Для чего нужен дозатор в лаборатории
Для чего нужен дозатор в лаборатории
Виды лабораторных дозаторов
В лабораторных условиях для выполнения различных исследований используют лабораторное оборудование. Наиболее часто используемый инструмент в лаборатории — дозатор. Важнейшим фактором лабораторных исследований является точность дозирования. Этот прибор значительно облегчает жизнь лаборантов. В настоящее время их конструкция достигла практически совершенства.
Дозатором называется приспособление, с помощью которого можно легко отмерять массу и объем исследуемых рассыпчатых твердых веществ, жидкостей, газов и вязких веществ. Точные, надежные, функциональные, удобные, долговечные — это обязательные требования, которыми должны обладать дозаторы.
Выделяют следующие виды лабораторных дозаторов:
Принцип работы большинства видов лабораторных дозирующих устройств основан на создании попеременно избыточного давления и вакуума. В результате происходит смещение-вытеснение поршня воздухом, с использованием различной формы одноразовых наконечников.
Основные важнейшие характеристики этих устройств: воспроизводимость дозирования, диапазон дозирования, точность, химическая стойкость узлов и деталей прибора, количество каналов, затрата времени на набор и сброс исследуемого вещества, эргономические показатели, биологическая безопасность.
Дозаторы широко применяются в промышленных и научных исследованиях, так как точные, прочные и легкие в использовании.
Принципы работы и особенности лабораторных дозаторов
Важным и необходимым условием для проведения экспериментов является наличие дозаторов с наконечниками. Они нужны для точного дозирования и применяются в молекулярной биологии, являются оснащением многих лабораторий. Их производительность напрямую зависит от точных пропорций разных компонентов, необходимых для реакции в анализе. Современные модели и типы дозаторов дают возможность лаборантам и ученым вручную отмерять жидкость с точностью до 0,1 мкл. Этот вид лабораторного оборудования настолько удобен и прост в эксплуатации, что им могут пользоваться люди без должного опыта, не опасаясь, что их ошибка негативно скажется на результатах опытов.
Технические принципы работы и характеристики лабораторных дозаторов
При проведении большинства исследований и опытов важным моментом является предельно точная дозировка. Поэтому лабораторные дозаторы с наконечником являются важным аппаратным средством для манипуляций. Они бывают разными при всей простоте конструкции, а технические принципы их работы напрямую зависят от типа жидкости и степени требуемой точности.
Устройство
В первом случае жидкость отделяется от кончика дозатора воздушной подушкой. За счет того, что поршень на нее давит, она перемещается в наконечник дозатора. При бОльшем усилии она выдавливается из него.
В такой ситуации воздушная подушка срабатывает как эластичная пружина. Во время этой манипуляции внутри пипетки воздух становится разреженным. Поэтому его объем, который следует перемещать поршню, должен быть на 2-4% больше, чем объем жидкости.
Электронные дозаторы
Такие устройства электронного типа могут быть, как с воздушным, так и с позитивным вытеснением жидкости. В этом случае в роли двигателя выступает поршень и его управление не зависит от внешнего механического воздействия человека. Этот тип дозаторов хорош тем, что даже неопытные пользователи или очень переутомленные лаборанты могут работать, демонстрируя высокую точность и скорость. А это, в свою очередь, гарантирует высокую точность экспериментов и результатов опытов.
Область применения
Дозаторы с воздушным типом вытеснения довольно распространенный тип лабораторного оборудования, который имеет широкую область применения. В случае, когда используются жидкости с высокой плотностью (это может быть глицерин) или субстанции с избыточным давлением паров (гексана или хлороформ), точность дозирования может быть недостаточной.
