المقارنة الفنية بين ماصات الهواء وماصة الإزاحة الإيجابية

يعد سحب العينة عنصرًا أساسيًا في أي مختبر للكيمياء أو علوم الحياة، ويمكن أن يتراوح من سحب العينة يدويًا أحادي القناة إلى معالجة السوائل الآلية الآلية بالكامل ومتعددة القنوات.في حين أن هناك العشرات من تقنيات التعامل مع السوائل المختلفة المستخدمة لمجموعة واسعة من التطبيقات، والعديد من خيارات الأدوات المتاحة في السوق، فإن اثنين من المبادئ الأساسية الأكثر شيوعًا لنقل كميات صغيرة من السائل هما إزاحة الهواء وماصة الإزاحة الإيجابية.

كل طريقة لها مزاياها وعيوبها التي يجب مراعاتها عند الاستثمار في أداة أو جهاز جديد؛من المهم معرفة فوائد وعيوب كلا النهجين عند النظر في الحلول لاحتياجات التعامل مع السوائل في المختبر الخاص بك.

مبدأ ماصات إزاحة الهواء

في ماصة إزاحة الهواء، والمعروفة أيضًا باسم ماصة وسادة الهواء، يتم تحريك المكبس أولاً إلى الأسفل لتحرير حجم معين من الهواء اعتمادًا على إعداد حجم الجهاز.عندما يرتفع المكبس مرة أخرى، يتم إنشاء فراغ جزئي ويتم سحب نفس الحجم من السائل إلى الماصة.تفصل وسادة هوائية المكبس عن السائل، لذلك لا يتلامس الاثنان بشكل مباشر أبدًا.لتوزيع السائل، ينزل المكبس مرة أخرى، ويدفع الهواء السائل إلى خارج طرف الماصة.في كثير من الأحيان، يتم خفض المكبس إلى موضع التوقف النهائي من أجل 'نفخ' أو 'تطهير' أي سائل متبقي من طرفه.

مبدأ سحب الإزاحة الإيجابية

يعتمد ماصات الإزاحة الإيجابية على الاتصال المباشر بين المكبس والسائل الذي يتم نقله.عندما يرتفع المكبس مسافة معينة، بناءً على إعداد الحجم، يملأ السائل الحجم الدقيق لطرف الشعيرات الدموية بين رأس المكبس ونهاية الطرف، مع عدم وجود هواء بينهما.عادة، يتم استخدام أطراف خاصة يمكن التخلص منها حيث يتم تضمين المكبس داخل الطرف لتجنب تلوث الجهاز.عندما يتم توزيع السائل، يقوم المكبس المحكم بإزاحة كل السائل، وليس هناك حاجة لخطوة النفخ.

متى يتم استخدام ماصات الإزاحة الهوائية مقابل ماصات الإزاحة الإيجابية

توفر ماصات إزاحة الهواء أداءً دقيقًا للغاية للعديد من تطبيقات معالجة السوائل الروتينية؛من الأفضل استخدامها للتعامل مع المحاليل المائية وغيرها من السوائل غير اللزجة في الظروف المحيطة.تعتبر الأطراف المستخدمة في إزاحة الهواء غير مكلفة نسبيًا وأسهل في التغيير مقارنةً بأطراف المكبس الشعرية المتخصصة المستخدمة في الإزاحة الإيجابية.ولذلك، فإن إزاحة الهواء تعتبر فعالة من حيث الوقت والتكلفة بالنسبة للتطبيقات التي لا تتضمن سوائل 'صعبة'.

يمكن أن تواجه الماصات التي تعتمد على إزاحة الهواء لشفط السائل وتوزيعه بشكل دقيق مشاكل في ظل بعض السيناريوهات المختلفة.أولاً، يمكن أن تؤثر درجة حرارة السائل على حجم وسادة الهواء، وبالتالي تؤدي إلى شفاط كميات غير دقيقة من السائل.عندما يكون السائل أبرد من درجة الحرارة المحيطة، يمكن أن تتقلص وسادة الهواء، مما يؤدي إلى الإفراط في تسليم المحلول بشكل غير مقصود؛وعلى العكس من ذلك، يمكن للسوائل التي تكون أكثر سخونة من درجة الحرارة المحيطة أن توسع وسادة الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض التوصيل.يمكن أن توفر الماصات القائمة على الإزاحة الإيجابية عملية سحب 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 محاليل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).1

هناك سيناريو آخر تكون فيه الماصات ذات الإزاحة الإيجابية مناسبة تمامًا، وهو التعامل مع السوائل شديدة اللزوجة.قد تميل السوائل اللزجة مثل الجلسرين والدهون والزيوت والراتنجات ومحاليل البروتين إلى الالتصاق بطرف الماصة ولا يتم توزيعها بالكامل؛يمكن لهذه السوائل أيضًا أن تشكل فقاعات هواء عند استنشاقها بسرعة كبيرة جدًا في ماصة وسادة هوائية، مما يؤدي إلى انخفاض التسليم.2 مع الاتصال المباشر بين المكبس والمحلول، يمكن سحب المحاليل اللزجة بأحجام دقيقة ويتم إزاحة الحجم الكامل بالكامل بواسطة ينزلق المكبس على جدران الأسطوانة الشعرية.

