이 종이 식 수의 미생물 시험에 대 한 적응력, 저가 및 이동식 인큐베이터를 구축 하기 위한 방법을 설명 합니다. 우리의 디자인 널리 자료에 근거 하 고 여전히 높은-엔드 실험실 기반 모델의 장점을 제공 하면서 다양 한 현장 조건에서 동작할 수 있습니다.
Incubators 문화 기반 미생물 메서드를 막 여과 뒤에 식 수 품질 평가 대 한 경작의 범위에 대 한 필수적입니다. 그러나, 상용 인큐베이터 들은 비용이 많이 드는, 수송, 볼륨, 측면에서 유연 하지 하기 어려운 또는 로컬 필드 조건에 부실한 전기에 대 한 액세스 신뢰할 수 있다. 이 연구의 목적은 쉽게 사용할 수 있는 구성 요소를 사용 하 여 건설 수 있습니다 적응, 낮은-비용 및 이동식 인큐베이터를 개발 했다. 인큐베이터의 전자 핵심 처음 개발 되었다. 이러한 구성 요소 다음 세 가지 유형의 인큐베이터 포탄 (폴리스 티 렌 거품 상자, 하드 쿨러 상자, 및 생존 담요로 덮여 골 판지 상자)를 사용 하 여 주위 온도 조건 (3.5 ° C-39 ° C)의 범위에서 테스트 되었습니다. 전자 코어 설정된 온도, 내부 온도 안정성과 공간 분산, 전력 소비 및 미생물 성장에 도달 하는 데 필요한 시간 표준 실험실 인큐베이터에 대 등 한 성능을 보여주었다. 보육 설정 또한 효과적 (3.5 ° C와 27 ° C) 사이 중간 및 낮은 주위 온도에 있었고 높은 온도 (39 ° C)에서 인큐베이터 설정 온도 더 높은. 이 인큐베이터 프로토 타입은 저렴 한 비용 (< 300 USD)와 다양 한 재료와 볼륨에 적응. 떼어낼 구조를 쉽게 수송 수 있습니다. 그것은 그리드 전원 모두 설립된 실험실에서 또는 태양 에너지 또는 자동차 배터리에 의해 구동 하는 원격 설정에서 사용할 수 있습니다. 특히 수 질 모니터링에 대 한 리소스에 액세스가 제한 된 지역에서 현장 실험실을 위한 장비 옵션으로 유용합니다.
미생물 오염 물질의 검출을 위한 문화 기반 메서드는 상태–예술의 산업화 모두 수 질 분석 및 개발 도상국1,2는. 미생물은 많은 환경에 존재 하 고 최적의 성장 위한 다른 온도 조건이 필요로. 따라서 온도 안정 보육 환경을 만들고 식 수에 관심사의 미생물 오염 물질의 믿을 수 있는 탐지를 위한 전제 조건입니다. 세계 보건 기구에 따르면 대장균 (대장균) (또는 양자 택일로, thermotolerant 대장균 (TTC))는 식 수3분 변 오염의 가장 적합 한 지표. 이러한 생물의 이루어져 있다, 예를 들어 멤브레인 막의 외피 35-37 ° C (대장균) 또는 44-45 ° C (TTC)3에서 선택적 미디어 다음을 통해 100 mL 물 샘플을 필터링.
문화 기반 방법의 응용 프로그램 필드 기반 최근 몇 년 동안에 점점 관련 되 고 있습니다. 지속 가능한 개발 목표 6, 대상 6.1에서 정부는 국가 수준4에서 식용 수의 정기적으로 보고서 세균 품질에 최선을 다하고 있다. 이러한 공중 보건 감시 노력 뿐만 아니라 물 인프라의 운영 모니터링 정기적으로 로컬 또는 지역 레벨5에서 착수 된다. 이러한 감시와 모니터링 캠페인 필요한 실험실 인프라는 부족 또는 사용할 수 없는 원격 위치에 자주 있습니다. 6 마찬가지로, 문화 기반 방법은 널리 이용 된다 의료 진단 및 미생물 연구 지역 병원 및 연구 기관 한정 된 자원에 의해 도전 될 수 있습니다 및 불안정 한 전원 공급 장치7.
