Bu kağıt mikrobiyal içme suyu test için uyarlanabilir, düşük maliyetli ve taşınabilir kuluçka oluşturmak için bir yöntem açıklanır. Bizim tasarım üzerinde yaygın olarak kullanılan malzemeler dayanır ve alan koşullar, bir dizi altında hala yüksek uç laboratuvar tabanlı modeller avantajları sunarken çalışabilir.
Yöntem makalesi
Ucuz mobil kuluçka makinesi inşaat alanı ve labaratuar kullanımı için
Bu makalede
Özet
Özet
İnkübatörler içme suyu kalitesini değerlendirmek için yetiştirme ardından membran filtrasyon gibi kültür tabanlı mikrobiyal yöntemleri bir dizi için gereklidir. Ancak, piyasada bulunan İnkübatörler erişimin elektrik güvenilmez olduğu pahalı, taşıma, hacmi açısından değil esnek zor ve/veya kötü yerel alan koşullara adapte çoğu kez. Bu çalışmada hazır bileşenler kullanılarak inşa bir uyarlanabilir, düşük maliyetli ve taşınabilir kuluçka geliştirmekti. Kuluçka makinesi elektronik çekirdek ilk geliştirilmiştir. Bu bileşenler daha sonra İnkübatör kabukları (polistren köpük kutusu, zor soğutucu kutusu ve karton kutu bir hayatta kalma battaniye ile örtülü) üç tür kullanarak ortam sıcaklığı koşullar (3,5 ° C - 39 ° C) bir dizi altında test edilmiştir. Elektronik çekirdek kümesi sıcaklık, iç sıcaklık kararlılığı ve mekansal dağılım, güç tüketimi ve mikrobiyal büyüme ulaşmak için gereken süreyi açısından standart laboratuvar kuluçka için karşılaştırılabilir performans gösterdi. Kuluçka makinesi set-up da orta ve düşük ortam sıcaklıklarda (3,5 ° C-27 ° C arasında) geçerli olan ve kuluçka makinesi ayarladığınızda yüksek sıcaklıklarda (39 ° C) sıcaklık daha yüksek. Bu kuluçka prototip düşük maliyetli (< 300 USD) ve çeşitli malzemeler ve birimler için uyarlanabilir. Demonte yapısıyla taşıma kolaylaştırır. Izgara güç ile kurulan her iki laboratuvarları veya güneş enerjisi veya bir akü by uzak ayarları kullanılabilir. Su kalitesi izleme için kaynaklara sınırlı erişimi olan bölgelerde alan laboratuarlar için ekipman isteğe bağlı olarak özellikle yararlıdır.
Giriş
Kültür tabanlı algılama mikrobiyal kirleticiler için state-of--art su kalitesi analizi hem sanayileşmiş ve gelişmekte olan ülkelerde1,2için yöntemlerdir. Mikroorganizmaların birçok ortamlarda mevcut ve farklı sıcaklık koşulları için en uygun büyüme gerektirir. Bu nedenle, bir sıcaklık-kararlı kuluçka ortamı oluşturma mikrobiyal kirleticiler içme suyu ilgilendiren güvenilir tespiti için bir ön şarttır. Dünya Sağlık Örgütü göre Escherichia coli (e.coli) (veya alternatif olarak, thermotolerant coliforms (TTC)) içme suyu3fekal kirlenme en uygun göstergeleri vardır. Bu organizmaların tespiti, örneğin, 100 mL su örneği membran kuluçka tarafından 35-37 ° C (E. coli) veya 44-45 ° C (TTC)3seçmeli medya takip bir membran aracılığıyla filtreleme oluşur.
Alan bazlı uygulamalar kültür tabanlı yöntemleri son yıllarda giderek ilgili olmuştur. Sürdürülebilir kalkınma hedefi 6, hedef 6.1, altında hükümetler Ulusal düzey4içme suyunun düzenli olarak rapor bakteriyolojik kalitesi için taahhüt etmişlerdir. Bu halk sağlığı gözetim çabaların yanı sıra, su altyapısı, operasyonel izleme düzenli olarak yerel veya bölgesel düzey5' te üstlenilmiştir. Bu gözetim ve izleme kampanyaları gerekli laboratuvar altyapı yetersiz veya kullanılamaz olduğu uzak yerlerde çoğu kez. 6 benzer şekilde, kültür tabanlı yöntemleri yaygın tıbbi tanı ve nerede yerel klinikler ve araştırma kurumları tarafından sınırlı kaynakları meydan ve7güvensiz güç kaynakları Mikrobiyolojik araştırma alanlarında kullanılır.
Yukarıdaki bağlamlarda, çoğu geleneksel İnkübatörler kez yetersiz veya kullanılamıyor. Alternatif olarak, alan İnkübatörler özellikle laboratuvar, Örneğin, Aquatest proje8, Bristol Üniversitesi'nde, Amerika Birleşik Devletleri dışında kullanım için geliştirilmiştir; DelAgua9, Marlborough, İngiltere; veya Aquagenx10, University of North Carolina, Amerika Birleşik Devletleri. Ancak, bu aygıtların böylece aynı anda işlenebilir örnek sayısına sınırlama hacmindeki nispeten küçük vardır. Alan İnkübatörler piyasada da çok altında çalışır şekilde tasarlanmamıştır düşük (< 20 ° C) veya çok yüksek (> 40 ° C) ortam sıcaklığı koşulları, çöl veya Alp ortamlar kullanımlarını zorlaştırıyor. Daha fazla alternatif çözümler yoğurt yapma tekniği11, vücut kemer ve faz değişikliği İnkübatörler12içermektedir. Ancak, bu tür sıradışı İnkübatörler unreliably işlev veya11çalıştırmak için külfetli.
