без выходных 9:00-21:00
Как выбрать лабораторный дозатор?
Лабораторные дозаторы
В этой статье мы подготовили обзор основных технических принципов, реализованных в современных лабораторных дозаторах. Мы расскажем о различных системах дозирования, их особенностях, а также значимых факторах, влияющих на точность дозирования и воспроизводимость результатов исследований.
Обыкновенные стеклянные пипетки являются настолько простыми в устройстве, что не требуют особого обсуждения, однако точность пипетирования с их помощью зависит от опыта оператора. Современные поршневые дозаторы имеют сложную конструкцию и отличаются высокой точностью дозирования и удобством использования. Пипетки с поршневым ходом «захватывают» жидкость с помощью возвратно-поступательного движения поршневой системы в ручке дозатора. Движением поршня жидкость всасывается в одноразовый наконечник для дозатора и затем выталкивается тем же самым поршнем. Таким образом, пипетка представляет собой тандем дозатора и наконечника, в котором оба компонента влияют на финальное качество операции.
На сегодняшний день выделяют два основных принципа дозирования жидкостей: принцип воздушного вытеснения и принцип позитивного вытеснения, используемый в степперах. В первом случае жидкость в дозаторе отделена от поршня воздушной прослойкой, которая перемещаясь либо втягивает, либо выталкивает жидкость. Воздушная прослойка действует как упругая пружина: во время аспирации, из-за разрежения воздуха внутри дозатора, поршень должен перемещаться всегда немного больше, чем того требует дозируемый объем жидкости. Производитель должен учитывать это при создании пипетки.
При позитивном вытеснении используется наконечник, подобный шприцу, который содержит собственный поршень, управляемый механизмом пипетки. Из-за этого механизма системы с позитивным вытеснением обычно являются закрытыми, то есть они не совместимы с другими одноразовыми наконечниками.
Аспирация и дозирование жидкости с использованием поршневых пипеток должно выполняться при одинаковом гидростатическом давлении. По этой причине наконечник дозатора должен погружаться в жидкость всего на несколько миллиметров ниже поверхности во время аспирации. Пипетку следует держать вертикально. Если пипетка удерживается под углом к горизонтальной плоскости, высота столба жидкости в наконечнике будет разной, что приведет к ошибке в объеме. Если пипетка удерживается под углом 30°, ошибка дозирования может достигать 0.7%. Отделение капли от наконечника пипетки определяется качеством внешней кромкой его «носика». Шероховатисти, которые могут возникать во время изготовления, заметно влияют на свойства потока жидкого образца и, следовательно, на результаты исследований. Чтобы сгладить течение жидкости из наконечника, его следует вплотную приложить к стенке микропробирки. Другим значимым фактором является взаимодействие между жидкостью и поверхностью наконечника. Часть жидкости может оставаться в виде тонкой пленки на стенках наконечника, поэтому необходимо подбирать разные типы наконечников для разных задач.
Электронные дозаторы могут функционировать как по принципу позитивного, так и по принципу воздушного вытеснения. Поскольку движение поршня осуществляется двигателем, управление им не зависит от манипуляций оператора «с пальцами». Это означает, что даже неквалифицированные или утомленные пользователи могут использовать электронные дозаторы быстро и точно. Таким образом, обеспечивается высокая воспроизводимость результатов дозирования от одного эксперимента к другому.
Дозаторы, работающие на основе воздушного вытеснения, широко применяются в различных лабораториях и являются одним из наиболее распространенных типов лабораторного оборудования. Однако использование жидкостей с высокой плотностью, например, глицерина, или с повышенным паровым давлением, как хлороформ или гексан, может негативно сказаться на точности дозирования с помощью таких пипеток. К примеру, при работе с хлороформом объем жидкости в кончике пипетки может значительно отличаться от заданного из-за испарения или утечки жидкости из кончика. Вязкость и поверхностное натяжение жидкости также оказывают влияние на процесс. Для улучшения точности дозирования можно предварительно заполнить кончик пипетки хлороформом, что поможет насытить воздушную подушку парами этого вещества. Системы позитивного вытеснения, в которых воздушная подушка имеет минимальное влияние на дозируемый объем, больше подходят для «сложных» веществ.
Жидкости с высокой вязкостью – еще одна проблема при дозировании. При использовании пипетки с воздушным вытеснением степень расширения объема воздуха зависит от плотности жидкости. Другими словами, если жидкость тяжелее воды, воздушная подушка растягивается сильнее. Поэтому для таких жидкостей объем находящийся в наконечнике будет значительно меньше, чем необходимый. Например, при дозировании жидкости с плотностью 1,1 мг/мкл погрешность составляет 0,2%. Эта ошибка может быть устранена путем перенастройки пипетки. В этом случае также выгодно использовать систему позитивного вытеснения, в которой воздушные амортизационные явления не играют роли.
