Пипетка - Pipette
Пипетка (иногда пишутся пипетка ) представляет собой лабораторный инструмент , обычно используемый в химии , биологии и медицине для транспортировки отмеренного объема жидкости, часто в качестве медиа - дозатора . Пипетки бывают нескольких конструкций для различных целей с разным уровнем точности и прецизионности , от цельных стеклянных пипеток до более сложных регулируемых или электронных пипеток. Многие типы пипеток работают за счет создания частичного вакуума над камерой для хранения жидкости и выборочного сброса этого вакуума для всасывания и дозирования жидкости. Точность измерения сильно различается в зависимости от прибора.
История
Первые простые пипетки были изготовлены из стекла, например пипетки Пастера . Большие пипетки по-прежнему изготавливаются из стекла; другие сделаны из сжимаемого пластика для ситуаций, когда точный объем не требуется.
Первая микропипетка была запатентована в 1957 г. доктором Генрихом Шнитгером ( Марбург , Германия). Основатель компании Eppendorf доктор Генрих Нетелер унаследовал права и в 1961 году начал коммерческое производство микропипеток.
Регулируемая микропипетка - изобретение Висконсина, разработанное в результате взаимодействия нескольких людей, в первую очередь изобретателя Уоррена Гилсона и Генри Ларди, профессора биохимии в Университете Висконсина-Мэдисона .
Номенклатура
Хотя для каждого типа пипетки существуют определенные описательные названия, на практике любой тип пипетки будет просто называться «пипеткой», и желаемое устройство будет очевидно из контекста. Иногда дозаторы объемом от 1 до 1000 мкл считаются микропипетками , тогда как макропипетки дозируют большие объемы.
Обычные пипетки
Микропипетки с вытеснением воздуха
Микропипетки с воздушным вытеснением представляют собой тип регулируемых микропипеток, которые доставляют отмеренный объем жидкости; в зависимости от размера она может составлять от 0,1 мкл до 1000 мкл (1 мл). Для этих пипеток требуются одноразовые наконечники, контактирующие с жидкостью. Четыре стандартных размера микропипеток соответствуют четырем разным цветам одноразовых наконечников:
| Тип пипетки | Объемы (мкл) | Цвет наконечника |
|---|---|---|
| P10 | 0,5–10 | белый |
| P20 | 2–20 | желтый |
| P200 | 20–200 | желтый |
| P1000 | 200–1 000 | синий |
| P5000 | 1 000–5 000 | белый |
Эти пипетки работают за счет вытеснения воздуха поршнем . Вакуум создается вертикальным перемещением металлического или керамического поршня внутри герметичной втулки. По мере того, как поршень движется вверх под действием давления плунжера, в пространстве, оставленном поршнем, создается вакуум. Жидкость вокруг наконечника перемещается в этот вакуум (вместе с воздухом в наконечнике), а затем может транспортироваться и выпускаться по мере необходимости. Эти пипетки могут быть очень точными и точными. Однако, поскольку они основаны на вытеснении воздуха, они подвержены неточностям, вызванным изменением окружающей среды, в частности температурой и техникой пользователя. По этим причинам это оборудование необходимо тщательно обслуживать и калибровать, а пользователей необходимо обучать применять правильную и последовательную технику.
Микропипетка была изобретена и запатентована в 1960 году доктором Генрихом Шнитгером в Марбурге , Германия. Впоследствии соучредитель биотехнологической компании Eppendorf , доктор Генрих Нетелер, унаследовал права и инициировал глобальное и повсеместное использование микропипеток в лабораториях. В 1972 году регулируемая микропипетка была изобретена в Университете Висконсин-Мэдисон несколькими людьми, в первую очередь Уорреном Гилсоном и Генри Ларди.
Типы пипеток с вытеснением воздуха включают:
- регулируемый или фиксированный
- обработанный объем
- Одноканальный, многоканальный или повторитель
- конические наконечники или цилиндрические наконечники
- стандартный или запорный
- ручной или электронный
- производитель
Независимо от марки или стоимости дозатора, каждый производитель микропипеток рекомендует проверять калибровку не реже одного раза в шесть месяцев при регулярном использовании. Компании фармацевтической или пищевой промышленности должны калибровать свои дозаторы ежеквартально (каждые три месяца). Школы, которые проводят уроки химии, могут проходить этот процесс ежегодно. Те, кто изучает криминалистику и исследования, в которых обычно проводится много тестов, будут выполнять ежемесячные калибровки.
Электронная пипетка
Чтобы свести к минимуму возможное развитие нарушений опорно-двигательного аппарата из-за повторяющегося дозирования, электронные дозаторы обычно заменяют механическую версию.
Пипетка прямого вытеснения
Они похожи на пипетки с вытеснением воздухом, но используются реже и используются для предотвращения загрязнения и для летучих или вязких веществ в небольших объемах, таких как ДНК . Основное отличие состоит в том, что одноразовый наконечник представляет собой микрошприц (пластик), состоящий из капилляра и поршня (подвижная внутренняя часть), который непосредственно вытесняет жидкость.
