میکروپیپت برای یک دانشمند مرتبط با علوم زیستی و زیست پزشکی بمانند قلم برای نویسنده است. ابزاری است که محقق روزانه و به طور معمول در آزمایشگاه های مربوط به بیولوژی و داروسازی استفاده می کند. میکروپیپت ها در انواع شکل ها و اندازه ها و با انواع فنآوری های مختلف موجود هستند. یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در فنآوری میکروپیپت، ظهور میکروپیپت‌های الکترونیکی در حدود ۲۵ سال پیش است که مدیریت مایعات را در آزمایشگاه های مدرن متحول کرد. میکروپیپت های الکترونیکی می توانند در مجموعه های دانشگاهی، آزمایشگاه های داروسازی و مراکز تحقیقاتی پیشرفته استفاده شوند. رشته های دیگری مانند زیست شناسی مولکولی، شیمی تجزیه و آزمایش های پزشکی نیز ممکن است از این نوع میکروپیپت ها استفاده کنند.
در استفاده از میکروپیپت های دستی، گاهی اوقات، به دلیل توانایی پیستون دستی برای عبور از نقطه دقت اندازه گیری شده، افراد به اشتباه حجم هایی را بیشتر از محدوده تنظیم شده برمیدارند. میکروپیپت های دستی در برابر خطا بسیار آسیب پذیر هستند، مخصوصا زمانی که حجم های به ظاهر یکسان را به بسیاری از نمونه ها منتقل می کنند. میکروپیپت های الکترونیکی دارای موتوری هستند که پیستون را با فشار دادن یک دکمه به صورت الکتریکی بالا و پایین برده، امکان تنظیم دقیق میزان آسپیراسیون و توزیع را فراهم آورده و حباب های هوای موجود و آلودگی را کاهش می دهند. در آزمایشگاه هایی که با میکروپپیت ها کار می کنند، زمان زیادی صرف پیپت کردن می شود، که بار سنگینی برای ماهیچه های کوچک دست و انگشتان است – به ویژه برای انگشت شست! عملکرد دکمه فشاری در میکروپیپت های الکترونیکی، مزیت ارگونومیکی را فراهم می کند، از سایش مکانیکی مرتبط با اعمال وابسته به نیرو مانند اجکت تیپ و کاهش آسیب های آزمایشگاهی مانند آسیب انگشت شست پیپت کننده جلوگیری می کند. این میکروپیپت‌ها، اغلب قابل برنامه‌ریزی هستند، اجازه ذخیره و اصلاح پروتکل‌ها را می‌دهند، باعث صرفه‌جویی در مصرف کلی تیپ شده و کارایی بیشتری را در مجموعه های آزمایشگاهی ایجاد می‌کنند. بعضی از ارائه‌دهندگان این فناوری، یک قدم فراتر رفته و سیستم‌های پیپتینگ هوشمند ایجاد کرده‌اند. اکنون، میکروپیپت‌هایی ایجاد شده اند که قابل برنامه‌ریزی بوده و دارای بلوتوث هستند که به آنها اجازه می‌دهد تا کارهای پیچیده پیپتینگ را در میکروپلیت های چند خانه با سرعت زیاد انجام دهند و داده‌ها را برای تجزیه و تحلیل بیشتر ذخیره کنند. در کل، میکروپیپت های الکترونیکی معمولاً خطاهای انسانی را کاهش می دهند و دقت و تکرارپذیری را بهبود می بخشند.همه کسانی که یکبار از میکروپیپت الکترونیکی استفاده کرده اند، می توانند به دقت و صحت عملکرد آن اذعان کنند. در نهایت، اگرچه قیمت میکروپیپت های الکترونیکی معمولاً دو تا سه برابر نمونه های دستی است، اما افزایش دقت و در نتیجه کارایی و اطمینان به نتایج، ارزش آن را دارد.
در شکل زیر، انواعی از میکروپیپت های الکترونیکی موجود در بازار با انواع طراحی ها را می توانید مشاهده کنید.