위의 상황에서 기존의 인큐베이터 들은 부적절 하거나 사용할 수 없게 합니다. 대신, 입력란 incubators 개발 되었으며, 특히, 예를 들어, Aquatest 프로젝트8, 브리스톨 대학, 영국; 실험실 밖에 서 사용 DelAgua9, 말보로, 영국; 또는 Aquagenx10북캐롤라이나의 대학, 미국. 그러나,이 장치는 상대적으로 작은 볼륨을 동시에 처리 될 수 있는 샘플의 수를 제한 하는 따라서. 입력란 incubators 시장에는 또한 작동 하도록 설계 되지에서 매우 낮은 ( 40 ° C) 온도 조건, 어려운 사막이 나 고산 환경에 그들의 사용을 만들기. 추가 대체 솔루션 요구르트 만들기 기기11, 몸 벨트, 및 위상 변화 incubators12포함 됩니다. 그러나, 이러한 파격적 incubators 신뢰할 기능 또는11운영에 부담이 되지.
따라서 현장 응용에 적합 하면서 실험실 기반 모델 (간편한 사용, 큰 볼륨 및 온도 정밀도)의 이점을 제공 하는 보육에 대 한 필요는 (낮은-비용, 쉽게 수송 및 유지, 견고성에는 주변 온도, 에너지 효율, 그리고 간헐적으로 탄력 전원 공급의 범위) (표 1). 이 프로토콜의 목적은 널리 자료를 사용 하 여 기존 및 필드 기반 모델의 장점은 최적화 하도록 설계 된 저비용 인큐베이터의 제작 과정을 자세히 설명 하는 것입니다.
특성 | 실험실 기반 | 필드 | 최적화 |
사용자 친화적인 디자인 | |||
큰 용량 | |||
주변 온도의 넓은 범위에 강력한 | |||
일정 한 온도 유지 | |||
저렴 한 비용 | |||
쉽게 수송 | |||
에너지 효율 | |||
간헐적인 전원 공급 장치에 탄력 |
표 1: 상용 인큐베이터 (실험실 기반 및 필드)와 최적화 된 접근의 특성.
다음 어셈블리 프로토콜 필요한 재료와 인큐베이터를 구축 하기 위한 단계를 지정 합니다. 그것은 4 단계로 구성 되어있다: 첫째, 난방 단위;의 조립 두 번째, 조립 제어 장치; 셋째, 조립 인큐베이터 전기 코어; 그리고는 인큐베이터의 네 번째, 조립입니다. 이 프로토콜의 인큐베이터, 인큐베이터 껍질의 다양 한 사용할 수 있는 전자 코어의 건설에 설명 합니다. 프로토콜 및 그들의 기술 사양에 사용 되는 모든 부품의 전체 목록에 대 한 테이블의 자료 를 참조 하십시오. 프로토콜 아래의 필드 인큐베이터의 기능 예를 선물 하지만 전기적 요구 사항을 충족으로 다른 부품의 유연한 사용이 가능 하다. 다른 구성 요소를 사용 하 여 인큐베이터의 성과 영향을 미칠 수 있습니다. 건설 및 전기 부품의 배선 전기 분야에 숙련 된 사람에 의해 수행 될 것이 좋습니다.