Böylece bir gerek yoktur laboratuvar tabanlı modeller (kullanım kolaylığı, hacmin daha büyük ve sıcaklık hassas) avantajları sunan bir kuluçka için alan uygulamalar için uygun kalan süre (düşük maliyetli, kolay taşınan ve bakımlı, sağlamlık için bir çeşitli ortam sıcaklığı, enerji verimli ve esnek aralıklı için güç kaynakları) (Tablo 1). Bu iletişim kuralı, hem geleneksel hem de alan tabanlı modelleri yaygın olarak kullanılan malzeme kullanarak avantajları optimize etmek üzere tasarlanmış bir düşük maliyetli kuluçka imalat süreci detaylara amaçtır.
| Karakteristik | Laboratuvar tabanlı | Alan | En iyi duruma getirilmiş |
| Kullanıcı dostu tasarım |  |  | |
| Geniş Kapasite | | | |
| Sağlam çeşitli ortam sıcaklığı | | | |
| Sabit sıcaklık tutar | | | |
| Düşük maliyet | | | |
| Kolayca taşınan | | | |
| Enerji verimli | | | |
| Resilient-e doğru zaman zaman güç kaynağı | | | |
Tablo 1: Özellikleri ticari kuluçka (laboratuar tabanlı ve alan) ve en iyi duruma getirilmiş bir yaklaşım.
Gerekli malzeme ve kuluçka makinesi oluşturmak için adımları aşağıdaki derleme protokolünü belirtir. Dört adımda yapılandırılmıştır: Öncelikle, Meclisi ısıtıcının; kontrol ünitesi ikinci, Meclisi; kuluçka makinesi elektrikli çekirdek üçüncü, Meclisi; ve dördüncü, kuluçka makinesi montajı. Bu iletişim kuralı İnkübatör kabukları çeşitli ile çalışabilirsiniz kuluçka makinesi, elektronik özünü inşası açıklar. Malzemeler tablo protokol ve bunların teknik özellikleri kullanılan tüm bileşenlerin tam listesi için bkz. İletişim kuralı aşağıdaki alan kuluçka işlevsel bir örnek sunmaktadır ancak elektrik gereksinimlerini karşılayacak kadar farklı bileşenlerinin esnek kullanımı mümkündür. Farklı bileşenleri kullanarak da kuluçka performansları etkisi. Bu inşaat ve elektrik bileşenleri kablolama elektrik alanında yetenekli bir kişi tarafından yapılması tavsiye edilir.
Protokol
1. Isıtma ünitesi
- Aşağıdaki bileşenleri (şekil 1) toplamak:
Gerekli anchorage delikli plaka (280 x 250 mm) desteği
Aksiyel fan (60 x 60 x 25 mm); 2 x
Rondela (uzunluğu 20 mm, iç çapı 4.25 mm (M4)); 4 x
Parlaklık terminal üç iğne ile
Vida somun (M4); 4 x ve (M3); 1 x
Çamaşır makinesi (M4); 8 x ve (M3); 1 x
Vida (M4); 4 x ve (M3); 1 x
Resim 1: Isıtıcının bireysel bileşenleri. Destek plaka, aksiyel fanlar, çubukları, parlaklık terminal, vida fındık, contalar ve vida. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
- Gerekli (Şekil 2) destek plaka delik aksiyel fanlar güvenliğini sağlamak için yanı sıra parlaklık terminal (şekil 1).
Şekil 2: destek plaka şematik diyagramı. Göstergeler aksiyel fanlar yanı sıra parlaklık terminal düzeltmek için destek plaka anchorage delik. Mesafeler milimetre cinsinden verilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
- Aksiyel fanlar çapa destek plaka üzerinde Center'da iki M4 vida, vida somun ve pullar ile şekil 3 ' te gösterildiği gibi , , fan başına. Çubukları kullanmak fanlar ve destek plaka (şekil 3) arasında bir mesafe bırakmak.
- Parlaklık terminal çapa destek plaka M3 vida, vida somun ve çamaşır makinesi kullanarak. Kablo hayranları güvenli. (Şekil 3).
- Parlaklık terminal ile fan kablosunu. Her fan birlikte pozitif kabloları ve her fan birlikte (şekil 3) negatif kabloları bağlayın. Hız sensörü gerekli değildir.
Şekil 3: Aksiyel fanlar destek plaka üzerinde sabit. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Not: belirtilen kablo renk olanlar rakamlar kullanılan karşılık gelir. Kablo renkler kullanılan malzeme bağlı olarak değişebilir.
2. kontrol ünitesi (güç kaynağı)
- Aşağıdaki bileşenleri toplamak:
Evrensel muhafaza (burada 200 x 120 x 60 mm, ama boyutları bağlı olacaktır boyutu DC/DC dönüştürücü ve PID sıcaklık denetleyicisi)
Tarih/kapama-düğmesi
DC/DC Çevirici, Giriş Voltajı aralığı 9 - 36V, çıkış gerilimi 12V
PID sıcaklık denetleyicisi, 12-35 V/DC gerilimi
Kablo bezi, M12 x 15 mm, kilitleme aralığı 2-7.5 mm (veya kablo kullanılan göre)
Sıcaklık sensörü Pt100
AC güç kaynağı
Not: Kuluçka makinesi şebeke güç kaynağı veya bir pil bağlı olması. Şebeke operasyon durumunda AC güç kaynağı gereklidir ve birim sadece şebekeye bağlı ise, DC/DC dönüştürücü zorunlu değildir. Akü işlemi, durumunda DC/DC dönüştürücü şiddetle tavsiye edilir ve iki telli kablo AC güç kaynağı yerine gereklidir. Bu iletişim kuralı sürümü DC/DC dönüştürücü ve AC güç kaynağı sunar. Kuluçka makinesi elektrikli çekirdek bir elektrik Şeması ek malzeme (şekil S1) detaylı. - PID sıcaklık denetleyicisi, açma/kapama anahtarı ve kablo rakorları için açıklıklar muhafaza içine bir matkap ve jigsaw veya eşdeğer bir alet (şekil 4) ile değirmen.