تفاوت میکروپپیت های مکانیکی با میکروپپیت های مکانیکی
میکروپیپت های الکترونیکی از بسیاری جهات شبیه میکروپیپت های مکانیکی هستند (برای آشنایی با میکروپیپت های دستی اینجا کلیک کنید). تفاوت اصلی این است که میکروپیپت های الکترونیکی به لطف آسپیراسیون و توزیع الکترونیکی و حالت های پیپتینگ متعدد، ابزارهای همه کاره تری هستند. اصول اولیه عملکرد میکروپیپت های الکترونیکی مانند میکروپیپت های مکانیکی است، اما تمام عملکردها توسط سیستم الکترونیکی تعبیه شده انجام می شود. یک موتور الکترونیکی پیستون را به سمت بالا یا پایین می راند تا مکش یا تخلیه شود و هنگامی که مقدار مورد نظر به دست آمد، سیستم ترمز، دقیقاً پیستون را در موقعیت صحیح متوقف می کند. کاربر فقط باید یک دکمه را فشار دهد تا آسپیراسیون، توزیع مایع یا بیرون راندن تیپ انجام شود. دکمه های عملیاتی و نمایشگر برای برنامه ریزی حجم های مورد نظر و حالت های عملکردی مختلف استفاده می شوند. میکروپیپت های الکترونیکی دارای چندین حالت پیپتینگ برای سرعت بخشیدن به کار هستند. با این حال، ممکن است بین مدل های مختلف تفاوت هایی وجود داشته باشد. اصول نگهداری این نوع میکروپپیت ها نیز بسیار شبیه میکروپیپت های مکانیکی است. قسمت پایین میکروپیپت های الکترونیکی و مکانیکی نیز شبیه یکدیگر هستند. تفاوت اصلی دیگر این است که میکروپیپت های الکترونیکی، از باتری های قابل شارژ برای عملکرد خود استفاده می کنند. شکل زیر ساختار کلی یک میکروپیپت الکترونیکی را نشان می دهد.
شکل زیر نیز صفحه نمایش میکروپیپت الکترونیکی را با طراحی های مختلف نشان می دهد.
تفاوت عملکرد میکروپیپت الکترونیکی و دستی
تفاوت هایی بین استفاده از این ۲ نوع میکروپیپت وجود دارد.
نحوه استفاده از میکروپیپت دستی : ابتدا، حجم را تنظیم کنید و با فشردن دکمه حجم برداری، پیستون را فشار دهید تا به در ایستگاه اول توقف کند. با عمق مناسب، نوک تیپ را داخل محلول فرو برده و به آرامی دکمه حجم برداری را رها کنید تا به حالت استراحت خود بازگردد. در این حالت مایع داخل تیپ شده است و آماده انتقال به ظرف مورد نظر است. دیواره تیپ را در دیواره ظرف مقصد قرار دهید و به آرامی دکمه حجم برداری را تا اولین توقف فشار دهید. اکنون، دکمه حجم برداری را تا توقف دوم نیز فشار دهید و در عین حال تیپ را در امتداد دیواره ظرف بکشید تا باقیمانده مایع درون تیپ خارج شود. سپس تیپ را خارج کرده و دکمه حجم برداری را رها کنید تا پیستون به حالت استراحت خود بازگردد برای آشنایی بیشتر با نحوه کار میکروپیپت های دستی اینجا کلیک کنید..
نحوه استفاده از میکروپیپت الکترونیکی : هنگام استفاده از میکروپیپت الکترونیکی، تنها تعدادی از مراحلی که در بالا برای میکروپیپت دستی عنوان شد انجام می شود. تنها کاری که باید انجام داد این است که از صفحه نمایش دیجیتال، برای تنظیم حجم و سرعت استفاده کنید. سپس، دکمه حجم برداری را فشار دهید و بعد از کشیدن مایع آن را در ظرف مقصد خالی کنید. در این حالت نیازی به نگهداشتن پیستون تا موقع انتقال مایع به ظرف مورد نظر وجود ندارد و همچنین نیازی به فشردن پیستون تا ایستگاه های اول و دوم وجود ندارد. همه کارها فقط با فشردن موقت یک دکمه انجام می گیرد و اینکار باعث کاهش فشار وارد شده به شست پیپت کننده تا مقدار قابل توجه می شود.