Поэтому для хлороформа фактический объем жидкости в наконечнике будет существенно отличаться от реальных показателей. Это объясняется тем, что часть жидкости может вытечь из наконечника или испариться. Также следует учитывать такие показатели, как:
Как оптимизировать технику дозирования
Контур «носика» наконечника также влияет на точность отделения капли. Всевозможные неровности, изъяны станут причиной нарушения типа потока жидкости из наконечника и негативно скажутся на результате. Чтобы поток жидкости был управляемым, наконечник аккуратно прислоняют к стенке микропробирки. Иногда жидкость остается в виде пленки на стенках носика.
Дозатор: что это, виды и принцип работы устройства
Устьичная проводимость листьев измеряется при помощи компактного лабораторного прибора порометра. Процедура даёт возможность контролировать водный баланс растений и почвы, чтобы в дальнейшем оптимизировать полив и водоснабжение, отслеживать использование гербицидов, степень загрязнённости воздуха и его поглощения листами, усвоение озона.
Для измерения спектров электромагнитного излучения используется спектрометр. Это прибор, который измеряет частоту и плотность излучения, взаимодействующего с материей, что позволяет с его помощью производить детальный анализ состава указанного вещества.
Что такое дозатор?
Дозатор, или диспенсер (перейти к товарам), — прибор для автоматического отмеривания количества жидких, сыпучих и пастообразных веществ. Он широко используется в фармацевтике, химии, пищевой промышленности, применяется в клинических лабораториях и в целом широко распространён и востребован. Дозатор исключает совершение ошибки и делает рутинную работу быстрее и проще.
Дозаторы могут быть совсем простыми — например, диспенсер с мылом тоже технически является дозатором, как и автоматические кормушки для животных, — а могут быть сложными, оснащёнными блоками ЭВМ, с функцией взвешивания материалов и выдачи его различным потребителям в запрограммированной последовательности.
Как устроен дозатор?
В стандартном своём воплощении система состоит из:
Остальное опционально — в том числе микрокомпьютер, который можно запрограммировать подавать вещество раз в определённый промежуток времени. Именно простота устройства обеспечивает его надёжность и бесперебойность. Хороший диспенсер достаточно прост, точен и не требует специализированных знаний для его использования.
Разновидности дозаторов
Диспенсеры классифицируются в зависимости от отдельных их характеристик: например, на автоматические и полуавтоматические; на электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные; на промышленные, лабораторные и аналитические; на одиночные, групповые и агрегатные, и т. д. Таким образом дозатор можно подобрать для конкретных условий эксплуатации — в клинической лаборатории, в цеху, даже на дому. Однако чаще всего используется классификация в зависимости от того, как происходит измерение искомого вещества.
Дозаторы бывают следующих видов:
Существуют специализированные дозаторы, созданные для работы со «сложными» материалами: трудносыпучими, крупнодисперсными, такими, которые нужно дозировать поштучно. Для них применяются шнековые, вибрационные и кассетные дозаторы. К примеру, при помощи вибрационных можно «отсортировать» упаковки таблеток или семян; в помощью кассетного — дозировать разного рода крупнодисперсные вещества.
Лабораторные дозаторы (автоматические пипетки)
Дозирование жидкостей с высокой точностью является обязательным требованием при проведении различных методик химического и микробиологического анализа. Точность отмеривания определенного объема пробы или реагента напрямую влияет на результат анализа. Зачастую, ошибки в лабораторном анализе связанны именно с неправильным дозированием жидкости в процессе пробоподготовки, разведении реагентов и ввода пробы. Нередки случаи, когда лаборатория оснащена самым современным аналитическим оборудованием, но дозирование проводится по-старинке, с помощью стеклянных пипеток, что снижает точность и воспроизводимость измерений.
При умелой работе, добиться точных результатов можно и используя мерные стеклянные пипетки, но это сопряжено с рядом неудобств и требует определенных опыта и навыков. В некоторых случаях, использование стеклянных пипеток просто невозможно, например, при проведении ПЦР диагностики, где требуется использование стерильных дозирующих устройств без следов ДНК, или когда требуется одновременное дозирование 8-и или 12-и одинаковых объемов, например в имунно-ферментном анализе (ИФА).
