Name: construction of a low-cost mobile incubator for field and laboratory use
Uploaded: 2019-03-19T12:30:00
Duration: 7 min 50 s
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这项研究得到了瑞士发展合作署和联合王国国际开发部 (DFID) 资助的 REACH 方案的支持, 以造福发展中国家 (《白羊座法典》 201880)。其中所表达的意见和所载的意见和资料不一定是这些机构的意见和资料, 这些机构不能对这些意见或资料或对这些意见或资料的任何依赖承担任何责任。作者还感谢 Arnt Diener 为聚苯乙烯泡沫孵化器原型的早期迭代做出的贡献。

1. 加热装置
<ol><li>收集以下组件 (图 1): <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/01.jpg">带有所需锚固孔的支撑板 (280 x 250 mm) <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/02.jpg">轴流风机 (60 x 60 x 25 毫米);2倍 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/03.jpg">垫片 (长度20毫米, 内径4.25 毫米 (M4));4倍 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/04.jpg">带三个引脚的光泽端子 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/05.jpg">螺母 (M4);4倍和 (M3);1个 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/06.jpg">洗衣机 (M4);8倍和 (M3);1个 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/07.jpg">螺丝 (M4);4倍和 (M3);1个</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig1.jpg"> 图 1: 加热装置的各个组件。 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/02.jpg"> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/03.jpg"> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/04.jpg"> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/05.jpg"> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/06.jpg">支撑板、轴流风扇、垫片、光泽端子、螺杆螺母、垫圈和<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/07.jpg">螺丝. <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/01.jpg"><a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig1large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<ol start="2"><li>将所需的孔 (图 2) 钻入支撑板<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/01.jpg"> , 以固定轴流风<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/02.jpg">机以及光泽端子<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/04.jpg"> (图 1)。</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig2.jpg"> 图 2: 支撑板原理图.将锚固孔钻入支撑板以固定轴流风机以及光泽端子的指示。距离以毫米为单位。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<ol start="3"><li>将轴流风扇固定在<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/02.jpg">支撑板<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/01.jpg">的中心, 如图 3所示, <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/05.jpg"> </img> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/06.jpg"> </img> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/07.jpg">每个风扇有两个 m4 螺丝、螺母和垫圈。使用间隔器<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/03.jpg">在风扇和支撑板之间留出距离 (图 3)。</li>
	<li>使用 M3 螺钉、螺母和<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/04.jpg">垫圈将光泽端子<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/01.jpg">固定在支撑板上。保护电缆风扇。(图 3)。</li>
	<li>将风扇电缆与光泽端子连接。将每个风扇的正电缆连接在一起, 将每个风扇的负电缆连接在一起 (图 3)。速度传感器不是必需的。</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig3.jpg"> 图 3: 固定在支撑板上的轴流风扇.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig3large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
注: 所提到的电缆颜色与图中使用的颜色相对应。电缆颜色可能会根据所使用的材料而变化。
2. 控制单元 (电源)
<ol><li>收集以下组件: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/08.jpg">通用外壳 (此处为 200 x 120 x 60 mm, 但尺寸取决于 DC/dc 转换器和 PID 温度控制器的大小) <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/09.jpg">开关 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/10.jpg">DC/dc 转换器, 输入电压范围 9-36V, 输出电压12V <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/11.jpg">PID 温度控制器, 12-35 V/直流工作电压 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/12.jpg">电缆压盖, M12 x 15 mm, 夹紧范围 2-7.5 mm (或根据所使用的电缆) <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/13.jpg">温度传感器 Pt100 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/14.jpg">交流电源 注: 孵化器可以连接到电源或电池。在电源运行的情况下, 需要交流电源, 如果设备完全连接到电源, 则 DC/dc 转换器不是必需的。在电池运行的情况下, 强烈建议使用 DC/dc 转换器, 并且需要双线电缆而不是交流电源。该协议提供了 DC/dc 转换器和交流电源的版本。补充材料中详细介绍了孵化器电芯的电气示意图 (图 s1)。</li>
	<li>用钻头和拼图或等效工具将 pid 温度控制器、开关和电缆接头的开口磨成外壳 (图 4)。</li>
