Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Laboratorium Incubator

Een broedmachine bestaat uit een transparante kamer en de apparatuur die de temperatuur, vochtigheid en ventilatie regelt. Jarenlang waren de belangrijkste toepassingen voor de gecontroleerde omgeving die door couveuses wordt geboden, het uitbroeden van eieren van pluimvee en de zorg voor premature of zieke baby's, maar onlangs is een nieuwe en belangrijke toepassing opgekomen, namelijk het kweken en manipuleren van micro-organismen voor medische behandeling en onderzoek. Dit artikel gaat over (medische) laboratoriumcouveuses.

De eerste broedmachines werden gebruikt in het oude China en Egypte, waar ze bestonden uit met vuur verwarmde kamers waarin bevruchte kippeneieren werden geplaatst om uit te komen, waardoor de kippen vrij waren om eieren te blijven leggen. Later werden houtkachels en alcohollampen gebruikt om couveuses te verwarmen. Tegenwoordig zijn broedmachines voor pluimvee grote kamers, elektrisch verwarmd om temperaturen tussen 99,5 en 100 graden Fahrenheit (37,5 en 37,8 graden Celsius) te handhaven. Er worden ventilatoren gebruikt om de verwarmde lucht gelijkmatig over de eieren te laten circuleren en de luchtvochtigheid in de kamer is ingesteld op ongeveer 60 procent om de verdamping van water uit de eieren tot een minimum te beperken. Daarnaast wordt buitenlucht in de broedstoof gepompt om een ​​constant zuurstofgehalte van 21 procent te behouden, wat normaal is voor frisse lucht. Maar liefst 100.000 eieren kunnen tegelijkertijd in een grote commerciële broedmachine worden gekweekt en ze worden allemaal minimaal 8 keer per dag gedraaid gedurende de incubatieperiode van 21 dagen.

Aan het einde van de negentiende eeuw begonnen artsen couveuses te gebruiken om het leven te redden van baby's die werden geboren na een draagtijd van minder dan 37 weken (een optimale zwangerschap bij de mens duurt 280 dagen of 40 weken). De eerste couveuse voor baby's, verwarmd door petroleumlampen, verscheen in 1884 in een vrouwenziekenhuis in Parijs.

In 1933 ontwierp de Amerikaan Julius H. Hess een elektrisch verwarmde couveuse (de meeste worden tegenwoordig nog steeds elektrisch verwarmd). Moderne couveuses lijken op wiegjes, behalve dat ze zijn ingesloten. Meestal zijn de hoezen transparant, zodat medisch personeel de baby's continu kan observeren. Bovendien zijn veel couveuses gemaakt met openingen in de zijwanden waarin lange-armige rubberen handschoenen kunnen worden geplaatst, zodat verpleegkundigen voor de baby's kunnen zorgen zonder ze uit te trekken. De temperatuur wordt meestal tussen de 88 en 90 graden Fahrenheit (31 tot 32 graden Celsius) gehouden. De binnenkomende lucht wordt door een HEPA-filter (High Efficiency Gezuiverde Lucht) geleid, dat de lucht reinigt en bevochtigt, en het zuurstofniveau in de kamer wordt aangepast aan de specifieke behoeften van elk kind. Incubators op neonatale afdelingen, centra die gespecialiseerd zijn in de zorg voor premature baby's, zijn vaak uitgerust met elektronische apparaten om de temperatuur en de hoeveelheid zuurstof in het bloed van de baby te controleren.

Laboratorium (medische) couveuses werden voor het eerst gebruikt in de twintigste eeuw, toen artsen zich realiseerden dat ze konden worden gebruikt om pathogenen (ziekteverwekkende bacteriën) in lichaamsvloeistoffen van patiënten te identificeren en zo hun aandoeningen nauwkeuriger te diagnosticeren. Nadat een monster is verkregen, wordt het overgebracht naar een petrischaal, kolf of een andere steriele container en in een rek in de incubator geplaatst. Om pathogene groei te bevorderen, wordt de lucht in de kamer bevochtigd en verwarmd tot lichaamstemperatuur (98,6 graden Fahrenheit of 37 graden Celsius). Bovendien leveren deze incubators de hoeveelheid atmosferische kooldioxide of stikstof die nodig is voor de groei van de cel. Terwijl deze zorgvuldig geconditioneerde lucht eromheen circuleert, vermenigvuldigt het micro-organisme zich, waardoor identificatie gemakkelijker en zekerder is.

