エアピペッティングとポジティブディスプレースメントピペッティングの技術比較
ピペッティングは、あらゆる化学またはライフ サイエンス ラボの必需品であり、手動のシングル チャネル ピペッティングから、完全自動化されたマルチ チャネル ロボット液体ハンドリングにまで及びます。幅広い用途に使用される数十の異なる液体処理技術があり、市場にはさらに多くの機器オプションがありますが、少量の液体を移送するための最も一般的な基本原則の 2 つは、空気置換とポジティブ ディスプレースメント ピペッティングです。
それぞれの方法には、新しい機器やデバイスに投資する際に考慮すべき独自の長所と短所があります。ラボの液体処理ニーズに対するソリューションを検討する際には、両方のアプローチの利点と欠点を知ることが重要です。
空気置換ピペッティングの原理
エア クッション ピペットとも呼ばれる空気置換ピペットでは、最初にピストンが下方に移動し、装置の容量設定に応じて特定の量の空気が放出されます。ピストンが再び上昇すると、部分的な真空が作成され、同じ量の液体がピペットに吸引されます。空気のクッションがピストンを液体から分離するため、2 つが直接接触することはありません。液体を分配するために、ピストンが再び下降し、空気が液体をピペットチップから押し出します。多くの場合、ピストンは、チップから残留液体を「吹き飛ばす」または「パージ」するために、最終停止位置までさらに下降します。
ポジティブ ディスプレースメント ピペッティングの原理
ポジティブ ディスプレースメント ピペッティングは、ピストンと移送される液体との間の直接接触に依存しています。ピストンがボリューム設定に基づいて特定の距離上昇すると、液体はピストン ヘッドとチップの端の間のキャピラリー チップの正確なボリュームを満たし、間に空気は入りません。典型的には、器具の汚染を避けるためにピストンがチップ内に含まれる特別な使い捨てチップが使用される。液体が分配されると、ぴったりとフィットするピストンがすべての液体を押しのけます。吹き飛ばすステップは必要ありません。
空気置換ピペットと正置換ピペットの使い分け
空気置換ピペットは、多くの日常的な液体処理アプリケーションに対して非常に正確な性能を提供します。周囲条件下で水溶液やその他の非粘性液体を処理するのに最適です。空気置換に使用されるチップは、容積式に使用される特殊なキャピラリー ピストン チップと比較して、比較的安価で交換が容易です。したがって、「難しい」液体を含まないアプリケーションでは、空気置換は時間とコストの両方で効果的です。
正確な液体の吸引と分配のために空気の置換に依存するピペットは、いくつかの異なるシナリオで問題に遭遇する可能性があります。1 つには、液体の温度がエア クッションの体積に影響を与え、不正確な量の液体が吸引される可能性があります。液体が周囲温度よりも低い場合、エア クッションが収縮する可能性があり、意図しない溶液の過剰供給につながります。逆に、周囲温度よりも高温の液体は、エア クッションを膨張させ、配達不足につながる可能性があります。ポジティブ ディスプレースメント ベースのピペットは、制限酵素などの凍結温度を必要とするサンプルや、哺乳動物細胞培養やポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) 溶液などの高温で処理されるサンプルに対して、より正確なピペッティングを提供できます。
容積式ピペットが適しているもう 1 つのシナリオは、粘性の高い液体の取り扱いです。グリセロール、脂肪、油、樹脂、タンパク質溶液などの粘性液体は、ピペット チップに付着する傾向があり、完全に分配されない場合があります。これらの液体は、エア クッション ピペットで吸引する速度が速すぎると気泡を形成することもあり、その結果、吐出量が不足します。キャピラリー シリンダーの壁に対してピストンがスライドします。
アセトンやメタノールなどの揮発性液体は、蒸発や漏れにより、空気置換法を使用してピペッティングすることが困難な場合があります。 、特に腐食性または危険な溶液が含まれる場合。容積式ピペットは、蒸発や漏れの問題を軽減し、密封された使い捨てピストンの使用によるピペット装置の汚染や損傷を防ぎます。
ロボット液体ハンドリングにおける変位法
自動化された液体処理は、手動のピペッティングよりも多くの利点を提供します。その利点の 1 つとして、スループットの向上、精度の向上、ラボ スタッフの手への負担と単調さの軽減などがあります。ロボット液体ハンドリング システムで使用される置換方法を考慮すると、これらの主力機器の 1 つに投資する際の意思決定に役立ちます。これらのマシンでは空気置換が一般的に使用されています。自動化により、ピペッティング速度/技術の一貫性が向上し、圧力監視機能が向上して、正確な量の液体が吸引および分配されるようになるため、この方法のいくつかの落とし穴が緩和されます。また、交換が簡単な使い捨てチップを空気置換法に使用することで、自動操作を効率的かつ汚染のない状態に保ちます。
ただし、空気置換を使用する自動システムは、温度、粘度、揮発性が異なる「扱いにくい」液体を扱う場合、従来のピペットと同じ問題に直面する可能性があります。普及率は低く、消耗品のコストも高くなりますが、ポジティブ ディスプレースメントをサポートするリキッド ハンドリング ロボットは、粘性のある PCR マスター ミックスやタンパク質溶液などの扱いにくいサンプル タイプを頻繁に扱うラボにとって価値のある投資となります。
3 番目のオプションは、液体移動の方法です。これは、エア クッションの代わりにソレノイド バルブによって制御されるシステム液体を使用して、正確な量のサンプル液体を吸引および分配する方法です。4 液体は空気よりも圧縮性が低いため、特に非常に少量を分注する場合にエラーが少なく、この方法は使い捨てチップではなく固定チップでも使用できるため、消耗品のコストを節約できます。システム液を使用して固定チップを洗浄し、汚染物質を洗い流すことができますが、汚染をさらに防ぐために使い捨てチップを使用することもできます。液体置換に関する懸念の 1 つは、作業液体とサンプル液体の混合ですが、これは、2 つの液体を空気の小さな泡または混和しない液体で分離することによって制限できます。