stringtranslate.com

Пипетка

Пипетка (иногда пишется как пипетка ) — это тип лабораторного инструмента, обычно используемый в химии и биологии для транспортировки измеренного объема жидкости, часто в качестве дозатора сред . Пипетки бывают нескольких конструкций для различных целей с разной степенью точности и правильности , от цельных стеклянных пипеток до более сложных регулируемых или электронных пипеток. Многие типы пипеток работают, создавая частичный вакуум над камерой для хранения жидкости и выборочно выпуская этот вакуум для втягивания и дозирования жидкости. Точность измерения сильно различается в зависимости от прибора.

История

Первые простые пипетки были сделаны из стекла, например, пипетки Пастера . Большие пипетки продолжают делать из стекла; другие сделаны из сжимаемого пластика для ситуаций, когда не требуется точный объем.

Первая микропипетка была запатентована в 1957 году доктором Генрихом Шнитгером ( Марбург , Германия). Основатель компании Eppendorf , доктор Генрих Нетелер, унаследовал права и начал коммерческое производство микропипеток в 1961 году.

Регулируемая микропипетка — изобретение из Висконсина, разработанное в результате взаимодействия нескольких людей, в первую очередь изобретателя Уоррена Гилсона и Генри Ларди, профессора биохимии в Университете Висконсин-Мэдисон . [1] [2]

Номенклатура

Хотя для каждого типа пипетки существуют свои названия, на практике любой тип можно назвать «пипеткой». [3] Пипетки, которые дозируют менее 1000  мкл , иногда называют микропипетками.

Термины «пипетка» и «пипетка» используются взаимозаменяемо, несмотря на незначительные исторические различия в их использовании. [4]

Пипетки обычные

Микропипетки с вытеснением воздуха

Одноканальные пипетки, предназначенные для работы с 1–5 мл и 100–1000 мкл, с системой блокировки
Пипетка объемом 5000 мкл (5 мл) с указанием переносимого объема. 500 означает, что переносимый объем составляет 5000 мкл.
Пипетка объемом 1000 мкл (1 мл) с указанием объема, который необходимо перенести.
Разнообразие наконечников для пипеток

Микропипетки с вытеснением воздуха — это тип регулируемых микропипеток, которые подают измеряемый объем жидкости; в зависимости от размера, он может составлять от 0,1  мкл до 1000 мкл (1 мл). Для этих пипеток требуются одноразовые наконечники, которые контактируют с жидкостью.

Эти пипетки работают по принципу вытеснения воздуха поршнем . Вакуум создается вертикальным перемещением металлического или керамического поршня внутри герметичной гильзы. Когда поршень движется вверх, приводимый в движение нажатием плунжера, в пространстве, оставленном поршнем, создается вакуум. Жидкость вокруг наконечника перемещается в этот вакуум (вместе с воздухом в наконечнике) и затем может транспортироваться и выпускаться по мере необходимости. Эти пипетки способны быть очень точными и аккуратными. Однако, поскольку они основаны на вытеснении воздуха, они подвержены неточностям, вызванным изменением окружающей среды, в частности температуры и техники пользователя. По этим причинам это оборудование должно тщательно обслуживаться и калиброваться, а пользователи должны быть обучены правильной и последовательной технике.

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 общее 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. [5]

Типы пипеток с вытеснением воздуха включают:

Независимо от марки или стоимости пипетки, каждый производитель микропипеток рекомендует проверять калибровку не реже одного раза в шесть месяцев, если они используются регулярно. Компании в фармацевтической или пищевой промышленности обязаны калибровать свои пипетки ежеквартально (каждые три месяца). Школы, в которых проводятся занятия по химии, могут проводить эту процедуру ежегодно. Те, кто изучает судебную экспертизу и исследования, где обычно проводится много испытаний, будут выполнять ежемесячную калибровку.

Электронная пипетка

Чтобы свести к минимуму возможное развитие заболеваний опорно-двигательного аппарата из-за многократного пипетирования, электронные пипетки обычно заменяют механические.

Одноканальные электронные пипетки, предназначенные для работы с 0,5–10 мл
Электронные многоканальные пипетки VIAFLO от INTEGRA Biosciences
Электронные многоканальные пипетки VIAFLO от INTEGRA Biosciences

Пипетка положительного вытеснения

Они похожи на пипетки с вытеснением воздуха, но используются реже и применяются для предотвращения загрязнения и для летучих или вязких веществ в малых объемах, таких как ДНК . Основное отличие заключается в том, что одноразовый наконечник представляет собой микрошприц (пластик), состоящий из капилляра и поршня (подвижной внутренней части), который непосредственно вытесняет жидкость.

Пипетки мерные

Несколько размеров мерных пипеток.