Пипетка прямого вытеснения
Патрон , который будет использоваться для перемещения плунжера
Ранняя пипетка
Пипетки мерные
Объемные пипетки или пипетки с грушей позволяют пользователю очень точно измерить объем раствора (точность до четырех значащих цифр). Эти пипетки имеют большую колбу с длинной узкой частью наверху с единственной отметкой градуировки, поскольку она откалибрована для одного объема (как мерная колба ). Типичные объемы составляют 10, 25 и 50 мл. Мерные пипетки обычно используются для приготовления лабораторных растворов из базового материала, а также для приготовления растворов для титрования .
Градуированные пипетки
Градуированные пипетки - это тип макропипетки, состоящей из длинной трубки с рядом делений, как на градуированном цилиндре или бюретке , для обозначения различных калиброванных объемов. Им также требуется источник вакуума; на заре химии и биологии использовался рот. В правилах безопасности говорилось: «Никогда не пипетируйте ртом KCN, NH3, сильные кислоты, основания и соли ртути». Некоторые пипетки были изготовлены с двумя пузырьками между мундштуком и линией уровня раствора, чтобы защитить химика от случайного проглатывания раствора.
Человек, принимающий пипетку через рот, теперь считается небезопасной практикой
Ручной пропипеттер, регулируемый поворотом колеса большим пальцем.
Ручной пропипеттер, регулируемый нажатием на грушу
Автоматический пропипеттер, регулируемый нажатием кнопки и переключением переключателя
Автоматический пропипеттер, регулируемый нажатием и отпусканием спусковых крючков.
Пипетка пастера
Пипетки Пастера - это пластиковые или стеклянные пипетки, используемые для переноса небольших количеств жидкостей, но они не градуированы и не откалиброваны для какого-либо конкретного объема. Колба отделена от корпуса дозатора. Пипетки Пастера также называются сосковыми пипетками , капельницами , пипетками для глаз и капельницами для химикатов .
Пипетки для переноса
Пипетки для переноса , также известные как пипетки Берала , похожи на пипетки Пастера, но сделаны из цельного куска пластика, а их колба может служить камерой для хранения жидкости.
Специализированные пипетки
Шприц для дозирования
Шприцы для дозирования - это портативные устройства, сочетающие в себе функции мерных (грушевых) пипеток, градуированных пипеток и бюреток . Они откалиброваны в соответствии с объемными стандартами ISO класса A. Стеклянная или пластиковая трубка для пипетки используется с поршнем, приводимым в действие большим пальцем, и уплотнением из ПТФЭ, которое скользит внутри пипетки в режиме принудительного вытеснения. Такое устройство можно использовать с широким спектром жидкостей (водные, вязкие и летучие жидкости; углеводороды; эфирные масла и смеси) в объемах от 0,5 мл до 25 мл. Такая компоновка обеспечивает повышение точности, безопасности обращения, надежности, экономичности и универсальности. При использовании шприца для дозирования не требуются одноразовые наконечники или приспособления для дозирования.
Пипетка Van Slyke
Градуированная пипетка, обычно используемая в медицинской технике с серологическими пипетками для объемного анализа. Изобрел Дональд Декстер Ван Слайк .
Пипетка Оствальда – Фолена
Специальная пипетка, используемая для измерения вязкой жидкости, например цельной крови. Часто используется в лабораторных установках медицинской техники вместе с другими дозаторами. Изобретен Фридрихом Вильгельмом Оствальдом , химиком из балтийских немцев, а затем усовершенствован американским химиком Отто Фолином .
Стеклянная микропипетка
Они используются для физического взаимодействия с микроскопическими образцами, например, в процедурах микроинъекции и зажима пластыря . Большинство микропипеток изготовлено из боросиликата , алюмосиликата или кварца, и доступны стеклянные трубки многих типов и размеров. Каждая из этих композиций обладает уникальными свойствами, которые определяют подходящие области применения.
Стеклянные микропипетки изготавливаются с помощью съемника микропипеток и обычно используются в микроманипуляторах .
Микрожидкостная пипетка
Недавнее появление в области микропипеток объединяет универсальность микрофлюидики в свободно устанавливаемую платформу для пипеток. На кончике устройства создается зона локализованного потока, позволяющая постоянно контролировать нанолитровую среду непосредственно перед пипеткой. Пипетки изготовлены из полидиметилсилоксана (ПДМС), который получают с помощью реактивного литья под давлением. Взаимодействие этих пипеток с помощью пневматики позволяет загружать и переключать несколько растворов по требованию, при этом время замены раствора составляет 100 мс.
Изобретено Аларом Айнлой, в настоящее время работающим в лаборатории биофизических технологий Технологического университета Чалмерса в Швеции.
Пипетки с очень малым объемом
Zeptoliter пипетка была разработана в Брукхейвенской национальной лаборатории . Пипетка изготовлена из углеродной оболочки, внутри которой находится сплав золото-германий. Пипетка использовалась, чтобы узнать, как происходит кристаллизация .
Роботы
Роботы-дозаторы способны манипулировать дозаторами так же, как люди.