</ol><img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig4.jpg"> 图 4: 通用存储模块的原理图。(a)将温度控制器<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/21.jpg"> </img>、开关和电缆接头<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/22.jpg"> <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/23.jpg">放置在通用外壳中的指示;距离以毫米为单位。(b)通用外壳的三维视图。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig4large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<ol start="3"><li>将 DC/dc 转换器连接到关闭开关: 将交流电源适配器的正电缆连接到关闭开关, 将交流电源适配器的负电缆连接到 DC/dc 转换器的 "-vin" (图 5)。</li>
	<li>使用电缆将开关连接到 DC/DC 转换器的 "+ vin" (图 5)。</li>
</ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig5v2.jpg"> 图 5: 安装的控制单元.带<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/08.jpg"> dc/dc 转换器<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/10.jpg">的通用外壳连接到 pid <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/11.jpg">温度控制器和开关<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/09.jpg"> </img>。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig5v2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<ol start="5"><li>将电缆从加热装置连接到 PID 温度控制器, 如下所示 (图 6):<ol>
<li>将 PID 温度控制器的端子 "1" 连接到从加热单元连接到的 "ds–" 线, 并连接到 DC/dc 转换器的 "-vout" 端子。</li>
		<li>将 "dc +" 线连接到加热单元到 pid 温度控制器的终端 "4" 以及 pid 温度控制器的终端 "2" (见第32点)。</li>
		<li>将 PID 温度控制器的终端 "2" 连接到 DC/dc 转换器的 "+ vout" 终端。</li>
		<li>将 PID 温度控制器的终端 "5" 连接到将加热单元连接到 "命令" 线。(见第 3.2点)。</li>
		<li>将温度传感器连接到终端 "10"、"11" 和 "12"。 注: 温度传感器的红色电缆必须连接到 PID 温度控制器的终端 "11"。</li>
	</ol>
</li>
	<li>在机柜底部用尼龙搭扣胶带锚定 Dc/dc 转换器, 并关闭通用机柜。</li>
</ol><img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig6v2.jpg"> 图 6: 带 pid 温度控制器的 DC/dc 转换器电缆连接.DC/dc <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/10.jpg">转换器, pid <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/11.jpg">温度控制器, 连接到孵化器 (电缆 a) 和连接到温度传感器 (电缆 b)。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig6v2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
注:表 2给出了所使用的 pid 温度控制器终端的功能。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>PID 温度控制器端子</td>
			<td>功能</td>
		</tr>
<tr>
<td>航站楼 "1"</td>
			<td>供应输入 +</td>
		</tr>
<tr>
<td>航站楼 "2"</td>
			<td>供应输入-</td>
		</tr>
<tr>
<td>航站楼 "4"</td>
			<td>控制输出通用触点</td>
		</tr>
<tr>
<td>航站楼 "5"</td>
			<td>控制输出通常打开触点</td>
		</tr>
</tbody></table>表 2: 与 PID 温度控制器终端相对应的功能。
3. 孵化器电芯的组装
<ol><li>收集以下组件: 第1部分的加热装置 第2节的控制单元 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/15.jpg">加热箔, 不干胶, 100 x 200 毫米, 12 vw w, 2倍</li>
	<li>将控制单元的连接电缆连接到加热单元, 如下所示 (图 7):<ol>
<li>将控制单元中的 "Dc-"线与每个加热箔的一个导体和每个风扇的负极线连接。</li>
		<li>将来自控制单元的 "dc +" 线与每个风扇的正电缆连接。</li>
		<li>将 "命令" 线从控制单元连接到加热箔的其余两个导体。</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig7v2.jpg"> 图 7: 带 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/15.jpg"> pid 温度控制器的加热箔电缆连接。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig7v2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
注: 已完成的现场孵化器电芯如图 8所示。
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig8v2.jpg"> 图 8:完整的现场孵化器电芯.加热单元<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/21.jpg"> </img>、控制单元<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/22.jpg">和温度探头<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/23.jpg"> </img>。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig8v2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
4. 孵化器的组装
<ol><li>收集以下组件: 孵化器电气核心 孵化器外壳 (这里是聚苯乙烯泡沫盒, 但可以是任何类型的绝缘材料制成的盒子) 支持机架 (这里是金属机架, 但可以是另一种材料)</li>
	<li>将孵化器组件放在一起, 如下所示 (图 9):<ol>
<li>将孵化器壳放在其一侧, 使孵化器 (门) 的开口位于侧面。</li>
		<li>将支撑板与加热单元放在孵化器壳的底部。</li>
		<li>将支撑架放在加热装置的顶部, 在加热单元和支撑架之间留下至少10厘米的空间。</li>
		<li>将温度探头放在支撑架上, 并将其固定在孵化器中。</li>
	</ol>
</li>
	<li>在孵化器的门上钻孔, 以便电缆进入 (图 9)。</li>
	<li>将孵化器连接到电源。</li>
	<li>打开孵化器并调整 PID 温度控制器的设置 (有关详细设置, 请参见补充材料中的表 S1 )。</li>
</ol><img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig9.jpg"> 图 9: 完整的现场孵化器.打开 (左) 和关闭 (右)。加热单元<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/21.jpg"> </img>、支撑架<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/22.jpg"> </img>、温度探头<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/23.jpg"> </img>、控制单元<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/24.jpg"> </img>、孵化器外壳<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58443/25.jpg">和孵化器壳 (圆圈区域) 电缆孔。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig9large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
注: 孵化器的外壳可以是任何类型的材料的盒子。建议使用绝缘材料, 并将箱体紧紧地关闭, 以避免散热。支撑架应包含大孔, 以避免在机架中积聚热量, 材料可以是金属或其他 (如塑料)。

