Дозаторы механические против пипеток

Практически каждая лаборатория, занимающаяся проведением химических или микробиологических исследований, сегодня пользуется дозаторами. Несмотря на то, что использование стеклянных пипеток все еще безоговорочно необходимо при работе с агрессивными жидкостями и растворителями, дозаторы прочно вошли в лабораторную практику. Их используют везде, где это позволяют условия эксплуатации: дозирование водных растворов, жидких реактивов и биологических жидкостей.

Тем не менее, многие сотрудники сталкиваются с проблемами при работе с дозаторами, иногда попросту боятся их использовать и предпочитают дозировать стеклянными пипетками. Разберемся со всем по порядку, проверим оправданность этих опасений и приведем рекомендации по повышению качества дозирования.

• область применения;
• удобство использования;
• простота обслуживания;
• точность;
• стабильность.

В конце статьи мы огласим победителя в этом сравнении.

И дозаторы и стеклянные пипетки могут одинаково успешно использоваться для дозирования водных растворов и биологических жидкостей. Однако есть области, где каждый тип имеет свои неоспоримые преимущества:

• для дозирования агрессивных жидкостей и растворителей больше подходят стеклянные пипетки (в силу отсутствия элементов, подверженных коррозии);
• для дозирования вязких жидкостей больше подходят откалиброванные для этого дозаторы;
• для дозирования одновременно нескольких объемов подходят исключительно многоканальные дозаторы (широко применимо в иммунохимических и биологических исследованиях).

Следует отметить, что дозаторы отличаются большим разнообразием исполнений и могут использоваться в специфических целях, например, дозаторы прямого перемещения позволяют добиться более высокой точности и избежать перекрестного загрязнения при работе с вязкими жидкостями, жидкостями с высоким давлением пара, радиоактивными и агрессивными средами.

Дозаторы также выпускаются в виде дополнения к стеклянным пипеткам по аналогии с грушей (например, дозатор для серологических пипеток Macroman), что позволяет использовать преимущества обоих устройств дозирования.

Счет:

Дозаторы – 💧 💧 💧 💧

Пипетки – 💧 💧 💧

Вернуться к списку параметров

При рассмотрении удобства использования на первое место однозначно выходят дозаторы:

• дозаторы минимизируют по сравнению со стеклянными пипетками влияние пользователя на ход дозирования;
• дозаторы не требуют использования вспомогательных инструментов для дозирования (резиновая трубка, груша, специальные контроллеры);
• один дозатор переменного объема способен заменить несколько стеклянных пипеток разного объема;
• при дозировании разных проб в целях избегания перекрестного загрязнения для дозатора достаточно менять наконечники (стеклянную пипетку пришлось бы заменить на аналогичную);
• сменные стерильные наконечники позволяют исключить внесение какого-либо загрязнения в дозируемую жидкость;
• для всех механических дозаторов действуют единые правила дозирования, в то время как стеклянные пипетки по ГОСТ 29227-91 выпускаются пяти типов, отличающихся по вымерению жидкости относительно отметок, времени ожидания и обращению с последней каплей в пипетке;
• дозаторы более устойчивы к механическим повреждениям в отличии от хрупкого стекла и могут быть отремонтированы;
• дозатор в ходе работы (если соблюдены правила эксплуатации) не загрязняется и по окончанию дозирования может быть размещен на штативе или любой подходящей для этого конструкции (стеклянные пипетки после дозирования необходимо размещать так, чтобы не вызвать загрязнения соприкасающихся поверхностей, а по окончанию работы их необходимо мыть).

Счет:

Дозаторы – 💧 💧 💧 💧 💧

Пипетки – 💧 💧 

Вернуться к списку параметров

Дозаторы по сравнению с пипетками требуют более редкого, но более тщательного обслуживания: замены фильтров, чистки поршня, смазки и прочих рекомендуемых действий (Приложение 1).

Стеклянные пипетки необходимо ежедневно мыть после окончания работы. А в случае дозирования белковых растворов или иных жидкостей, оставляющих стойкое загрязнение, еще и замачивать (иногда с хромовой смесью). Однако, пипетки, предназначенные для постановки серологических реакций, не рекомендуется мыть с использованием кислот и щелочей, так как даже следовые количества этих веществ, оставшиеся на стенках, могут исказить результат реакций. Дополнительно пипетки, используемые при работе с ПБА, требуют специальной очистки и обеззараживания, в то время как дозаторы выпускаются в исполнениях, позволяющих их автоклавировать.

