При работе с нагревательными приборами учитывать следующее:

• Фактический нагревательный элемент в любом лабораторном нагревательном устройстве должен быть заключен таким образом, чтобы предотвратить случайное прикосновение лабораторного работника или любого металлического проводника к проводу, по которому проходит электрический ток.
• Если нагревательное устройство настолько изношено или повреждено, что его нагревательный элемент обнажен, отремонтируйте устройство перед его повторным использованием или выбросьте устройство.
• Используйте регулируемый автотрансформатор на лабораторном нагревательном устройстве для управления входным напряжением, подавая некоторую долю от общего линейного напряжения, обычно 110 В.
• Найдите внешние корпуса всех регулируемых автотрансформаторов, где на них нельзя пролить воду и другие химические вещества и где они не будут подвергаться воздействию легковоспламеняющихся жидкостей или паров.

Отказоустойчивые устройства могут предотвратить возгорание или взрывы, которые могут возникнуть, если температура реакции значительно возрастет из-за изменения сетевого напряжения, случайной потери реакционного растворителя или потери охлаждения.Некоторые устройства отключают электроэнергию, если температура нагревательного устройства превышает некоторый заданный предел или если поток охлаждающей воды через конденсатор прекращается из-за потери давления воды или ослабления шланга подачи воды к конденсатору.

Духовки с электрическим обогревом обычно используются в лабораториях для удаления воды или других растворителей из химических проб и для сушки лабораторной посуды. Никогда не используйте лабораторные печи для приготовления пищи для людей .

• Лабораторные печи сконструированы таким образом, что их нагревательные элементы и их регуляторы температуры физически отделены от их внутренней атмосферы.
• В лабораторных печах редко предусмотрена возможность предотвращения выброса летучих в них веществ. Подключение вентиляционного отверстия печи непосредственно к вытяжной системе может снизить вероятность утечки веществ в лабораторию или образования взрывоопасной концентрации внутри печи.
• Не используйте печи для сушки любых химических образцов, которые могут представлять опасность из-за острой или хронической токсичности, если не были приняты особые меры предосторожности для обеспечения постоянного вентилирования атмосферы внутри печи.
• Во избежание взрыва ополосните стеклянную посуду дистиллированной водой после ополаскивания органическими растворителями перед сушкой в ​​духовке.
• Не сушите стеклянную посуду, содержащую органические соединения, в духовке без вентиляции.
• Биметаллические полосковые термометры предпочтительны для контроля температуры печи. Не устанавливайте ртутные термометры через отверстия в верхней части духовок так, чтобы колба свешивалась в духовку. Если ртутный термометр сломался в духовке любого типа, немедленно выключите и закройте духовку.Держите закрытым, пока не остынет. Удалите всю ртуть из холодной печи с помощью соответствующего оборудования и процедур для очистки, чтобы избежать воздействия ртути.

Лабораторные нагревательные плиты обычно используются для нагрева растворов до температуры 100 ^o C или выше, когда невозможно использовать более безопасные паровые бани. Убедитесь, что все недавно приобретенные конфорки сконструированы таким образом, чтобы не было искр. Более старые плиты представляют опасность возникновения электрической искры, возникающую либо из-за двухпозиционного переключателя, расположенного на плите, либо из-за биметаллического термостата, используемого для регулирования температуры, либо из-за того и другого.

Помимо опасности искры, старые и корродированные биметаллические термостаты в этих устройствах могут в конечном итоге сработать с помощью плавкого предохранителя и подать полный, непрерывный ток на горячую пластину.

• Не хранить летучие легковоспламеняющиеся материалы рядом с горячей плитой
• Ограничьте использование старых нагревательных плит для легковоспламеняющихся материалов.
• Проверить термостаты на коррозию. Корродированные биметаллические термостаты можно отремонтировать или перенастроить, чтобы избежать опасности искры. Свяжитесь с EHS для получения дополнительной информации.

Нагревательные кожухи обычно используются для нагрева круглодонных колб, реакционных котлов и связанных с ними реакционных сосудов. Эти мантии заключают нагревательный элемент в серию слоев стекловолоконной ткани. Пока покрытие из стекловолокна не изношено и не сломано, и пока вода или другие химические вещества не проливаются на мантию, нагревательные кожухи не представляют опасности поражения электрическим током.

• Всегда используйте нагревательный кожух с регулируемым автотрансформатором для управления входным напряжением.Никогда не подключайте их напрямую к сети 110 В.
• Будьте осторожны, не превышайте входное напряжение, рекомендованное производителем мантии. Более высокое напряжение вызовет перегрев, оплавление стекловолоконной изоляции и обнажение оголенного нагревательного элемента.
• Если нагревательный кожух имеет внешний металлический кожух, обеспечивающий физическую защиту от повреждения стекловолокна, рекомендуется заземлить внешний металлический кожух для защиты от поражения электрическим током, если нагревательный элемент внутри кожуха замыкается на металлическом кожухе.
• Некоторое старое оборудование может иметь изоляцию из асбеста, а не из стекловолокна. Обратитесь в EHS для замены изоляции и надлежащей утилизации асбеста.

Масляные бани с электрическим подогревом часто используются для нагрева небольших сосудов или сосудов неправильной формы или когда требуется стабильный источник тепла, который может поддерживаться при постоянной температуре. При температурах ниже 200 ° C часто используется насыщенное парафиновое масло; при температуре до 300 ° C следует использовать силиконовое масло.Необходимо соблюдать осторожность при использовании ванн с горячим маслом, чтобы не образовался дым или масло не загорелось из-за перегрева. Ванны с расплавленной солью, как и ванны с горячим маслом, обладают преимуществами хорошей теплопередачи, но имеют более высокий рабочий диапазон (например, от 200 до 425 ^o C) и могут иметь высокую термическую стабильность (например, 540 ^o C). .При работе с этими типами нагревательных приборов необходимо соблюдать несколько мер предосторожности:

• При использовании масляных, солевых или песчаных ванн не проливайте на них воду или летучие вещества.Такая авария может привести к разбрызгиванию горячего материала на большую площадь и серьезным травмам.
• Соблюдайте осторожность, используя горячую масляную ванну, чтобы не образовался дым или масло не загорелось из-за перегрева.
• Всегда контролируйте масляные ванны с помощью термометра или других термодатчиков, чтобы убедиться, что его температура не превышает температуру воспламенения используемого масла.
• Установить масляные ванны, оставленные без присмотра, с термодатчиками, которые отключат электроэнергию в случае перегрева ванны.
• Хорошо перемешайте масляные ванны, чтобы не было «горячих точек» вокруг элементов, которые нагревают окружающее масло до недопустимых температур.
• Содержите нагретое масло в емкости, способной выдержать случайный удар твердым предметом.
• Осторожно установите ванны на устойчивую горизонтальную опору, например лабораторный домкрат, который можно поднимать или опускать без опасности опрокидывания ванны. Железные кольца не подходят для горячей ванны.
• Зажмите оборудование достаточно высоко над горячей ванной, чтобы, если реакция начнет перегреваться, баню можно было бы немедленно опустить и заменить охлаждающей ванной без необходимости перенастраивать оборудование.
• Обеспечьте вторичную локализацию в случае разлива горячего масла.
• При работе с горячей ванной надевайте термостойкие перчатки.
• Реакционный сосуд, используемый в ванне с расплавленной солью, должен выдерживать очень быстрый нагрев до температуры выше точки плавления соли.
• Следите за тем, чтобы соляные ванны оставались сухими, поскольку они гигроскопичны, что может вызвать опасные лопания и брызги, если поглощенная вода испаряется во время нагрева.

Ванны с горячим воздухом используются в лаборатории как нагревательные устройства.Азот предпочтительнее для реакций с легковоспламеняющимися материалами. Воздушные бани с электрическим подогревом часто используются для обогрева небольших сосудов или сосудов неправильной формы. Одним из недостатков ванн с горячим воздухом является их низкая теплоемкость. В результате эти ванны обычно необходимо нагреть до температуры на 100- ^o ° C или более выше заданной температуры. Трубчатые печи часто используются для высокотемпературных реакций под давлением. При работе с любым из устройств учитывайте следующее:

• Убедитесь, что нагревательный элемент полностью закрыт.
• Для воздушных ванн, сделанных из стекла, оберните сосуд термостойкой лентой, чтобы удержать стекло в случае его разрушения.
• Песочные ванны предпочтительнее воздушных ванн.
• Для трубчатых печей тщательно выбирайте стеклянную посуду, металлические трубы и соединения, чтобы убедиться, что они выдерживают давление.
• Соблюдайте меры безопасности, указанные как для электробезопасности, так и для систем давления и вакуума.

Лабораторные тепловые пушки оснащены вентилятором с приводом от двигателя, который обдувает электрически нагреваемую нить накала.Их часто используют для сушки стеклянной посуды или для нагрева верхних частей перегонного аппарата во время перегонки высококипящих материалов.

Прочтите рекомендации по тепловому пистолету для получения дополнительной информации о правильном выборе и использовании теплового пистолета для исследовательских работ.

Микроволновые печи

Используйте микроволновые печи, специально предназначенные для лабораторного использования. Бытовые микроволновые печи не подходят. Микроволновый нагрев представляет собой несколько потенциальных опасностей, которые обычно не встречаются при использовании других методов нагрева: чрезвычайно быстрое повышение температуры и давления, перегрев жидкости, искрение и утечка микроволнового излучения.Микроволновые печи, разработанные для лабораторий, имеют встроенные функции безопасности и рабочие процедуры для снижения или устранения этих опасностей. Микроволновые печи, используемые в лаборатории, могут представлять несколько различных типов опасностей.

• Как и в большинстве электрических устройств, существует риск образования искр, которые могут воспламенить воспламеняющиеся пары.
• Металлы, помещенные в микроволновую печь, могут вызвать дугу, которая может воспламенить легковоспламеняющиеся материалы.
• Материалы, помещенные в духовку, могут перегреться и воспламениться.
• Герметичные контейнеры, даже если они неплотно закрыты, могут создавать давление при расширении во время нагрева, создавая риск разрыва контейнера.

Чтобы свести к минимуму риск этих опасностей,

• Никогда не включайте микроволновые печи с открытыми дверцами во избежание воздействия микроволн.
• Не кладите провода и другие предметы между уплотнительной поверхностью и дверцей на передней поверхности духовки. Уплотняемые поверхности должны быть абсолютно чистыми.
• Никогда не используйте микроволновую печь как для лабораторных целей, так и для приготовления пищи.
• Заземлите микроволновую печь. Если необходимо использовать удлинитель, следует использовать только трехжильный шнур с номиналом, равным или большим, чем у духовки.
• Не используйте металлические контейнеры и металлосодержащие предметы (например, мешалки) в микроволновой печи. Они могут вызвать искрение.
• Не нагревайте закрытые емкости в микроволновой печи. Даже нагревание контейнера с ослабленной крышкой или крышкой представляет собой значительный риск, поскольку микроволновые печи могут нагревать материал так быстро, что крышка может сесть вверх, упираясь в резьбу, и контейнеры могут взорваться.
• Снимите завинчивающиеся крышки с контейнеров, нагреваемых в микроволновой печи. Если необходимо сохранить стерильность содержимого, используйте ватные или поролоновые пробки. В противном случае закройте контейнер кимвипами, чтобы уменьшить вероятность разбрызгивания.
• Не модифицируйте микроволновую печь для экспериментального использования.

Если вы используете дополнительные источники тепла в своем доме, примите соответствующие меры

Камины и дымоходы стали причиной 43 процентов этих пожаров и 11 процентов смертей. Стационарные и переносные обогреватели, включая дровяные печи, были причиной 25 процентов отопительных пожаров, но привели к 74 процентам смертельных случаев.

Для сравнения, на системы центрального отопления домов приходится лишь небольшой процент пожаров и смертельных случаев, связанных с отоплением. Дополнительные нагревательные устройства более опасны, потому что они предоставляют много возможностей для ошибки людям, использующим их. Вот некоторые из проблем:

• Отсутствие регулярной очистки, приводящее к скоплению креозота в дровяных устройствах, дымоходах и разъемах. (Креозот – это легковоспламеняющийся смолистый побочный продукт древесного дыма, который накапливается на стенах дымохода или дровяной печи.)
• Отсутствие достаточного пространства для обогревателей.
• Недостатки конструкции или конструкции дровяного оборудования.
• Ошибки при заправке топливного оборудования, работающего на жидком или газовом топливе.
• Неправильная установка.
  

Чтобы защитить себя от экономических последствий пожаров и других бедствий, I.I.I. советует домовладельцам приобрести страховку, достаточную для восстановления дома и личного имущества.

«К сожалению, многие потребители не знают, что в их политике, пока они не должны подать претензию, и в этот момент уже слишком поздно покупать нужную сумму финансовой защиты», – пояснил Уортерс.

Для тех, кто живет в сообществе, оплачивающем услуги пожарной охраны, может быть доступно специальное покрытие.Как правило, домовладельцам возмещается эта сумма в размере до 500 долларов без франшизы.

В 2009 году в США произошло 377 000 пожаров в жилых домах на сумму почти 8 миллиардов долларов. Из-за смертоносного и разрушительного характера пожара страховщики предлагают скидки и льготные тарифы для домов и сообществ, которые принимают меры для снижения риска пожара

Дома, построенные из огнестойкого материала или расположенные рядом с высоко оцененной пожарной частью, часто имеют более низкие страховые ставки.Кроме того, домовладельцы могут иметь право на скидки до 20 процентов, если проводка в доме модернизирована, установлены спринклерные системы или если в доме есть дымовая и пожарная сигнализация, которая звонит на постороннюю службу. Даже покупка простых защитных устройств, таких как детекторы дыма и огнетушители, обычно дает скидку не менее 5 процентов.

Если вы используете дополнительные источники тепла, не забудьте следовать этим основным советам по безопасности.

Переносные обогреватели

Самая большая ошибка, которую люди совершают с обогревателями, – это размещать их слишком близко к легковоспламеняющимся материалам, таким как покрывала, драпировки, обивка или одежда.Для обогревателей требуется не менее трех футов зазора от всего, что может гореть.

• Убедитесь, что любой новый обогреватель имеет отметку независимой испытательной лаборатории.
• Всегда выключайте обогреватели, когда выходите из комнаты или ложитесь спать.
• Если вы используете электрический нагреватель, не допускайте перегрузки цепи. Если вам необходимо использовать удлинитель (а лучше не использовать), выберите тот, который такого же размера или больше, чем шнур прибора.Не используйте электрические обогреватели в ванных комнатах или других местах, где они могут контактировать с водой; опасность поражения электрическим током слишком велика.
• Если вы используете керосиновый обогреватель, сжигайте только керосин. Бензин, топливо для походных печей или любое другое топливо, кроме керосина, может быть чрезвычайно опасным при использовании в керосиновом обогревателе. Убедитесь, что ваш керосин прозрачен от воды, а не желтого цвета. Заправляйте обогреватель на открытом воздухе.
• При включении и выключении переносного нагревательного прибора следуйте инструкциям производителя.По возможности покупайте устройства с функцией автоматического отключения.
  

Камины и дровяные печи

• Дровяные и угольные печи, камины, дымоходы, соединители дымоходов и все твердотопливное отопительное оборудование следует ежегодно профессионально проверять и чистить, особенно если они не использовались в течение некоторого времени. В каминах регулярно накапливается креозот, который необходимо очищать.
• Дровяные печи должны быть внесены в списки UL и иметь надежное качество и дизайн.Устанавливайте их на расстоянии трех футов от горючих поверхностей и с соответствующей опорой на пол и защитой.
• Никогда не используйте легковоспламеняющиеся жидкости для разжигания огня в камине или дровяной печи. Не используйте слишком много бумаги для разжигания огня. Никогда не сжигайте древесный уголь в помещении; он может генерировать смертельное количество углекислого газа.
• Держите легковоспламеняющиеся материалы подальше от очага и камина. Используйте прочный экран, чтобы искры не попали в комнату.
• Перед сном убедитесь, что камин остыл. Никогда не закрывайте заслонку горячей золой в камине; огонь снова разгорится, и ядовитый угарный газ может попасть в дом.
• Синтетические бревна становятся все более популярными, потому что они просты в использовании. Следуйте инструкциям на упаковке. Никогда не разбивайте синтетическое бревно, чтобы разжечь огонь, и не используйте более одного бревна за раз. Это может привести к выбросу опасного уровня окиси углерода.
  

Системы центрального отопления дома
Убедитесь, что ваша печь находится в хорошем рабочем состоянии. Регулярно проверяйте его и доверьте ремонт профессионалам.

Выработайте хорошие привычки безопасности и научите членов семьи, что делать в случае пожара или другой чрезвычайной ситуации. Распечатайте список номеров телефонов экстренных служб, например полиции и пожарных, и поместите их рядом с телефонами в вашем доме. Убедитесь, что детекторы дыма и огнетушители находятся в хорошем рабочем состоянии.Установите сложную систему сигнализации, которая звонит на внешнюю службу, чтобы связаться с пожарной, полицией или местной службой неотложной медицинской помощи.

I.I.I. ЯВЛЯЕТСЯ НЕКОММЕРЧЕСКОЙ КОММУНИКАЦИОННОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ, ПОДДЕРЖИВАЕМОЙ СТРАХОВКОЙ ОТРАСЛИ.

Институт страховой информации, 110 William Street, New York, NY 10038, (212) 346-5500

Изотермическое усиление с использованием устройства химического нагрева для обнаружения ВИЧ-1 на месте

Аннотация

Фон

На сегодняшний день использование традиционных тестов амплификации нуклеиновых кислот (NAAT) для обнаружения ДНК или РНК ВИЧ-1 ограничено лабораторными условиями из-за требований к времени, оборудованию и техническим знаниям.Наличие быстрого NAAT, применимого в условиях ограниченных ресурсов или в условиях стационара (POC), восполнит большую потребность в диагностике ВИЧ, что позволит своевременно диагностировать или подтвердить инфекционный статус, а также облегчить диагностику острой инфекции. , скрининг и оценка младенцев, рожденных от ВИЧ-инфицированных матерей. Методы изотермической амплификации, такие как обратная транскрипция, петлевой изотермической амплификации (RT-LAMP), демонстрируют характеристики, которые идеально подходят для настроек POC, поскольку они, как правило, быстрее, проще в исполнении и позволяют интегрировать в низкотехнологичные портативные устройства. отопительные приборы.

Методология / важные выводы

В этом исследовании мы оценили анализ RT-LAMP ВИЧ-1 с использованием портативных, не оснащенных инструментами нагревательных устройств для амплификации нуклеиновых кислот (NINA), которые выделяют тепло в результате экзотермической реакции оксида кальция и воды. Нагревательные устройства NINA показали стабильные температуры на протяжении всей реакции амплификации и согласованные результаты амплификации между тремя отдельными устройствами и термоциклером. Эффективность нагревателей NINA была подтверждена на образцах цельной крови пациентов, инфицированных ВИЧ-1.

Заключение

Метод изотермической амплификации RT-LAMP, используемый в сочетании с устройством химического нагрева, обеспечивает портативную, быструю и надежную платформу NAAT, которая может облегчить тестирование на ВИЧ-1 в условиях ограниченных ресурсов и POC.

Образец цитирования: Curtis KA, Rudolph DL, Nejad I., Singleton J, Beddoe A, Weigl B, et al. (2012) Изотермическое усиление с использованием устройства химического нагрева для обнаружения ВИЧ-1 на месте. PLoS ONE 7 (2): e31432.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0031432

Редактор: Алан Лэнди, Университет Раша, Соединенные Штаты Америки

Поступила: 3 октября 2011 г .; Принята к печати: 8 января 2012 г .; Опубликовано: 23 февраля 2012 г.

Это статья в открытом доступе, свободная от всех авторских прав, и ее можно свободно воспроизводить, распространять, передавать, модифицировать, надстраивать или иным образом использовать в любых законных целях. Работа сделана доступной по лицензии Creative Commons CC0 как общественное достояние.

Финансирование: Это исследование было поддержано внутренним финансированием Центров по контролю и профилактике заболеваний. Источники внешнего финансирования не использовались. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Введение

Диагностические тесты на ВИЧ-1 соответствуют высоким стандартам качества, поскольку диагностика оказывает непосредственное влияние на уход за пациентами и снижение передачи.Несмотря на технологические достижения в области диагностики ВИЧ и высокую чувствительность и специфичность, присущие большинству доступных в настоящее время диагностических тестов на ВИЧ, по оценкам, около 20% ВИЧ-инфицированных людей, живущих в Соединенных Штатах, остаются недиагностированными [1]. Более того, центры тестирования сообщили, что от 35 до 50% лиц с первоначальным положительным результатом теста не вернутся для подтверждения диагноза, если потребуется последующее лабораторное тестирование [2].Экспресс-тесты на основе антител к ВИЧ, которые можно проводить с минимальной подготовкой и обычно дают результаты менее чем за 30 минут [3], облегчили тестирование на ВИЧ в местах оказания медицинской помощи и впоследствии увеличили число людей, знающих о своем серологическом статусе [4 ]. В настоящее время экспресс-тесты являются ключевым компонентом скрининга на ВИЧ в пунктах оказания медицинской помощи (POC), значительно расширяя диагностические возможности центров тестирования в развитых странах, а также в условиях ограниченных ресурсов.

Несмотря на успехи, достигнутые благодаря широкой доступности экспресс-тестов, все тесты на антитела для обнаружения ВИЧ имеют некоторые ограничения.ВИЧ-специфические антитела обычно начинают появляться примерно через три недели после заражения, что позволяет обнаруживать их с помощью большинства анализов на основе антител в течение 3–6 недель [3], [5]. Временное окно до или во время ранней сероконверсии может привести к ложноотрицательным результатам теста у недавно инфицированных людей. Кроме того, точная диагностика младенцев, рожденных от ВИЧ-инфицированных матерей, может быть сложной задачей, если она основана исключительно на положительности антител, поскольку вертикально перенесенные материнские антитела могут сохраняться в течение 12–18 месяцев после рождения [6], [7].Для подтверждающей диагностики ранней ВИЧ-инфекции или диагностики младенцев предпочтительны тесты амплификации нуклеиновых кислот (NAAT), поскольку РНК ВИЧ-1 может быть обнаружена уже через 10–12 дней после инфицирования, а ДНК и / или РНК ВИЧ-1 являются окончательными индикаторами. активной инфекции [5]. Однако в их нынешнем виде NAAT не подходят для тестирования POC, потому что они трудоемки, дороги и технически сложны. На сегодняшний день анализ РНК Aptima HIV-1 (Gen-Probe, Inc., http://www.fda.gov/BiologicsBloodVaccines/BloodBloodProducts/ApprovedProducts/LicensedProductsBLAs/BloodDonorScreening/InfectiousDisease/UCM080466) одобрен только для NA диагноз или подтверждение инфекции ВИЧ-1 и подходит только для лабораторных исследований.

Для удовлетворения потребностей диагностики ВИЧ-1 в POC желательно быстрое NAAT, которое может быть выполнено с минимальной подготовкой, ограниченным оборудованием и относительно коротким временем обработки (<1 часа) [8]. Разработка быстрого NAAT оказалась особенно сложной задачей, поскольку технология, используемая для упрощения процедуры тестирования, часто приводит к увеличению затрат на оборудование и материалы [8]. Кроме того, снижение технической сложности не должно снижать чувствительность и специфичность теста.Для увеличения применимости в POC было разработано все больше новых методов изотермической амплификации [9]. Изотермическая амплификация является привлекательной альтернативой традиционной ПЦР или ОТ-ПЦР, поскольку термоциклирование не требуется, что обеспечивает большую гибкость с точки зрения устройств нагрева или амплификации. Один из таких методов амплификации, называемый петлевой изотермической амплификацией (LAMP) [10], был оптимизирован для обнаружения ДНК и / или РНК (RT-LAMP) от широкого спектра бактериальных и вирусных патогенов [11], [12] ], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], включая ВИЧ [20], [21].

LAMP или RT-LAMP демонстрирует несколько характеристик, которые идеально подходят для интеграции в быстрый диагностический тест на основе нуклеиновых кислот. Для реакции амплификации требуется шесть праймеров, специфичных для восьми отдельных участков в целевой последовательности, что способствует высокой специфичности метода амплификации. Амплифицированный материал обычно можно обнаружить в течение 15–60 минут при инкубации при постоянной температуре реакции 60–65 ° C [22]. LAMP также оказался менее чувствительным к биологическим ингибиторам, чем ПЦР [23], [24], что позволяет осуществлять прямую амплификацию из клинических образцов, тем самым устраняя необходимость в дополнительной стадии экстракции нуклеиновых кислот.Прямая амплификация из плазмы, цельной крови и ротовой жидкости ранее была продемонстрирована для ВИЧ-1 [20], [21], [25]. Наконец, немедленному визуальному обнаружению амплифицированных продуктов способствует большое количество ДНК, генерируемой каждой реакцией. Несколько групп включили флуоресцентные методы обнаружения в анализ LAMP для обнаружения в реальном времени или немедленного невооруженного глаза [15], [17], [21], [22], [26].

Простота и изотермичность процедуры LAMP открывает двери для оценки низкотехнологичных интегрированных устройств или новых нагревательных элементов, которые подходят для условий с ограниченными ресурсами, где невозможно получить дорогостоящее оборудование и электричество.В этом исследовании анализ RT-LAMP ВИЧ-1 оценивался с использованием портативных безинструментальных устройств амплификации нуклеиновых кислот (NINA), которые генерируют тепло в результате экзотермической реакции оксида кальция и воды [27], [28]. Мы продемонстрировали температурную стабильность нагревательных устройств NINA и возможность проведения POC-тестирования образцов цельной крови от людей, инфицированных ВИЧ-1.

Материалы и методы

Неинструментальные нагреватели нуклеиновых кислот (NINA)

Прототип нагревателей NINA был разработан и предоставлен Программой соответствующих технологий в области здравоохранения (PATH, Сиэтл, Вашингтон), как описано [27], [28].Вкратце, температура амплификации приблизительно 60 ° C была обеспечена экзотермической реакцией оксида кальция (CaO; Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури) и воды. Нагревательные устройства, в которых происходит химическая реакция, были сконструированы с использованием термоизолированных канистр из нержавеющей стали с пластмассовыми завинчивающимися крышками (рис. 1). Крышки были модифицированы для размещения трех лунок для образцов, которые подходят для стандартных пробирок для ПЦР на 200 мкл, и были заполнены патентованным материалом с фазовым переходом (PCM), который использовался для буферизации тепла, выделяемого в результате экзотермической реакции, тем самым обеспечивая постоянную температуру.Наконец, пластиковые колпачки, содержащие пенопластовую изоляцию, были разработаны для установки на верхнюю часть крышек канистр. Температурные профили лунок для образцов измеряли и записывали с помощью цифрового термометра (регистратор данных DaqPRO 5300; OMEGA Engineering, Inc., Стэмфорд, Коннектикут).

Панели линейности и клинические образцы

были приготовлены для определения чувствительности ВИЧ-специфического анализа RT-LAMP. Панель ДНК получали из ДНК, экстрагированной из линии моноцитарных клеток человека ОМ-10.1 [29], используя мини-набор для анализа крови QIAamp DNA (QIAGEN, Валенсия, Калифорния). Подсчет клеток был использован для количественной оценки количества копий входящей ДНК, поскольку в каждой клетке содержится один интегрированный провирус [29]. Экстрагированную ДНК разводили в десять раз водой, свободной от РНКазы, для создания панели линейности в диапазоне от 10 ⁵ копий / мл до 10 ³ копий / мл. Панель линейности РНК была получена коммерчески (PRD801; SeraCare Life Sciences, Милфорд, Массачусетс) и варьировалась от 2,9 × 10 ⁶ копий / мл до 8 копий / мл, как определено Roche AMPLICOR HIV MONITOR ™ v 1.5, анализ Bayer VERSANT HIV-1 RNA bDNA 3.0, bioMerieux NucliSens® HIV-1 QT и Abbott Real Time HIV-1 m2000 ™. РНК экстрагировали из членов комиссии с помощью мини-набора вирусной РНК (QIAGEN). Отрицательные контроли включали ДНК, экстрагированную из PBMC, инфицированных SLRHC ВИЧ-2 [30], и РНК, экстрагированную из вируса, очищенного NIH-Z ВИЧ-2 (Advanced Biotechnologies Inc., Колумбия, Мэриленд).

Цельная кровь у ВИЧ-1 инфицированных людей была собрана в рамках отдельного исследования, одобренного IRB [31], или получена коммерчески (SeraCare Life Sciences).Все ВИЧ-положительные образцы были подтверждены с помощью следующих тестов: Genetic Systems HIV-1 / HIV-2 plus O EIA (Bio-Rad Laboratories, Redmond, WA), GS HIV-1 Western blot (Bio-Rad Laboratories), Aptima HIV. -1 РНК-анализ (Gen-Probe, Inc., Сан-Диего, Калифорния) и анализ ДНК Amplicor HIV-1 (Roche Diagnostics, Branchburg, NJ). Вирусная и провирусная нагрузки неизвестны, поскольку образцы были протестированы с помощью качественных анализов на основе нуклеиновых кислот. Все клинические образцы, оцениваемые в этом исследовании, были получены от лиц, инфицированных вирусом ВИЧ-1 подтипа B.В качестве отрицательного контроля образцы серонегативной крови на ВИЧ-1 (SeraCare Life Sciences) были включены в каждый эксперимент с цельной кровью. Положительный контроль включал серонегативную кровь ВИЧ-1 с добавлением 5 × 10 ⁶ вирусных частиц / мл ВИЧ-1 BaL (Advanced Biotechnologies Inc.).

Праймер RT-LAMP дизайн

ВИЧ-1-специфических праймеров RT-LAMP были сконструированы для распознавания консервативной последовательности в гене обратной транскриптазы (RT). Шесть праймеров, необходимых для реакции RT-LAMP, прямой внешний (F3), задний внешний (B3), прямой внутренний (FIP), обратный внутренний (BIP) и праймеры петли (LoopF ​​и LoopB), были разработаны с использованием PrimerExplorer. Программное обеспечение V4 (Eiken Chemical Co.Ltd .; http://primerexplorer.jp/e/). Праймеры LAMP и цикл амплификации подробно описаны Nagamine et al. [32]. Дополнительные модификации включали линкерную последовательность из четырех тимидинов, вставленную между последовательностями F2 и F1c праймера FIP, как описано [20], и добавление флуоресцентной молекулы HEX к 5′-концу праймера LoopF. Меченый праймер вместе с зондом-гасителем позволил немедленно визуально обнаружить амплифицированные продукты [21]. Зонд гасителя состоял из комплементарной последовательности праймера LoopF ​​с добавленным к 3′-концу гасителем-1 Black Hole (BHQ-1).Последовательность HXB2 ВИЧ-1 (номер доступа в GenBank AF033819) использовали в качестве эталона для создания праймеров RT-LAMP. Последовательности RT-специфических праймеров и гасителя ВИЧ-1 перечислены в таблице 1.

RT-LAMP реакция

Реакцию RT-LAMP проводили с использованием следующей реакционной смеси: 0,2 мкМ (конечная концентрация) каждого праймера F3 и B3, 1,6 мкМ каждого праймера FIP и BIP, 0,8 мкМ каждого праймера LoopF ​​и HEX-LoopB, 0,8 M бетаина. (Sigma-Aldrich), 10 мМ MgSO ₄ , 1.4 мМ dNTP, 1 × реакционный буфер ThermoPol (New England Biolabs, Ipswich, MA), 16 U Bst ДНК-полимераза (New England Biolabs) и 2 U AMV обратная транскриптаза (Invitrogen, Carlsbad, CA). Реакцию проводили в общем объеме 25 мкл для амплификации экстрагированной нуклеиновой кислоты, 10 мкл которой составляли образец. Для амплификации образцов цельной крови использовали реакционный объем 100 мкл, чтобы облегчить визуальное обнаружение амплифицированных продуктов. Цельную кровь добавляли непосредственно в реакционную смесь в общем объеме 40 мкл после разведения 1-4 буфером для лизиса эритроцитов (2.5 мМ KHCO ₃ , 37,5 мМ NH ₄ Cl и 0,025 мМ ЭДТА), как описано ранее [21]. Реакционную смесь инкубировали при 60 ° C в течение 60 минут с использованием системы GeneAmp® PCR (Applied Biosystems, Foster City, CA) или нагревателей NINA. Для реакций, амплифицированных в термоцилиндре, в конце цикла амплификации добавляли дополнительную двухминутную стадию нагревания при 80 ° C для прекращения реакции.

Реакционные пробирки оценивали на наличие амплификации после добавления зонда гасителя при соотношении гасителя к меченому праймеру 2-1, как описано ранее [21].Амплификацию определяли визуально, наблюдая флуоресценцию в реакционных пробирках с использованием УФ-лампы из системы ChemiDoc XRS (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA). Амплификацию подтверждали электрофорезом с использованием 1,2% агарозного геля, содержащего краситель SYBR® Safe (Invitrogen), который впоследствии визуализировали с помощью системы ChemiDoc XRS.

RT-LAMP в обогревателях NINA

Для сравнения температуры и стабильности усиления параллельно были протестированы три нагревателя NINA.Реакцию нагревания инициировали добавлением 18 г СаО в каждую емкость NINA, а затем 6 мл воды. Затем крышку каждой канистры закрывали, чтобы предотвратить экзотермическую реакцию. После добавления 200 мкл воды в каждую лунку для образцов начинали регистрацию температуры. Реакционные пробирки добавляли в лунки для образцов, как только каждая реакционная камера достигала температуры 58,5 ° C. Для всех образцов, инкубированных в нагревателе NINA, 15 мкл минерального масла добавляли в реакционную пробирку во время приготовления реакционной смеси.Образцы инкубировали в нагревателях в течение всего 60 минут. Все реакции проводили в лаборатории с контролируемой температурой при температуре окружающей среды 28 ° C, если не указано иное. После реакции амплификации образцы инкубировали в течение двух минут в тепловом блоке, установленном на 80 ° C. После каждого цикла амплификации температурный профиль каждого устройства анализировался путем вычисления среднего значения температуры, стандартного отклонения, медианы, минимума и максимума на основе данных, предоставленных DaqPRO 5300.

Стабильность нагревателей NINA при экстремально низких и высоких температурах оценивали, помещая канистры в холодильник, установленный на 4 ° C, или в инкубатор 37 ° C на время реакции амплификации. Температурные профили регистрировались и сравнивались с профилями реакций, которые происходили при комнатной температуре в лаборатории 28 ° C.

Результаты

Оценка нагревателей NINA с помощью анализа ВИЧ-специфической RT-LAMP

Для определения чувствительности реакции RT-LAMP с использованием RT-специфических праймеров панели линейности ДНК и РНК тестировали в термоциклере.Предел обнаружения ДНК ВИЧ-1 составил 10 копий на реакцию. Для панели линейности РНК образец, содержащий 1700 копий на реакцию, был обнаружен во всех трех повторах, в то время как образец, содержащий 140 копий на реакцию, был обнаружен в трех из пяти повторов (60%). Для панелей линейности ДНК и РНК были выбраны два образца, наиболее близкие к пределу обнаружения, для дальнейшей оценки согласованности характеристик между термоциклером и нагревателями NINA. Что касается положительности, результаты усиления были согласованы между всеми тремя нагревателями и термоциклером (таблица 2).

Поскольку для анализа RT-LAMP требуется постоянная температура 60 ° C на протяжении реакции амплификации, температурные профили лунок для образцов сравнивались в ходе инкубации и между всеми тремя нагревателями NINA. Типичный температурный профиль показан на рисунке 2, показывая устойчивую температуру реакции, равную или близкую к 60 ° C для продолжительности реакции амплификации. Во время 60-минутной инкубации средняя температура для каждого устройства составляла 60,2, 59,8 и 59.7 (таблица 3). Минимальная температура, достигаемая во время реакции, отражает тот факт, что температура порта для образца временно упала после того, как пробирки для образцов были добавлены в устройство, как показано на рисунке 2. Максимальная температура устройств отклонялась от желаемой температуры реакции на 60 °. C менее чем на один градус.

Рис. 2. Типичный температурный профиль реакции RT-LAMP в нагревателе NINA.

Температуру реакционной трубки и материала с фазовым переходом (PCM) регистрировали для 60-минутной реакции RT-LAMP с использованием DaqPRO 5300.Регистрация температуры была начата после добавления воды к CaO и прекращена после удаления образца.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0031432.g002

Способность нагревателей NINA поддерживать постоянную температуру реакции в широком диапазоне температур окружающей среды имеет важное значение для тестирования POC, независимо от того, идет ли речь о воздушной среде. кондиционированная лаборатория или высокотемпературный полевой объект. Чтобы оценить производительность нагревателей NINA при экстремально низких или высоких температурах, канистры помещали в холодильник на 4 ° C или в инкубатор на 37 ° C на время реакции амплификации.Предел обнаружения для панелей линейности ДНК и РНК был аналогичен результатам, полученным в нашей лаборатории с контролируемой температурой (28 ° C; Таблица 2). Наибольшая степень колебания температуры лунок с образцами наблюдалась при температуре окружающей среды 4 ° C (таблица 3). Средняя температура была примерно на два градуса ниже, чем желаемая температура реакции 60 ° C. Кроме того, температура устройств имела тенденцию к снижению от их устойчивого состояния в течение последних 20 минут реакции (данные не показаны).Однако профили температуры при температуре окружающей среды 37 ° C были аналогичны профилям при 28 ° C.

Валидация нагревателей NINA на клинических образцах

Образцы цельной крови ВИЧ-1 инфицированных людей добавляли непосредственно в реакцию RT-LAMP и тестировали в нагревателях NINA. Положительность клинических образцов была одинаковой для термоциклера и устройств (таблица 4). Последовательность амплификации была наиболее очевидной для двух образцов пациентов (пациент № 4 и № 5), которые были положительными только в одном из трех повторов, независимо от используемого нагревательного устройства.Все ВИЧ-отрицательные образцы крови, включенные в каждую реакцию, были отрицательными (данные не показаны). Типичный эксперимент с использованием нагревателей NINA показан на рисунке 3, демонстрируя обнаружение с помощью агарозного геля и визуальную идентификацию флуоресценции в реакционных пробирках.

Рисунок 3. Проверка нагревателей NINA на клинических образцах.

Результаты амплификации репрезентативного клинического образца показаны на рисунке. Цельную кровь ВИЧ-1 инфицированного пациента добавляли непосредственно в реакцию RT-LAMP и сравнивали амплификацию во всех 3 нагревателях NINA.Амплифицированный материал анализировали с помощью (А) электрофореза в агарозном геле или (В), наблюдая флуоресценцию в реакционных пробирках в УФ-свете.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0031432.g003

Обсуждение

В этом исследовании мы демонстрируем эффективность портативных недорогих неинструментированных нагревателей нуклеиновых кислот (NINA) для амплификации ВИЧ-1 с использованием RT-LAMP. Реакция изотермической амплификации в сочетании с устройством, которое генерирует тепло в результате экзотермической химической реакции, в отличие от электричества из сети или энергии батареи, включает NAAT для пункта обслуживания, который практичен для использования в условиях ограниченных ресурсов.Нагревательные устройства требуют минимального обучения и технических знаний для работы, а для достижения температуры реакции 60 ° C после начала химической реакции требуется примерно 10–15 минут [27], [28]. Кроме того, температура лунок для образцов остается относительно стабильной при желаемой температуре реакции 60 ° C на протяжении всей реакции амплификации, что демонстрируется профилями нагрева и постоянством амплификации между устройствами и термоциклером.

Поскольку испытания в месте оказания медицинской помощи могут относиться к лаборатории с кондиционированным воздухом или полевым участкам с высокими температурами и влажностью, стабильность температуры, создаваемой нагревательными устройствами, должна быть надежной.Хотя температурные профили при типичной холодной температуре 4 ° C указывают на снижение температуры реакции к концу 60-минутной инкубации, колебания температуры не были достаточно значительными, чтобы повлиять на реакцию амплификации. Тем не менее, этот тепловой эффект можно уменьшить с помощью небольших модификаций устройства для уменьшения потерь тепла при более низких температурах. Должна быть возможность расширить температурный диапазон нагревателей NINA до 4 ° C и ниже, добавив большее количество нагревательной смеси, улучшив изоляцию или и то, и другое.Большую озабоченность вызывает работа обогревателей NINA в полевых условиях с высокими температурами, где контроль температуры невозможен. Мы не демонстрируем никакой разницы в температурной стабильности нагревателей NINA и стабильности амплификации при температуре окружающей среды 37 ° C по сравнению с нашей лабораторией с контролируемой температурой.

Для увеличения применимости для использования в POC, нагреватели NINA могут быть модифицированы. Устройства-прототипы, оцениваемые в этом исследовании, содержали только три лунки для образцов; тем не менее, к крышке изолированных контейнеров можно добавить до 16 лунок для образцов для увеличения объема тестирования.В этом исследовании образцы удаляли из нагревателей NINA после реакции амплификации и нагревали еще две минуты в термоблоке 80 ° C для прекращения реакции. Хотя дополнительный этап нагревания не является необходимым для наблюдения продуктов амплификации из экстрагированной нуклеиновой кислоты, короткая высокотемпературная инкубация облегчает визуальное наблюдение флуоресцентной метки в образцах цельной крови. В способ приготовления пробы цельной крови могут быть внесены изменения, чтобы исключить необходимость в стадии нагревания.В качестве альтернативы, второй отсек для регулирования температуры может быть добавлен к альтернативному концу контейнеров NINA, так что образцы могут быть удалены из отсека для амплификации и повторно вставлены в отсек 80 ° C. Наконец, регистратор данных DaqPRO использовался в этом исследовании только для целей проверки и не был необходим для конечного продукта POC.

Возможность использования LAMP в качестве метода диагностики в условиях ограниченных ресурсов была продемонстрирована для туберкулеза [33].Авторы описывают использование реакционных пробирок, предварительно подготовленных с лиофилизированной реакционной смесью, чтобы сократить время, затрачиваемое руками, и уменьшить количество ошибок при приготовлении. Для использования POC желательны ограниченные манипуляции с образцом и подготовка реагентов, и поэтому ожидается, что процедура тестирования конечного продукта будет включать восстановление реагентов для амплификации в воде и добавление образца непосредственно в реакционную пробирку. Мы демонстрируем использование нагревателей NINA для амплификации непосредственно из образцов цельной крови, устраняя необходимость в трудоемкой процедуре экстракции нуклеиновых кислот и уменьшая объем образца, необходимый для реакции амплификации.В каждую реакционную пробирку добавляли общий объем 10 мкл цельной крови, что можно было легко получить путем прикосновения пальца в условиях, когда венепункция невозможна. Кроме того, наш метод флуоресцентного обнаружения позволяет немедленно визуализировать амплифицированные продукты без специального оборудования. Чтобы избежать перекрестного загрязнения амплифицированного материала, предпочтительно, чтобы реакционные пробирки оставались закрытыми после амплификации. Будущие модификации будут включать оптимизацию последовательностей меченых праймеров / гасителей, чтобы все компоненты можно было добавить в реакционную смесь до амплификации.Из-за доступности в данном исследовании в качестве источника УФ-излучения использовалась система Bio-Rad ChemiDoc; тем не менее, недорогой брелок для ключей больше подходит для обнаружения невооруженным глазом на POC. Для чувствительного и специфического обнаружения различных изолятов ВИЧ-1, включая не-B подтипы, определение оптимального набора / наборов праймеров является ключевым этапом в разработке анализа RT-LAMP. Хотя все эксперименты, проведенные в этом исследовании, включали стандарты и образцы подтипа B, текущие исследования включают непрерывную разработку и оптимизацию праймеров RT-LAMP на основе участков генома ВИЧ-1, которые консервативны среди различных подтипов.Будущие исследования будут включать крупномасштабную оценку клинических образцов с помощью оптимизированного анализа RT-LAMP и устройства NINA.

Таким образом, метод изотермической амплификации RT-LAMP, используемый в сочетании с упрощенным устройством химического нагрева, демонстрирует характеристики, которые идеальны для быстрого NAAT для тестирования POC. Упрощенный портативный анализ может заполнить важный пробел в диагностике ВИЧ-1, обеспечивая немедленную информацию или подтверждение статуса инфекции ВИЧ-1 в POC.

Благодарности

Выводы и заключения в этом отчете принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Центров по контролю и профилактике заболеваний.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: KC DR IN JS AB BW PL SMO. Проведены эксперименты: КЦ ДР ИН. Проанализированы данные: КЦ ДР ИН. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты для анализа: JS AB BW PL SMO. Написал статью: КЦ СМО.

Ссылки

1. 1.Campsmith ML, Rhodes PH, Hall HI, Green TA (2010) Недиагностированная распространенность ВИЧ среди взрослых и подростков в Соединенных Штатах в конце 2006 года. J Acquir Immune Defic Syndr 53: 619–624.
2. 2. Пандори М.В., Брэнсон Б.М. (2010) Конференция по диагностике ВИЧ, 2010 г. Эксперт Rev Anti Infect Ther 8: 631–633.
3. 3. Брэнсон Б.М. (2007) Современное состояние диагностики ВИЧ-инфекции. Clin Infect Dis 45: Suppl 4S221–225.
4. 4. Хатчинсон А.Б., Брэнсон Б.М., Ким А., Фарнхэм П.Г. (2006) Метаанализ эффективности альтернативных методов консультирования и тестирования на ВИЧ для повышения осведомленности о ВИЧ-статусе.СПИД 20: 1597–1604.
5. 5. Бутто С., Сулигой Б., Фаналес-Беласио Э., Раймондо М. (2010) Лабораторная диагностика ВИЧ-инфекции. Энн Ист Супер Санита 46: 24–33.
6. 6. Андерсон Д.А., Кроу С.М., Гарсия М. (2011) Тестирование на месте. Curr HIV / AIDS Rep 8: 31–37.
7. 7. Mok JY, Hague RA, Yap PL, Hargreaves FD, Inglis JM, et al. (1989) Вертикальная передача ВИЧ: проспективное исследование. Arch Dis Child 64: 1140–1145.
8. 8.Schito ML, D’Souza MP, Owen SM, Busch MP (2010) Проблемы быстрой молекулярной диагностики ВИЧ. J Infect Dis 201: Suppl 1S1–6.
9. 9. Gill P, Ghaemi A (2008) Технологии изотермической амплификации нуклеиновых кислот: обзор. Нуклеозиды Нуклеотиды Нуклеиновые кислоты 27: 224–243.
10. 10. Notomi T, Okayama H, Masubuchi H, Yonekawa T., Watanabe K и др. (2000) Петлевая изотермическая амплификация ДНК. Нуклеиновые кислоты Res 28: E63.
11. 11.Эносава М., Кагеяма С., Савай К., Ватанабе К., Нотоми Т. и др. (2003) Использование петлевой изотермической амплификации последовательности IS900 для быстрого обнаружения культивируемых Mycobacterium avium subsp. паратуберкулез. J Clin Microbiol 41: 4359–4365.
12. 12. Хара-Кудо Ю., Йошино М., Кодзима Т., Икедо М. (2005) Петлевая изотермическая амплификация для быстрого обнаружения сальмонелл. FEMS Microbiol Lett 253: 155–161.
13. 13. Hong TC, Mai QL, Cuong DV, Parida M, Minekawa H и др.(2004) Разработка и оценка нового метода петлевой изотермической амплификации для быстрого обнаружения коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома. J Clin Microbiol 42: 1956–1961.
14. 14. Ихира М., Йошикава Т., Эномото Ю., Акимото С., Охаши М. и др. (2004) Быстрая диагностика инфекции вируса герпеса 6 человека с помощью нового метода амплификации ДНК, петлевой изотермической амплификации. J Clin Microbiol 42: 140–145.
15. 15. Ивамото Т., Сонобе Т., Хаяши К. (2003) Петлевая изотермическая амплификация для прямого обнаружения комплекса Mycobacterium tuberculosis, M.avium и M. intracellulare в образцах мокроты. J Clin Microbiol 41: 2616–2622.
16. 16. Куросаки Ю., Такада А., Эбихара Х., Гролла А., Камо Н. и др. (2007) Быстрое и простое обнаружение вируса Эбола с помощью изотермической амплификации, опосредованной обратной транскрипцией. J Virol методы 141: 78–83.
17. 17. Луччи Н.В., Демас А., Нараянан Дж., Сумари Д., Кабанивани А. и др. (2010) Петля флуоресценции в реальном времени, опосредованная изотермической амплификацией, для диагностики малярии.PLoS One 5: e13733.
18. 18. Окамото С., Йошикава Т., Ихира М., Судзуки К., Симоката К. и др. (2004) Быстрое обнаружение инфекции вируса ветряной оспы с помощью петлевой изотермической амплификации. J Med Virol 74: 677–682.
19. 19. Пун Л.Л., Люн С.С., Чан К.Х., Ли Дж. Х., Юэн К. Ю. и др. (2005) Обнаружение вирусов гриппа человека А с помощью петлевой изотермической амплификации. J Clin Microbiol 43: 427–430.
20. 20. Curtis KA, Rudolph DL, Owen SM (2008) Быстрое обнаружение ВИЧ-1 с помощью обратной транскрипции, петлевой изотермической амплификации (RT-LAMP).J Virol Methods 151: 264–270.
21. 21. Curtis KA, Rudolph DL, Owen SM (2009) Метод определения последовательности для обратной транскрипции, опосредованная петлей изотермическая амплификация ВИЧ-1. J Med Virol 81: 966–972.
22. 22. Mori Y, Hirano T, Notomi T (2006) Последовательное визуальное обнаружение реакций LAMP путем добавления катионных полимеров. BMC Biotechnol 6: 3.
23. 23. Канеко Х., Кавана Т., Фукусима Э., Сузутани Т. (2007) Толерантность опосредованной петлей изотермической амплификации к культуральной среде и биологическим веществам.J Biochem Biophys Methods 70: 499–501.
24. 24. Francois P, Tangomo M, Hibbs J, Bonetti EJ, Boehme CC и др. (2011) Устойчивость опосредованной петлей реакции изотермической амплификации для диагностических приложений. FEMS Immunol Med Microbiol 62: 41–48.
25. 25. Лю Ч., Гева Э., Маук М., Цю Х, Абрамс В. Р. и др. (2011) Изотермический реактор амплификации со встроенной изолирующей мембраной для обнаружения инфекционных заболеваний на месте. Аналитик 136: 2069–2076.
26. 26. Goto M, Honda E, Ogura A, Nomoto A, Hanaki K (2009) Колориметрическое обнаружение опосредованной петлей реакции изотермической амплификации с использованием гидроксинафтолового синего. Биотехники 46: 167–172.
27. 27. Лабарр П., Герлах Дж., Уилмот Дж., Беддо А., Синглтон Дж. И др. (2010) Неинструментальная амплификация нуклеиновых кислот (NINA): Безинструментальная молекулярная диагностика малярии для условий с ограниченными ресурсами. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 1: 1097–1099.
28. 28.Лабарр П., Хокинс К.Р., Герлах Дж., Уилмот Дж., Беддо А. и др. (2011) Простое и недорогое устройство для амплификации нуклеиновых кислот без электричества – к молекулярной диагностике без инструментов в условиях ограниченных ресурсов. PLoS One 6: e19738.
29. 29. Butera ST, Perez VL, Wu BY, Nabel GJ, Folks TM (1991) Колебание поверхностного рецептора вируса иммунодефицита человека регулируется состоянием вирусной активации в модели хронической инфекции CD4 +. J Virol 65: 4645–4653.
30. 30. Оуэн С.М., Элленбергер Д., Рейфилд М., Виктор С., Мишель П. и др. (1998) Генетически дивергентные штаммы вируса иммунодефицита человека типа 2 используют несколько корецепторов для проникновения вируса. J Virol 72: 5425–5432.
31. 31. Весоловски Л.Г., Санчес Т., Маккеллар Д.А., Брэнсон Б.М., Этридж С.Ф. и др. (2009) Оценка иммуноферментного анализа жидкости полости рта для подтверждения положительного результата экспресс-теста на вирус иммунодефицита человека. Клиническая и вакцинная иммунология 16: 1091–1092.
32. 32. Nagamine K, Hase T, Notomi T (2002) Ускоренная реакция посредством петлевой изотермической амплификации с использованием петлевых праймеров. Зонды клеток Mol 16: 223–229.
33. 33. Беме С.С., Набета П., Хеностроза Г., Ракиб Р., Рахим З. и др. (2007) Практическая осуществимость использования петлевой изотермической амплификации для диагностики туберкулеза легких в центрах микроскопии в развивающихся странах. J Clin Microbiol 45: 1936–1940.

Безопасность обогревателей и нагревательных устройств

По сценарию Джейми Холла

При прогнозе экстремально низких температур важно помнить о безопасности обогревателей и обогревателей.Принимая меры предосторожности при использовании нагревательных устройств, таких как обогреватели, можно снизить вероятность возгорания в доме.

Безопасность обогревателя помещения

По данным Национального агентства противопожарной защиты, 43% всех возгораний в отопительных приборах вызываются обогревателями. Из связанных смертей 85% связаны с обогревателями. Чтобы повысить безопасность, перед использованием убедитесь, что все обогреватели находятся в хорошем состоянии, работают под током и находятся на расстоянии трех футов от любого человека или объекта. Несмотря на то, что на улице холодно, чрезвычайно важно выключать обогреватели, когда люди спят или не находятся в доме.
Другие меры безопасности, которые вы можете предпринять при использовании нагревательных устройств, заключаются в следующем.

Советы по безопасности других нагревательных устройств

• Держите все нагревательные приборы и огонь в трехфутовой безопасной зоне.
• Убедитесь, что все стационарные нагревательные устройства, такие как водонагреватели и системы центрального отопления, соответствуют нормам и профессионально обслуживаются и устанавливаются.
• Ежегодно проводите чистку и техническое обслуживание дымохода у квалифицированного специалиста.
• Всегда используйте правильный вид топлива, указанный производителем, для топливных обогревателей.
• Держите металлический экран вокруг камина, когда он используется. Искры от огня или не полностью остывший пепел могут вызвать пожар.
• Чтобы предотвратить отравление угарным газом, установите мониторы CO.
• Если вы чувствуете запах газа в газовом обогревателе, не зажигайте прибор. Немедленно покиньте дом и позвоните в местную пожарную службу или в газовую компанию.
• Никогда не используйте духовку для обогрева дома.

К сожалению, при соблюдении мер предосторожности могут возникать пожары. Один из способов возникновения пожара из-за нагревательных устройств – это неисправность нагревательных устройств или их несоответствие стандартам безопасности.Это может быть связано с небезопасным дизайном продукта или нечеткими инструкциями по применению, предоставленными производителем. Если возложить на производителей ответственность за ущерб, причиненный их продуктом, вся отрасль нагревательных устройств станет безопаснее, а значит, безопаснее будет содержать потребителей.

Нормы и уведомления по стандартам на устройства

Министерство энергетики (DOE) регулирует уровень энергоэффективности бытового оборудования прямого отопления с 1987 года. Бытовое оборудование прямого отопления включает вентилируемые настенные печи, вентилируемые напольные печи, вентилируемые комнатные обогреватели и вентилируемые обогреватели с подом, которые могут обеспечивать обогрев жилых помещений. .Оборудование прямого отопления работает на газе и устанавливается в помещении, которое предназначено для обогрева; оборудование нагревает воздух и распределяет нагретый воздух прямо в комнату. Распространенные названия этого оборудования включают обогреватели помещения, обогреватели стен, обогреватели пола, обогреватели очага и обогреватели помещений.

Измененный стандарт, обязательный в 2013 году, позволит сэкономить примерно 0,3 квадрата энергии и приведет к экономии на счетах за электроэнергию примерно на 3,6 миллиарда долларов для продуктов, поставленных в период с 2013 по 2042 годы. Стандарт позволит избежать около 14 миллионов метрических тонн выбросов углекислого газа, что эквивалентно ежегодным выбросам парниковых газов около 2.7 миллионов автомобилей.

Измененный стандарт, обязательный к применению в 2015 году, позволит сэкономить примерно 0,04 квадрата энергии для продуктов, отгруженных в период с 2015 по 2044 год. Стандарт позволит избежать около 2 миллионов метрических тонн выбросов углекислого газа, что эквивалентно ежегодным выбросам парниковых газов около 392 000 миллионов автомобилей.

Последние обновления | Стандарты | Процедуры тестирования | Информация об отказе от прав, исключениях и исключениях | Законодательная власть | Историческая справка | Контакты

DOE выпустило предварительную публикацию Федерального реестра уведомления о предлагаемом решении, относящемся к оборудованию прямого нагрева (DHE) (25 марта 2016 г.).DOE предварительно определил, что более строгие стандарты DHE не будут экономически оправданы, и поэтому предлагает не вносить поправки в свои стандарты энергосбережения для DHE. Для получения дополнительной информации посетите веб-страницу нормотворчества.

Стандарты на оборудование прямого отопления для жилых помещений

Следующее содержание обобщает стандарты энергосбережения для оборудования прямого нагрева. Текст не является официальным воспроизведением Свода федеральных нормативных актов и не должен использоваться для юридических исследований или цитирования.

Действующий стандарт

Оборудование для прямого нагрева, производимое и распространяемое в торговле, как определено в 42 U.S.C. 6291 (16), должны соответствовать стандартам энергосбережения, указанным в Своде федеральных правил, 10 CFR 430.32 (i) (1). Эта информация также доступна в Электронном кодексе федеральных нормативных актов.

Стандарты для оборудования прямого нагрева распространяются на настенные печи с вентиляцией, напольные печи с вентиляцией, обогреватели с вентилируемым подом и обогреватели с вентилируемым подом, перечисленные в таблицах ниже.

Окончательное правило: стандарты. См. Федеральный регистр по номерам 54 FR 6077 (7 февраля 1989 г.) и 55 FR 42163 (8 октября 1989 г.).17, 1990). Эти выпуски недоступны в Интернете.

Стандарт

16 апреля 2010 г. были опубликованы измененные стандарты для оборудования прямого нагрева. Полный текст измененного стандарта доступен в Своде федеральных правил, 10 CFR 430.32 (i) (2). Это также есть в Электронном кодексе федеральных правил. Эти измененные стандарты устанавливают новые классы продукции и стандарты энергосбережения для оборудования прямого нагрева, как показано в таблице ниже.Соответствие этим новым стандартам потребуется 16 апреля 2013 г.

• Окончательное изменение определения «обогревателя с вентилируемым подом», Федеральный регистр , 76 FR 71836 (18 ноября 2011 г.)
• Документ № EERE – 2011 – BT – STD – 0047
• Исправление к окончательному правилу, Федеральный регистр , 75 FR 21981 (27 апреля 2010 г.)
• Окончательное правило: стандарты, Федеральный регистр , 75 FR 20112 (16 апреля 2010 г.)
• Документ технической поддержки
• Документ №EE – 2006 – BT – STD – 0129 содержит все уведомления, общественные комментарии, стенограммы общественных собраний и подтверждающие документы.

Чтобы получить дополнительные инструкции или задать вопросы, связанные с внедрением этого стандарта, посетите страницу «Рекомендации и часто задаваемые вопросы».

Текущая процедура испытаний

Чтобы определить соответствие стандартам DOE, производители должны следовать процедурам испытаний, указанным в 10 CFR 430.23 (g) для невентилируемого оборудования прямого нагрева и в 10 CFR 430.23 (o) для вентилируемого оборудования прямого нагрева. Методы проведения процедуры испытания дополнительно указаны в 10 CFR, часть 430, приложение G к подразделу B для невентилируемого оборудования прямого нагрева, и 10 CFR, часть 430, приложение O к подразделу B. Они также содержатся в электронном кодексе федеральных правил.

Чтобы получить дополнительные инструкции или задать вопросы, связанные с выполнением этой процедуры тестирования, посетите страницу «Руководство и часто задаваемые вопросы».

Отказ

Отказ от процедуры испытаний для оборудования прямого отопления жилых помещений не выдавалось.

Для получения информации об отказе от процедуры тестирования см. 10 CFR 430.27.

Исключения

Управление слушаний и апелляций Министерства энергетики США не санкционировало освобождение от исключений для оборудования прямого отопления жилых помещений.

Для получения информации о получении разрешения на исключение см. 10 CFR часть 1003.

Государственные исключения из федерального преимущественного права покупки

DOE не освобождает ни один штат от этого стандарта энергосбережения. Штаты могут обратиться в Министерство энергетики с ходатайством об освобождении государственного регулирования от приоритетного действия Федеральным стандартом энергосбережения. Государства также могут подать в DOE ходатайство об отмене таких исключений. Подробнее см. 10 CFR часть 430, подраздел D.

Исключения для малого бизнеса

Любой производитель покрытого продукта с годовой валовой выручкой, не превышающей 8 000 000 долларов США от всех его операций и отвечающий определенным другим условиям, может подать заявление на освобождение от стандарта энергосбережения.Подробнее см. 10 CFR часть 430, подраздел E.

Текущие стандарты энергосбережения для оборудования прямого отопления в жилых помещениях предписаны Частью A «Программа энергосбережения для потребительских товаров, кроме автомобилей» Раздела III Закона о политике и энергосбережении 1975 года (EPCA) с поправками. (42 U.S.C. 6291–6309) Оборудование для прямого отопления жилых помещений является «закрытым продуктом» согласно Части A. (42 U.S.C. 6292 (a) (9))

EPCA с поправками, внесенными Национальным законом об энергосбережении бытовых приборов 1987 года, устанавливает стандарты энергосбережения для оборудования прямого отопления в жилых помещениях.16 апреля 2010 г. Министерство энергетики опубликовало окончательное правило, которое завершило первое нормотворчество по пересмотру и внесению поправок в стандарты энергосбережения для оборудования прямого отопления в соответствии с разделом 325 (e) (4) (A) EPCA. Производители должны соблюдать обновленный стандарт, начиная с 16 апреля 2013 г. 18 ноября 2011 г. Министерство энергетики опубликовало окончательное правило, которое внесло поправки в определение нагревателя с вытяжным подом, типа оборудования для прямого нагрева.

12 мая 1997 года Министерство энергетики издало окончательное правило, обновляющее процедуры испытаний для вентилируемого отопительного оборудования дома, включая модифицированные процедуры расчета средневзвешенной стационарной эффективности и годовой эффективности использования топлива (AFUE) для некоторых обогревателей с ручным управлением, и путем добавления процедуры расчета годового потребления энергии ископаемого топлива и вспомогательной электроэнергии для вентилируемого домашнего отопительного оборудования.В настоящее время ведется разработка правил процедуры тестирования для режима ожидания и выключения, а также для активного режима.

Полезные ссылки и контактная информация

Полезные ссылки

Найдите советы и рекомендации по повышению энергоэффективности вашего дома, рабочего места или автомобиля на сайте EnergySavers.gov

Контактная информация

Для получения дополнительной информации о регулировании этого продукта, пожалуйста, напишите по электронной почте:

direct_heating_equipment @ ee.doe.gov

Безопасное использование временных нагревательных устройств

Для некоторых из нас наступление прохладной погоды означает обогрев рабочего места временными обогревателями. При правильном использовании эти обогреватели могут сделать рабочую среду более комфортной. Однако при неправильном использовании они представляют значительный риск возгорания или даже взрыва.

Задачи перед использованием

в основном используются сезонно и часто хранятся в течение длительных периодов времени между использованием.Перед использованием осмотрите оборудование. Он может быть поврежден при транспортировке из одного места в другое. Крайне важно, чтобы каждый нагреватель проверялся на наличие признаков повреждения перед запуском и внимательно следил за ним при первом запуске, чтобы убедиться, что он функционирует должным образом.

Еще одна мера предосторожности – убедиться, что обогреватель одобрен для среды, в которой вы планируете его использовать. Например, одобрено ли устройство для прямого контакта с деревянными полами? Потребляет ли он кислород? Излучает ли он тепло или нагнетает нагретый воздух по комнате? В спецификациях производителя объясняется, как и где можно безопасно использовать обогреватель.

Наконец, убедитесь, что в комнате, в которой будет установлен обогреватель, есть соответствующая вентиляция. Когда естественного притока свежего воздуха недостаточно, необходимо обеспечить механическую вентиляцию.

Оставайтесь в безопасности, сохраняя тепло

Нагреватели на стройплощадке нагреваются! Вот некоторые вещи, о которых следует помнить:

• Имейте в виду, что внешняя поверхность обогревателя может не выглядеть горячей, но если прикоснуться к ней, можно получить серьезные ожоги.
• Обогреватели, не предназначенные их производителем для использования на деревянных полах, нельзя устанавливать на древесину или другие горючие материалы.Этот тип обогревателя должен быть установлен на подходящем теплоизоляционном материале, таком как дюймовый бетон или каменный блок. Изоляционный материал должен выходить за пределы обогревателя на два фута или более во всех направлениях.
• Временные обогреватели необходимо размещать на расстоянии не менее 10 футов от горючего брезента или аналогичных покрытий. Брезент должен быть надежно закреплен, чтобы предотвратить дуновение ветра, которое могло бы опрокинуть обогреватель или воспламениться.
• Большинство устройств временного обогрева предназначены для использования в горизонтальном положении; не пытайтесь использовать их иначе, если это не разрешено производителем.
• Каждый временный обогреватель должен иметь огнетушитель с рейтингом не ниже 20-ABC, который должен быть немедленно доступен в случае пожара.

Не забудьте получить разрешение на использование любого временного нагревательного устройства. Кроме того, прежде чем выбирать временные обогреватели, примите во внимание условия и требования рабочей площадки. Ваша работа – познакомиться с безопасным использованием нагревательного устройства.

Обратите внимание, что информация, содержащаяся в этом документе, предназначена для предоставления достоверной и точной информации в отношении рассматриваемого предмета.Однако это не является юридической или налоговой консультацией, и мы не делаем никаких заявлений относительно ее достаточности для нужд вашей компании. Перед использованием этот документ должен быть просмотрен вашим юрисконсультом или налоговым консультантом.

Электрическое нагревательное устройство для полой насосной штанги в нефтяной скважине

Введение

Эскизная карта устройства электрического обогрева полой насосной штанги.

В условиях высокой вязкости, температуры застывания и содержания парафина сырая нефть с трудом поднимается и перетекает в насос, насосная штанга несет слишком большую нагрузку для нижнего бьефа.Таким образом, обычная насосная штанга не может хорошо работать в конце нефтедобычи. Решить эти проблемы может новое устройство – электронагреватель полых насосных штанг .

Структура устройства

Электрообогреватель с полым стержнем представляет собой основной комбайн из трех частей.

• Штанга полая. Включая переходник, терминатор, штангу пони, полированную штангу, соединитель подвески и сальник.
• Нагревательный кабель.
• Блок питания.Шкаф управления среднечастотным источником питания.

Классификация

Устройство электрического обогрева полой насосной штанги может быть разделено на устройство электрического обогрева скважин насосной установки, устройство электрического обогрева полой насосной штанги для подземного насоса и устройство электрического обогрева полой насосной штанги с винтовым насосом.

Насосный агрегат электронагреватель полой насосной штанги

Принцип действия

Эскизная карта скин-эффекта.

Кабели проходят через полую насосную штангу и образуют петлю с корпусом штанги.Когда подключен переменный ток, он будет генерировать тепловую энергию за счет внутреннего скин-эффекта. Тепловая энергия будет постоянно нагревать сырую нефть в нефтепроводе. Он может снизить вязкость сырой нефти, предотвратить осаждение парафина в нефтяной трубе и улучшить текучесть сырой нефти. Использование этого устройства может решить проблемы в эксплуатации, оно также может увеличить производство и повысить эффективность.

Тепловая энергия, генерируемая внутренним скин-эффектом, присутствует просто во внутренней стенке полой насосной штанги, внешняя стенка не имеет электрического тока, и она может гарантировать безопасность работы.

Технические характеристики

Устройство электрического обогрева полой насосной штанги для подземного насоса

Схема-схема электронагревателя с полым насосом.

При вязкости масла от 100 до 10000 мПа.с электрическое нагревательное устройство полой насосной штанги может быть сконфигурировано для стандартного однобочкового насоса API или специального подземного насоса.Он может нагревать сырую нефть через насосную штангу электрического нагревателя, чтобы обеспечить плавную закачку сырой нефти в насос. Но когда вязкость нефти превышает 10000 мПа.с, сырую нефть трудно протекать в насос, поэтому нам нужно использовать насосную штангу с электронагревателем в сочетании с электрическим подземным насосом для нагрева сырой нефти над насосом и под насосом одновременно. время. Это устройство может снизить вязкость нефти и решить проблему перетока в насос и подъема ствола скважины.

Структура устройства

Тепловой насос с полой насосной штангой представляет собой комбинированное электронагревательное устройство с полой насосной штангой и подземным электронагревателем.

Характеристики

• Это устройство может использовать насосную штангу с электронагревателем для непосредственного нагрева сырой нефти в выхлопной трубе под насосом. Это может снизить вязкость, увеличить текучесть и улучшить коэффициент впуска насоса.
• Ходовой клапан открывается и закрывается принудительно для предотвращения воздушной пробки.
• Специальная полая насосная штанга под насосом также используется в качестве утяжеленной штанги, которая служит плунжером и улучшает напряженное состояние насосной штанги.
• Уменьшите вязкость с помощью электрического нагрева, что идеально подходит для эксплуатации нефти в пограничных зонах.

Электронагреватель с винтовым насосом

Текущая ситуация

Схема-схема электронагревателя винтового насоса.

Движение винтового насоса является вращательным. Подшипник режима силы штока было изменено с растягивающего к кручению. В твердой насосной штанге часто образуются трещины и спотыкания. Приводная полая насосная штанга для винтового насоса может решить эти проблемы, она обладает хорошими характеристиками сопротивления скручиванию, разрушению и сопротивлению срабатыванию.Кроме того, приводная полая насосная штанга может нагревать сырую нефть в процессе всей добычи, поэтому это важная конфигурация электрического нагревательного устройства винтового насоса.

Структура устройства

Электронагреватель с винтовым насосом совмещен со шкафом электрического управления, преобразователем мощности, нагревательным кабелем и приводной полой насосной штангой.

Принцип действия

Электрическое нагревательное устройство с винтовым насосом преобразует стационарную мощность на земле в мощность передачи, вращающуюся вдоль ведущей насосной штанги.Пропустить кабель через полую насосную штангу так, чтобы образовалась петля с корпусом насосной штанги. Когда переменный ток включен, это вызывает межкожный эффект, который может генерировать тепловую энергию на стенке стержня. Просто нагрейте сырую нефть в процессе всей добычи, используя тепловую энергию для повышения температуры, снижения вязкости и улучшения ликвидности сырой нефти. Это также может предотвратить отложение парафина в масле, снизить крутящий момент и улучшить работу всей системы устройства.

Технические данные

Характеристики

• Приводная полая насосная штанга для лучшего сопротивления скручиванию.