<ol>
	<li>Bain, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+summary+catalogue+of+microbial+drinking+water+tests+for+low+and+medium+resource+settings.">A summary catalogue of microbial drinking water tests for low and medium resource settings.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 9 (1609-1625), (2012).</li><li>K&#246;ster, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analytical+methods+for+microbiological+water+quality+testing.">Analytical methods for microbiological water quality testing.</a> Assessing Microbial Safety of Drinking Water. , 237-277 (2003).</li><li>World Health Organization (WHO). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Guidelines for Drinking Water Quality. , (2011).</li><li>World Health Organization (WHO). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Safely Managed Drinking Water - Thematic Report on Drinking Water. , (2017).</li><li>Peletz, R., Kumpel, E., Bonham, M., Rahman, Z., Khush, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=To+what+extent+is+drinking+water+tested+in+sub-Saharan+Africa?+A+comparative+analysis+of+regulated+water+quality+monitoring.">To what extent is drinking water tested in sub-Saharan Africa? A comparative analysis of regulated water quality monitoring.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 13 (3), 275 (2016).</li><li>Diener, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptable+drinking-water+laboratory+unit+for+decentralised+testing+in+remote+and+alpine+regions.">Adaptable drinking-water laboratory unit for decentralised testing in remote and alpine regions.</a> 40th WEDC International Conference. , 1-6 (2017).</li><li>Malkin, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+health+care+technologies+for+the+developing+world.">Design of health care technologies for the developing world.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 9 (1), 567-587 (2007).</li><li>Rahman, Z., Khush, R., Gundry, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aquatest:+Expanding+Microbial+Water+Quality+Testing+for+Drinking+Water+Management.">Aquatest: Expanding Microbial Water Quality Testing for Drinking Water Management.</a> Drinking Water Safety International. 1 (4), 15-17 (2010).</li><li>DelAgua Water Testing Ltd. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> DelAgua Portable Water Testing Kit: User Manual Version 5.0. , (2015).</li><li>Aquagenx LLC. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Portable Incubator Fabrication Instructions. , (2015).</li><li>Nair, J., Mathew, K., Ho, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiences+with+implementing+the+H2S+method+for+testing+bacterial+quality+of+drinking+water+in+remote+aboriginal+communities+in+Australia.">Experiences with implementing the H2S method for testing bacterial quality of drinking water in remote aboriginal communities in Australia.</a> Water for all life: A decentralized infrastructure for a sustainable future. , (2007).</li><li>Kandel, P., Kunwar, R., Lamichhane, P., Karki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extent+of+fecal+contamination+of+household+drinking+water+in+Nepal:+Further+analysis+of+Nepal+Multiple+Indicator+Cluster+Survey+2014.">Extent of fecal contamination of household drinking water in Nepal: Further analysis of Nepal Multiple Indicator Cluster Survey 2014.</a> American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 96 (2), 446-448 (2017).</li><li>Edberg, S. C., Rice, E. W., Karlin, R. J., Allen, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escherichia+coli:+the+best+biological+drinking+water+indicator+for+public+health+protection.">Escherichia coli: the best biological drinking water indicator for public health protection.</a> Journal of Applied Microbiology. 88 (51), 1065-1165 (2000).</li><li>Taylor, D. D. J., Khush, R., Peletz, R., Kumpel, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficacy+of+microbial+sampling+recommendations+and+practices+in+sub-Saharan+Africa.">Efficacy of microbial sampling recommendations and practices in sub-Saharan Africa.</a> Water Research. 134, 115-125 (2018).</li></ol>