Şekil 4: evrensel muhafaza şematik diyagramı. (a) sıcaklık denetleyicisi yerleştirmek için göstergeler 
, açma/kapama düğmesi 
ve kablo rakorları 
içine evrensel muhafaza; mesafeler milimetre cinsinden verilir. (b) 3D görüş-in evrensel muhafaza. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
- DC/DC dönüştürücü için açma/kapama düğmesi bağlanmak: açma/kapama düğmesi ve negatif kablosunu AC güç adaptörünün için AC güç adaptörünü olumlu kabloyu bağlayın "-Vin" DC/DC dönüştürücü (şekil 5).
- Açma/kapama düğmesi+ Vin"DC/DC dönüştürücü (şekil 5) bağlamak için bir kablo kullanın.
Şekil 5: Monte birimini kontrol Evrensel muhafaza DC/DC dönüştürücü ile PID sıcaklık denetleyiciye bağlı ve açma/kapama düğmesi . Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
- Kablolar Isıtma birim (şekil 6) aşağıdaki gibi PID sıcaklık denetleyicisine bağlanma:
- Terminal "1" PID sıcaklık denetleyicisinin "DC –" Tel Isıtma üzerinden bağlanmak birim bağlantı ve "-Vout" terminal DC/DC dönüştürücü.
- Bağlanmak "DC +" terminal "4" PID sıcaklık denetçisinin de terminal "2" olarak PID sıcaklık denetleyicisinin Isıtma birimi olacak tel (bkz: 3.2 üzerine gelin).
- Terminal "2" / "+ Vout" terminal DC/DC dönüştürücü PID sıcaklık denetleyiciye bağlamak.
- PID sıcaklık denetleyicisi terminal "5" Isıtma birim gidiş "komut" Tel bağlayın. (bkz: 3.2 üzerine gelin).
- Sıcaklık sensörü "10", "11" ve "12" terminalleri için bağlayın.
Not: Sıcaklık sensörü kırmızı kablo terminal "11" PID sıcaklık denetleyicisi için bağlı olmanız gerekir.
- DC/DC dönüştürücü muhafaza altındaki Velcro bantla çapa ve evrensel muhafaza kapatın.
Şekil 6: DC/DC dönüştürücü baðlantýsý PID sıcaklık denetleyicisiyle. DC/DC dönüştürücü , PID sıcaklık denetleyicisi , inkübatör (a kablo) ve sıcaklık sensörü (kablolu B) bağlantısı için bağlantı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Not: Kullanılan PID sıcaklık denetleyicisi terminalleri işlevler Tablo 2' de verilmiştir.
| PID sıcaklık denetleyicisi terminal | İşlevi |
| Terminal "1" | Giriş kaynağı + |
| Terminal "2" | Giriş kaynağı- |
| Terminal "4" | Denetim çıkış ortak iletişim |
| Terminal "5" | Denetim çıkış normalde açık Kontakt |
Tablo 2: PID sıcaklık denetleyicisi terminalleri için karşılık gelen işlev görür.
3. Kombine Kuluçka Makinesi elektrikli çekirdek Meclisi
- Aşağıdaki bileşenleri toplamak:
Isıtma ünitesi bölümünde 1
Kontrol ünitesi bölümünde 2
Folyolar, kendinden yapışan-100 x 200 mm, 12 V/20 W, Isıtma 2 x - Kontrol ünitesi bağlantı kabloları (Şekil 7) aşağıdaki gibi Isıtma birimi için link:
- Tel "DC -" her birinin Isıtma folyo bir Şef ile kontrol ünitesi ve negatif tel her fan bağlayın.
- Kontrol ünitesi olumlu kablonun her fan ile gelen "DC +" Tel bağlayın.
- "Komut" Tel kontrol ünitesi Isıtma folyo kalan iki iletkenler için bağlayın.
Şekil 7: Kablo bağlantısı Isıtma folyo PID sıcaklık denetleyicisiyle. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Not: Kuluçka makinesi tamamlanan alan kuluçka elektrik temel şekil 8' de gösterilmiştir.
Şekil 8: Tam alan kuluçka elektrik çekirdek. Isıtıcının , kontrol ünitesi ve sıcaklık probu . Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
4. kuluçka makinesi Meclisi
- Aşağıdaki bileşenleri toplamak:
Kuluçka makinesi elektrikli çekirdek
Kuluçka makinesi kabuk (burada bir polistiren köpük kutu, ama kutusunu her türlü malzeme yalıtım yapılabilir)
Destek raf (burada bir metal raf, ama başka bir malzeme olabilir) - Kuluçka makinesi bileşenleri birlikte (Şekil 9) aşağıdaki gibi yerleştirin:
- Böylece kuluçka (kapı) açılışı bir tarafında yer kuluçka kabuk yan tarafında yer.