مزیت های استفاده از میکروپیپت های الکترونیکی
صرفه جویی در زمان
یکی از مزایای اولیه میکروپیپت های الکترونیکی افزایش بهره وری در آزمایشگاه است. میکروپیپت های الکترونیکی باعث صرفه جویی قابل توجه در زمان محققین شده و به این ترتیب کاربر، زمان بیشتری را برای تمرکز بر سایر وظایف مهم بدست می آورد. به این ترتیب، میکروپپیت های الکترونیکی باعث افزایش سطح بهره وری در آزمایشگاه می شوند. فیلم زیر مقایسه سرعت کار با میکروپیپت های دستی و الکترونیکی را در کار با میکروپلیت ۹۶ خانه نشان می دهد.
ارگونومی
این روزها صحبت های زیادی در مورد ارگونومی وجود دارد. از صندلی های اداری و کارهای میز گرفته تا نحوه بلند کردن اشیا و مردم بسیار بیشتر از قبل از اهمیت ارگونومی برای سلامت آگاه شده اند. در علم، آسیب فشار مکرر (RSI) موضوع داغ در مورد ارگونومی است. میکروپیپت های دستی می توانند باعث آسیب فشار مکرر شوند که به شدت بر عملکرد طبیعی انگشت شست یا مچ دست تأثیر می گذارد. اما در میکروپیپت الکترونیکی، حرکت دست و دخالت انسان در جابجایی مایعات به حداقل می رسد. این امر باعث ارگونومی بهتر و کاربر پسند بودن آنها می شود.استفاده از میکروپیپت های الکترونیکی به دلیل بهبود شکل و طراحی ارگونومیک و به دلیل کاهش نیاز به فعالیت ضربه ای در طول پیپتینگ طولانی و مکرر، خطر RSI را تا حد زیادی کاهش می دهند. ارگونومی می تواند نقش زیادی را در دقت داشته باشد، بنابراین در مواردی که نیاز به پیپتینگ زیاد است، هنگام استفاده از میکروپیپت دستی، توقف توصیه می شود. میکروپیپت های الکترونیکی نیاز به توقف یا ناراحتی احتمالی را از بین می برند. در انواعی از این نوع میکروپیپت ها، نیروی لازم برای بیرون راندن تیپ نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته و بنابراین باعث بهبود ارگونومی شده است. اگرچه بسیاری از میکروپیپت‌های الکترونیکی، سنگین‌تر از همتایان مکانیکی خود هستند، میکروپیپت‌های الکترونیکی بسیار سبک نیز در بازار وجود دارند.
دقت و صحت
میکروپیپت های الکترونیکی حرکت پیستون را از طریق موتور کنترل می کنند. این امر آنها را قادر می سازد تا حجم برنامه ریزی شده معرف را به دقت توزیع کنند و احتمال خطای انسانی ناشی از تقریب و اختلاف منظر (parallax) را از بین ببرند. با توجه به وجود عملکرد الکتریکی میکروپیپت های الکتریکی که در آنها تنها با فشردن یک دکمه و بدون اعمال فشار دست، حجم برداری صورت می گیرد می توان مطمئن بود که حجم برداشته شده یا ریخته شده دقیق است و مایع را به طور دقیق و قابل تکرار پخش می کند. این امر برای تکرارپذیری آزمایش ها و دقت و صحت نتیجه بسیار مهم است. خودکار کردن فرآیند پیپتینگ در میکروپیپت های الکترونیکی به این معنی است که احتمال خطای انسانی کاهش می یابد. اختلاف حجمی ایجاد شده از کاربری به کاربر دیگر، تا حد زیادی، از معادله خارج می‌شود، به این معنی که داده‌ها و نتایج تکرارپذیرتر می‌شوند. برای آشنایی با مفهوم صحت و دقت اینجا کلیک کنید.