作者没有什么可透露的。

根据可持续发展目标 6.1, 对水质取样的需求正在增加, 特别是在监测做法不太完善的偏远农村地区。在这些环境中进行定期水质测试的一个主要障碍是难以进入能够支持微生物方法的实验室 6。本文提出了一种用相对便宜和广泛可用的材料构建的可靠孵化器的方法。电气部件相对容易采购和组装, 只需要有限的专业知识。此外, 孵化器外壳设计是灵活的, 因此可以使用当地现有的材料进行构造。这对于那些前往偏远地点的人来说尤其可取, 因为沉重而笨重的外壳不需要行李空间。根据所使用的外壳, 孵化器的体积也具有适应性, 并且可以调整大小以适应特定的样本大小。所提供的设置可用于电网内外, 这使得它对断电或缺乏可靠的电力供应具有鲁棒性。虽然观察到某些设计限制, 但这种设置通常证明在一系列环境温度条件下 (3.5°c 至 39°c) 是有效的。
协议中有几个步骤对于实现适合自己需要的孵化器设计至关重要。首先是孵化器的电气部件的选择。可根据价格或本地供应情况选择替代组件。根据所选择的材料及其技术规格, 孵化器的性能可能与所呈现的结果相比发生了变化。该协议的另一个关键步骤是选择外壳材料, 外壳材料应根据环境温度、本地电源和材料可用性的预期范围进行。在较低的环境温度 (< 25°c) 下, 建议使用聚苯乙烯泡沫或硬冷却器箱制成的外壳, 以达到37°c 至44.5 °c 的设定温度。根据所提供的实验数据, 这些设置可在45-96 分钟内达到设定温度, 并在寒冷环境 (3.5 至 7.5°c) 下消耗 0.78-1.05 kwheh 24小时。不建议在较低的环境温度下使用带有生存毯的纸板箱, 因为在实验观察期间, 此设置从未达到稳定的设定温度。在中等环境温度 (27°c) 下, 所测试的任何外壳类型都是可以接受的, 类似于为设置的纸板箱观察到的稍大的功耗。在较高的环境温度 (39°c) 下, 如果设定温度更高 (即44.5 °c), 这里介绍的孵化器设计很容易过热。因此, 这种条件需要冷却装置或在气候控制空间中使用。
当材料在瑞士采购时, 这里介绍的孵化器的建造成本约为300美元。然而, 在不同地点, 这些费用可能要低得多, 特别是如果电子核心部件的运费可以保持在最低限度的话。修改协议中描述的各种组件可以进一步降低成本。这里介绍的协议是有限的, 因为它只比较了两种设定温度下的三种外壳材料类型, 以及仅对大肠杆菌微生物生长的验证。今后的研究应测试这种孵化器设计在更大范围的温度参数下, 并使用其他微生物指示物种 (如肠球菌) 和病原体 (如沙门氏菌、弧菌) 的适用性霍乱)。今后的研究还应侧重于在孵化器内开发有效的冷却技术, 以便在极其温暖的环境 (> 40°c) 中使用。
据我们所知, 没有其他已知的现场孵化器提供适应性强的体积容量, 并且易于拆卸, 同时保持可移动性和低成本。这种创新的替代商业孵化器满足了具有水质和其他基于文化的测试目标的政府和组织的需求, 而这些目标几乎没有实验室设施。当与简单的水质检测设备配对时, 该孵化器可以帮助能力有限的从业者以合理的成本建立永久性或季节性实验室。通过增加偏远地区的实验室数量, 定期进行水质监测或对系统运作进行准时监测的努力将变得越来越可行。