Een verwant gebruik van incubators is weefselkweek, een onderzoekstechniek waarbij clinici weefselfragmenten uit planten of dieren extraheren, deze explantaten in een incubator plaatsen en hun daaropvolgende groei volgen. De temperatuur in de incubator wordt op of nabij die van het organisme gehouden waarvan het explantaat is afgeleid. Het observeren van explantaten in incubators geeft wetenschappers inzicht in de werking en interactie van bepaalde cellen; het heeft hen bijvoorbeeld in staat gesteld kankercellen te begrijpen en vaccins te ontwikkelen tegen polio, griep, mazelen en de bof. Bovendien heeft weefselkweek onderzoekers in staat gesteld aandoeningen op te sporen die voortkomen uit het ontbreken van bepaalde enzymen.

Incubators worden ook gebruikt bij genetische manipulatie, een uitbreiding van weefselkweek waarbij wetenschappers de genetische materialen in explantaten manipuleren, waarbij soms DNA uit afzonderlijke bronnen wordt gecombineerd om nieuwe organismen te creëren. Terwijl toepassingen als spermabanken, klonen en eugenetica veel hedendaagse waarnemers lastig vallen, is genetisch materiaal al gemanipuleerd met een meetbaar positief effect, bijvoorbeeld om insuline en andere biologisch essentiële eiwitten te maken. Genetische manipulatie kan ook de voedingswaarde van veel groenten en fruit verbeteren en kan de weerstand van verschillende gewassen tegen ziekten verhogen. Op het gebied van biotechnologie ligt het grootste potentieel van incubators.

Grondstoffen

Er zijn drie hoofdtypen materialen nodig om een ​​broedmachine te vervaardigen. De eerste is roestvrij staal plaatwerk van een gemeenschappelijke kwaliteit, gewoonlijk 0,02 tot 0,04 inch (0,05 tot 0,1 centimeter) dik. Roestvast staal wordt gebruikt omdat het bestand is tegen roest en corrosie die kunnen worden veroorzaakt door zowel natuurlijke omgevingsfactoren als door alles wat zich in de unit bevindt. De volgende categorie noodzakelijke componenten omvat artikelen die zijn gekocht van externe leveranciers:moeren, schroeven, isolatie, motoren, ventilatoren en andere diverse artikelen. Het derde type benodigde materiaal is het elektronicapakket, waarvan de complexiteit zal afhangen van de verfijning van de betreffende eenheid. Zo'n pakket kan eenvoudige aan/uit-schakelaars met analoge temperatuurregeling hebben of een ultramoderne microprocessor die kan worden geprogrammeerd om verschillende temperaturen gedurende verschillende intervallen aan te houden, of om verschillende interne lichtsystemen te bedienen.

Ontwerp

Net als standaard koelkasten, worden incubators gemeten in termen van het kamervolume, dat varieert van 5 tot 10 kubieke voet (1,5 tot 3 kubieke meter) voor aanrechtmodellen en van 18 tot 33 kubieke voet (5,5 tot 10 kubieke meter) voor vrijstaande modellen.

Het plaatwerk wordt gebruikt om twee doosconfiguraties te maken, een binnenkamer en de behuizing die deze omsluit. Isolatie (als de kamer elektrisch wordt verwarmd) of een watermantel (als deze met water wordt verwarmd) omringt de kamer en de behuizing ondersteunt deze, de bedieningselementen en de deuren. Om besmetting te voorkomen en schimmel- of bacteriegroei te voorkomen, moet de kamer hermetisch worden afgesloten of luchtdicht worden gemaakt, evenals eventuele openingen die in de wanden zijn ingebouwd. Een glazen deur waarmee wetenschappers de inhoud van de kamer kunnen observeren zonder ze te storen, past tegen de pakking van de kamer, wat helpt om de broedmachine luchtdicht te houden. Een stalen deur, solide en geïsoleerd, sluit over de glazen deur.

Er worden twee soorten warmtebronnen gebruikt:elektrische kachels die ventilatoren gebruiken om de warmte die ze genereren te laten circuleren, en warmwatermantels. In het vorige ontwerp heeft de binnenkamer een elektrische verwarming die op een binnenmuur is gemonteerd en wordt afgedekt door een geperforeerd beschermend paneel. In de kamerwand net boven de kachel is een ventilator gemonteerd waarvan de motor zich door de kamerwand in het regelgebied van de kast uitstrekt en waarvan de bladen naar binnen gericht zijn. Andere fabrikanten verwarmen de kamer door deze te omringen met een met water gevulde mantel.

