Bau eines Low-Cost mobilen Inkubator für Feld und Labor

Inkubatoren sind für viele mikrobielle Methoden unerlässlich, insbesondere für die kulturbasierte Analyse von Trinkwasser. Hier geht es um den Bedarf an kostengünstigen Inkubatoren für den Einsatz an Standorten mit begrenzter Infrastruktur. Wir werden den Bau eines anpassungsfähigen, kostengünstigen transportierbaren Inkubators mit allgemein verfügbaren Materialien erläutern.

Dieser Inkubator arbeitet unter einer Reihe von Umgebungsbedingungen und funktioniert ähnlich wie Labormodelle. Diese Methode kann für jede Aktivität verwendet werden, die einen Inkubator erfordert, der eine konstante Temperatur an Orten mit oder ohne zuverlässigen Zugriff auf netzbasierten Strom aufrechterhalten kann. Es ist möglich, andere Komponenten als die hier beschriebenen zu verwenden, solange sie die elektrischen Anforderungen erfüllen, obwohl verschiedene Komponenten die Leistung des Inkubators beeinflussen können.

Die wichtigsten Erfinder dieser Version des Inkubators sind Jurg Sigrist und Christian Ebi, Techniker aus unseren Laboren. Vor der Montage des Heizaggregats eine 280 mal 250 Millimeter Trägerplatte, zwei 60 mal 60 mal 25 Millimeter Axialventilatoren, vier 20 Millimeter lange Abstandshalter mit einem Innendurchmesser von 4,25 Millimetern, eine Glanzklemme mit drei Stiften, vier M4 und eine M3-Schraubmutter, acht M4 und eine M3-Scheibe sowie vier M4- und eine M3-Schraube. Als nächstes bohren Sie die entsprechenden Verankerungslöcher in die Stützplatte, um die Axialventilatoren und die Glanzklemme zu sichern.

Wenn alle Löcher gebohrt sind, verwenden Sie zwei M4-Schrauben, zwei Schraubenmuttern und vier Unterlegscheiben pro Lüfter, um die Axialventilatoren in der Mitte der Stützplatte zu verankern, indem Sie die Abstandshalter verwenden, um den Platz zwischen den Lüftern und der Stützplatte zu erhalten. Verwenden Sie M3-Schrauben, Schraubenmuttern und Unterlegscheibe, um die Glanzklemme an der Stützplatte zu verankern und die Lüfterkabel zu sichern. Schließen Sie dann die Lüfterkabel mit dem Glanzterminal an.

Schließen Sie die positiven und negativen Kabel jedes Lüfters miteinander an. Um das Steuergerät zu montieren, sammeln Sie das Universalgehäuse, Ein-/Aus-Schalter, DC/DC-Wandler mit einem Eingangsspannungsbereich von neun bis 36 Volt und eine Ausgangsspannung von 12 Volt, einen proportionalen integralen Derivattemperaturregler mit einer Gleichstrom-Betriebsspannung von 12 bis 35 Volt, eine 12 bis 15 Millimeter Kabelverschraubung mit einem Crimpbereich von zwei bis 7,5 Millimetern, einen Temperatursensor Platin 100 und eine Netzstromversorgung. Verwenden Sie einen Bohrer und eine Stichsäge, um die Öffnungen für den PID-Temperaturregler, den Ein-/Ausschalter und die Kabelverschraubungen in das Gehäuse zu fräsen und den Ein-/Ausschalter und die Kabelverschraubungen zu platzieren.

Schließen Sie das positive Kabel des Netzadapters an den Ein-/Ausschalter und das negative Kabel des Netzadapters an den negativen Spannungseingang des DC/DC-Konverters an. Verwenden Sie ein Kabel, um den Ein-/Aus-Schalter an den positiven Spannungseingang des DC/DC-Konverters anzuschließen. Schließen Sie Klemme eins des PID-Temperaturreglers vom Heizeinheitsanschluss an den DC-Negativdraht und an die negative Spannungs-Out-Klemme des DC/DC-Konverters an.