دقت و راحتی
اگر کاربر برای مدت طولانی پیپتینگ انجام می دهد، با عوامل خطر آسیب فشار مکرر با میکروپیپت های سنگین با پیستون های سفت مواجه می شود که گاهی منجر به خطا می شود.میکروپیپت های الکترونیکی به حرکات کمتر دست و در نتیجه تلاش بسیار کمتری برای انجام کارها در مقایسه با میکروپپیت های دستی نیاز دارند. این امر، یک تجربه کاربری ساده تر و بدون دردسر را برای محققین فراهم می کند، در حالی که دقت و صحت را حفظ و یا حتی افزایش می دهد. همچنین استفاده از میکروپیپت الکترونیکی، احتمال خطاهای انسانی مانند آلودگی محل کار و مقادیر نامنظم مایع در هر پیپتینگ را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
ساده سازی پیپتینگ پیچیده
میکروپیپت های الکترونیکی به کاربر این امکان را می دهند که پروتکل های خود را تعریف کرده و برنامه های سفارشی پیپتینگ خود را ذخیره کنند. این امر، پیچیدگی موجود در پیپتینگ دستی و با سرعت های مختلف را که در میکروپپیت های دستی مشاهده می شود، از بین می برد.
شارژ باتری و استفاده بدون وقفه
بسیاری از میکروپیپت های الکترونیکی دارای پایه شارژر هستند. به این معنی که می توان از آن در حالت سارژ شدن نیز استفاده کرد که این امر کارایی این نوع میکروپپیت ها را بالا می برد.
یک میکروپیپت الکترونیک، چند کاربرد
یک میکروپیپت الکترونیکی می تواند کار چند ابزار آزمایشگاهی مختلف را انجام دهد. به عنوان مثال، میکروپیپت های الکترونیکی می توانند شامل برنامه هایی برای پیپتنگ استاندارد، دیسپنس پشت سر هم، رقت سازی و تیتراسیون باشند. به سادگی می توان برنامه مناسب با نیاز را انتخاب کرد تا همه برنامه ها را با یک میکروپیپت الکترونیکی انجام داد.
از طرف دیگر، گاهی اوقات یک میکروپیپت الکترونیکی می‌تواند جایگزین دو میکروپیپت دستی شود، زیرا موتور تعبیه شده می تواند کنترل دقیقی را در محدوده حجمی وسیع‌تری فراهم کند. با داشتن یک میکروپیپت، انرژی و زمان صرف شده برای نگهداری، و هزینه کالیبراسیون نیز کاهش می یابد.
کالیبراسیون راحت و مستقیم
کالیبراسیون میکروپیپت های الکترونیکی ساده و سریع است. تنها کاری که باید انجام داد این است که عملکرد میکروپیپت را تأیید کرده (مثلا با روش وزن سنجی ) و حجم واقعی توزیع شده را در مقابل حجم توزیع هدف وارد کنید تا صحت و دقت بدست آید (برای مطالعه بیشتر درمورد صحت و دقت اینجا کلیک کنید). سپس میکروپیپت، خود را کالیبره می کند. از آنجا که کالیبراسیون این نوع میکروپپیت ها، نیازمند باز کردن و تنظیم دستی نمی باشد، در بعضی از برندها، این کار می تواند توسط خود کاربر نیز به راحتی انجام شود. یادآورهای کالیبراسیون که در دستگاه فابل تنظیم می باشند، نیز می توانند به صورت دوره ای در مورد نیاز دستگاه به کالیبراسیون به کاربر هشدار دهند.