De droogbouwverwarmer biedt verschillende voordelen ten opzichte van de watermantel. Ten eerste kan de eerste de temperatuur in de kamer sneller veranderen. Elektrisch verwarmde units kunnen ook thermisch worden ontsmet omdat de wandverwarmers niet alleen de kamer sneller opwarmen, maar deze ook tot hogere temperaturen verwarmen (een unit wordt als vrij van verontreinigingen beschouwd nadat de kamertemperatuur is verhoogd tot 212 graden Fahrenheit of 100 graden Celsius of daarboven). Watermantels vormen een ander probleem dat wandverwarmers niet hebben:omdat ze onder druk staan, kunnen ze lekken ontwikkelen.

Vochtigheid wordt gegenereerd door het verwarmen van een kleine koperen kom die beperkte hoeveelheden gezuiverd water bevat; de resulterende stoom kan door middel van een regelklep in de kamer worden gebracht. Binnenverlichting mag ook. Fluorescerend en UV (ultraviolet) De grootste componenten in een laboratoriumincubator zijn gemaakt van roestvrij staalplaat dat is geschoren, geperforeerd en gebogen om de juiste vorm. De stukken worden met elkaar verbonden door middel van schroeven, puntlassen of booglassen. Tegen het einde van het assemblageproces wordt een watermantel of isolatie in de kamer gestoken. lampen kunnen afzonderlijk of in combinatie worden geïnstalleerd. Om temperatuur, vochtigheid, verlichting, ventilatie en andere speciale functies aan te passen, hebben meer geavanceerde broedmachines bedieningspanelen op hun behuizing. Als de unit echter relatief eenvoudig is, biedt deze alleen eenvoudige aan/uit-schakelaars met eenvoudige analoge temperatuurregelingen. In de kamer is strategisch een thermostaat of thermokoppel geplaatst, zodat deze zonder problemen van buitenaf kan worden bekeken.

Het fabricageproces

Snijden, perforeren en buigen
het plaatwerk

  • 1 Eerst worden vellen metaal van 48 inch bij 112 inch (122 centimeter bij 284 centimeter) in kleine, vierkante stukjes gesneden met een platte schaar die lijkt op een zeer grote papiersnijder op tafelblad.
  • 2 Een CNC-revolverpers is een machine die is geprogrammeerd met de afmetingen van het te perforeren plaatwerk en de locatie van elk gat en inkeping; de vormen en maten van elk gat en inkeping worden ook ingevoerd. De machine heeft een magazijn met ponsen in verschillende maten en vooraf bepaalde locaties in een revolver (roterende) houder. Een operator plaatst een laken op het machinebed (tafel), plaatst het tegen drie vaste punten om de haaksheid te verzekeren, en klemt het op de tafel. De machine zal dan het plaatstaal over een bed van rollen verplaatsen naar verschillende posities onder de toren voordat de toren naar de pons wordt gedraaid die voor die specifieke locatie is geprogrammeerd en de pers activeert om een ​​gat te ponsen. Machines van dit ontwerp kunnen meer dan 60 verschillende ponsgeometrieën huisvesten en het plaatmetaal met hoge snelheden verplaatsen en slaan. De meeste fabrikanten van plaatstalen kasten gebruiken deze technologie op grote schaal.
  • 3 Noch computergeprogrammeerde noch geautomatiseerde, conventionele ponsmachines voeren harde gereedschappen uit; met andere woorden, ze ponsen alleen een gat in een bepaalde vorm en maat. Plaatwerk wordt door een operator in een matrijs geplaatst. Terwijl de pers naar beneden beweegt, wordt het plaatwerk geponst. Deze machines kosten minder dan CNC-persen, maar het plaatwerk moet in talloze persen worden geplaatst om de gewenste configuratie van ponsen te verkrijgen.
  • 4 Nadat het plaatwerk is geschoren en geperforeerd, moeten sommige stukken worden gebogen in machines die bekend staan ​​als afkantpersen of remmen in het kort. Remmen kunnen in lengte variëren van 1,2 tot 6,1 meter, maar zijn doorgaans ongeveer 3 meter lang. Zowel de vaste bodem, als het bed, en de bewegende bovenste, of ram, hebben sleuven die over de hele lengte van de machine lopen. Omdat deze sleuven zijn uitgelijnd, is elk gereedschap dat erin wordt geplaatst altijd perfect uitgelijnd. Het bed heeft een rechthoekig blok met een open "V" aan de bovenkant, terwijl de ram een ​​mes heeft met een mes en een straal aan de snijrand. De afdaling van de ram in de open bodem "V" wordt gecontroleerd; de diepte waarop het blad het bed binnenkomt, bepaalt de hoek waaronder het plaatwerk wordt gebogen. Een eenvoudige richtliniaal dient als achteraanslag.

