In the present work, the flow behavior of an oil-in-water emulsion around and inside the measurement chamber of an in-line optical sensor probe is studied. The emulsion consists of a metalworking fluid, with oil droplets diameter ranging from 100 nanometers to 100 micrometers. The design of the UV-Vis light spectrometer probe is in accordance with the concept proposed in the research project named EPM (Emulsion Process Monitor in Metalworking Processes), carried out within the scope of the BRAGECRIM program between the University of São Paulo and the University of Bremen. This study is based on the numerical simulation of the interactions between the emulsion and the measurement system using computational fluid dynamic techniques, and is aimed at evaluating the effects of the probe geometry, its position relative to the flow field, and fluid properties on the expected spectrometer readings. Such effects are correlated with changes in droplet concentration and or droplet size segregation inside the measurement chamber of the optical probe, which can cause changes in the scattered light intensity readings. Segregation effects due to flow disturbances around the probe can be neglected under normal measurement conditions, with the probe facing the slit area inlet against the flow stream. Based on the simulation results, even if the probe is misplaced, the effect on the measurements is still insignificant. In-situ measurements carried out in a laboratory set up installed in the injection tube of a drilling machine support the simulation results, since no segregation effect related to the measurement system was observed. In addition to the study, the possibility of bacteria attachment on the internal glass walls of the probe was evaluated and it was found that when the flow velocity is large enough to produce a wall shear stress of about 3-5 Pa the bacterial contamination may be avoided. Changes in the probe geometry are proposed in order to attain an isokinetic condition for the flow around and inside the probe, resulting in a higher wall shear stress for lower inlet flow velocities. An additional study was performed using a tracking particle model to understand the relevance of the individual particles behavior under different flow conditions. The results do not indicate any significant effect on the measurements inside the probe, although additional studies should be carried out in this topic by considering a population balance model for the oil droplets. / O presente trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento do escoamento de uma emulsão do tipo óleo - em água que flui no interior de câmara/duto de medição e que tem como obstáculo em seu caminho uma sonda de um sensor óptico, sensor óptico este que deve avaliar em tempo real a estabilidade da emulsão onde está inserido. A emulsão é constituída por um fluido de corte para usinagem, com gotículas de óleo de diâmetro variando de 100 nanômetros para 100 micrometros. A sonda utilizada junto ao espectrômetro de luz UV- Vis está de acordo com o conceito proposto no projeto de pesquisa chamado EPM (Emulsion Process Monitor in Metalworking Fluid), realizado no âmbito do programa BRAGECRIM entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Bremen. Este estudo baseia-se na simulação numérica das interações entre a emulsão e o sistema de medição proposto, utilizando técnicas de Fluido Dinâmica Computacional (CFD), e tem por objetivo avaliar os efeitos da geometria da sonda, a sua posição em relação ao campo do escoamento, e propriedades do fluido, em especial as propriedades a serem medidas pelo espectrômetro. Tais efeitos estão correlacionadas com alterações na concentração de gotas e a segregação ou o tamanho das gotas dentro da câmara de medição da sonda óptica, o que pode causar mudanças nas leituras de intensidade de luz difusa. Efeitos de segregação devido a perturbações do escoamento em torno da sonda podem ser negligenciados, em condições normais de medição, com a sonda voltada para frente e sua área de entrada contra a corrente do escoamento. Com base nos resultados de simulação, mesmo que a sonda seja deslocada, o efeito sobre as medições ainda é insignificante. Medições foram efetuadas em laboratório e também foram realizadas medições in-situ utilizando um adaptador de medição acoplado diretamente no tubo de injeção de fluido de corte da máquina de perfuração, estes testes foram feitos para de validar os resultados obtidos por simulação, uma vez que não se observou qualquer efeito de segregação relacionada com o sistema de medição. Além disso, foi acrescentada ao estudo, a possibilidade de fixação de bactérias nas paredes de vidro internas da sonda e verificou-se que quando a velocidade de escoamento é suficientemente grande para produzir uma tensão de cisalhamento de cerca de 3-5 Pa a fixação de bacteriana pode ser evitado. Aproveitando os resultados do estudo para prevenção de contaminação por bactéria, mudanças na geometria da sonda foram propostas a fim de atingir uma condição isocinética para o escoamento ao redor e dentro da sonda, resultando em uma maior tensão de cisalhamento para baixas velocidades de fluxo de entrada. Por fim um estudo adicional foi realizado utilizando um modelo de rastreamento de partículas para compreender a relevância do comportamento individual de cada partícula no escoamento da emulsão. Os resultados não indicam qualquer efeito significativo sobre as medições no interior da sonda, embora estudos adicionais devem ser realizados neste tópico, considerando um modelo de balanço populacional para as gotículas de óleo.

