المقارنة الفنية لسحب الهواء وسحب الإزاحة الإيجابية
الماصات هي عنصر أساسي في أي مختبر للكيمياء أو علوم الحياة ويمكن أن تتراوح من المصاصات اليدوية أحادية القناة إلى معالجة السوائل الآلية بالكامل ومتعددة القنوات. في حين أن هناك العشرات من تقنيات معالجة السوائل المختلفة المستخدمة في مجموعة واسعة من التطبيقات ، والعديد من خيارات الأدوات المتاحة في السوق ، فإن اثنين من أكثر المبادئ الأساسية شيوعًا لنقل كميات صغيرة من السائل هما إزاحة الهواء وأنابيب الإزاحة الإيجابية.
كل طريقة لها مزاياها وعيوبها التي يجب أخذها في الاعتبار عند الاستثمار في أداة أو جهاز جديد ؛ من المهم معرفة مزايا وعيوب كلا النهجين عند التفكير في حلول لاحتياجات معالجة السوائل في مختبرك.
مبدأ سحب الهواء بالماصات
في ماصة إزاحة الهواء ، والمعروفة أيضًا باسم ماصة وسادة الهواء ، يتم تحريك المكبس أولاً لأسفل لتحرير حجم معين من الهواء اعتمادًا على إعداد حجم الجهاز. عندما يرتفع المكبس مرة أخرى ، يتم إنشاء فراغ جزئي ويتم شفط نفس حجم السائل في الماصة. تفصل وسادة من الهواء المكبس عن السائل ، لذلك لا يتلامس الاثنان بشكل مباشر أبدًا. لتوزيع السائل ، ينزل المكبس مرة أخرى ، ويدفع الهواء السائل خارج طرف الماصة. في كثير من الأحيان ، ينزل المكبس إلى موضع التوقف النهائي من أجل "تفجير" أو "تطهير" أي سائل متبقي من الطرف.
مبدأ سحب العينات الموجبة
تعتمد أنابيب الإزاحة الإيجابية على التلامس المباشر بين المكبس والسائل الذي يتم نقله. عندما يرتفع المكبس مسافة معينة ، بناءً على إعداد الحجم ، يملأ السائل الحجم الدقيق للطرف الشعري بين رأس المكبس ونهاية الطرف ، بدون هواء بينهما. عادة ، يتم استخدام رؤوس خاصة يمكن التخلص منها حيث يتم تضمين المكبس داخل الطرف لتجنب تلوث الأداة. عندما يتم صرف السائل ، يقوم المكبس المحكم بإزاحة كل السائل ، ولا توجد حاجة لخطوة تفجير.
متى يتم استخدام إزاحة الهواء مقابل ماصات الإزاحة الإيجابية
توفر ماصات الإزاحة الهوائية أداءً عالي الدقة للعديد من تطبيقات معالجة السوائل الروتينية ؛ من الأفضل استخدامها للتعامل مع المحاليل المائية والسوائل غير اللزجة الأخرى في الظروف المحيطة. تعتبر النصائح المستخدمة لإزاحة الهواء غير مكلفة نسبيًا ويسهل تغييرها مقارنة بأطراف المكابس الشعرية المتخصصة المستخدمة للإزاحة الإيجابية. لذلك ، فإن إزاحة الهواء فعالة من حيث الوقت والتكلفة للتطبيقات التي لا تتضمن سوائل "صعبة".
الماصات التي تعتمد على إزاحة الهواء من أجل شفط السوائل وتوزيعها بدقة يمكن أن تواجه مشاكل في ظل عدة سيناريوهات مختلفة. أولاً ، يمكن أن تؤثر درجة حرارة السائل على حجم وسادة الهواء ، وبالتالي تؤدي إلى شفط كميات غير دقيقة من السائل. عندما يكون السائل أكثر برودة من درجة الحرارة المحيطة ، يمكن أن تتقلص وسادة الهواء ، مما يؤدي إلى الإفراط في توصيل المحلول بشكل غير مقصود ؛ بشكل عكسي ، يمكن للسوائل التي تكون أكثر سخونة من درجة الحرارة المحيطة أن توسع وسادة الهواء ، وتؤدي إلى نقص في التسليم. يمكن أن توفر الماصات القائمة على الإزاحة الإيجابية سحبًا أكثر دقة للعينات التي تتطلب درجات حرارة متجمدة ، مثل إنزيمات التقييد ، أو تلك التي يتم التعامل معها في درجات حرارة أعلى ، مثل مزارع خلايا الثدييات أو حلول تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).