Schließen Sie den an die Heizeinheit angeschlossenen DC-Positivdraht an die Klemme 4 des PID-Temperaturreglers und an Klemme zwei des PID-Temperaturreglers an. Anschluss Klemme zwei des PID-Temperaturreglers an die positive Spannungs-Out-Klemme des DC/DC-Konverters. Und verbinden Sie Klemme fünf des PID-Temperaturreglers mit dem an die Heizeinheit angeschlossenen Befehlsdraht.

Schließen Sie den Temperatursensor an die Klemmen 10, 11 und 12 an. Verwenden Sie dann Das angeschlossene und schleifende Band, um den DC/DC-Konverter an der Unterseite des Gehäuses zu verankern, und schließen Sie das Universalgehäuse. Um den elektrischen Kern des Inkubators einzurichten, sammeln Sie zwei 100 mal 200 Millimeter 12 Volt 20 Watt selbstklebende Heizfolien und verbinden Den DC-Negativdraht vom Steuergerät an die Glanzklemme und mit einem Leiter jeder Heizfolie und dem negativen Draht jedes Lüfters.

Schließen Sie dann den positiven Draht, der vom Steuergerät kommt, mit dem positiven Kabel jedes Lüfters an. Und verbinden Sie den Befehlsdraht von der Steuereinheit an die beiden verbleibenden Leiter der Heizfolien. Um den Inkubator zusammenzustellen, sammeln Sie eine Inkubatorschale und unterstützen Rack.

Legen Sie die Inkubatorschale auf ihre Seite mit der Inkubatortür auf einer Seite der Schale, und legen Sie die Stützplatte mit der Heizeinheit an der Unterseite der Inkubatorschale. Legen Sie das Stützgestell auf das Heizgerät und lassen Sie mindestens 10 Zentimeter zwischen heizgerät und Stützgestell zurück. Und legen Sie die Temperatursonde auf das Stützgestell und sichern Sie sie.

Bohren Sie Löcher in die Tür des Inkubators, um das Einsetzen der Kabel zu ermöglichen. Schließen Sie den Inkubator fest und schließen Sie den Inkubator an die Stromquelle an. Schalten Sie dann den Inkubator ein, und passen Sie die Einstellungen des PID-Temperaturreglers experimentell entsprechend an.

Für die repräsentativen Inkubator-Setups wurde die Zeit, um die eingestellte Temperatur in den Inkubatoren zu erreichen, durch die Umgebungstemperatur und das Material der Inkubatorschale beeinflusst. Bei einer Umgebungstemperatur von etwa 27 Grad Celsius erreichten die drei Inkubator-Setups die eingestellten Temperaturen in ähnlicher Zeit mit einer Leistung eines Standard-Inkubators. In kalten Umgebungen erreichten die Brutkästen mit dickeren Schalen die eingestellten Zieltemperaturen langsamer als unter einer normalen Umgebungstemperatur, aber in ähnlicher Zeit zueinander, während der Inkubator mit der dünneren Isolierung die eingestellten Temperaturen nie vollständig erreichte.

In einer warmen Umgebung erreichten die drei Inkubator-Setups die Zieltemperatur in weniger als 10 Minuten. Wenn jedoch die eingestellte Temperatur von 37 Grad Celsius niedriger war als die Umgebungstemperatur von 39 Grad Celsius, konnte keiner der Inkubatoren die Temperatur senken, was zu einer Überhitzung aller drei Inkubator-Setups führte. In ähnlichen Umgebungen verbrauchten die drei Inkubator-Setups 0,22 bis 0,52 Kilowattstunden pro 24 Stunden weniger Energie als die getesteten Standard-Inkubatoren, und unter allen Einstellungen und Bedingungen war das Wachstum von E.coli und Gesamtcoliform erfolgreich und vergleichbar mit dem Wachstum, das in Standard-Inkubatoren beobachtet wurde.

Die Wahl der Schale ist entscheidend. Ein Inkubator mit einer isolierenderen Schale wird in Bezug auf die Zeit, um die eingestellte Temperatur zu erreichen, und in den Stromverbrauch besser funktionieren. Es wird empfohlen, die Konstruktion und Verdrahtung der elektrischen Komponenten von einem Fachmann im elektrischen Bereich durchzuführen.