In the present work, the flow behavior of an oil-in-water emulsion around and inside the measurement chamber of an in-line optical sensor probe is studied. The emulsion consists of a metalworking fluid, with oil droplets diameter ranging from 100 nanometers to 100 micrometers. The design of the UV-Vis light spectrometer probe is in accordance with the concept proposed in the research project named EPM (Emulsion Process Monitor in Metalworking Processes), carried out within the scope of the BRAGECRIM program between the University of São Paulo and the University of Bremen. This study is based on the numerical simulation of the interactions between the emulsion and the measurement system using computational fluid dynamic techniques, and is aimed at evaluating the effects of the probe geometry, its position relative to the flow field, and fluid properties on the expected spectrometer readings. Such effects are correlated with changes in droplet concentration and or droplet size segregation inside the measurement chamber of the optical probe, which can cause changes in the scattered light intensity readings. Segregation effects due to flow disturbances around the probe can be neglected under normal measurement conditions, with the probe facing the slit area inlet against the flow stream. Based on the simulation results, even if the probe is misplaced, the effect on the measurements is still insignificant. In-situ measurements carried out in a laboratory set up installed in the injection tube of a drilling machine support the simulation results, since no segregation effect related to the measurement system was observed. In addition to the study, the possibility of bacteria attachment on the internal glass walls of the probe was evaluated and it was found that when the flow velocity is large enough to produce a wall shear stress of about 3-5 Pa the bacterial contamination may be avoided. Changes in the probe geometry are proposed in order to attain an isokinetic condition for the flow around and inside the probe, resulting in a higher wall shear stress for lower inlet flow velocities. An additional study was performed using a tracking particle model to understand the relevance of the individual particles behavior under different flow conditions. The results do not indicate any significant effect on the measurements inside the probe, although additional studies should be carried out in this topic by considering a population balance model for the oil droplets. / O presente trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento do escoamento de uma emulsão do tipo óleo - em água que flui no interior de câmara/duto de medição e que tem como obstáculo em seu caminho uma sonda de um sensor óptico, sensor óptico este que deve avaliar em tempo real a estabilidade da emulsão onde está inserido. A emulsão é constituída por um fluido de corte para usinagem, com gotículas de óleo de diâmetro variando de 100 nanômetros para 100 micrometros. A sonda utilizada junto ao espectrômetro de luz UV- Vis está de acordo com o conceito proposto no projeto de pesquisa chamado EPM (Emulsion Process Monitor in Metalworking Fluid), realizado no âmbito do programa BRAGECRIM entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Bremen. Este estudo baseia-se na simulação numérica das interações entre a emulsão e o sistema de medição proposto, utilizando técnicas de Fluido Dinâmica Computacional (CFD), e tem por objetivo avaliar os efeitos da geometria da sonda, a sua posição em relação ao campo do escoamento, e propriedades do fluido, em especial as propriedades a serem medidas pelo espectrômetro. Tais efeitos estão correlacionadas com alterações na concentração de gotas e a segregação ou o tamanho das gotas dentro da câmara de medição da sonda óptica, o que pode causar mudanças nas leituras de intensidade de luz difusa. Efeitos de segregação devido a perturbações do escoamento em torno da sonda podem ser negligenciados, em condições normais de medição, com a sonda voltada para frente e sua área de entrada contra a corrente do escoamento. Com base nos resultados de simulação, mesmo que a sonda seja deslocada, o efeito sobre as medições ainda é insignificante. Medições foram efetuadas em laboratório e também foram realizadas medições in-situ utilizando um adaptador de medição acoplado diretamente no tubo de injeção de fluido de corte da máquina de perfuração, estes testes foram feitos para de validar os resultados obtidos por simulação, uma vez que não se observou qualquer efeito de segregação relacionada com o sistema de medição. Além disso, foi acrescentada ao estudo, a possibilidade de fixação de bactérias nas paredes de vidro internas da sonda e verificou-se que quando a velocidade de escoamento é suficientemente grande para produzir uma tensão de cisalhamento de cerca de 3-5 Pa a fixação de bacteriana pode ser evitado. Aproveitando os resultados do estudo para prevenção de contaminação por bactéria, mudanças na geometria da sonda foram propostas a fim de atingir uma condição isocinética para o escoamento ao redor e dentro da sonda, resultando em uma maior tensão de cisalhamento para baixas velocidades de fluxo de entrada. Por fim um estudo adicional foi realizado utilizando um modelo de rastreamento de partículas para compreender a relevância do comportamento individual de cada partícula no escoamento da emulsão. Os resultados não indicam qualquer efeito significativo sobre as medições no interior da sonda, embora estudos adicionais devem ser realizados neste tópico, considerando um modelo de balanço populacional para as gotículas de óleo.