Преимущество дозаторов перед стеклянными пипетками
При использовании стеклянных лабораторных пипеток для дозирования, объем контролируется визуально, при этом качество дозирования напрямую зависит от внимательности и навыков специалиста. Отвлекающие факторы, самочувствие, утомленность и другие причины могут повлиять на результат дозирования. Также, при работе со стеклянными пипетками, приходится использовать вспомогательные инструменты – резиновые груши или специальные контроллеры для пипеток. Иногда, набор жидкости в пипетку осуществляют, втягивая ее ртом, как через соломинку. Такой способ является опасным, особенно, если жидкостью является концентрированная кислота или щелочь, и применять его лучше не стоит.
Для стеклянных пипеток характерен еще один недостаток: при весьма хорошей смачиваемости стекла, после проведения дозирования, на внутренней поверхности может оставаться тонкая пленка жидкости, т.е. не весь объем жидкости выходит из трубки. Помимо этого, часть жидкости может скапливаться на носике пипетки в виде капли, чем толще носик, тем больше жидкости скапливается на нем. Учитывая, что стекло является хрупким материалом, изготовить пипетку с очень тонким носиком весьма сложно, при этом она становится менее прочной и больше подвержена сколам.
Использование автоматических пипеток позволяет избежать всех вышеперечисленных недостатков стеклянных дозирующих устройств. Применение автоматических дозаторов повышает производительность, экономит время, а использование одноразовых наконечников позволяет работать одним дозатором с разными растворами в разных концентрациях.
Типы лабораторных дозаторов
В современных лабораториях используются несколько типов автоматических дозаторов, а именно:
Механические дозаторы выпускаются в различных модификациях, имеют разные объемы дозирования, разное количество каналов (как правило, это 1, 8, 12 или 16), некоторые модели можно подвергать полному или частичному автоклавированию.
Принцип работы дозаторов основан на создании в съемном наконечнике вакуума и избыточного давления. При создании вакуума происходит втягивание жидкости в наконечник, а при избыточном давлении – ее сброс. Необходимый вакуум и давление создается при помощи герметично уплотненного плунжера, от величины хода плунжера зависит объем дозатора.
Механические дозаторы переменного и фиксированного объема имеют схожий принцип действия, главной отличительной особенностью является то, что в первом случае можно выбирать необходимый для данного анализа объем в заданных параметрах прибора (например, от 100 до 1000 мкл), а в последнем только тот объем, который предусмотрен именно этой моделью (к примеру, 100 мкл). Выбор объема дозирования происходит с помощью вращения специального регулировочного колесика (барабана) на корпусе прибора, при этом на дисплее отображается значение выбранного объема. Производители обычно располагают регулировочный барабан под основной рабочей кнопкой прибора.
Наконечники для дозаторов рекомендовано использовать однократно, после работы утилизируя их. Если вы дозируете одну и ту же жидкость, то в ходе работы можно не менять наконечник, но при переходе к другим растворам, обязательно следует сменить наконечник. При аккуратной работе наконечники можно использовать повторно, предварительно промыв их и подвергнув стерилизации и сушки. Наконечники изготавливаются из полипропилена, который выдерживает автоклавирование при 121 гр.С.
Наконечники бывают двух основных видов: стерильные и нестерильные. Для полимеразной цепной реакции (ПЦР) и других медицинских анализов, которым важна чистота и исключение чужеродных ДНК и РНК, нужно, конечно, использовать стерильные наконечники. Наконечники могут быть упакованы в пакеты россыпью или расфасованы в специальные штативы. Количество наконечников в упаковке формируется в зависимости от объема одного наконечника, т. е. чем больше аликвота, тем меньшее их количество содержится в пакете. Для каждой фирмы и типа дозаторов существуют свои, уникальные наконечники, но есть также и универсальные, однако необходимо заблаговременно выяснить, подходят ли они именно к Вашему прибору, т. к. их размер должен соответствовать размеру и объему используемого дозатора. Как правило, универсальные наконечники производятся сторонними фирмами и стоимость их значительно ниже, чем оригинальных наконечников.