- Isıtıcının destek plakalı kuluçka kabuk altındaki yer.
- Destek raf Raf Isıtma ünitesi ve destek arasında bir boşluk en az 10 cm bırakarak ısıtıcının üstüne yerleştirin.
- Sıcaklık probu destek rafa yerleştirin ve kuluçka makinesine güvenli.
- Kablolar (Şekil 9) giriş için izin kuluçka makinesi kapı delik.
- Kuluçka makinesi güç kaynağına bağlayın.
- Kuluçka makinesi açmak ve PID sıcaklık denetleyicisi ayarlarını (ayrıntılı ayarları için ek malzeme bölümünde Tablo S1 bakın).
Şekil 9: tam alan kuluçka makinesi. Açık (solda) ve kapalı (sağda). Isıtıcının , destek raf , sıcaklık probu , kontrol ünitesi 
, kuluçka kabuk 
ve kuluçka kabuğundaki (Daire içinde alan) kablolar için delik. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Not: Kuluçka makinesi kabuk malzeme her türlü bir kutu olabilir. Bu bir yalıtım malzeme kullanmak için tavsiye edilir ve ısı dağıtımı önlemek için sıkı bir şekilde kutusunu kapatır. Destek raf Raf ısı birikimi önlemek için büyük delikler içermelidir ve malzeme metal veya diğer (örneğin plastik) olabilir.
Sonuçlar
Sağlam alan kuluçka güvenilirliğini ulaşmak ve çeşitli koşullarda küme bir sıcaklık sürdürmek için onun yetenek yatıyor. Çeşitli kuluçka set-up performansını izlemek için aşağıdaki ölçümler yapılmıştır: için gerekli set sıcaklık, bir dakikalığına kapı açma etkisi ulaşmak, güç tüketimi üzerinden 24 saat çalışma, iç sıcaklık kararlılığı üzerinden 24 Saat işlem ve gözlem E. coli büyüme saat. Kuluçka makinesi iç sıcaklığı her dakika (destek rafı, duvar, üst, bir büyüme tabak içinde) yapısında farklı konumlarda yerleştirilmiş 4 sıcaklık günlük cihazlar ile ölçüldü. Set sıcaklık tüm ölçü birimlerinin artı veya eksi 2 ° C, ne zaman elde edilebilir kabul edildi kuluçka için kabul edilebilir aralığın olduğu E. coli. 13
Elektronik çekirdek kabukları, genellikle pek çok ülkede bulunan malzemeler kullanılarak üç tür ile test edildi: polistren köpük kutusu (78 litre), sert plastik bir soğutucu kutu (30 litre) ve bir karton kutu kaplı bir hayatta kalma battaniye (46 litre) ( ile Şekil 10). Alanında deneyimli ortam koşulları bir dizi karşılamak için bu kuluçka set-up üç ortam sıcaklıklarda test edildi: ortam (yaklaşık 27 ° C), soğuk (yaklaşık 3,5 ° C ve 7,5 ° C) ve (yaklaşık 39 ° C) sıcak. Performans ölçüleri iç sıcaklığı 37 ° C ve 44,5 ° c ayarlama test edildi
İnkübatörler set sıcaklığında ulaşmak için zaman ortam sıcaklığı ve kuluçka kabuk malzeme tarafından etkilenmiştir. Yaklaşık 27 ° C bir ortam sıcaklığında, üç İnkübatörler set-up set sıcaklıkları (37 ° C ve 44,5 ° C) benzer bir zaman (şekil 11a ve şekil 12a) ulaştı ve standart İnkübatör (Tablo 3) performansı ile karşılaştırılabilir. Soğuk ortamlarda (3,5 ° C ve 7,5 ° C), İnkübatörler ile kalın kabukları, Yani, polistren köpük ve soğutucu kutusunda, hedef set sıcaklıkları (37 ° C ve 44,5 ° C) benzer bir sürede ulaştı; yaklaşık dört kat altında bir ortam sıcaklığı-27 ° c daha uzun Onun alt yalıtım ile hayatta kalma battaniye ile karton kutu asla tam olarak soğuk ortam sıcaklığı koşullarda (şekil 11b ve şekil 12b) set sıcaklıkları ulaştı. Sıcak bir ortamda (39 ° C), üç kuluçka set-up 44,5 ° c hedef sıcaklık 10 dakika (şekil 12 c) altında ulaştı. Set sıcaklığı 37 ° c, Yani, ortam sıcaklığı düşük olduğunda ancak, İnkübatörler hiçbiri üç kuluçka makinesi için aşırı ısınma sonucu, daha düşük sıcaklık ayarlamak ups (Şekil 11 c).
Ortam sıcaklığı ve kuluçka kabuk türünü kuluçka makinesi kapı bir dakikalığına açma etkisini etkilemiştir. Isı kaybı soğuk ortamda daha fazla ve iç set sıcaklıkları kurtarmak için zaman nerede sıcaklık yoktu seti (şekil 13b ve 14b rakam) ulaştı karton kutu İnkübatör dışında daha uzundu. Sıcak ortamlarda, sınırlı ve sıcaklıklar 10 dakika altında (şekil 13ac ve şekil 14ac) ele geçirildi kümesi ısı kaybı oldu. Bir ortam sıcaklığı 39 ° c ve set sıcaklığı 37 ° C'de, kapı açma değil neden ne kuluçka (şekil 13 c) aşırı ısınma azaltmak.