以文化为基础的微生物污染物检测方法是工业化国家和发展中国家水质分析的最新方法1、2.微生物存在于许多环境中, 需要不同的温度条件才能实现最佳生长。因此, 创造一个温度稳定的孵化环境是可靠地检测饮用水中关注的微生物污染物的先决条件。根据世界卫生组织的数据, 大肠杆菌 ( 大肠杆菌) (或者, 热原体大肠菌群 (ttc)) 是饮用水中粪便污染的最适当指标3。例如, 对这些生物的检测包括通过膜过滤100毫升的水样, 然后在 35-37°c (大肠杆菌) 或 44-45°C (ttc)3的选择性介质上孵育膜。
近年来, 基于文化的方法在实地的应用变得越来越重要。根据可持续发展目标6具体目标 6.1, 各国政府承诺在国家一级定期报告饮用水的细菌质量 4.除了这种公共卫生监测工作外, 还定期在地方或区域一级对水基础设施进行业务监测.这些监测和监测活动往往发生在偏远地点, 那里所需的实验室基础设施不足或无法获得。6同样, 基于文化的方法被广泛用于医疗诊断和微生物研究, 当地诊所和研究机构可能因资源有限和电力供应不安全而受到挑战7。
在上述情况下, 传统孵化器往往不足或无法使用。作为替代办法, 专门开发了用于实验室外使用的现场孵化器,例如联合王国布里斯托尔大学的 aquatatest 项目8;DelAgua 9, marlborough,uk;或美国北卡罗来纳大学水瓶座10号。但是, 这些设备的体积相对较小, 从而限制了可以同时处理的样本数量。市场上的现场孵化器也不是为了在非常低 (< 20°c) 或非常高 (> 40°c) 环境温度条件下运行而设计的, 因此很难在沙漠或高山环境中使用。其他替代解决方案包括酸奶制造器具11、身体带和相变孵化器12。然而, 这种非常规孵化器可能功能不可靠, 或对11种孵化器造成负担。
因此, 需要有一个孵化器, 提供基于实验室的模型的优势 (易用性、体积更大和温度精度), 同时保持适用于现场应用 (低成本、易于运输和维护、鲁棒性强。环境温度范围、节能和对间歇性电源的弹性) (表 1)。本协议的目的是详细说明低成本孵化器的制造工艺, 该孵化器旨在利用广泛提供的材料优化传统模型和现场模型的优势。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>特征</td>
			<td>实验室为基础</td>
			<td>领域</td>
			<td>优化</td>
		</tr>
<tr>
<td>用户友好的设计</td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>大容量</td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>坚固耐用, 可在各种环境温度范围内使用</td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>保持恒温</td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>成本低廉</td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>易于运输</td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>高效节能</td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
<tr>
<td>弹性强, 可用于间歇性电源</td>
			<td><img alt="X" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq2.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
			<td><img alt="Check" src="/files/ftp_upload/58443/58443eq1.jpg"></td>
		</tr>
</tbody></table>表 1: 商用孵化器 (实验室和现场) 的特点和优化方法。
下面的装配协议规定了构建孵化器所需的材料和步骤。它分为四个步骤: 第一, 加热装置的组装;二、控制单元的装配;第三, 孵化器电芯的组装;第四, 孵化器的组装。该协议解释了孵化器电子核心的构建, 它可以与各种孵化器壳一起工作。有关《议定书》中使用的所有组件及其技术规格的完整清单, 请参见《材料表》。下面的协议提供了现场孵化器的功能示例, 但只要满足电气要求, 就可以灵活使用不同的组件。使用不同的成分可能会影响孵化器的性能。建议电气部件的建造和布线由在电气领域熟练的人员进行。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Heating foil</td>
			<td>Thermo</td>
			<td>2115337</td>
			<td>Self-adhesive 10x20 cm; Operating voltage 12V; Power 20W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axial fan</td>
			<td>Yen Sun Technology Corp.</td>
			<td>FD126025MB</td>
			<td>6x6x2.5 cm; Operating voltage 12VDC; Power 1.44W; Max. current consumption 60mA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PID Temperature Controller</td>
			<td>Wachendorff Automation GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td>UR3274S</td>
			<td>PID controller 32x74 mm; Universal input for process signals, thermocouples, Pt100; Operating voltage 24 VDC; Outputs (thermostats) 10 A relay, 5 A relay, SSR, RS 485</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature sensor Pt100</td>
			<td>Conrad</td>
			<td>198466</td>
			<td>Temperature range -100&#176;C to 200&#176;C; Sensor Pt100, Type FS-400P</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal enclosure</td>
			<td>OKW Geh&#228;use System</td>
			<td>C2012201</td>
			<td>Dimensions 200 x 120 x 60 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ON/OFF Switch</td>
			<td>SHIN CHIN INDUSTRIAL CO.</td>
			<td>R13-70A-01</td>
			<td>Connection Type C CEE 7/16 plug 6.3 mm; Contact resistance Max 50 m&#8486;; Switching voltage 24 VDC; Switching current (mx.) 10A; Insulation resistance Min 100 M&#8486;/500 Vdc</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC/DC converter</td>
			<td>Traco Power</td>
			<td>TMDC 60-2412</td>
			<td>Nominal voltage 24 VDC; Input voltage 9-36 VDC; Output voltage 12 VDC; Max. output current 5 A; Power 60W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AC power adapter</td>
			<td>Bicker Elektronik</td>
			<td>BET-0612</td>
			<td>Output voltage 12 VDC; Max. output current 5 A; Input voltage 115-230 VAC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spacer</td>
			<td>Sch&#228;fer Elektromechanik</td>
			<td>20/4</td>
			<td>Without thread; Thread size M4; Polystyrene; Distance 20 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cable gland</td>
			<td>WISKA</td>
			<td>10066410</td>
			<td>M12 x 1.5 cm; clamping range 3 &#8211; 7 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luster terminal</td>
			<td>Adels Contact</td>
			<td>125312</td>
			<td>Nominal current 25 A; Nominal Voltage 500V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw M4 x 50</td>
			<td>Bossard</td>
			<td>1579010</td>
			<td>M4 x 50 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw nut M4</td>
			<td>Bossard</td>
			<td>1241478</td>
			<td>M4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Washer M4</td>
			<td>Bossard</td>
			<td>1887505</td>
			<td>M4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw M3 x 25</td>
			<td>Bossard</td>
			<td>1211099</td>
			<td>M3 x 25 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw nut M3</td>
			<td>Bossard</td>
			<td>1241443</td>
			<td>M3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Washer M3</td>
			<td>Bossard</td>
			<td>1887483</td>
			<td>M3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Support plate</td>
			<td>&#160;-&#160;</td>
			<td>&#160;-&#160;</td>
			<td>Insulating material (plastic or other); 28 x 25 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction of a low-cost mobile incubator for field and laboratory use