지속 가능한 개발 목표 6.1에서 모니터링 사례는 적은 설립된14원격 농촌 지역에 특히 수 질 샘플링에 대 한 수요가 증가 하고있다. 정기적으로 수 질이이 설정에서 테스트를 구현 하는 주요 장벽을 실험실 미생물 방법6을 지 원하는 가난한 액세스입니다. 이 문서는 신뢰할 수 있는 인큐베이터는 상대적으로 저렴 하 고 광범위 하 게 사용할 수 있는 소재로 건설에 대 한 메서드를 제공 합니다. 전기 구성 요소는 비교적 소스 모이게 쉬운, 전문 제한 된 요구. 또한, 인큐베이터 쉘 디자인은 유연 하며 따라서 로컬로 사용 가능한 재료에서 건설할 수 있다. 이것은 특히 수하물 공간 무 겁 고 부피가 큰 쉘에 대 한 필요 하지 않습니다 이후 원격 위치에 여행에 대 한 바람직한입니다. 사용 하는 쉘에 따라 인큐베이터의 볼륨도 적응력이 이며 특정 샘플 크기에 맞게 크기를 조정할 수 있습니다. 표시 설정 사용된에-및 오프-그리드, 정전 또는 신뢰할 수 있는 전기 공급의 부재를 강력 하 게 될 수 있습니다. 특정 디자인 제한, 관찰 되었다을이 설정 일반적으로 주위 온도 조건 (3.5 ° C ~ 39 ° C)의 범위 내에서 효과적인 것으로 입증.
하나의 요구에 적합 한 보육 디자인을 달성 하기 위한 중요 한 프로토콜의 여러 단계가 있습니다. 첫 번째는 인큐베이터의 전기 부품의 선택 이다. 대체 구성 요소는 로컬 가용성 또는 가격에 따라 선택할 수 있습니다. 선택 재료 및 그들의 기술 사양에 따라 인큐베이터 공연 발표 결과 비교 하 여 변경 수 있습니다. 또 다른 중요 한 단계는 프로토콜에서 주변 온도, 로컬 전원 공급 장치, 및 물자의 가용성의 예상된 범위에 따라 이루어져야 하는 쉘 소재의 선택입니다. 낮은 주위 온도 (< 25 ° C), 쉘 폴리스 티 렌 거품의 건설 또는 하드 쿨러 상자는 44.5 ° c 37 ° C의 설정된 온도 달성 하는 것이 좋습니다. 실험 데이터를 바탕으로,이 설정 ups 하 45-96 분에 설정된 온도 도달 하 고 소비 하는 0.78-예상 될 수 있다 1.05 kWh/24 h 추운 환경 (3.5-7.5 ° C). 생존 담요로 골 판지 상자 권장 하지 않습니다 낮은 주위 온도에 사용 하기 위해이 설정 결코 도달 이후 안정적인 실험 관찰 기간 동안 온도 설정. 적당 한 온도 (27 ℃)에서 테스트 쉘 종류의 약간 큰 비슷한 전력 소모를 골 판지 박스 세트에 대 한 관찰, 사용할 수 있습니다. 높은 주변 온도 (39 ° C), 인큐베이터 디자인 여기에 제시 된 설정된 온도 더 높은 (즉, 44.5 ° C) 하지 않는 경우에 과열 하는 경향이 있었다. 따라서, 같은 조건 것 이다 냉각 장치를 필요로 하거나 기후 제어 공간에서 사용.
여기에 제시 된 인큐베이터 건설 비용 약 300 달러 때 자료 스위스에 공급 했다. 그러나, 이러한 비용은 상당히 낮은 다른 위치, 특히 경우 전자 핵심 구성 요소에 대 한 배송료는 최소로 유지 될 수 있을 수 있습니다. 수정 프로토콜에서 설명 하는 다양 한 부품의 추가 비용을 줄일 수 있습니다. 대장균 에 대 한 미생물 성장만의 확인 뿐만 아니라 두 개의 설정된 온도에 3 쉘 소재 종류 비교는 여기에 제시 된 프로토콜 제한 됩니다. 미래 연구는이 인큐베이터 디자인 온도 매개 변수 및 추가 미생물 지표 종 (예를 들어, Enterococcus) 및 병원 체 (예: 살 모 넬 라, 비 브리 오 를 사용 하 여 더 큰 범위에서의 적합성을 테스트 해야 합니다. cholerae). 미래 연구 또한 매우 따뜻한 환경 (> 40 ° C)에서 사용에 대 한 허용 인큐베이터 내에서 효과적인 냉각 기술의 개발에 집중 해야 한다.