De kasten in elkaar zetten

  • 5 Vervolgens worden de componenten van zowel de kamer als de kast aan elkaar gemonteerd, sommige met plaatschroeven. Anderen worden verbonden door middel van puntlassen, een proces waarbij losse stukken materiaal met druk en warmte worden versmolten.
  • 6 Andere componenten worden booggelast met behulp van een van de drie methoden. Bij de eerste methode, bekend als MIG-lassen (metal-arc inert gas), wordt een spoel van dunne draad door een handpistool gehaald. Een slang is verbonden van een tank met inert gas (meestal argon) naar de punt van het mondstuk van het pistool. Een machine die elektrische stroom genereert, is bevestigd aan de draad in het pistool en het werkstuk. Wanneer de trekker van het pistool wordt overgehaald, beweegt het walsdraad en wordt het naar het werkstuk gevoerd, en het gas komt vrij, waardoor een atmosfeer ontstaat op het punt waar de draad een boog vormt met het metaal. Dit maakt het samenvoegen van de onderdelen mogelijk.
  • 7 De tweede booglasmethode staat bekend als staaflassen. Bij dit proces wordt een dunne staaf van ongeveer 12 inch lang, 0,187 inch dik (30 centimeter lang, 0,47 centimeter dik) en bedekt met een vloeimiddel in een handhouder geplaatst. Deze houder is bevestigd aan een machine die een elektrische lading genereert. Op de machine is ook een aardingskabel aangesloten die met een uiteinde aan het te lassen onderdeel is geklemd. Wanneer de staaf zich dicht bij de onderdelen bevindt, wordt een boog geslagen, waardoor intense hitte wordt gegenereerd die de staaf en het vloeimiddel doet smelten. De flux werkt als een reinigingsmiddel, waardoor het staafmateriaal aan beide stukken metaal kan hechten. De lasser sleept de staaf langs de naden van het metaal terwijl hij de afstand tot de naad behoudt, zodat de boog constant blijft.
  • 8 De derde booglasmethode die wordt gebruikt om de incubator te assembleren, is TIG-lassen (tungsten-arc inert gas), een combinatie van stick- en MIG-lassen. Bij dit proces wordt een stationaire wolfraamstaaf zonder enige flux in een handpistool gestoken. Inert gas stroomt uit een tank door het mondstuk van het pistool. Wanneer de trekker wordt overgehaald, creëert het gas een atmosfeer; als de wolfraamstaaf zijn boog raakt, smelten de twee delen samen zonder enig vulmetaal.

De broedmachine schilderen

  • 9 Op dit punt kan de behuizing worden geverfd om het oppervlak verder te beschermen, zowel van binnen als van buiten (de binnenkamer is nooit geverfd). De doos is gespoten, meestal met een elektrostatisch geladen poederverf. Dit proces vereist dat een kleine elektrische lading wordt aangebracht, zodat het de poederdeeltjes, die een tegengestelde lading hebben gekregen, zal aantrekken. Nadat de behuizing is gespoten, wordt deze in een oven geplaatst waarin de poederdeeltjes smelten, waardoor ze aan het pas gereinigde metalen oppervlak hechten. Dit proces is zeer schoon, efficiënt en milieuvriendelijk, en de hoogwaardige verf is bestand tegen de meeste morsingen in laboratoria.