Güç tüketimi artan soğuk ortamlarda ile ve set sıcaklık artışı ile. Daha iyi yalıtım İnkübatör kabukları (polistren köpük ve soğutucu kutusu) azaltılmış güç tüketimi ile karşılaştırıldığında da karton kutu kuluçka gösterdi. Benzer ortamlarda (yaklaşık 27 ° c ortam sıcaklığı), standart İnkübatörler daha üç kuluçka tüketilen set-up 0,22-0,52 kWh/24 saat daha az enerji (Tablo 3) test edilmiştir.
Kuluçka makinesi sıcaklığı üzerinde 24 saat tüm tip-in İnkübatör kabukları ve ortam sıcaklığı (şekil 13 ve Şekil 14) test ile sabit kalmıştır. Küçük farklılıklar set sıcaklığına göre ölçülen sıcaklık sıcaklık günlük cihazı konumuna kuluçka göre tespit edildi. Ortam sıcaklığı (39 ° C) set sıcaklık (37 ° C) (şekil 13 c) sıcak testlerle dışında bütün E. coli kuluçka için 2 ° C kabul edilen aralığı içinde sıcaklık farklılığı vardı.
Tüm testler E. coli ve toplam koliform ölçüm malzemeleri (büyüme plaka üzerine yerleştirilen membran filtre) huzurunda yapıldı. Çoğaltır örneği her kuluçka set-up ve karşılaştırma için standart bir kuluçka yerleştirildi. Tüm set-up ve koşullar, E. coli ve toplam koliform büyüme başarılı ve standart kuluçka makinesine gözlenen büyüme karşılaştırılabilir. Kuluçka makinesi yapılandırmaları ve test sonuçları ile ortam sıcaklığı koşulları Özeti Tablo 3' te gösterilmektedir.
| Test 1: Sıcaklığı ayarlamak için zaman | Test 2: Yan kapı bir dakika açma | Test 3: 24 saatlik süre içinde güç tüketimi | Test 4: 24 saatlik süre içinde sıcaklık değişimi | 5 test: E. coli büyüme gözlenen | |||
| Ortam sıcaklığı | Set sıcaklık | (min) | Maksimal kaybı sıcaklığı (° C); zaman küme sıcaklık (dk) geri | (kWh/24 h) | Mutlak maksimum sıcaklık (° C); mutlak en az sıcaklık (° C) * | (Evet / Hayır) | |
| Polistren köpük kutu | 3.5 ° C | 37 ° C | 45 | 10 ° C; 17 dk | 0.78 | 37; 35.5 | Evet |
| 7.5 ° C | 44,5 ° C | 74 | 16.5 ° C; 31 dk. | 0,89 | 44.5; 42.5 | ND† | |
| 27 ° C | 37 ° C | 12 | 2,5 ° C; 3 dk. | 0,28 | 37.5; 36,5 | Evet | |
| 44,5 ° C | 20 | 4.5 ° C; 7 dk. | 0,43 | 44.5; 43.5 | ND† | ||
| 39 ° C | 37 ° C | 0 (aşırı) | 2 ° C; 0 dk (aşırı) | 0,11 | 42.5; 42 | Evet | |
| 44,5 ° C | 7 | 3.5 ° C; 5 dk | 0.17 | 45; 43.5 | ND† | ||
| Zor soğutucu kutusu | 3.5 ° C | 37 ° C | 54 | 8 ° C; 10 dk | 0.86 | 37.5; 36 | Evet |
| 7.5 ° C | 44,5 ° C | 96 | 12 ° C; 30 dk | 1,05 | 45; 43 | ND† | |
| 27 ° C | 37 ° C | 13 | 1,5 ° C; 0 dk | 0,27 | 37.5; 36,5 | Evet | |
| 44,5 ° C | 25 | 2 ° C; 4 dk | 0,50 | 45; 43.5 | ND† | ||
| 39 ° C | 37 ° C | 0 (aşırı) | 1 ° C; 0 dk (aşırı) | 0,11 | 43; 42.5 | Evet | |
| 44,5 ° C | 9 | 4 ° C; 3 dk. | 0,19 | 45.5; 44.5 | ND† | ||
| Hayatta kalma battaniye ile karton kutu | 3.5 ° C | 37 ° C | (109 dk sonra istikrarlı sıcaklık) ulaştı asla | 6,5 ° C; 30 dk sonra sabit sıcaklık | 1,24 | 33.5; 30.5 | Evet |
| 7.5 ° C | 44,5 ° C | Asla ulaştı (120 dk sonra istikrarlı sıcaklık) | 8 ° C; 20 dakika sonra sabit sıcaklık | 1.28 | 36,5; 32 | ND† | |
| 27 ° C | 37 ° C | 15 | 2,5 ° C; 6 dk | 0,42 | 36,5; 35.5 | Evet | |
| 44,5 ° C | 24 | 3 ° C; 8 dk. | 0.70 | 44.5; 42.5 | ND† | ||
| 39 ° C | 37 ° C | 0 (aşırı) | 1,5 ° C; 0 dk (aşırı) | 0,11 | 41.5; 40 | Evet | |
| 44,5 ° C | 9 | 2 ° C; 0 dk | 0,20 | 45; 43.5 | ND† | ||
| Standart kuluçka makinesi | 27 ° C | 37 ° C | 18 | 1 ° C; 0 dk (aşırı) | 0.64 | 38,5; 36 | ND† |
| 44,5 ° C | 23 (aşırı) | 2,5 ° C; 0 dk | 0,95 | 47,5; 43.5 | ND† |
Tablo 3: test sonuçları Özeti kuluçka yapılandırmaları ve ortam sıcaklığı koşullar için. * Test 4: Yani, yıkıcı olay (kapı açma küme sıcaklık ulaşmak zaman) bitiminden sonra 10 dakika istikrarlı dönemleri sırasında mutlak maksimum ve minimum sıcaklık kaydedildi. † ND: Veri, test çalışması değil.
