В современных лабораторных условиях пипетки незаменимы для измерения и дозирования определенного объема любой жидкости. В зависимости от размера лаборатории и необходимого объема используются различные типы пипеток:
- Пипетки с вытеснением воздуха
- Пипетки с положительным вытеснением
- Дозирующие пипетки
- Пипетки с регулируемым диапазоном регулировки
В 2020 году мы наблюдаем, как микропипетки с вытеснением воздуха начинают играть решающую роль в борьбе с COVID-19, и они используются для подготовки образцов для обнаружения патогенов (например, в ПЦР в реальном времени). Как правило, используются два разных типа пипеток: ручные или моторизованные с вытеснением воздуха.
Ручные пневматические пипетки против моторизованных пневматических пипеток
В примере с пипеткой с вытеснением воздуха поршень перемещается вверх или вниз внутри пипетки, создавая отрицательное или положительное давление в воздушном столбе. Это позволяет пользователю вдыхать или выбрасывать образец жидкости с помощью одноразового наконечника пипетки, в то время как столб воздуха в наконечнике отделяет жидкость от многоразовых частей пипетки.
Перемещение поршня может осуществляться вручную оператором или электронным способом, то есть оператор перемещает поршень с помощью двигателя, управляемого кнопкой.
Ограничения ручных пипеток
Длительное использование ручных пипеток может вызывать дискомфорт и даже травмы у оператора. Усилие, необходимое для дозирования жидкостей и выброса кончика пипетки, в сочетании с частыми повторяющимися движениями в течение нескольких часов, может увеличить риск развития синдрома повторяющихся мышечных перенапряжений (RS), особенно в суставах большого пальца, локтя, запястья и плеча.
Для работы с ручными пипетками необходимо нажимать кнопку большим пальцем, чтобы выпустить жидкость, тогда как электронные пипетки, в данном примере, отличаются лучшей эргономикой благодаря электронному управлению.
Электронные альтернативы
Электронные или моторизованные пипетки — это эргономичная альтернатива ручным пипеткам, которая эффективно повышает производительность анализа образцов и обеспечивает точность и аккуратность. В отличие от традиционных кнопок, управляемых большим пальцем, и ручной регулировки объема, электрические пипетки оснащены цифровым интерфейсом для регулировки объема, а также для аспирации и выгрузки с помощью электрического поршня.
Выбор двигателя для электронных пипеток
Поскольку дозирование с помощью пипетки часто является первым этапом многоступенчатого процесса, любые неточности или погрешности, возникающие при измерении этой небольшой порции жидкости, могут ощущаться на протяжении всего процесса, в конечном итоге влияя на общую точность и прецизионность.
Что такое точность и прецизионность?
Точность достигается, когда пипетка многократно дозирует один и тот же объем. Точность достигается, когда пипетка точно дозирует целевой объем без каких-либо ошибок. Достичь одновременно прецизионности и точности сложно, однако отрасли, использующие пипетки, требуют и того, и другого. Фактически, именно этот критически высокий стандарт позволяет воспроизводить экспериментальные результаты.
Сердцем любой электронной пипетки является её двигатель, который существенно влияет на точность и аккуратность дозирования, помимо ряда других важных факторов, таких как размер корпуса, энергопотребление и вес. Инженеры-конструкторы пипеток в основном выбирают либо шаговые линейные актуаторы, 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, которые вращаются при подаче постоянного тока. Для их работы не требуются сложные соединения. Однако, учитывая требования к линейному перемещению электронных пипеток, решения на основе двигателей постоянного тока требуют дополнительного ходового винта и редуктора для преобразования вращательного движения в линейное и обеспечения необходимой силы. Решения на основе двигателей постоянного тока также требуют механизма обратной связи в виде оптического датчика или энкодера для точного управления положением линейного поршня. Из-за высокой инерции ротора некоторые конструкторы могут также добавить тормозную систему для повышения точности позиционирования.
Шаговые двигатели
С другой стороны, многие инженеры предпочитают решения на основе шаговых линейных актуаторов из-за простоты интеграции, превосходных характеристик и низкой стоимости. Шаговые линейные актуаторы состоят из шаговых двигателей с постоянными магнитами, резьбовым ротором и встроенным стержнем для накала, что позволяет осуществлять прямое линейное перемещение в компактном корпусе.
Дата публикации: 19 июня 2024 г.