A Influenza afeta milhões de pessoas a cada ano no mundo todo. Dados da Organização Mundial da Saúde (OMS) informam que, anualmente, as epidemias de influenza resultam em aproximadamente 250 a 500 mil mortes no mundo. A vacinação é o modo mais eficaz de prevenção contra a influenza, e, devido à alta capacidade de transmissibilidade, a produção, a distribuição e a administração da vacina devem ser rápidas. Os vírus da influenza podem ser sazonais ou pandêmicos, dependendo das mudanças genéticas que sofrem. A produção da vacina sazonal da Influenza é um processo de alto custo e complicado devido à possibilidade de reformulação anual da vacina, além disso, vacinas em desenvolvimento contra cepas possivelmente pandêmicas, como H7N9, possuem baixa imunogenicidade. Por esses motivos, vêm-se discutindo o uso de adjuvantes as formulações das vacinas de Influenza. Desta forma, poderia ser possibilitado o uso de uma menor quantidade de antígeno, propiciando o aumento de doses produzidas e potencializando a resposta imune gerada pela vacina. Neste estudo foram utilizados quatro adjuvantes: o Monofosforil Lipídio A de Bordetella pertussis (MPLA), o Hidróxido de Alumínio, uma emulsão de água em óleo chamado Addavax &reg (formulação similar ao MF59 &reg e a Flagelina de Salmonella enterica serovar Typhimurium. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a resposta imunológica induzida pela administração das vacinas da Influenza sazonal e H7N9, produzidas no IB com o MPLA combinado com o Hidróxido de Alumínio; o Addavax &reg e a Flagelina de S. Thyphimurium. Foi realizada a imunização via subcutânea (SC) de camundongos com a vacina trivalente da Influenza usando o MPLA+ hidróxido de alumínio, Flagelina ou Addavax &reg e só foi possível observar um aumento dos anticorpos específicos quando o adjuvante era o Addavax &reg. Ao caracterizar a resposta imune ao Addavax &reg juntamente à vacina sazonal da Influenza, constatou-se uma diferença estatisticamente significativa de resposta celular e humoral, entre administrações SC e intramuscular (IM) dessa formulação. A administração IM apresentou maior produção de anticorpos específicos e neutralizantes, e foi a que mais promoveu recrutamento de APCs. Uma maior produção de anticorpos específicos e neutralizantes por esta via de administração também foi observada, quando se comparou com a administração intranasal (IN), realizada com o adjuvante Flagelina e a vacina monovalente de H7N9. O Addavax &reg foi um adjuvante eficaz para a vacina trivalente produzida no IB, pois levou à produção de altos títulos de anticorpos neutralizantes com diferença estatística significativa comparada às formulações sem o adjuvante, como já descrito na literatura, e a administração IM de vacinas da Influenza foi a melhor via de imunização para o estudo destes antígenos com camundongos, pois também leva ao aumento dos títulos de anticorpos específicos e neutralizantes. / Influenza affects millions of people every year worldwide, and according to the World Health Organization (WHO) reports, influenza epidemics annually result in approximately 250- 500,000 deaths worldwide. Vaccination is the most effective way to prevent influenza and because of the high transmissibility capacity, the production, distribution and administration of the vaccine should be fast. Influenza viruses can be seasonal or pandemic, depending on the genetic changes they undergo. The production of the seasonal influenza vaccine is a costly and complicated process due to the possibility of its annual reformulation of, in addition, vaccines under development against possibly pandemic strains, such as H7N9, present low immunogenicity. For these reasons, the use of adjuvants in the Influenza vaccines formulations has been discussed. This approach could enable the use of lower amounts of antigen, allowing the increase of doses produced and potentiating the immune response generated by the vaccine. Four adjuvants were used in this study: Bordetella pertussis Monophosphoryl Lipid A (MPLA), Aluminum Hydroxide, an oil in water emulsion named Addavax&reg (similar formulation to MF59&reg) and Salmonella enterica serovar Typhimurium Flagellin. The aim of this work was characterize the immune response induced by the administration of the seasonal Influenza and H7N9 vaccines, produced by the IB with the MPLA combined with the Aluminum Hydroxide; Addavax&reg and S. Thyphimurium Flagellin. Immunization was administered subcutaneously in mice with the trivalent Influenza vaccine using MPLA + aluminum hydroxide, Flagellin or Addavax&reg. It was possible to observe an increase of the specific antibodies against influenza when the adjuvant Addavax was used in the formulation. When initiating the characterization of Addavax&reg immune response together with the seasonal Influenza vaccine, a statistically significant difference was observed between subcutaneous (SC) and intramuscular (IM) administrations of this formulation in terms of cellular and humoral immune response. IM administration showed higher production of specific and neutralizing antibodies, and recruitment of antigen-presenting cells. Increased production of specific and neutralizing antibodies by this route of administration was also observed when compared to intranasal (IN) administration with the Flagellin adjuvant and the monovalent H7N9 vaccine. Addavax&reg was an effective adjuvant for the trivalent vaccine produced in IB because it led to the production of high titers of neutralizing antibodies with significant statistical difference compared to the formulations without the adjuvant, as already described in the literature. The IM administration of Influenza vaccines was the best route of immunization for the study of these antigens with mice as it also leads to the increase of specific antibody titers.