Şekil 10: test İnkübatör kabukları. (Üst satır) açık ve kapalı (alt satır). Polistren köpük kutu 3,5 cm, dış boyutları 39 x 56 x 36 cm (sol), kalınlığı; sert plastik soğutucu kutusu (orta), kalınlığı 2,5 cm, dış boyutları 32 x 41 x 47 cm; karton kutu (sağda) 12 µm kalınlığında bir standart hayatta kalma battaniye ile örtülü katlanmış iki kez, dış boyutları 30 x 42 x 37 cm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 11: kuluçka makinesi set-up farklı ortam sıcaklığı koşullar altında küme sıcaklık (37 ° C) ulaşmak zaman. İnkübatörler polistren köpük kutu, zor bir soğutucu kutusu ve bir karton kutu yapılmış bir kabuk ile performansları bir hayatta kalma battaniye ile örtülü. Ortam sıcaklığı Oda (a), soğuk ortam sıcaklığı (b)ve sıcak ortam sıcaklığı (c). Sıcaklıklar İnkübatörler destek rafa kaydetti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 12: kuluçka makinesi set-up farklı ortam sıcaklığı koşullar altında küme sıcaklığı (44,5 ° C) ulaşmak zaman. İnkübatörler polistren köpük kutu, zor bir soğutucu kutusu ve bir karton kutu yapılmış bir kabuk ile performansları bir hayatta kalma battaniye ile örtülü. Ortam sıcaklığı Oda (a), soğuk ortam sıcaklığı (b)ve sıcak ortam sıcaklığı (c). Sıcaklıklar İnkübatörler destek rafa kaydetti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 13: 24 saatlik dönem ve kapı farklı ortam sıcaklığı koşullar altında açma etkisi üzerinde ısı farklılıkları. 37 ° c sıcaklık ayarlayın Kuluçka polistren köpük kutu, zor bir soğutucu kutusu ve bir karton kutu yapılmış bir kabuk ile performansları bir hayatta kalma battaniye ile örtülü. Ortam sıcaklığı Oda (a), soğuk ortam sıcaklığı (b)ve sıcak ortam sıcaklığı (c). Daire içinde bölgeler için bir dakika açılış kapı nedeniyle ısı farklılıkları gösterir. Sıcaklıklar İnkübatörler destek rafa kaydetti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 14: 24 saatlik dönem ve kapı farklı ortam sıcaklığı koşullar altında açma etkisi üzerinde ısı farklılıkları. 44,5 ° c sıcaklık ayarlayın Kuluçka polistren köpük kutu, zor bir soğutucu kutusu ve bir karton kutu yapılmış bir kabuk ile performansları bir hayatta kalma battaniye ile örtülü. Ortam sıcaklığı Oda (a), soğuk ortam sıcaklığı (b)ve sıcak ortam sıcaklığı (c). Daire içinde bölgeler için bir dakika açılış kapı nedeniyle ısı farklılıkları gösterir. Sıcaklıklar İnkübatörler destek rafa kaydetti. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil S1: kuluçka makinesi elektrikli çekirdek kablolama elektrik diyagramı. Şebeke işlemi ve akü işlemi için alternatifler gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| Parametre | Seçilen değeri | |||||
| 1 | Denetim türü | Kontrol Q1 / Alarm Q2 | ||||
| 2 | Bağlı sensör tipi | PT100 (140 ° c -200) | ||||
| 3 | Alt sınır için istenen değeri değer seçilebilir | 0 | ||||
| 4 | Üst sınırı için istenen değeri değer seçilebilir | 50 | ||||
| 5 | Denetim türü | Isıtma | ||||
| 6 | Histeresis veya ölü grup olamamalarına denetim için açık/kapalı | 0 | ||||
| 7 | Birim sayısı ifade sürecinin orantılı bant genişliği (° C, sıcaklık) | 1 | ||||
| 8 | Ayrılmaz zaman. Intertia saniye ifade sürecinin | 80.0 | ||||
| 9 | Türev işle süre | 20,0 | ||||
| 10 | Zaman oranlama çıktı için döngü süresi | 10 | ||||
| 11 | İzin inkar/değişiklik setpoint değerlerden tarafından ön klavye | Tüm ayarları bir değişiklik izin | ||||
| 12 | Yazılım filtre. PV-SPV karşılaştırma hesaplamak için okuma sayısı değeri | 10 | ||||
| 13 | Derecesi türü | ° C | ||||
| 14 | Sıvı soğutma türü | Hava | ||||
Tablo S1: PID sıcaklık denetleyicisi ayarları. Ekran ayarlama değerlerden; kuluçka makinesi çalıştırmak gerekli değil diğer parametreleri varsayılan değerlerine kalmıştı.
