Пипетки незаменимы в современных лабораториях для измерения и дозирования определённого объёма жидкости. В зависимости от размера лаборатории и объёма жидкости, которую необходимо дозировать, обычно используются различные типы пипеток:
- Пипетки с вытеснением воздуха
- Пипетки позитивного вытеснения
- Дозирующие пипетки
- Пипетки с регулируемым диапазоном
В 2020 году мы видим, что микропипетки с вытеснением воздуха играют решающую роль в борьбе с COVID-19 и используются для подготовки образцов для обнаружения патогенов (например, ОТ-ПЦР в реальном времени). Как правило, используются две различные конструкции: ручные и моторизованные пипетки с вытеснением воздуха.
Ручные пипетки с вытеснением воздухом против моторизованных пипеток с вытеснением воздухом
В пипетке с вытеснением воздуха поршень перемещается вверх или вниз внутри пипетки, создавая отрицательное или положительное давление в столбе воздуха. Это позволяет пользователю вдыхать или выбрасывать образец жидкости с помощью одноразового наконечника, в то время как столб воздуха в наконечнике отделяет жидкость от многоразовых частей пипетки.
Перемещение поршня может осуществляться оператором вручную или электронным способом, т. е. оператор перемещает поршень с помощью двигателя, управляемого кнопкой.
Ограничения ручных пипеток
Длительное использование ручных пипеток может вызвать дискомфорт и даже травму у оператора. Усилие, необходимое для дозирования жидкостей и сброса наконечника пипетки, в сочетании с частыми повторяющимися движениями в течение нескольких часов, может повысить риск повреждения суставов, особенно большого пальца, локтя, запястья и плеча, при синдроме РС (повторяющееся мышечное напряжение I типа).
Для выпуска жидкости ручными пипетками необходимо нажать кнопку большим пальцем, тогда как электронные пипетки предлагают лучшую эргономику с помощью кнопки с электронным управлением, как в этом примере.
Электронные альтернативы
Электронные или моторизованные пипетки — это эргономичная альтернатива ручным пипеткам, которая эффективно улучшает выход пробы и обеспечивает точность и достоверность. В отличие от традиционных кнопок управления большим пальцем и ручной регулировки объёма, электрические пипетки оснащены цифровым интерфейсом для регулировки объёма, а также для аспирации и выброса с помощью поршня с электроприводом.
Выбор двигателя для электронных пипеток
Поскольку пипетирование часто является первым шагом в многоэтапном процессе, любые неточности или недостатки, возникающие при измерении этой небольшой порции жидкости, могут ощущаться на протяжении всего процесса, в конечном итоге влияя на общую точность и правильность.
Что такое точность и правильность?
Точность достигается, когда пипетка дозирует один и тот же объём несколько раз. Точность достигается, когда пипетка дозирует заданный объём точно и без ошибок. Точность и правильность труднодостижимы одновременно, однако в отраслях, где используются пипетки, они необходимы. Именно этот критически высокий стандарт позволяет воспроизводить экспериментальные результаты.
Сердце любого электронного дозатора — двигатель, который существенно влияет на точность дозатора, а также на ряд других важных факторов, таких как размер корпуса, мощность и вес. Инженеры-конструкторы дозаторов обычно выбирают либо шаговые линейные приводы, либо двигатели постоянного тока. Однако и шаговые, и двигатели постоянного тока имеют свои преимущества и недостатки.
Двигатели постоянного тока
Двигатели постоянного тока — это простые двигатели, вращающиеся при подаче постоянного тока. Они не требуют сложных соединений для работы двигателя. Однако, учитывая требования к линейному движению электронных пипеток, решения с двигателями постоянного тока требуют дополнительного ходового винта и редуктора для преобразования вращательного движения в линейное и обеспечения необходимого усилия. Решения с двигателями постоянного тока также требуют механизма обратной связи в виде оптического датчика или энкодера для точного контроля положения линейного поршня. Из-за высокой инерции ротора некоторые разработчики могут также добавлять тормозную систему для повышения точности позиционирования.
Шаговые двигатели
С другой стороны, многие инженеры предпочитают решения на основе шаговых линейных актуаторов из-за их простоты интеграции, превосходной производительности и низкой стоимости. Шаговые линейные актуаторы состоят из шаговых двигателей с постоянными магнитами, винтовым ротором и встроенным нитевидным стержнем, что позволяет осуществлять прямое линейное перемещение в компактных корпусах.
Время публикации: 19 июня 2024 г.