De kamer isoleren of ommantelen

  • 10 Vervolgens wordt de binnenkamer omwikkeld met isolatie (hetzij deken of hardboard), in de behuizing geplaatst en vastgezet. Als het apparaat is voorzien van een watermantel, In een elektrisch verwarmde incubator wordt isolatie, ofwel een deken of isolatie van hardboard, rond de binnenkamer gewikkeld en in de behuizing geplaatst. In met water verwarmde incubatoren worden de watermantels eveneens in de binnenkamer geplaatst.
    Het kamervolume voor een typische vrijstaande incubator varieert van 18 tot 33 kubieke voet. jas wordt in de behuizing geplaatst en de kamer in de jas. Een plaatstalen deur wordt geconstrueerd met behulp van methoden die vergelijkbaar zijn met de hierboven genoemde.

Het bedieningspaneel in elkaar zetten

  • 11 Terwijl de plaatstalen kasten worden gemaakt, wordt elders in de fabriek een bedieningspaneel gemonteerd. Na gedetailleerde elektrische afdrukken bevestigen elektriciens verschillende gekleurde draden van verschillende diktes aan elektrische apparaten. Het kleurenschema helpt technici om problemen snel te diagnosticeren, en de verschillende diktes zorgen voor een veilige en efficiënte overdracht van lagere en hogere spanningen. Gekochte elektrische apparaten zoals zekeringblokken, schakelaars, aansluitblokken en relais voldoen aan strikte elektrische codes. Ten slotte worden de draden van het bedieningspaneel aangesloten op de bedieningsapparatuur (aan/uit-schakelaars of microprocessors) en de elektromechanische apparaten (ventilatormotor, verlichting en verwarming).

Eindmontage, testen en schoonmaken

  • 12 De incubator heeft nu het binnenste glas en de buitenste massieve deur bevestigd, en er zijn planken en aanvullende voorzieningen geïnstalleerd. Elke unit is 100 procent functioneel getest. De parameters voor elke test zijn ingesteld om de prestaties van de unit te verifiëren tegen de geadverteerde specificaties of de verzoeken van de klant, afhankelijk van wat strenger is. Problemen worden verholpen en de apparatuur wordt opnieuw getest. Een kopie van het testresultaat wordt bewaard en het origineel wordt naar de klant gestuurd.
  • 13 De broedmachine krijgt een grondige reiniging van binnen en van buiten. Planken worden verwijderd en apart verpakt en de deuren worden met tape dichtgeplakt. Onder de deur is een beugel geplaatst om doorzakken te voorkomen. Vervolgens wordt elke eenheid vastgemaakt aan een houten slede en een golfkarton doos wordt rond de behuizing geplaatst. Verpakkingsvuller wordt tussen de doos en de koffer geplaatst. Ten slotte wordt het product verzonden.

Kwaliteitscontrole

Er worden geen kwaliteitsnormen geaccepteerd door de hele industrie voor incubatorindustrie. In sommige delen van het land is UL (Underwriters Laboratory) elektrische goedkeuring vereist, maar deze normen zijn alleen van toepassing op de elektromechanische apparaten die worden gebruikt. Tijdens het plaatwerk maken fabrikanten gebruik van interne inspectieprocessen die sterk kunnen variëren, van formele inspectie van het eerste stuk tot inspectie van willekeurige lotmonsters. Sommige bedrijven houden mogelijk hun bevindingen bij, terwijl andere dat niet doen. Bijna zonder uitzondering voeren fabrikanten vóór verzending prestatietests uit zoals hierboven beschreven.

De Toekomst

Terwijl ziekenhuizen altijd couveuses voor pasgeborenen nodig zullen hebben, is de biotechnologische industrie waar de groeimarkt voor dit product ligt. Incubators van het type groeikamer moeten de temperatuur en relatieve vochtigheid nauwkeuriger regelen, aangezien microbiologen en onderzoekers nieuwe manieren onderzoeken om onze gezondheid en ons welzijn te verbeteren.


Productieproces

  1. Overwegingen voor Zwitserse machinale bewerking met hoge productie
  2. Gids voor CNC-prototyping
  3. Het fabricageproces van de schacht begrijpen
  4. Wat is RVS-passivering?
  5. Laboratorium 'Weerstation'
  6. Is het kantoor gesloten? Microsoft kondigt nieuwe incubator voor AI-onderzoek aan
  7. 3 cruciale uitdagingen die uw bedrijfsincubator moet oplossen
  8. Chem-Trend opent R&D-laboratorium in Maisach, Duitsland
  9. Omron levert nieuw robotlaboratorium aan de universiteit van Houston
  10. PtAu5 vervormde toestand
  11. PtAu5 zachtgegloeid (+A)