معایب میکروپیپت های الکترونیکی
با وجود همه مزیت هایی که برای میکروپیپت های الکترونیکی عنوان شد، تحقیقات نشان می دهد که این نوع از میکروپپیت ها فقط از سهم ۱۰ درصدی بازار برخوردار هستند. با توجه به مزایایی که این نوع میکروپیپت ها ارائه می دهند، این رقم به نظر بسیار پایین می آید! در ادامه، دلایل این موضوع مورد بحث قرار می گیرد.
هزینه بالا
قیمت میکروپیپت های الکترونیکی معمولا دو تا سه برابر بیشتر از میکروپیپت های دستی است. اگر یک میکروپیپت دستی تک کاناله حدود ۳۰۰ دلار قیمت داشته باشد، یک میکروپیپت الکترونیکی بین ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ دلار برای شما هزینه خواهد داشت.
هزینه نگهداری بالا
با توجه به ماشین آلات پیشرفته و باتری های یکبار مصرف، میکروپیپت های الکترونیکی در مقایسه با میکروپیپت های دستی هزینه های نگهداری قابل توجهی را دارند.
عدم سازگاری با رابط های کاربری
هنوز یک رابط کاربری استاندارد و واحد برای میکروپیپت های الکترونیکی وجود ندارد. میکروپیپت الکترونیکی شرکت های مختلف، دارای رابط کاربری منحصر به فرد خود هستند که قبل از شروع استفاده، باید با آن آشنا شد. این کار، استفاده از آنها را سخت تر از میکروپیپت های دستی می کند.
ویژگی ها و کارایی میکروپیپت های الکترونیکی
بسیاری از ویژگی های موجود در میکروپیپت های الکترونیکی به افزایش کارایی و سهولت استفاده کمک می کند. اکثر میکروپیپت های الکترونیکی در دو قالب تک کاناله و چند کاناله عرضه می شوند. شکل زیر برنامه عملیاتی یک نوع میکروپیپت را بعنوان نمونه نشان می دهد. این نوع میکروپیپت ها، دارای چندین حالت پیپتینگ از جمله پیپتینگ معمول، پیپتینگ معکوس، عملکرد مخلوط کردن، رقیق کردن و چند توزیعی است و حتی به کاربران اجازه می دهد برنامه های مورد علاقه خود را برای انتخاب سریع و آسان ذخیره کنند.
در ادامه عملکردهای مختلف میکروپپیت های الکترونیکی که در انواع دستی وجود ندارد آورده می شود.
- دارا بودن تاریخ، ساعت و تایمر
- سرعت های مختلف برای Aspirating و dispensing
- هشدار صوتی در مراحل مختلف کاری
- صفحه نمایش پویا که تنظیمات و عملکردهای جاری را نشان می دهد
- امکان برنامه ریزی برای پروتوکل ها و برنامه های مختلف عملیاتی و ذخیره آنها
- عملکرد Mix تنها با فشردن یکباره کلید و بدون نیاز به فشردن و رها کردن متوالی دکمه حجم برداری
- عملکرد دمیدن یا Reverse Pipetting برای استفاده از قطرات نهایی نمونه و تعیین میزان حجم آن بر اساس حجم اولیه
- کالیبراسیون خودکار
- پروتوکل های عملیاتی مفید شامل Pipetting خودکار ، دیسپنسینگ چندگانه، مخلوط کردن (MIX) ، و Aspirating / Dispensing متوالی و غیره
- ذخیره خودکار آخرین پروتکل و تنظیمات مورد استفاده در پیپتینگ
- ویژگی خاموش شدن خودکار برای افزایش عمر باتری
منابع
https://www.labmanager.com/multimedia/pipette-resource-guide-2323
https://blog.pipette.com/7-benefits-of-switching-to-electronic-pipettes
کارشناسی ارشد ژنتیک انسانی و علاقمند به نویسندگی و ترجمه در حوزه علوم آزمایشگاهی، ژنتیک، علوم سلولی-مولکولی و تجهیزات آزمایشگاهی. مترجم زبان انگلیسی از سال ۱۳۹۰