Tartışma
Sürdürülebilir kalkınma hedefi 6.1 altında su kalitesi örnekleme için talep izleme uygulamaları daha az kurulan14nerede özellikle uzak kırsal bölgelerde artmaktadır. Bu ayarları sınama düzenli su kalite uygulama için önemli bir engel laboratuvarları mikrobiyal yöntemleri6için elverişli zavallı erişimdir. Bu kağıt nispeten ucuz ve yaygın olarak kullanılan malzemelerden inşa güvenilir bir kuluçka makinesi için bir yöntem sunar. Gerektiren uzmanlık sınırlı, elektrik bileşenleri kaynak ve bir araya nispeten kolaydır. Ayrıca, kuluçka kabuk tasarım esnek ve bu nedenle yerel olarak kullanılabilir malzemelerden inşa edilecek. Bu özellikle bu bagaj alanı ağır ve hantal bir deniz hayvanı kabuğu gerekli değildir bu yana uzak yerlere seyahat için tercih edilir. Bağlı olarak kullanılan kabuk, kuluçka makinesi hacmi de uyarlanabilir ve belirli örnek boyutu karşılayacak boyutta olması. Sunulan set-up kullanılan ve off-hangi geçici o sağlam elektrik kesintileri veya güvenilir elektrik ihtiyacı olmaması için şebeke, olabilir. Belirli tasarım sınırlamaları gözlendi iken, bu kurulum genellikle ortam sıcaklığı koşullar (39 ° C 3,5 ° C) bir dizi altında etkili olduğu ortaya çıktı.
Kişinin ihtiyaçlarına uygun bir kuluçka makinesi tasarım ulaşmak için kritik olan birkaç adım iletişim kuralı vardır. İlk kuluçka makinesi elektrik bileşenleri seçimidir. Alternatif bileşenleri fiyat veya yerel kullanılabilirlik bağlı olarak seçilebilir. Seçilen malzeme ve teknik özellikler bağlı olarak, kuluçka makinesi performansları karşılaştırıldığında sonuçları sunulan üzerinde değişiklik olabilir. Başka bir kritik protokol seçtiğiniz ortam sıcaklığı, yerel güç kaynağı ve kullanılabilirlik malzemelerin beklenen aralığına göre yapılması gereken kabuk malzeme, bir adımıdır. Daha düşük ortam sıcaklık (< 25 ° C), polistiren köpük bir kabuk inşa veya sabit bir soğutucu kutusu 37 ° C ile 44,5 ° c kümesi bir sıcaklık elde etmek için tavsiye edilir Sunulan deneysel verilere göre bunlar ayarlamak ups set sıcaklığı 45-96 dakika içinde ulaşmak ve 0.78 - tüketmek için beklenen 1.05 kWh/24 saat soğuk ortamlarda (3.5-7.5 ° C). Bunu asla ulaştı ayarlamak beri hayatta kalma battaniye ile karton kutu daha düşük ortam sıcaklığı, kullanılmak istikrarlı bir sıcaklık deneysel gözlem süresince ayarla tavsiye edilmez. Orta ortam sıcaklığında (27 ° C) test kabuk türlerinden herhangi birini için karton kutu set kadar gözlenen benzer biraz daha fazla güç tüketimi ile kabul edilebilir. Set sıcaklık daha yüksek (Yani, 44.5 ° C) olmadığı sürece daha yüksek ortam sıcaklığı (39 ° C), burada sunulan kuluçka tasarımlar için aşırı ısınma Eğer eğilimli. Bu nedenle, bu koşullar bir soğutma aygıtı gerektirir veya bir iklim kontrollü alanında kullanın.
Malzemeler İsviçre'kaynaklı burada sunulan kuluçka inşa maliyeti yaklaşık 300 YTL oldu. Ancak, bu maliyetleri özellikle elektronik çekirdek bileşenleri için nakliye minimum düzeyde tutulabilir Eğer farklı mekanlar, önemli ölçüde daha düşük olabilir. Değişiklik iletişim kuralında tanımlanan çeşitli bileşenlerinin daha da maliyetleri azaltabilir. Bu iki set sıcaklıkları, hem de doğrulama mikrobiyal büyüme E. coli için sadece üç kabuk malzeme türleri karşılaştırır burada sunulan Protokolü sınırlı olmamasıdır. Gelecekteki araştırma bu kuluçka makinesi tasarım sıcaklığı parametreleri ve ek mikrobiyal göstergesi türü (Örneğin, enterokok) ve patojenler (Örneğin, salmonella, Vibrio kullanarak daha geniş bir yelpazede altında uygunluğu test etmelisiniz Kolera). Gelecekteki araştırma aynı zamanda son derece sıcak ortamlarda (> 40 ° C) kullanımına izin verecek İnkübatör içinde etkili soğutma teknikleri geliştirilmesi üzerinde odaklanmalıdır.
Bilgimizi, uyarlanabilir birim kapasitesi sağlayan ve süre kalan taşınabilir ve düşük maliyetli kolayca sökülebilir yok diğer bilinen alan kuluçka vardır. Bu yenilikçi alternatif ticari kuluçka için hükümetler ve organizasyonlar ile su kalitesi ve diğer kültür tabanlı test hedefleri nerede kaç laboratuvar imkanları mevcuttur ihtiyacını yerine getirir. Deney malzemesi, basit su kalitesi ile eşleştirildiğinde bu kuluçka makinesi makul bir maliyetle sürekli veya mevsimlik laboratuvarlar kurmak için sınırlı kapasiteleri ile uygulayıcılar yardımcı olabilir. Uzak yerlerde laboratuvarlarda sayısını artırarak, düzenli su kalitesi izleme gerçekleştirmek veya dakik sistem işlemlerinin kontrolü elde etmek için çabalar giderek mümkün olacak.
Açıklamalar
Yazarlar ifşa gerek yok.