Все это существенно осложняет обслуживание стеклянных пипеток и по сложности может существенно превзойти редкое обслуживание дозаторов. Таким образом, можно заключить, что дозаторы требуют более простого обслуживания.

Счет:

Дозаторы – 💧 💧 💧 💧

Пипетки – 💧 💧 💧

Вернуться к списку параметров

Вклад погрешности дозирования в общую погрешность анализа очень высок. Погрешность дозирования, возникающая вследствие несоблюдения правил работы с дозирующим устройством, может в 9 раз превосходить погрешность самого устройства. В Интернете можно встретить множество противоречивых мнений о точности дозаторов, где не приводятся конкретные цифры и сравнение с характеристиками стеклянных пипеток. Мы сравнили пределы допускаемой абсолютной погрешности стеклянных пипеток объемом от 0,1 до 10 мл с аналогичными механическими дозаторами переменного объема.

В сравнении участвовали следующие дозаторы:

• Sartorius Biohit Proline Plus;
• Sartorius Biohit mLINE;
• Eppendorf Reference 2;
• Thermo Fisher Scientific Ленпипет Лайт;
• Thermo Fisher Scientific Ленпипет Колор;
• Thermo Fisher Scientific Ленпипет ДПА.

Эти модели были выбраны по причине их распространенности в отечественных лабораториях, ценовой доступности по сравнению с электронными дозаторами и практичности по сравнению с дозаторами прямого перемещения.

Примечание: в отличии от дозаторов прямого перемещения, где поршень всегда находится в прямом контакте с жидкостью образца, в рассматриваемых дозаторах дозирование происходит за счет изменения объема воздуха между дозируемой жидкостью и поршнем.

В качестве исходных данных для стеклянных пипеток использовались пределы допускаемой погрешности объема пипетки, приведеные в ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) “Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования”, а для дозаторов – абсолютная систематическая погрешность измерения, приведенная в спецификации на данную модель дозаторов (случайная погрешность дозаторов не учитывалась, поскольку предел допускаемой погрешности объема пипетки, определяемый согласно ГОСТ 8.234-2013 “ГСИ. Меры вместимости стеклянные. Методика поверки”, соответствует систематической погрешности измерения объема пипетки и не учитывает случайную погрешность).

По результатам сравнения были построены графики зависимости пределов допускаемой абсолютной погрешности от величины дозируемого объема (рисунки 1 и 2).

Рис. 1. Сравнение допускаемой абсолютной погрешности дозаторов и стеклянных пипеток 1 класса точности

* - согласно ГОСТ 29227-91 пипетки 2 класса точности номинальной вместимостью 0,5 мл не выпускаются

Рис. 2. Сравнение допускаемой абсолютной погрешности дозаторов и стеклянных пипеток 2 класса точности

По графикам на рисунке 1 видно, что в диапазоне до 1 мл современные высокоточные дозаторы не уступают (Eppendorf) и даже превосходят (Sartorius Biohit) по точности аналоги среди стеклянных пипеток 1 класса точности. В диапазоне свыше 1 мл первое место по точности переходит от пипеток к дозаторам Sartorius Biohit в зависимости от величины дозируемого объема.

Дозаторы Thermo Fisher Scientific уступают стеклянным пипеткам 1 класса точности, но в диапазоне свыше 1 мл соответствуют пипеткам 2 класса точности (рисунок 2), которые уступают остальным дозаторам (Sartorius Biohit и Eppendorf).

Таким образом можно заключить, что современные механические дозаторы имеют разные характеристики по точности дозирования в отличии от нормированных ГОСТ 29227-91 градуированных стеклянных пипеток, но не уступают последним. Электронные дозаторы отличаются еще большей точностью и превосходят по точности стеклянные пипетки за счет автоматизации процесса дозирования и независимости от навыков пользователя.

Счет:

Дозаторы – 💧 💧 💧 💧

Пипетки – 💧 💧 💧

Однако, следует отметить, что высокая точность дозаторов обеспечивается их периодической проверкой. Проверка дозаторов является гарантией их соответствия метрологическим требованиям до наступления очередной поверки. Проверку рекомендуется проводить гравиметрическим методом с использованием весов, погрешность которых как минимум в три раза меньше погрешности дозаторов, не реже одного раза в 3-4 месяца, после настройки (калибровки) и проведения технического обслуживания. Частота проверок может быть увеличена в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к точности дозирования в лаборатории. Общие рекомендации по проверке и настройке механических дозаторов приведены в Приложении 2.