السيناريو الآخر الذي تكون فيه ماصات الإزاحة الإيجابية مناسبة تمامًا وهو التعامل مع السوائل عالية اللزوجة. قد تميل السوائل اللزجة مثل الجلسرين والدهون والزيوت والراتنجات ومحاليل البروتين إلى الالتصاق بطرف الماصة وعدم صرفها بالكامل ؛ يمكن أن تشكل هذه السوائل أيضًا فقاعات هواء عند استنشاقها بسرعة كبيرة في ماصة وسادة هوائية ، مما يؤدي إلى نقص التسليم .2 مع الاتصال المباشر بين المكبس والمحلول ، يمكن سحب المحاليل اللزجة بأحجام دقيقة ويتم إزاحة الحجم الكامل تمامًا عن طريق انزلاق المكبس على جدران الاسطوانة الشعرية.
قد يكون من الصعب ماصة السوائل المتطايرة مثل الأسيتون والميثانول باستخدام طرق إزاحة الهواء بسبب التبخر والتسرب. ، خاصةً عندما يتعلق الأمر بالمحاليل المسببة للتآكل أو الخطرة. تقلل ماصات الإزاحة الإيجابية من مشكلة التبخر والتسرب ، وتمنع التلوث أو التلف الذي يلحق بجهاز الماصات بسبب استخدام مكبس مختوم يمكن التخلص منه.
طرق الإزاحة في مناولة السوائل الروبوتية
تقدم المعالجة الآلية للسوائل العديد من الفوائد مقارنة بالمصّبات اليدوية ، وليس أقلها زيادة الإنتاجية ، وزيادة الدقة وتقليل إجهاد اليد ورتابة موظفي المختبر. يمكن أن تساعد طريقة (طرق) الإزاحة المستخدمة بواسطة أنظمة معالجة السوائل الروبوتية في اتخاذ القرار عند الاستثمار في إحدى أدوات العمود الفقري هذه. تُستخدم إزاحة الهواء بشكل شائع في هذه الآلات ، حيث تساعد الأتمتة في تخفيف بعض عيوب هذه الطريقة من خلال زيادة اتساق سرعة / تقنية الماصات وقدرات مراقبة الضغط لضمان أن كميات دقيقة من السائل يتم شفطها وتوزيعها. إن استخدام النصائح التي يمكن تغييرها بسهولة لطرق إزاحة الهواء يحافظ أيضًا على كفاءة العمليات الآلية وخالية من التلوث.
ومع ذلك ، يمكن للأنظمة الآلية التي تستخدم إزاحة الهواء أن تواجه أيضًا نفس المشكلات التي تواجهها الماصات التقليدية عند العمل مع السوائل "الصعبة" ذات درجات الحرارة واللزوجة والتقلبات المختلفة. على الرغم من عدم توفرها على نطاق واسع وبتكاليف استهلاكية أعلى ، يمكن أن تكون روبوتات معالجة السوائل التي تدعم الإزاحة الإيجابية استثمارًا جديرًا بالمختبرات التي تتعامل في كثير من الأحيان مع أنواع العينات الصعبة مثل الخلطات الرئيسية اللزجة PCR أو حلول البروتين.
الخيار الثالث هو إزاحة السائل ، وهي طريقة تستخدم سائل النظام ، يتم التحكم فيه بواسطة صمام ملف لولبي ، بدلاً من وسادة هوائية لسحب وتوزيع أحجام دقيقة من عينة السائل .4 السائل أقل انضغاطًا من الهواء ، مما يؤدي إلى لأخطاء أقل ، خاصة عند الاستغناء عن أحجام صغيرة جدًا ، ويمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة مع نصائح ثابتة بدلاً من النصائح التي يمكن التخلص منها ، مما يوفر تكاليف الاستهلاك. يمكن استخدام سائل النظام لغسل الأطراف الثابتة والتخلص من الملوثات ، على الرغم من أن الرؤوس التي تستخدم لمرة واحدة لا تزال خيارًا لمزيد من منع التلوث. أحد الاهتمامات المتعلقة بإزاحة السائل هو خليط سائل العمل مع سائل العينة ، ولكن يمكن الحد من ذلك بفصل السائلين بفقاعة صغيرة من الهواء أو سائل غير قابل للامتزاج.