우리의 지식, 적응력이 볼륨 용량을 제공 하 고 수송 하 고 저렴 하면서 쉽게 dismountable는 다른 없음 알려진된 필드 인큐베이터가입니다. 이 혁신적인 대안을 상용 incubators 정부 및 수 질 및 다른 문화 기반 테스트 목표 몇 실험실 시설 사용할 수 있는 조직에 대 한 필요 충족. 간단한 수 질 테스트 장비와 결합 하는 때이 인큐베이터는 합리적인 비용에 영구 또는 계절 연구소 설립 제한 용량 실무자를 도울 수 있다. 원격 지역에 연구소의 수를 증가, 일반 수 질 감시를 실시 하거나 시스템 작업의 정확한 모니터링 달성 노력 점점 실현 될 것입니다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구 개발 협력 및 개발 도상국 (양자리 코드 201880)을 위하여 국제 개발 (DFID)를 위한 영국 부에서 영국 원조에 의해 자금 도달 프로그램 위한 스위스 기관에 의해 지원 되었다. 표현 및 그것에 포함 된 정보 또는 되지 않습니다 반드시 그들의 그러한 뷰 또는 정보에 대 한 또는 결과로 그들에 대 한 책임을 받아들일 수 있는 이러한 기관에 의해 승인. 저자는 또한 폴리스 티 렌 거품 인큐베이터 프로토 타입의 초기 반복에 기여한 Arnt Diener를 감사합니다.
Heating foil | Thermo | 2115337 | Self-adhesive 10×20 cm; Operating voltage 12V; Power 20W |
Axial fan | Yen Sun Technology Corp. | FD126025MB | 6x6x2.5 cm; Operating voltage 12VDC; Power 1.44W; Max. current consumption 60mA |
PID Temperature Controller | Wachendorff Automation GmbH & Co. KG | UR3274S | PID controller 32×74 mm; Universal input for process signals, thermocouples, Pt100; Operating voltage 24 VDC; Outputs (thermostats) 10 A relay, 5 A relay, SSR, RS 485 |
Temperature sensor Pt100 | Conrad | 198466 | Temperature range -100°C to 200°C; Sensor Pt100, Type FS-400P |
Universal enclosure | OKW Gehäuse System | C2012201 | Dimensions 200 x 120 x 60 mm |
ON/OFF Switch | SHIN CHIN INDUSTRIAL CO. | R13-70A-01 | Connection Type C CEE 7/16 plug 6.3 mm; Contact resistance Max 50 mΩ; Switching voltage 24 VDC; Switching current (mx.) 10A; Insulation resistance Min 100 MΩ/500 Vdc |
DC/DC converter | Traco Power | TMDC 60-2412 | Nominal voltage 24 VDC; Input voltage 9-36 VDC; Output voltage 12 VDC; Max. output current 5 A; Power 60W |
AC power adapter | Bicker Elektronik | BET-0612 | Output voltage 12 VDC; Max. output current 5 A; Input voltage 115-230 VAC |
Spacer | Schäfer Elektromechanik | 20/4 | Without thread; Thread size M4; Polystyrene; Distance 20 mm |
Cable gland | WISKA | 10066410 | M12 x 1.5 cm; clamping range 3 – 7 mm |
Luster terminal | Adels Contact | 125312 | Nominal current 25 A; Nominal Voltage 500V |
Screw M4 x 50 | Bossard | 1579010 | M4 x 50 mm |
Screw nut M4 | Bossard | 1241478 | M4 |
Washer M4 | Bossard | 1887505 | M4 |
Screw M3 x 25 | Bossard | 1211099 | M3 x 25 mm |
Screw nut M3 | Bossard | 1241443 | M3 |
Washer M3 | Bossard | 1887483 | M3 |
Support plate | - | - | Insulating material (plastic or other); 28 x 25 cm |