Teşekkürler
Bu araştırma kalkınma işbirliği ve İngiltere'de yardım Bakanlığı'ndaki İngiltere'de uluslararası kalkınma (DFID) için gelişmekte olan ülkelerin yararına (Koç kodu 201880) finanse REACH programı için İsviçre ajansı tarafından desteklenmiştir. İfade Gösterim ve içerdiği bilgileri mutlaka o değildir veya böyle sayısı veya bilgi ya da üzerlerine yerleştirilen herhangi bir güven için hiçbir sorumluluk kabul edebilir bu ajanslar tarafından onaylanan. Yazarlar ayrıca Arnt Diener polistren köpük kuluçka prototip Erken yinelemeler yaptığı katkılarından dolayı teşekkür ederiz.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Isıtma folyosu | Termo | 2115337 | Kendinden yapışkanlı 10x20 cm; Çalışma gerilimi 12V; Güç 20W |
| Eksenel fan | Yen Güneş Teknolojisi A.Ş. | FD126025MB | 6x6x2,5 cm; Çalışma gerilimi 12VDC; Güç: 1.44W; akım tüketimi 60mA |
| PID Sıcaklık Kontrol Cihazı | Wachendorff Automation GmbH & Co. KG | UR3274S | PID kontrol cihazı 32x74 mm; Proses sinyalleri, termokupllar, Pt100 için üniversal giriş; Çalışma gerilimi 24 VDC; Çıkışlar (termostatlar) 10 A röle, 5 A röle, SSR, RS 485 |
| Sıcaklık sensörü Pt100 | Conrad | 198466 | Sıcaklık aralığı -100 ° C; C ila 200 derece; C; Sensör Pt100, Tip FS-400P |
| Üniversal muhafaza | OKW Gehä kullanım Sistem | C2012201 | Boyutlar 200 x 120 x 60 mm |
| DC/DC dönüştürücü | Traco Power | TMDC 60-2412 | Nominal gerilim 24 VDC; Giriş voltajı 9-36 VDC; Çıkış voltajı 12 VDC; çıkış akımı 5 A; Güç 60W |
| AC güç adaptörü | Bicker Elektronik | BET-0612 | Çıkış voltajı 12 VDC; çıkış akımı 5 A; Giriş voltajı 115-230 VAC |
| Spacer | Schä fer Elektromechanik | 20/4 | İpliksiz; Diş boyutu M4; Polistiren; Mesafe 20 mm |
| Kablo rakoru | WISKA | 10066410 | M12 x 1,5 cm; sıkıştırma aralığı 3 & ndash; 7 mm |
| Parlaklık terminali | Adels İletişim | 125312 | Nominal akım 25 A; Nominal Gerilim 500V |
| Vida M4 x 50 | Bossard | 1579010 | M4 x 50 mm |
| Vida somunu M4 | Bossard | 1241478 | M4 |
| Pul M4 | Bossard | 1887505 | M4 |
| Vida M3 x 25 | Bossard | 1211099 | M3 x 25 mm |
| Vida somunu M3 | Bossard | 1241443 | M3 |
| Pul M3 | Bossard | 1887483 | M3 |
| Destek plakası | - | - | Yalıtım malzemesi (plastik veya diğer); 28 x 25 cm |
Kaynaklar
- Bain, R., et al. A summary catalogue of microbial drinking water tests for low and medium resource settings. International Journal of Environmental Research and Public Health. 9 (1609-1625), (2012).
- Köster, W., et al. Analytical methods for microbiological water quality testing. Assessing Microbial Safety of Drinking Water. , 237-277 (2003).
- World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality. , 4th Edition, WHO Press. Geneva. (2011).
- World Health Organization (WHO). Safely Managed Drinking Water - Thematic Report on Drinking Water. , WHO Press. Geneva. (2017).
- Peletz, R., Kumpel, E., Bonham, M., Rahman, Z., Khush, R. To what extent is drinking water tested in sub-Saharan Africa? A comparative analysis of regulated water quality monitoring. International Journal of Environmental Research and Public Health. 13 (3), 275(2016).
- Diener, A., et al. Adaptable drinking-water laboratory unit for decentralised testing in remote and alpine regions. 40th WEDC International Conference. , Loughborough, UK. 1-6 (2017).
- Malkin, R. A. Design of health care technologies for the developing world. Annual Review of Biomedical Engineering. 9 (1), 567-587 (2007).
- Rahman, Z., Khush, R., Gundry, S. Aquatest: Expanding Microbial Water Quality Testing for Drinking Water Management. Drinking Water Safety International. 1 (4), 15-17 (2010).
- DelAgua Water Testing Ltd. DelAgua Portable Water Testing Kit: User Manual Version 5.0. , Marlborough, UK. (2015).
- Aquagenx LLC. Portable Incubator Fabrication Instructions. , Chapel Hill, NC. (2015).
- Nair, J., Mathew, K., Ho, G. E. Experiences with implementing the H2S method for testing bacterial quality of drinking water in remote aboriginal communities in Australia. Water for all life: A decentralized infrastructure for a sustainable future. , (2007).
- Kandel, P., Kunwar, R., Lamichhane, P., Karki, S. Extent of fecal contamination of household drinking water in Nepal: Further analysis of Nepal Multiple Indicator Cluster Survey 2014. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 96 (2), 446-448 (2017).
- Edberg, S. C., Rice, E. W., Karlin, R. J., Allen, M. J. Escherichia coli: the best biological drinking water indicator for public health protection. Journal of Applied Microbiology. 88 (51), 1065-1165 (2000).
- Taylor, D. D. J., Khush, R., Peletz, R., Kumpel, E. Efficacy of microbial sampling recommendations and practices in sub-Saharan Africa. Water Research. 134, 115-125 (2018).
Yeniden basım ve izinler
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste