Construction d’un incubateur de Mobile Low-cost pour le terrain et de laboratoire

Les incubateurs sont essentiels pour de nombreuses méthodes microbiennes, en particulier pour l’analyse culturelle de l’eau potable. Ici, nous abordons un besoin d’incubateurs à faible coût pour une utilisation dans des endroits avec une infrastructure limitée. Nous détaillerons la construction d’un incubateur transportable à faible coût adaptable en utilisant des matériaux couramment disponibles.

Cet incubateur fonctionne dans une gamme de conditions environnementales et fonctionne de la même façon que les modèles en laboratoire. Cette méthode peut être utilisée pour toute activité nécessitant un incubateur qui peut maintenir une température constante dans des endroits avec ou sans accès fiable à l’électricité à base de réseau. Il est possible d’utiliser des composants différents de ceux décrits ici tant qu’ils remplissent les exigences électriques, bien que différents composants peuvent influencer la façon dont l’incubateur fonctionne.

Les principaux inventeurs de cette version de l’incubateur sont Jurg Sigrist et Christian Ebi, techniciens de nos laboratoires. Avant d’assembler l’unité de chauffage, rassemblez une plaque de soutien de 280 par 250 millimètres, deux ventilateurs axiaux de 60 x 60 par 25 millimètres, quatre entretoires de 20 millimètres de long d’un diamètre interne de 4,25 millimètres, un terminal à lustre avec trois broches, quatre écrous à vis M4 et un écrou à vis M3, huit M4 et une laveuse M3, et quatre vis M4 et un M3. Ensuite, percez les trous d’ancrage appropriés dans la plaque de soutien, pour fixer les ventilateurs axiaux et le terminal de lustre.

Lorsque tous les trous ont été percés, utilisez deux vis M4, deux écrous à vis et quatre rondelles par ventilateur pour ancrer les ventilateurs axiaux au centre de la plaque de soutien, en utilisant les entretois pour maintenir l’espace entre les ventilateurs et la plaque de soutien. Utilisez des vis M3, des écrous à vis et de la laveuse pour ancrer le terminal de lustre à la plaque de soutien et fixer les câbles de ventilateur. Connectez ensuite les câbles de ventilateur avec le terminal de lustre.

Connectez les câbles positifs et négatifs de chaque ventilateur ensemble. Pour assembler l’unité de contrôle, rassemblez l’enceinte universelle, interrupteur d’on/off, convertisseur DC/DC avec une plage de tension d’entrée de neuf à 36 volts, et une tension de sortie de 12 volts, un contrôleur de température dérivé intégral proportionnel avec une tension de fonctionnement à courant continu de 12 à 35 volts, une glande de câble de 12 à 15 millimètres avec une plage de sertissage de deux à 7,5 millimètres, un capteur de température platine 100, et une alimentation électrique AC. Utilisez une perceuse et une scie sauteuse pour moudre les ouvertures du contrôleur de température pid, de l’interrupteur on/off et des glandes de câble dans l’enceinte, et placez l’interrupteur d’on/off et les glandes du câble.

Connectez le câble positif de l’adaptateur de puissance AC à l’interrupteur d’on/off, et le câble négatif de l’adaptateur de puissance AC à l’entrée de tension négative du convertisseur DC/DC. Utilisez un câble pour connecter l’interrupteur on/off à l’entrée de tension positive du convertisseur DC/DC. Connectez le terminal un du contrôleur de température PID au fil négatif DC de la connexion de l’unité de chauffage, et au terminal de sortie de tension négative du convertisseur DC/DC.

Connectez le fil positif DC relié à l’unité de chauffage au terminal quatre du contrôleur de température PID et au terminal deux du contrôleur de température PID. Connectez le terminal deux du contrôleur de température PID au terminal de sortie de tension positive du convertisseur DC/DC. Et connectez le terminal cinq du contrôleur de température PID au fil de commande relié à l’unité de chauffage.

Connectez le capteur de température aux terminaux 10, 11 et 12. Utilisez ensuite du crochet et du ruban adhésif pour ancrer le convertisseur DC/DC au fond de l’enceinte et fermer l’enceinte universelle. Pour installer le noyau électrique de l’incubateur, rassemblez deux feuilles de chauffage auto-adhésifs de 12 volts par 20 watts de 12 volts, et connectez le fil négatif DC de l’unité de commande au terminal de lustre, et avec un conducteur de chacune des feuilles de chauffage, et le fil négatif de chaque ventilateur.

Connectez ensuite le fil positif provenant de l’unité de commande avec le câble positif de chaque ventilateur. Et connectez le fil de commande de l’unité de commande aux deux autres conducteurs des feuilles chauffantes. Pour assembler l’incubateur, rassemblez une coquille d’incubateur et un support.

Placez la coque de l’incubateur sur le côté avec la porte de l’incubateur d’un côté de la coque, et placez la plaque de soutien avec l’unité de chauffage au fond de la coque de l’incubateur. Placez le support sur le dessus de l’unité de chauffage, en laissant un minimum de 10 centimètres entre l’unité de chauffage et le support. Et placez la sonde de température sur le support, et fixez-la.

Percer des trous dans la porte de l’incubateur pour permettre l’insertion des câbles. Fermez l’incubateur étroitement et connectez l’incubateur à la source d’énergie. Puis, la puissance sur l’incubateur, et ajuster les paramètres du contrôleur de température PID comme expérimentalement approprié.

Pour les configurations représentatives de l’incubateur, le temps d’atteindre la température définie dans les incubateurs a été influencé par la température ambiante et le matériau de la coque de l’incubateur. À une température ambiante d’environ 27 degrés Celsius, les trois configurations de l’incubateur ont atteint les températures définies dans un laps de temps similaire avec une performance d’un incubateur standard. Dans les environnements froids, les incubateurs avec des coquilles plus épaisses ont atteint la température fixée cible plus lentement que sous une température ambiante normale, mais dans un laps de temps similaire les uns aux autres, tandis que l’incubateur avec l’isolation plus mince n’a jamais atteint pleinement les températures définies.

Dans un environnement chaud, les trois incubateurs ont atteint la température cible en moins de 10 minutes. Toutefois, lorsque la température maximale de 37 degrés Celsius était inférieure à la température ambiante de 39 degrés Celsius, aucun des incubateurs n’a pu abaisser la température, ce qui a entraîné une surchauffe pour les trois incubateurs. Dans des environnements similaires, les trois incubateurs consommaient de 0,22 à 0,52 kilowattheure par 24 heures moins d’énergie que les incubateurs standard testés, et dans toutes les configurations et conditions, la croissance d’E.coli et de coliformes totaux a été couronnée de succès, et comparable à la croissance observée dans les incubateurs standard.

Le choix de la coquille est critique. Un incubateur avec une coquille plus isolante sera plus performant en termes de temps pour atteindre la température définie, et dans la consommation d’énergie. Il est conseillé que la construction et le câblage des composants électriques soient effectués par une personne qualifiée dans le domaine électrique.