孵化器对于一系列以养殖为基础的微生物方法至关重要, 例如膜过滤, 然后进行培养以评估饮用水质量。然而, 商业上可获得的孵化器往往成本高昂, 难以运输, 在体积方面不灵活, 或不适合于当地供电不可靠的实地条件。这项研究的目的是开发一个适应性强、成本低和可运输的孵化器, 可以使用现成的部件构建。孵化器的电子核心是首次开发出来的。然后使用三种类型的孵化器壳 (聚苯乙烯泡沫盒、硬冷却器盒和覆盖着生存毯的纸板箱) 在一系列环境温度条件下 (3.5°c-39°c) 对这些组件进行测试。电子核心在达到设定温度所需的时间、内部温度稳定性和空间分散、功耗和微生物生长等方面显示出与标准实验室孵化器相当的性能。在中、低环境温度 (3.5°c 至 27°c) 和高温 (39°c), 在孵化器设置温度较高的情况下, 孵化器设置也是有效的。该孵化器原型成本低 (< 300 美元), 适用于各种材料和体积。其可拆卸的结构使其易于运输。它既可用于具有电网供电的固定实验室, 也可用于太阳能或汽车电池供电的远程设置。它作为外地实验室在获得水质监测资源有限的地区的设备选择特别有用。

坚固的现场孵化器的可靠性在于它能够在各种条件下达到并保持设定的温度。为了监测各种孵化器设置的性能, 进行了以下测量: 达到设定温度所需的时间、打开一分钟的效果、24小时以上的运行功耗、内部温度稳定性超过24数小时的手术时间, 以及大肠杆菌生长的观察。每分钟测量孵化器内的温度, 将4个温度测井装置放置在结构中的不同位置 (支撑架、墙壁、顶部、生长板内)。当所有测量都在正负2°c 内, 即大肠杆菌孵化的可接受范围内时, 设定的温度被认为是达到的.13
电子芯使用三种类型的外壳进行测试, 使用的材料通常在许多国家都能找到: 聚苯乙烯泡沫盒 (78 升)、硬塑料冷却器盒 (30 升) 和一个覆盖着生存毯 (46 升)的纸板箱 (图 10)。为了满足在现场可以遇到的一系列环境条件, 在三个环境温度下测试了这些孵化器设置: 环境温度 (约 27°c)、冷 (约3.5°c 和 7.5°c) 和热 (约 39°c)。测试了将内部温度设定在37°c 和44.5°c 的性能指标。
孵化器内达到设定温度的时间受环境温度和孵化器壳材料的影响。在约27°c 的环境温度下, 三个孵化器设置在类似的时间内达到设定的温度 (37°C 和 44.5°c) (图 11a和图 12a), 与标准孵化器的性能相当 (表 3)。在寒冷环境 (3.5°c 和 7.5°c) 中, 外壳较厚的孵化器,即聚苯乙烯泡沫和冷却器箱, 在类似的时间内达到设定的温度 (37°c 和44.5 °c);比在27°C 的环境温度下长约四倍。由于隔热性较低, 带有生存毯的纸板箱在低温温度条件下从未完全达到设定的温度 (图 11b和图 12b)。在温暖的环境 (39°c) 中, 三个孵化器设置在10分钟内达到44.5 °C 的目标温度 (图 12c)。但是, 当设定温度为 37°C,即低于环境温度时, 没有一个孵化器可以降低温度, 从而导致所有三个孵化器组过热 (图 11c)。
环境温度和孵化器外壳的类型影响了打开孵化器门一分钟的影响。在寒冷的环境中, 热量损失较大, 恢复内集温度的时间更长, 但纸板箱孵化器除外, 在这种孵化器中, 设定的温度从未达到 (图 13b和图 14b)。在较温暖的环境中, 热量损失有限, 设定温度在10分钟内恢复 (图 13a, c和图 14a, c)。在环境温度为39°c、设定温度为37°c 的情况下, 开门不会导致或减少孵化器过热 (图 13c)。
功耗随寒冷环境和设定温度的升高而增加。与纸板箱孵化器相比, 更好的绝缘孵化器壳 (聚苯乙烯泡沫和冷却器箱) 的功耗降低。在类似环境 (环境温度约为 27°c), 三个孵化器设置消耗的能量比标准孵化器低0.22 至 0.22 Kwh/24 小时 (表 3)。
孵化器中的温度在24小时内保持稳定, 所有类型的孵化器壳和环境温度都经过测试 (图 13和图 14)。根据温度测井装置在孵化器中的位置, 观察到测量温度与设定温度相比略有变化。除了环境温度 (39°c) 高于设定温度 (37°c) 的测试 (图 13c) 外, 温度变化均在大肠杆菌培养可接受的2°c 范围内. 
所有测试都是在大肠杆菌和总大肠菌群测量材料 (膜过滤器放置在生长板上) 的情况下进行的。样品的副本被放置在每个孵化器的设置和标准的孵化器中进行比较。在所有设置和条件下,大肠杆菌和总大肠菌群的生长是成功的, 与标准孵化器中观察到的生长相当。表 3汇总了使用结果测试的孵化器配置和环境温度条件。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>测试 1: 设定温度的时间</td>
			<td>测试 2: 侧门打开一分钟</td>
			<td>测试 3: 24小时内的功耗</td>
			<td>测试 4: 24小时内的温度变化</td>
			<td>测试 5: 观察到的大肠杆菌生长</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>环境温度</td>
			<td>设定温度</td>
			<td>(分钟)</td>
			<td>最大温度损失 (°C);恢复设定温度的时间 (最小)</td>
			<td>(kh去 24小时)</td>
			<td>绝对最高温度 (°C);绝对最低温度 (°C) *</td>
			<td>(是/否)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="6">聚苯乙烯泡沫盒</td>
			<td>3.5°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>45</td>
			<td>10°c;17分钟</td>
			<td>0.78</td>
			<td>37份;35。5</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>7.5°c</td>
			<td>44.5°c</td>
			<td>74</td>
			<td>16.5°c;31分钟</td>
			<td>0.89</td>
			<td>44.5;42。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">27°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>12</td>
			<td>2.5°c;3分钟</td>
			<td>0.28</td>
			<td>37.5;36。5</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>20</td>
			<td>4.5°c;7分钟</td>
			<td>0.43</td>
			<td>44.5;43。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">39°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>0 (过热)</td>
			<td>2°c;0分钟 (过热)</td>
			<td>0.11</td>
			<td>42.5;42</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>7。</td>
			<td>3.5°c;5分钟</td>
			<td>0.17</td>
			<td>45;43。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="6">硬冷却器箱</td>
			<td>3.5°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>54</td>
			<td>8°C;10分钟</td>
			<td>0.86</td>
			<td>37.5;36</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>7.5°c</td>
			<td>44.5°c</td>
			<td>96</td>
			<td>12°C;30分钟</td>
			<td>1.05</td>
			<td>45;43</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">27°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>13</td>
			<td>1.5°c;0分钟</td>
			<td>0.27</td>
			<td>37.5;36。5</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>25</td>
			<td>2°c;4分钟</td>
			<td>0.50</td>
			<td>45;43。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">39°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>0 (过热)</td>
			<td>1°c;0分钟 (过热)</td>
			<td>0.11</td>
			<td>43;42。5</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>9</td>
			<td>4°C;3分钟</td>
			<td>0.19</td>
			<td>45.5;44。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="6">纸板箱与生存毯</td>
			<td>3.5°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>从未达到 (109分钟后温度稳定)</td>
			<td>65°c;30分钟后的稳定温度</td>
			<td>1.24</td>
			<td>33.5;30。5</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>7.5°c</td>
			<td>44.5°c</td>
			<td>从未达到 (120分钟后温度稳定)</td>
			<td>8°C;20分钟后温度稳定</td>
			<td>1.28</td>
			<td>36.5;32</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">27°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>15</td>
			<td>2.5°c;6分钟</td>
			<td>0.42</td>
			<td>36.5;35。5</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>24</td>
			<td>3°C;8分钟</td>
			<td>0.70</td>
			<td>44.5;42。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">39°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>0 (过热)</td>
			<td>1.5°c;0分钟 (过热)</td>
			<td>0.11</td>
			<td>41.5;40</td>
			<td>是的</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>9</td>
			<td>2°c;0分钟</td>
			<td>0.20</td>
			<td>45;43。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">标准孵化器</td>
			<td rowspan="2">27°c</td>
			<td>37°c</td>
			<td>18</td>
			<td>1°c;0分钟 (过热)</td>
			<td>0.64</td>
			<td>38.5;36</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
<tr>
<td>44.5°c</td>
			<td>23 (过热)</td>
			<td>2.5°c;0分钟</td>
			<td>0.95</td>
			<td>47.5;43。5</td>
			<td>ND·
</td>
		</tr>
</tbody></table>表 3: 测试的孵化器配置和环境温度条件的结果摘要.* 测试 4: 在稳定期间记录的绝对最高和最低温度,即从破坏性事件结束后10分钟开始 (达到设定温度的时间, 开门)。·ND: 没有数据, 测试不运行。
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig10.jpg"> 图 10: 测试了孵化器外壳.打开 (上一行) 和关闭 (下一行)。聚苯乙烯泡沫盒 (左), 厚度3.5 厘米, 外形尺寸 39 x 56 x 36 厘米;硬质塑料冷却器盒 (中部), 厚度2.5 厘米, 外形尺寸 32 x 41 x 47 厘米;纸板箱 (右) 覆盖着一个厚度为12μm 的标准生存毯折叠两次, 外形尺寸 30 x 42 x 37 厘米. 请<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig10large.jpg" target="_blank">点击此处查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig11.jpg"> 图 11: 在不同环境温度条件下达到孵化器设置的设定温度 (37°c) 的时间.孵化器的性能与外壳制成的聚苯乙烯泡沫盒, 一个硬冷却器盒, 和一个纸板箱覆盖着生存毯。室温(a)、冷环境温度 (b)和温暖环境温度 (c)。在孵化器的支撑架上记录的温度。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig11large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig12v4.jpg"> 图 12: 在不同环境温度条件下达到孵化器设置的设定温度 (44.5°c) 的时间.孵化器的性能与外壳制成的聚苯乙烯泡沫盒, 一个硬冷却器盒, 和一个纸板箱覆盖着生存毯。室温(a)、冷环境温度 (b)和温暖环境温度 (c)。在孵化器的支撑架上记录的温度。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig12v2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig13.jpg"> 图 13: 24小时内的温度变化以及不同环境温度条件下开门的影响。设置温度为37°C。孵化器的性能与外壳制成的聚苯乙烯泡沫盒, 一个硬冷却器盒, 和一个纸板箱覆盖着生存毯。室温(a)、冷环境温度 (b)和温暖环境温度 (c)。圆圈区域显示由于门打开一分钟而产生的温度变化。在孵化器的支撑架上记录的温度。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig13large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig14.jpg"> 图 14: 24小时内的温度变化以及不同环境温度条件下开门的影响。设置温度为44.5 °C。孵化器的性能与外壳制成的聚苯乙烯泡沫盒, 一个硬冷却器盒, 和一个纸板箱覆盖着生存毯。室温(a)、冷环境温度 (b)和温暖环境温度 (c)。圆圈区域显示由于门打开一分钟而产生的温度变化。在孵化器的支撑架上记录的温度。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig14large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 15" src="/files/ftp_upload/58443/58443fig15.jpg"> 图 s1: 孵化器电气芯布线的电气示意图.指出了电源操作和电池操作的替代方案。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58443/58443fig15large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td colspan="4">参数</td>
			<td colspan="2">所选值</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td colspan="4">控制输出的类型</td>
			<td colspan="2">控制 Q1/报警 Q2</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td colspan="4">连接传感器的类型</td>
			<td colspan="2">Pt100 (-200 至 140°C)</td>
		</tr>
<tr>
<td>3个</td>
			<td colspan="4">设定值可选择下限</td>
			<td colspan="2">0</td>
		</tr>
<tr>
<td>4个</td>
			<td colspan="4">设定值可选择上限</td>
			<td colspan="2">50</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td colspan="4">控制类型</td>
			<td colspan="2">加热</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td colspan="4">用于 p. i. d. 控制的滞后性或死带</td>
			<td colspan="2">0</td>
		</tr>
<tr>
<td>7。</td>
			<td colspan="4">过程的比例带宽表示为单位 (°C, 如果温度)</td>
			<td colspan="2">1</td>
		</tr>
<tr>
<td>8</td>
			<td colspan="4">积分时间。以秒表示的过程的中断</td>
			<td colspan="2">80。0</td>
		</tr>
<tr>
<td>9</td>
			<td colspan="4">p. i. d. 的衍生时间</td>
			<td colspan="2">20。0</td>
		</tr>
<tr>
<td>10</td>
			<td colspan="4">时间分配输出的循环时间</td>
			<td colspan="2">10</td>
		</tr>
<tr>
<td>11</td>
			<td colspan="4">允许通过正面键盘修改设定值</td>
			<td colspan="2">允许修改所有设定值</td>
		</tr>
<tr>
<td>12</td>
			<td colspan="4">软件筛选器。计算比较值 PV-SPV 的读数</td>
			<td colspan="2">10</td>
		</tr>
<tr>
<td>13</td>
			<td colspan="4">学位类型</td>
			<td colspan="2">°c</td>
		</tr>
<tr>
<td>14</td>
			<td colspan="4">冷却液的类型</td>
			<td colspan="2">空气</td>
		</tr>
</tbody></table>表 s1: pid 温度控制器设置.显示集合值;运行孵化器不需要的其他参数保留为默认值。

