizzazione della camera di miscelazione e del sistema di riscaldamento del terreno che, grazie alle nuove modifiche, sono diventati perfettamente compatibili con le nuove metodologie di analisi High Througput. E’ stato realizzato un sistema di riscaldamento capace di mantenere in temperatura contemporaneamente 4 camere di miscelazione con l’utilizzo di un unico bagnetto termostatico, così da risparmiare sugli spazi necessari per l’installazione del sistema. La grande innovazione apportata durante questo lavoro è, però, nel sistema di controllo del bioreattore; in precedenza l’intero apparato era controllato mediante una scheda di acquisizione dati della National Instruments collegata ad un PC. Nel nuovo bioreattore la scheda National Instruments è stata sostituita con una scheda di controllo Wildfire, capace di controllare in modo autonomo il bioreattore che adesso non necessita più di un PC dedicato, ma può essere collegato alla rete Ethernet. L’esperimento verrà osservato poi mediante un’apposita interfaccia anch’essa sviluppat nel corso di questo lavoro di tesi. La suddetta modifica ha portato a dover completamente riscrivere il software di controllo e gestione del bioreattore. È stato scritto quindi un vero e proprio sistema operativo per la scheda di controllo Wildfire. Questo sistema operativo è stato realizzato utilizzando una libreria di controllo per robot, il Robotics4.NET, sviluppata dal Dipartimento di Informatica dell’Università di Pisa. Sarà possibile, mediante il nuovo sistema, condurre contemporaneamente esperimenti su più bioreattori, simulando così varie cavie, permettendo quinid una riduzione dei soggetti animali necessari alla sperimentazione nonchè un naumento delle performance dei test di laboratorio. Attualmente i test cellulari vengono condotti in ambiente statico; questo approccio di coltivazione è in realtà una vaga approssimazione della realtà biologica, che le colture dovrebbero rappresentare. Questa approssimazione rende molto difficile l’esportazione dei dati ricavati dalle colture cellulari ai tessuti in vivo e quindi all’uomo. Grazie al nuovo sistema di bioreattore High Throughput sarà invece possibile effettuare colture cellulari sottoponendole a regimi dinamici tipici dei tessuti in vivo, con un conseguente aumento dell’attendibilità degli esperimenti svolti

Emerging Technologies

This monograph investigates a multitude of emerging technologies including 3D printing, 5G, blockchain, and many more to assess their potential for use to further humanity’s shared goal of sustainable development. Through case studies detailing how these technologies are already being used at companies worldwide, author Sinan Küfeoğlu explores how emerging technologies can be used to enhance progress toward each of the seventeen United Nations Sustainable Development Goals and to guarantee economic growth even in the face of challenges such as climate change. To assemble this book, the author explored the business models of 650 companies in order to demonstrate how innovations can be converted into value to support sustainable development. To ensure practical application, only technologies currently on the market and in use actual companies were investigated. This volume will be of great use to academics, policymakers, innovators at the forefront of green business, and anyone else who is interested in novel and innovative business models and how they could help to achieve the Sustainable Development Goals. This is an open access book

Proceedings of the 9th Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions

Welcome to ROBOTICA 2009. This is the 9th edition of the conference on Autonomous Robot Systems and Competitions, the third time with IEEE‐Robotics and Automation Society Technical Co‐Sponsorship. Previous editions were held since 2001 in Guimarães, Aveiro, Porto, Lisboa, Coimbra and Algarve. ROBOTICA 2009 is held on the 7th May, 2009, in Castelo Branco , Portugal. ROBOTICA has received 32 paper submissions, from 10 countries, in South America, Asia and Europe. To evaluate each submission, three reviews by paper were performed by the international program committee. 23 papers were published in the proceedings and presented at the conference. Of these, 14 papers were selected for oral presentation and 9 papers were selected for poster presentation. The global acceptance ratio was 72%. After the conference, eighth papers will be published in the Portuguese journal Robótica, and the best student paper will be published in IEEE Multidisciplinary Engineering Education Magazine. Three prizes will be awarded in the conference for: the best conference paper, the best student paper and the best presentation. The last two, sponsored by the IEEE Education Society ‐ Student Activities Committee. We would like to express our thanks to all participants. First of all to the authors, whose quality work is the essence of this conference. Next, to all the members of the international program committee and reviewers, who helped us with their expertise and valuable time. We would also like to deeply thank the invited speaker, Jean Paul Laumond, LAAS‐CNRS France, for their excellent contribution in the field of humanoid robots. Finally, a word of appreciation for the hard work of the secretariat and volunteers. Our deep gratitude goes to the Scientific Organisations that kindly agreed to sponsor the Conference, and made it come true. We look forward to seeing more results of R&D work on Robotics at ROBOTICA 2010, somewhere in Portugal

Increasing Decoupling in the Robotics4.NET Framework

The advent of social robots increases significantly the number and the kind of robotics systems to be controlled. Since CSRS software depends on the particular hardware architecture of a robot, software reuse becomes a significant issue. Reuse is usually achieved by packaging software in modules, by abstracting a well defined set of functionalities