Калибровка
Повторная калибровка пипеток является важным аспектом лабораторий, использующих эти устройства. Это акт определения точности измерительного устройства путем сравнения с прослеживаемыми эталонами NIST . Калибровка пипетки необходима для гарантии того, что прибор работает в соответствии с ожиданиями и в соответствии с определенными режимами или рабочими протоколами. Калибровка пипеток считается сложной задачей, поскольку она включает в себя множество элементов процедуры калибровки и несколько вариантов протокола калибровки, а также марки и модели дозаторов, которые необходимо учитывать.
Осанка и травмы
Правильная поза при дозировании - самый важный элемент в установлении хорошей эргономической практики работы. Во время повторяющихся задач, таких как дозирование, важно поддерживать положение тела, обеспечивающее максимальную силу при минимальном мышечном напряжении, чтобы свести к минимуму риск травм. Ряд распространенных методов пипетирования был признан потенциально опасным из-за биомеханических факторов стресса. Рекомендации по корректирующим действиям при дозировании, сделанные различными правительственными агентствами США и экспертами по эргономике, представлены ниже.
- Пипетирование с помощью крылатого локтя
- Техника: приподнятый, «крылатый локоть». Средняя человеческая рука весит примерно 6% от общей массы тела. Удерживание пипетки с вытянутым локтем (крылатый локоть) в статическом положении переносит вес руки на мышцы шеи и плеча и снижает кровоток, вызывая стресс и усталость. Сила мышц также существенно снижается по мере увеличения сгибания рук.
- Корректирующее действие: расположите локти как можно ближе к телу, руки и запястья вытянуты в прямом нейтральном положении (поза рукопожатия). Держите рабочие элементы в пределах досягаемости, чтобы ограничить возможность вытягивания и подъема руки. Высота руки / кисти не должна превышать 12 дюймов от рабочей поверхности.
- Пипетирование с перевернутой рукой
- Техника: Перевернутое предплечье и запястье. Вращение предплечья в супинированном положении (ладонь вверх) и / или сгибание запястья увеличивает давление жидкости в запястном канале. Это повышенное давление может привести к сжатию мягких тканей, таких как нервы, сухожилия и кровеносные сосуды, вызывая онемение большого пальца и пальцев.
- Корректирующее действие: следует поддерживать угол поворота предплечья около 45 ° (ладонью вниз), чтобы минимизировать давление в каналах запястья во время повторяющихся действий.
- Пипетирование сжатым кулаком
- Техника: Крепкий хват (сжатый кулак). Усталость рук возникает в результате постоянного контакта твердого предмета с чувствительными тканями. Это происходит, когда для удержания пипетки требуется крепкий захват, например, при защемлении наконечника, что приводит к снижению силы руки.
- Корректирующее действие: используйте пипетки с крючками или другими атрибутами, которые позволяют расслабленно держать пипетку и / или уменьшают потребность в постоянном захвате пипетки. Это снизит напряжение в руке, запястье и кисти.
- Пипетирование с поршневым пальцем
- Техника: зона сосредоточения силы (контактное напряжение между твердым предметом и чувствительными тканями). Некоторые устройства имеют поршни и кнопки с ограниченными площадями поверхности, требующие приложения большого усилия большим или другим пальцем в концентрированной зоне.
- Корректирующее действие: используйте пипетки с крупногабаритными или закругленными поршнями и кнопками. Это распределит давление, используемое для работы пипетки, по всей поверхности большого пальца или пальца, уменьшая контактное давление до приемлемого уровня.
- Неправильная осанка может сильно повлиять на доступную силу руки, силу пипетирования.
- Техника: поднятая рука. Сила мышц значительно снижается при увеличении сгибания рук.
- Корректирующее действие: держите рабочие элементы в пределах досягаемости, чтобы ограничить возможность вытягивания и подъема руки. Высота руки / кисти также не должна превышать 12 дюймов от рабочей поверхности.
- Пипетирование силы локтя
- Техника: Сгибание или отведение локтя. Сила рук уменьшается, когда положение локтя отклоняется от положения 90 °.
- Корректирующее действие: держите предплечье и кисть в пределах 12 дюймов от рабочей поверхности, что позволит локтю оставаться в положении около 90 °.
В отличие от традиционных аксиальных дозаторов, эргономичное дозирование может повлиять на осанку и предотвратить распространенные травмы при дозировании, такие как синдром запястного канала, тендинит и другие нарушения опорно-двигательного аппарата. Чтобы быть «эргономически правильным», необходимы значительные изменения в традиционных позах при дозировании, например: минимизация поворотов предплечья и запястья, поддержание низкой высоты руки и локтя и расслабление плеч и предплечий.
Подставка для пипеток
Обычно пипетки хранятся вертикально на держателях, называемых стойками для пипеток . В случае электронных пипеток такая подставка может заряжать их батарейки. Самая современная стойка для дозаторов может напрямую управлять электронными дозаторами.
Альтернативы
Альтернативной технологией, особенно для передачи небольших объемов (в диапазоне микро- и нанолитров), является акустический выброс капель .
использованная литература
внешние ссылки
- Полезные советы по использованию мерной пипетки Оливер Сили