Wolfe et al. 2014
Identification
WOLFE, Gordon V., REEDER, William H.H. et ERVIN, Bryan, 2014. Novel materials enable a low-cost temperature-light gradient incubator for microbial studies. Journal of Microbiological Methods [en ligne]. 2014. Vol. 97, pp. 29‑33. [Consulté le 18 septembre 2025]. DOI 10.1016/j.mimet.2013.12.001. Disponible à l’adresse : https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167701213003679
Low-cost incubateur avec du graphite en bloc thermique.
Le bloc en mousse de graphite conduit la chaleur à la place de l’aluminium mais est beaucoup plus léger, chimiquement inerte et moins cher. Les flacons de cultures sont insérés dans les trous du bloc, chauffés par une résistance à une extrémité et refroidis par un circuit à eau de l’autre.
« This material (graphite foamhas bulk thermal conductivity, specific heat capacity, and maximum operating temperature comparable to aluminum, but at a fraction of the weight. It is more thermally stable and chemically inert than metal, easily worked with woodworking tools, and 20 × 30 × 4 cm pieces are available at under $300. »
Système de refroidissement / chauffage low-cost avec peu de variation de la température
L’extrémité chaude est assurée par une résistance chauffante standard contrôlée par un thermocouple, et l’extrémité froide est refroidie par un bloc plastique-laiton traversé par un circuit d’eau, relié à un refroidisseur de laboratoire. Ce système est préféré aux modules Peletier.
« We elected to use a standard resistance strip heater (Omega) and temperature controller (TTI Instruments) on the warm end, with a J-type thermocouple (Omega) for feedback. [...]. For the cold end, we tried several options, but finally elected to build a water-cooled. »
« Peltier devices can be used, but require either forced air or water cooling and substantial power supply capacity; in our hands these were less convenient than strip heaters and recirculating water. »
Maintien de la température grâce au graphite
Une fois le gradient de température établi (environ 1heure), la température reste stable sur tout le bloc (variation max. 5 %), même avec agitation. En effet, on en déduit que Le graphite conserve la chaleur et limite les variations.
« After the gradient was established, which took about an hour, we observed fairly linear temperature gradients along the bloc. »
« Temperature variation across the block was typically 5%, with the edges slightly cooler than the center. »
Eclairage sobre et modulable par LED Blanches
Les LEDs bleus (galium nitride) recouvertes d’une couche de phosphore fournissent un spectre de 430–700 nm adapté à la photosynthèse par conversion de la lumière, elles dégagent une faible chaleur. Elles ne nécessitent pas de système de refroidissement. L’intensité de la lumière est modulée par variateurs PWM, permettant de créer un gradient lumineux. Elle est réglable à des niveaux très bas linéairement. C’est un substitut aux lampes incandescentes par exemples.
« We describe the construction of temperature-light gradient incubator with a novel material: a thermally conductive graphite foam that is lightweight, chemically resistant, economically competitive with metal, and much cheaper to fabricate. We combined this material with a variable-intensity LED light array to construct a low-cost light-temperature gradient incubator, and demonstrate its use for studies of microbial growth, enrichment, and isolation. »
« For light, we chose standard 5 mm white LEDs, which emit minimal heat compared to incandescent or halogen lighting and do not require complex cooling.These are blue (gallium nitride) LEDs with a phosphor layer, usually of yttrium aluminum garnet »
« LEDs are current-driven devices and are not easily dimmed by voltage-divider circuitry, but as they rapidly move into consumer lighting, a number of pulse-width modulated (PWM) dimmer switches are available. »
« The PWM switches worked well and give nearly linear response down to <10% ambient. »
Agitation standart à faible coût
L’incubateur est placé sur un agitateur orbital Madell ZD-9556, capable de fonctionner de 0 à 200 RPM. Les incubations typiques durent 2–20 jours.
L’agitation assure que les cellules restent en suspension, ce qui permet une homogénéité des cultures.
« We placed the entire incubator on a rotary shaker (Madell ZD-9556), which can operate from 0 to 200 RPM. »
« Incubations typically lasted 2–20 days and used orbital shaking (120–150 rpm) to keep cells in suspension. »