Costruzione di un incubatore Mobile a basso costo per campo e di laboratorio

Gli incubatori sono essenziali per molti metodi microbici, in particolare per l'analisi dell'acqua potabile basata sulla coltura. Qui affrontiamo la necessità di incubatori a basso costo da utilizzare in località con infrastrutture limitate. Dettaglieremo la costruzione di un incubatore trasportabile adattabile a basso costo utilizzando materiali comunemente disponibili.

Questo incubatore opera in una serie di condizioni ambientali e funziona in modo simile ai modelli basati su laboratorio. Questo metodo può essere utilizzato per qualsiasi attività che richiede un incubatore in grado di mantenere una temperatura costante in luoghi con o senza un accesso affidabile all'elettricità basata sulla rete. È possibile utilizzare componenti diversi da quelli descritti qui purché soddisfino i requisiti elettrici, anche se componenti diversi possono influenzare le prestazioni dell'incubatore.

I principali inventori di questa versione dell'incubatore sono Jurg Sigrist e Christian Ebi, tecnici dei nostri laboratori. Prima di assemblare l'unità di riscaldamento, raccogliere una piastra di supporto di 280 per 250 millimetri, due ventole assiali da 60 per 25 millimetri, quattro distanziali lunghi 20 millimetri con un diametro interno di 4,25 millimetri, un terminale di lucentezza con tre perni, quattro dadi a vite M4 e un dado a vite M3, otto rondella M4 e una rondella M3 e quattro viti M4 e una M3. Successivamente, praticare i fori di ancoraggio appropriati nella piastra di supporto, per fissare le ventole assiali e il terminale della lucentezza.

Una volta praticati tutti i fori, utilizzare due viti M4, due dadi a vite e quattro rondelle per ventilatore per ancorare le ventole assiali al centro della piastra di supporto, utilizzando i distanziali per mantenere lo spazio tra le ventole e la piastra di supporto. Utilizzare viti M3, dadi a vite e rondella per ancorare il terminale della lucentezza alla piastra di supporto e fissare i cavi della ventola. Quindi collegare i cavi della ventola con il terminale della lucentezza.

Collegare i cavi positivi e negativi di ogni ventola insieme. Per assemblare l'unità di controllo, raccogliere l'involucro universale, l'interruttore di accensione/spegnimento, il convertitore DC/DC con un intervallo di tensione di ingresso da nove a 36 volt e una tensione di uscita da 12 volt, un regolatore di temperatura derivato integrale proporzionale con una tensione operativa a corrente continua da 12 a 35 volt, una ghiandola del cavo da 12 a 15 millimetri con un intervallo di crimpatura da due a 7,5 millimetri, un sensore di temperatura platino 100 e un alimentatore CA. Utilizzare un trapano e un puzzle per fresare le aperture per il regolatore di temperatura PID, l'interruttore di accensione/spegnimento e le ghiandole dei cavi nell'involucro e posizionare l'interruttore di accensione/spegnimento e le ghiandole dei cavi.

Collegare il cavo positivo dell'adattatore di alimentazione CA all'interruttore di accensione/spegnimento e il cavo negativo dell'adattatore di alimentazione CA all'ingresso di tensione negativo del convertitore DC/DC. Utilizzare un cavo per collegare l'interruttore di accensione/spegnimento all'ingresso di tensione positiva del convertitore DC/DC. Collegare il terminale uno dei regolatori di temperatura PID al filo negativo CC dalla connessione dell'unità di riscaldamento e al terminale di uscita di tensione negativa del convertitore DC/DC.

Collegare il filo positivo DC collegato all'unità di riscaldamento al terminale quattro del regolatore di temperatura PID e al terminale due del regolatore di temperatura PID. Collegare il terminale due del regolatore di temperatura PID al terminale di tensione positiva del convertitore DC/DC. E collegare il terminale cinque del regolatore di temperatura PID al cavo di comando collegato all'unità di riscaldamento.

Collegare il sensore di temperatura ai terminali 10, 11 e 12. Utilizzare quindi il nastro hook e loop per ancorare il convertitore DC/DC alla parte inferiore dell'enclosure e chiudere l'enclosure universale. Per impostare il nucleo elettrico dell'incubatore, raccogliere due fogli di riscaldamento autoadesivi da 100 per 200 millimetri da 12 volt 20 watt e collegare il filo negativo CC dall'unità di controllo al terminale della lucentezza, e con un conduttore di ciascuna delle pellicole riscaldanti e il filo negativo di ogni ventola.

Quindi collegare il filo positivo proveniente dalla centralina con il cavo positivo di ogni ventola. E collegare il filo di comando dalla centralina agli altri due conduttori delle lamine riscaldanti. Per assemblare l'incubatore, raccogliere un guscio dell'incubatore e supportare il rack.

Posizionare il guscio dell'incubatore su un lato del guscio e posizionare la piastra di supporto con l'unità di riscaldamento nella parte inferiore del guscio dell'incubatore. Posizionare il rack di supporto sopra l'unità di riscaldamento, lasciando un minimo di 10 centimetri tra l'unità di riscaldamento e il rack di supporto. E posizionare la sonda di temperatura sul rack di supporto e fissarla.

Praticare fori nella porta dell'incubatore per consentire l'inserimento dei cavi. Chiudere saldamente l'incubatore e collegare l'incubatore alla fonte di alimentazione. Quindi, alimentare l'incubatore e regolare le impostazioni del regolatore di temperatura PID come sperimentalmente appropriato.

Per le configurazioni rappresentative dell'incubatore, il tempo per raggiungere la temperatura impostata negli incubatori è stato influenzato dalla temperatura ambiente e dal materiale del guscio dell'incubatore. A una temperatura ambiente di circa 27 gradi Celsius, le tre configurazioni dell'incubatore hanno raggiunto le temperature impostate in un lasso di tempo simile con le prestazioni di un incubatore standard. Negli ambienti freddi, gli incubatori con gusci più spessi hanno raggiunto le temperature impostate target più lentamente che sotto una normale temperatura ambiente, ma in un lasso di tempo simile l'uno all'altro, mentre l'incubatore con l'isolamento più sottile non ha mai raggiunto completamente le temperature impostate.

In un ambiente caldo, le tre configurazioni dell'incubatore hanno raggiunto la temperatura target in meno di 10 minuti. Tuttavia, quando la temperatura impostata di 37 gradi Celsius era inferiore alla temperatura ambiente di 39 gradi Celsius, nessuno degli incubatori poteva abbassare la temperatura, con conseguente surriscaldamento per tutte e tre le configurazioni dell'incubatore. In ambienti simili, le tre configurazioni dell'incubatore consumavano da 0,22 a 0,52 kilowattora ogni 24 ore in meno di energia rispetto agli incubatori standard testati e, in tutte le configurazioni e condizioni, la crescita di E.coli e del coliforme totale ha avuto successo e paragonabile alla crescita osservata negli incubatori standard.

La scelta del guscio è fondamentale. Un incubatore con un guscio più isolante funzionerà meglio in termini di tempo per raggiungere la temperatura impostata e nel consumo energetico. Si consiglia che la costruzione e il cablaggio dei componenti elettrici siano eseguiti da una persona abile nel campo elettrico.