Объемные пипетки или пипетки с грушей позволяют пользователю измерять объем раствора с исключительной точностью (точность до четырех значащих цифр). Эти пипетки имеют большую грушу с длинной узкой частью сверху с одной градуировкой, поскольку она откалибрована для одного объема (как мерная колба ). Типичные объемы составляют 20, 50 и 100 мл. Объемные пипетки обычно используются для приготовления лабораторных растворов из базового раствора, а также для подготовки растворов для титрования .

Градуированные пипетки

Градуированные пипетки — это тип макропипеток, состоящий из длинной трубки с серией градуировок, как на градуированном цилиндре или бюретке , для указания различных калиброванных объемов. Им также требуется источник вакуума; на заре химии и биологии использовался рот. Правила безопасности включали утверждение: «Никогда не пипетируйте ртом KCN, NH3, сильные кислоты, основания и соли ртути». Некоторые пипетки изготавливались с двумя пузырьками между мундштуком и линией уровня раствора, чтобы защитить химика от случайного проглатывания раствора.

Пипетка Пастера

Пипетки Пастера с прикрепленными резиновыми грушей.

Пипетки Пастера — это пластиковые или стеклянные пипетки, которые используются для переноса небольших объемов жидкостей, но не градуированы и не калиброваны для какого-либо определенного объема. Груша отделена от корпуса пипетки. Пипетки Пастера также называются пипетками -сосками , капельницами , глазными пипетками и химическими капельницами .

Пипетки для переноса

Пипетка для переноса

Пипетки для переноса , также известные как пипетки Берала , похожи на пипетки Пастера, но изготовлены из цельного куска пластика, а их груша может служить камерой для хранения жидкости.

Специализированные пипетки

Шприц-пипетка

Пипеточные шприцы — это ручные устройства, которые сочетают в себе функции объемных (грушевых) пипеток, градуированных пипеток и бюреток . Они откалиброваны в соответствии со стандартами ISO по объему класса A. Стеклянная или пластиковая трубка пипетки используется с поршнем, управляемым большим пальцем, и PTFE- уплотнителем, который скользит внутри пипетки в операции положительного вытеснения. Такое устройство можно использовать для самых разных жидкостей (водных, вязких и летучих жидкостей; углеводородов; эфирных масел и смесей) в объемах от 0,5 мл до 25 мл. Такое расположение обеспечивает улучшение точности, безопасности обращения, надежности, экономичности и универсальности. Для пипеточного шприца не требуются одноразовые наконечники или вспомогательные средства для пипетирования.

пипетка Ван Слайка

Пипетка Ван Слайка, изобретенная Дональдом Декстером Ван Слайком , представляет собой градуированную пипетку, обычно используемую в медицинской технике с серологическими пипетками для объемного анализа. [6]

Пипетка Оствальда-Фолина

Пипетка Оствальда–Фолина, разработанная Вильгельмом Оствальдом и усовершенствованная Отто Фолином , представляет собой тип объемной пипетки, используемой для измерения вязких жидкостей, таких как цельная кровь или сыворотка. [7] [8]

Пипетка для сжигания газа Винклера-Денниса

Пипетка для сжигания

Газовая пипетка Винклера-Денниса, разработанная Клеменсом Винклером и усовершенствованная Луисом Манро Деннисом, представляет собой аппарат для контролируемой реакции жидкостей под действием слабого электрического тока и подачи кислорода. [9]

Стеклянная микропипетка

Пипетки Carlsberg, стеклянные микропипетки, названные в честь места их изобретения и первого использования, Лаборатория Carlsberg, Физиологический факультет, Копенгаген, Дания. Используются с мундштуком для точных биохимических и физиологических лабораторных работ. Сверху вниз: пипетки с двойным сужением на 1 и 10 микролитров; пипетки с одинарным сужением на 200; 2000; и 10000 микролитров
Микропипетка из боросиликатного стекла , вытянутая с помощью съемника для микропипеток Flaming/Brown P-97

Они используются для физического взаимодействия с микроскопическими образцами, например, в процедурах микроинъекции и патч-клампинга . Большинство микропипеток изготавливаются из боросиликата , алюмосиликата или кварца , при этом доступны многие типы и размеры стеклянных трубок. Каждый из этих составов обладает уникальными свойствами, которые определяют подходящие области применения.

Стеклянные микропипетки изготавливаются в микропипеточном извлекателе и обычно используются в микроманипуляторе .