Как пользоваться механическими дозаторами
Прямое дозирование – это основной метод дозирования, подходящий для большинства водных растворов. Во время прямого дозирования необходимый объем жидкости набирается в наконечник и этот же объем сбрасывается нажатием на поршень. В таком случае лаборант плавно нажимает на поршень дозатора до первого упора, опускает наконечник в жидкость и плавно отпускает поршень. После чего нажатием до первого упора происходит сбрасывание жидкости.
Распространенная ошибка при прямом дозировании заключается в том, что сначала наконечник опускается в раствор, а потом нажимается поршень. Этого делать не нужно, т.к. поток воздуха, который выходит из наконечника, может взбаламутить осадок на дне емкости. Также это увеличивает погрешность дозирования, т.к. не весь воздух выходит из наконечника встречая сопротивление более плотной жидкости. Нажимать на поршень необходимо до того, как вы опустите наконечник в жидкость! Еще одна распространенная ошибка — когда оператор резко отпускает поршень. Это может привести к тому, что жидкость забрасывается в рабочую часть дозатора выше наконечника. Происходит загрязнение дозатора, что может повлиять на точность аналитических измерений.
Для дозирования вязких и пенящихся жидкостей, а также для дозирования малых объемов (до 20 мкл) используют метод обратного дозирования. В этом случае происходит забор большего объема жидкости, чем установлено на дисплее (или предусмотрено моделью дозатора), а после сбрасывания необходимого объема, в наконечнике остается часть жидкости. Данный метод используется для уменьшения влияния образования пены или прилипания образца к стенкам наконечника. При использовании этого метода необходимо нажать на поршень до второго упора (т.е. на весь ход поршня), а после забора сбросить жидкость нажатием до первого упора. Наконечник с остатками образца сбрасывают в специальную емкость для сбора отходов или в пакет для автоклавирования или в емкость с дезинфицирующим раствором.
Электронные дозаторы являются разновидностью автоматических пипеток, схожи с механическими дозаторами, но имеют электронное управление, гарантирующее повторяемые, независимые от пользователя результаты дозирования, имеют различные режимы работы, позволяющие выполнять некоторые задачи дозирования быстрее, чем при использовании обычных механических дозаторов. Также стоит отметить, что некоторые модели электронных дозаторов имеют более широкий диапазон дозирования, что позволяет использовать один дозатор, вместо двух механических.
Электронные дозаторы позволяют в один шаг проделать двойную работу, благодаря функции «перемешивание». Принцип действия прост: вначале набирают вещество, которое нужно растворить, а затем, создавая небольшую «воздушную подушку» в наконечнике, доливают растворитель и выбирают на дисплее эту функцию. Такие дозаторы во многом превосходят механические, но они нуждаются в подзарядке, поэтому рекомендуется приобретать дополнительные зарядные стойки. Многие дозаторы можно продолжать использовать несмотря на то, что они подключены к электросети. Благодаря небольшому весу дозатора, рука не устает при работе с ним. Автоклавирование, как правило, частичное, на стерилизацию помещают только нижнюю часть дозатора.
Использование электронного дозатора очень схоже с принципом использования механического, различие разве что в том, что у первого есть электронный дисплей с подсветкой и с понятным русским меню, и несколько регулировочных кнопок, с помощью которых можно установить необходимый забор жидкости с наивысшей точностью. Регулируемый упор для пальца поворачивается на 120 гр, благодаря чему выбирается наиболее удобное положение.
Для удобства и стерильности использования всех дозаторов рекомендуется приобретать специальные стойки, которые фиксируют их в правильном вертикальном положении и не дадут соприкасаться приборам с рабочей поверхностью, что обеспечит дополнительную гигиеничность.