قد يكون من الصعب تمرير السوائل المتطايرة مثل الأسيتون والميثانول باستخدام طرق إزاحة الهواء بسبب التبخر والتسرب.3 يمثل التبخر في وسادة الهواء مشكلة ليس فقط بسبب عدم الدقة في حجم السائل الموزع، ولكن أيضًا بسبب تلوث جهاز الماصة ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالحلول المسببة للتآكل أو الخطرة.تعمل الماصات ذات الإزاحة الإيجابية على تقليل مشكلة التبخر والتسرب، وتمنع التلوث أو تلف جهاز الماصة بسبب استخدام مكبس محكم الغلق يمكن التخلص منه.

طرق الإزاحة في التعامل مع السوائل الروبوتية

توفر المعالجة الآلية للسوائل العديد من الفوائد مقارنة بالسحب اليدوي، وليس أقلها زيادة الإنتاجية، وزيادة الدقة، وتقليل إجهاد اليد والرتابة لموظفي المختبر.إن النظر في طريقة (طرق) الإزاحة التي تستخدمها أنظمة معالجة السوائل الآلية يمكن أن يساعد في اتخاذ القرار عند الاستثمار في إحدى أدوات العمل هذه.يتم استخدام إزاحة الهواء بشكل شائع في هذه الآلات، حيث تساعد الأتمتة في تخفيف بعض مخاطر هذه الطريقة من خلال زيادة اتساق سرعة/تقنية سحب العينة وقدرات مراقبة الضغط لضمان استنشاق كميات دقيقة من السائل وتوزيعها.كما أن استخدام الأطراف التي يمكن تغييرها بسهولة والتي يمكن التخلص منها لطرق تشريد الهواء يحافظ أيضًا على كفاءة العمليات الآلية وخالية من التلوث.

ومع ذلك، فإن الأنظمة الآلية التي تستخدم إزاحة الهواء يمكن أن تواجه أيضًا نفس المشكلات التي تواجهها الماصات التقليدية عند العمل مع سوائل 'صعبة' ذات درجات حرارة ولزوجة وتطاير مختلفة.على الرغم من أنها أقل توافرًا على نطاق واسع وبتكاليف استهلاكية أعلى، إلا أن الروبوتات التي تتعامل مع السوائل والتي تدعم الإزاحة الإيجابية يمكن أن تكون استثمارًا جيدًا للمختبرات التي تتعامل بشكل متكرر مع أنواع العينات الصعبة مثل خلطات PCR الرئيسية اللزجة أو محاليل البروتين.

الخيار الثالث هو إزاحة السائل، وهي طريقة تستخدم سائل النظام، الذي يتم التحكم فيه بواسطة صمام ملف لولبي، بدلاً من وسادة هوائية لسحب وتوزيع كميات دقيقة من سائل العينة.4 السائل أقل قابلية للانضغاط من الهواء، مما يؤدي إلى إلى أخطاء أقل، خاصة عند الاستغناء عن كميات صغيرة جداً، كما يمكن استخدام هذه الطريقة مع الأطراف الثابتة بدلاً من الأطراف التي يمكن التخلص منها، مما يوفر التكاليف الاستهلاكية.يمكن استخدام سائل النظام لغسل الأطراف الثابتة وطرد الملوثات، على الرغم من أن الأطراف التي يمكن التخلص منها لا تزال خيارًا لمنع التلوث بشكل أكبر.أحد المخاوف المتعلقة بإزاحة السائل هو خليط السائل العامل مع سائل العينة، ولكن يمكن الحد من ذلك عن طريق فصل السائلين بفقاعة صغيرة من الهواء أو سائل غير قابل للامتزاج.توفر بعض الأدوات القدرة على التبديل بين طرق الإزاحة باستخدام وحدات مختلفة أو رؤوس سحب قابلة للتبديل، مما يوفر أقصى قدر من المرونة لتكييف النظام مع تطبيقات محددة.