Для количественной оценки точности дозаторов используется погрешность измерений, складывающаяся из двух составляющих: систематической и случайной (в спецификации производителя они часто указываются как точность (или inaccuracy) и воспроизводимость (или imprecision)). В идеале для полноты оценки необходимо контролировать обе составляющие погрешности дозирования, но на практике бывает достаточно одной – систематической, поскольку именно она вносит наибольший вклад, и влиянием случайной составляющей можно пренебречь, если она вдвое меньше систематической.

Полученные значения систематической погрешности измерений следует сравнивать с характеристиками, указанными в паспорте, спецификации или описании типа СИ дозатора (как правило, спецификация производителя предъявляет более высокие требования к точности дозаторов).

Пример формы для проверки дозаторов приведен в разделе "Материалы".

Вернуться к списку параметров

Если под стабильностью работы дозирующего устройства понимать такие его характеристики как точность и воспроизводимость (или допускаемое относительное отклонение среднего арифметического значения фактического объема дозы от номинального и допускаемое относительное среднеквадратическое отклонение фактического объема дозы), то для дозаторов эти параметры строго нормированы и подлежат поверке (в отличии от стеклянных пипеток, к которым периодическая поверка не применяется).

Если говорить о нестабильности в работе дозаторов такой, как сильные отклонения в дозируемом объеме, которые возникают при продолжительной работе, то подобные явления могут наблюдаться в случае несоблюдения правил работы с дозаторами и несвоевременным проведением технического обслуживания. Согласно имеющимся данным следующие факторы вносят вклад в ошибку дозирования:

• неправильно надетый наконечник – не менее 0,4%;
• отклонение от вертикальной оси при наборе жидкости – до 0,7%;
• отсутствие предварительного смачивания наконечника – до 0,1%;
• отклонение температуры образца и наконечника – до 0,2% на каждый градус разницы;
• отклонение температуры воздуха в помещении от той, при которой проводилась калибровка, – до 0,4%;
• нагрев дозатора рукой – до 0,1%;
• не оптимальная глубина погружения наконечника в жидкость – до 0,4%.

Рекомендации по дозированию, призванные устранить вышеописанные факторы, приведены в Приложении 3.

Также к некорректным результатам дозирования может приводить загрязнение посадочного конуса дозатора, залипание поршня при его загрязнении и истощении смазки, износ уплотнительного кольца и поломка элементов в случае неосторожного обращения.

Перечень необходимого технического обслуживания механических дозаторов приведен в Приложении 1. Возможные неисправности и способы их устранения – в Приложении 4.

Что же касается работы со стеклянными пипетками, то здесь специалисты сходятся во мнении: точность дозирования очень сильно зависит от мастерства пользователя. В целом она не высока по причине постоянной необходимости доведения жидкости до метки и вытирания рисок с течением времени. Отвлекающие факторы, самочувствие, утомленность и другие причины могут повлиять на результат дозирования.

Для стеклянных пипеток характерен еще один недостаток: при 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.

Счет:

Дозаторы – 💧 💧 💧 💧

Пипетки – 💧 💧 💧 💧

Вернуться к списку параметров

Подводя итоги, мы видим, что дозаторы заслужено отвоевывают нишу дозирующих устройств в лабораторной практике:

Дозаторы – 💧 x 21

Пипетки – 💧 x 15

Однако следует помнить, что какими бы современными не были дозирующие устройства в вашей лаборатории, непрофессиональная работа пользователей и пренебрежение правилами дозирования могут свести к нулю работу на всех последующих этапах лабораторного процесса.

Вернуться к списку параметров

Приложение 1. Техническое обслуживание механических дозаторов

Приложение 2. Проверка и настройка (калибровка) дозаторов

Приложение 3. Рекомендации при работе с механическими дозаторами

Приложение 4. Возможные неисправности при работе с механическими дозаторами и способы их устранения

Библиография

1.  ГОСТ 8.234-2013 "Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Меры вместимости стеклянные. Методика поверки".
2.  ГОСТ 28311-89 "Дозаторы медицинские лабораторные. Общие технические требования и методы испытаний".
3.  ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) "Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования".
4.  Анализ погрешностей дозирования и способы их минимизации; Павлов С.Б., Кумечко М.В., Черных Л.В., Бабенко Н.М.; Клиническая лабораторная диагностика, №2, 2013.
5.  Рекомендации по работе с механическими и электронными дозаторами (редакция 2.0); ООО "Биохит".
6.  Инструкции пользователя дозаторов Sartorius Proline pipette, Sartorius Proline Plus pipette, Sartorius mLINE pipette.
7.  Руководство по эксплуатации Eppendorf Reference 2.
8.  Руководства по эксплуатации дозаторов Лайт, Колор и ДПА.