Микрофлюидная пипетка

Недавнее введение в область микропипеток объединяет универсальность микрофлюидики в свободно позиционируемую платформу пипетки. На кончике устройства создается локализованная зона потока, что позволяет осуществлять постоянный контроль среды нанолитра, непосредственно перед пипеткой. Пипетки изготовлены из полидиметилсилоксана (PDMS), который формируется с помощью реактивного литья под давлением. Интерфейс этих пипеток с использованием пневматики позволяет загружать и переключать несколько растворов по требованию, со временем замены раствора 100 мс.
Изобретено Аларом Айнлой, в настоящее время работающим в Лаборатории биофизических технологий [10] в Технологическом университете Чалмерса в Швеции. [11]

Пипетки очень малого объема

В Брукхейвенской национальной лаборатории была разработана пипетка на зептолитров . Пипетка сделана из углеродной оболочки, внутри которой находится сплав золота и германия. Пипетка использовалась для изучения того, как происходит кристаллизация . [12]

Пипетки вспомогательные

Разработано множество устройств для более безопасного, простого и эффективного пипетирования. Например, моторизованный контроллер пипетки может помочь в аспирации или дозировании жидкости с помощью волюметрических пипеток или градуированных пипеток; [13] планшет может взаимодействовать в режиме реального времени с пипеткой и направлять пользователя по протоколу; [14] а станция пипетки может помочь контролировать глубину погружения наконечника пипетки и улучшить эргономику. [15]

Роботы

Пример механических пипеток, которыми управляет антропоморфный робот

Роботы-пипетки способны манипулировать пипетками так же, как это делают люди. [16]

Калибровка

Повторная калибровка пипеток [17] является важным фактором в лабораториях, использующих эти устройства. Это процесс определения точности измерительного прибора путем сравнения с прослеживаемыми эталонными стандартами NIST . Калибровка пипеток необходима для обеспечения работы прибора в соответствии с ожиданиями и в соответствии с определенными режимами или рабочими протоколами. Калибровка пипеток считается сложным делом, поскольку она включает в себя множество элементов процедуры калибровки и несколько вариантов протокола калибровки, а также марки и модели пипеток, которые следует учитывать.

Осанка и травмы

Биохимик пипетирует

Правильная поза при пипетировании является наиболее важным элементом в установлении хороших эргономичных рабочих практик. [18] Во время повторяющихся задач, таких как пипетирование, поддержание положения тела, которое обеспечивает максимальную силу с наименьшим количеством мышечного напряжения, важно для минимизации риска получения травмы. Ряд распространенных методов пипетирования были определены как потенциально опасные из-за биомеханических факторов стресса. Рекомендации по корректирующим действиям при пипетировании, разработанные различными правительственными агентствами США и экспертами по эргономике, представлены ниже.

Пипетирование с помощью крыльчатого локтя
Техника: поднятый, «крылатый локоть». Средняя человеческая рука весит примерно 6% от общего веса тела. Удерживание пипетки с вытянутым локтем (крылатый локоть) в статическом положении переносит вес руки на мышцы шеи и плеча и уменьшает приток крови, тем самым вызывая стресс и усталость. Сила мышц также существенно снижается по мере увеличения сгибания руки.
Корректирующее действие: расположите локти как можно ближе к телу, руки и запястья вытяните в прямом нейтральном положении (поза рукопожатия). Держите рабочие предметы в пределах досягаемости, чтобы ограничить разгибание и подъем руки. Подъем руки/кисти не должен превышать 12 дюймов от рабочей поверхности.
Пипетирование с перевернутым рычагом
Техника: Переповорот предплечья и запястья. Поворот предплечья в супинированном положении (ладонь вверх) и/или сгибание запястья увеличивают давление жидкости в запястном канале. Это повышенное давление может привести к сдавливанию мягких тканей, таких как нервы, сухожилия и кровеносные сосуды, вызывая онемение большого пальца и пальцев.
Корректирующее действие: следует поддерживать угол поворота предплечья около 45° пронации (ладонь вниз), чтобы минимизировать давление на запястный канал во время повторяющейся деятельности.
Пипетирование сжатым кулаком
Техника: Крепкий захват (сжатый кулак). Усталость руки возникает из-за постоянного контакта твердого предмета с чувствительными тканями. Это происходит, когда для удержания пипетки требуется крепкий захват, например, при защемлении наконечника, и приводит к снижению силы руки.
Корректирующее действие: Используйте пипетки с крючками или другими атрибутами, которые позволяют расслабленно держать пипетку и/или снимают необходимость постоянно держать пипетку. Это уменьшит напряжение в руке, запястье и кисти.
Пипетирование с помощью поршня большого пальца
Техника: Концентрированная область силы (контактное напряжение между твердым предметом и чувствительными тканями). Некоторые устройства имеют плунжеры и кнопки с ограниченной площадью поверхности, требующие приложения большого или другого пальца большой силы в концентрированной области.
Корректирующее действие: Используйте пипетки с большими контурными или закругленными поршнями и кнопками. Это распределит давление, используемое для управления пипеткой, по всей поверхности большого или указательного пальца, снижая контактное давление до приемлемых уровней.
Неправильная поза может оказать сильное влияние на имеющуюся силу руки при пипетировании
Техника: поднятая рука. Сила мышц существенно снижается при увеличении сгибания руки.
Корректирующее действие: Держите рабочие предметы в пределах досягаемости, чтобы ограничить вытягивание и подъем руки. Подъем руки/кисти также не должен превышать 12 дюймов от рабочей поверхности.
Пипетирование силы локтя
Техника: Сгибание или отведение локтя. Сила руки уменьшается по мере отклонения положения локтя от положения 90°.
Корректирующее действие: Поддерживайте предплечье и кисть на высоте не более 12 дюймов от рабочей поверхности, что позволит локтю оставаться согнутым примерно в 90°.