Основные модели и производители автоматических дозаторов
На рынке лабораторного оборудования представлено множество автоматических дозаторов различных производителей. Все модели отличаются конструкцией рукоятей, оформлением корпуса, величиной дисплеев, разрешенными объемами, автоклавированием и др.
Дозаторы « Лайт », « Блэк » и « Техно » от « Термо Фишер Сайентифик »
В 1989 г. в Ленинграде при участии финской компании « Labsystems Oy » был создан завод, на котором производились автоматические дозаторы «Ленпипет» и наконечники. После ряда изменений, которые коснулись состава и названия компании, с 2016 г. по настоящее время она носит название «Термо Фишер Сайентифик». Данная компания выпускает автоматические дозаторы уже более 25 лет и сейчас они представлены в виде трех серий: «Лайт», «Блэк» и «Техно».
Основные особенности дозаторов « Термо Фишер Сайентифик» :
Одноканальные дозаторы серии «Лайт» и «Блек»
Принципы работы и особенности лабораторных дозаторов с наконечниками
Важным и необходимым условием для проведения экспериментов является наличие дозаторов с наконечниками. Они нужны для точного дозирования и применяются в молекулярной биологии, являются оснащением многих лабораторий. Их производительность напрямую зависит от точных пропорций разных компонентов, необходимых для реакции в анализе. Современные модели и типы дозаторов дают возможность лаборантам и ученым вручную отмерять жидкость с точностью до 0,1 мкл. Этот вид лабораторного оборудования настолько удобен и прост в эксплуатации, что им могут пользоваться люди без должного опыта, не опасаясь, что их ошибка негативно скажется на результатах опытов.
Технические принципы работы и характеристики лабораторных дозаторов
При проведении большинства исследований и опытов важным моментом является предельно точная дозировка. Поэтому лабораторные дозаторы с наконечником являются важным аппаратным средством для манипуляций. Они бывают разными при всей простоте конструкции, а технические принципы их работы напрямую зависят от типа жидкости и степени требуемой точности.
Устройство
позитивное вытеснение, который используется в степперах.
В первом случае жидкость отделяется от кончика дозатора воздушной подушкой. За счет того, что поршень на нее давит, она перемещается в наконечник дозатора. При бОльшем усилии она выдавливается из него.
В такой ситуации воздушная подушка срабатывает как эластичная пружина. Во время этой манипуляции внутри пипетки воздух становится разреженным. Поэтому его объем, который следует перемещать поршню, должен быть на 2-4% больше, чем объем жидкости.
Электронные дозаторы
Такие устройства электронного типа могут быть, как с воздушным, так и с позитивным вытеснением жидкости. В этом случае в роли двигателя выступает поршень и его управление не зависит от внешнего механического воздействия человека. Этот тип дозаторов хорош тем, что даже неопытные пользователи или очень переутомленные лаборанты могут работать, демонстрируя высокую точность и скорость. А это, в свою очередь, гарантирует высокую точность экспериментов и результатов опытов.
Область применения
Дозаторы с воздушным типом вытеснения довольно распространенный тип лабораторного оборудования, который имеет широкую область применения. В случае, когда используются жидкости с высокой плотностью (это может быть глицерин) или субстанции с избыточным давлением паров (гексана или хлороформ), точность дозирования может быть недостаточной.
Поэтому для хлороформа фактический объем жидкости в наконечнике будет существенно отличаться от реальных показателей. Это объясняется тем, что часть жидкости может вытечь из наконечника или испариться. Также следует учитывать такие показатели, как:
Как оптимизировать технику дозирования
Контур «носика» наконечника также влияет на точность отделения капли. Всевозможные неровности, изъяны станут причиной нарушения типа потока жидкости из наконечника и негативно скажутся на результате. Чтобы поток жидкости был управляемым, наконечник аккуратно прислоняют к стенке микропробирки. Иногда жидкость остается в виде пленки на стенках носика.