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Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

建造供野外和实验室使用的低成本移动孵化器

本文介绍了一种建立一种适应性强、成本低、可运输的饮用水微生物检测孵化器的方法。我们的设计以广泛提供的材料为基础, 可以在一系列现场条件下运行, 同时仍然提供高端实验室模型的优势。

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

孵化器对于许多微生物方法至关重要，特别是对饮用水的培养分析至关重要。在这里，我们满足低成本孵化器的需求，用于基础设施有限的地区。我们将详细说明使用常用材料构建适应性强的低成本可运输孵化器。该孵化器在一系列环境条件下运行，其性能与基于实验室的模型类似。此方法可用于任何需要培养箱的活动，这些培养箱可以在有或没有可靠接入电网电力的位置保持恒定温度。只要满足电气要求，就可以使用与此处描述的不同的组件，尽管不同的组件可能会影响培养箱的性能。这个版本的孵化器的主要发明者是JurgSigrist和克里斯蒂安·埃比，我们实验室的技术人员。在组装加热单元之前，收集一个280倍250毫米支撑板，两个60比60由25毫米轴向风扇，四个20毫米长的垫片，内径4.25毫米，一个带三针的光泽端子，四个M4和一个M3螺母，8个M4和1个M3垫圈，四个M4和1个M3螺丝。接下来，在支撑板上钻出适当的锚地孔，以确保轴向风扇和光泽端子的安全。钻进所有孔后，使用两个 M4 螺钉、两个螺钉和每个风扇的四个垫圈将轴向风扇固定在支撑板的中心，使用垫片保持风扇与支撑板之间的空间。使用 M3 螺钉、螺钉和垫圈将光泽端子固定到支撑板上，并固定风扇电缆。然后将风扇电缆与光泽端子连接。将每个风扇的正极和负极电缆连接在一起。要组装控制单元， 收集通用外壳、开/关开关、输入电压范围为 9 至 36 伏的直流/直流转换器、输出电压为 12 伏、具有 12 至 35 伏直流工作电压的比例积分导数温度控制器、12 至 15 毫米电缆接头、压接范围为 2 至 7.5 毫米、温度传感器铂金 100 和交流电源。使用钻头和拼图将 PID 温度控制器、开/关开关和电缆接头的开口磨入机柜，然后将开/关开关和电缆密封圈放置。将交流电源适配器的正极电缆连接到开/关开关，将交流电源适配器的负极电缆连接到直流/直流转换器的负电压输入。使用电缆将开/关开关连接到直流/直流转换器的正电压输入。将 PID 温度控制器的端子之一连接到加热单元连接的直流负极线，以及直流/直流转换器的负电压输出端子。将连接到加热单元的直流正线连接到 PID 温度控制器的端子四，连接到 PID 温度控制器的端子二。将 PID 温度控制器的端子 2 连接到直流/直流转换器的正电压输出端子。将 PID 温度控制器的端子 5 连接到连接到加热单元的命令导线。将温度传感器连接到端子 10、11 和 12。然后使用挂钩和循环胶带将 DC/DC 转换器锚定到机柜底部，然后关闭通用机柜。要建立孵化器电芯，收集两个100由200毫米12伏20瓦自粘热箔，将直流负极线从控制单元连接到LUSTER端子，并与每个加热箔的一个导体和每个风扇的负线连接。然后将来自控制单元的正线与每个风扇的正线连接。将指挥线从控制单元连接到加热箔的其余两根导线。要组装孵化器，请收集孵化器外壳和支持机架。将孵化器壳放在其侧面，将孵化器门放在壳体一侧，将支撑板与加热单元放在孵化器壳的底部。将支撑架放在加热单元的顶部，在加热单元与支撑架之间至少留下 10 厘米。将温度探头放在支撑架上，并固定。在培养箱的门上钻孔，以便插入电缆。紧密关闭孵化器，将培养箱连接到电源。然后，打开培养箱电源，并调整 PID 温度控制器的设置，作为实验适当的。对于具有代表性的培养箱设置，达到孵化器中设定温度的时间受环境温度和孵化器壳材料的影响。在约 27 摄氏度的环境温度下，三个孵化器设置在类似时间达到设定温度，并具有标准培养箱的性能。在寒冷环境中，壳体较厚的培养箱达到目标设定温度的比在正常环境温度下慢，但彼此的时间相似，而绝缘较薄的培养箱从未完全达到设定温度。在温暖的环境中，三个孵化器装置在10分钟内达到目标温度。然而，当设定的温度低于39摄氏度的环境温度时，任何孵化器都无法降低温度，导致所有三个孵化器装置过热。在类似环境中，三个孵化器每24小时消耗的能源比测试的标准孵化器少0.22至0.52千瓦时，在所有设置和条件下，大肠杆菌和总大肠杆菌的生长都取得了成功，与标准孵化器中观察到的生长相当。外壳的选择至关重要。具有更绝缘外壳的培养箱在达到设定温度的时间和功耗方面性能更好。建议电气部件的构造和布线由电气领域熟练的人员执行。

Research

JoVE Journal

Environment

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科研

环境科学

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