В отличие от традиционных осевых пипеток, эргономичное пипетирование может влиять на осанку и предотвращать распространенные травмы при пипетировании, такие как синдром запястного канала, тендинит и другие заболевания опорно-двигательного аппарата. [19] Для «эргономически правильного» необходимо внести существенные изменения в традиционные позы пипетирования, например:

минимизируйте вращение предплечий и запястий, держите руки и локти низко, расслабьте плечи и верхнюю часть рук.

Умная подставка для пипеток, которая может управлять электронными пипетками

Подставка для пипеток

Обычно пипетки хранятся вертикально на держателе, называемом подставкой для пипеток. В случае электронных пипеток такие подставки могут перезаряжать свои батареи. Самые передовые подставки для пипеток могут напрямую управлять электронными пипетками. [20]

Альтернативы

Альтернативной технологией, особенно для перекачки небольших объемов (микро- и нанолитров), является акустический выброс капель .

Ссылки

  1. ^ "Biotechnology Outreach" . Получено 3 марта 2016 г. .
  2. ^ Клингенберг, М. (2005). «Когда обычная проблема встречает гениальный ум». EMBO Rep . 6 (9): 797–800. doi :10.1038/sj.embor.7400520. PMC 1369176. PMID  16138087 . 
  3. ^ «Пипетка против пипетки против микропипетки: есть ли разница?». Microlit . 2022-04-21 . Получено 2023-05-23 .
  4. ^ "Пипетки, пипетки, шприцы и иглы | Fisher Scientific". www.fishersci.com . Получено 2023-05-23 .
  5. ↑ Зиннен, Том (июнь 2004 г.), История микропипетки , получено 12 ноября 2011 г.
  6. ^ Шоль, Альфред Т. (февраль 1928 г.). «Пипетка для микроанализа». Журнал Американского химического общества . 50 (2): 417. doi :10.1021/ja01389a502.
  7. ^ Рани, Сима; Хан, Тасним КХ; Моте, Санджай П.; Гехлот, Правин Сингх (2023). Введение в аналитическую химию. Издательство Academic Guru. стр. 158. ISBN 9788119338009.
  8. ^ "Серологические пипетки" (PDF) . Eppendorf . 2017 . Получено 29 ноября 2023 .
  9. ^ Hempel, Walther (1902). Методы газового анализа. Перевод Денниса, Луиса Манро. Архив Интернета. Macmillan . С. 138–140.
  10. ^ "Лаборатория биофизических технологий" . Получено 3 марта 2016 г.
  11. ^ Ainla, Alar; Jansson, Erik T.; Stepanyants, Natalia; Orwar, Owe; Jesorka, Aldo (июнь 2010 г.). «Микрожидкостная пипетка для фармакологии отдельных клеток». Аналитическая химия . 82 (11): 4529–4536. doi :10.1021/ac100480f. PMID  20443547.
  12. ^ Эйми Каннингем (18.04.2007). «Новый минимум: пипетка лилипутов выпускает мельчайшие капли». Science News . Vol. 171. pp. 244–245.
  13. ^ "Моторизованные контроллеры пипеток | Моторизованный контроллер | Pipette.com". www.pipette.com .
  14. ^ «TRACKMAN Connected». www.gilson.com .
  15. ^ «Пипетируйте уверенно с PipetteRite — контролируйте глубину погружения, обеспечьте устойчивость руки и улучшите эргономику».
  16. ^ использование пипеток без помощи рук, август 2012 г. , получено 29 августа 2012 г.
  17. ^ "Micro Pipette Calibration – Accumaximum". Архивировано из оригинала 30 июня 2013 года . Получено 3 марта 2016 года .
  18. ^ "Эргономичные пипетки Ovation создают идеальную позу для пипетирования". Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Получено 3 марта 2016 г.
  19. ^ "Распространенные травмы при пипетировании" . Получено 3 марта 2016 г.
  20. ^ Электронная пипетка стала интеллектуальной благодаря подключению, апрель 2019 г. , получено 11 апреля 2019 г.

Внешние ссылки

Найдите значение слова «пипетка» в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Пипетка.