ماصة إزاحة الهواء

الماصات الهوائية التي تعمل بالمكبس هي نوع من الماصات الدقيقة ، وهي أدوات تستخدم في التعامل مع أحجام السوائل بمقياس الميكرولتر. وهي تستخدم بشكل أكثر شيوعًا في علم الأحياء والكيمياء الحيوية، وأقل شيوعًا في الكيمياء؛ فالمعدات معرضة للتلف بسبب العديد من المذيبات العضوية.

تعمل هذه الماصات عن طريق إزاحة الهواء بواسطة المكبس . يتم توليد الفراغ عن طريق الحركة الرأسية للمكبس المعدني أو الخزفي داخل غلاف محكم الغلق. تخلق الحركة الصاعدة للمكبس، والتي يتم دفعها بواسطة ضغط المكبس، فراغًا في المساحة التي يتركها المكبس شاغرة. لملء الفراغ، يرتفع الهواء من الطرف، والذي يتم استبداله بعد ذلك بالسائل الذي يتم سحبه إلى الطرف وبالتالي يكون متاحًا للنقل والتوزيع في مكان آخر.

تمنع التقنية المعقمة السائل من ملامسة الماصة نفسها. وبدلاً من ذلك، يتم سحب السائل وتوزيعه من طرف ماصة يمكن التخلص منه بعد نقل السائل ويتم استخدام طرف ماصة جديد للنقل التالي. يؤدي الضغط على زر قاذف الطرف إلى إزالة الطرف، الذي يتم التخلص منه دون أن يتعامل معه المشغل ويتم التخلص منه بأمان في حاوية مناسبة. كما يمنع هذا أيضًا تلوث آلية القياس المعايرة أو إتلافها بواسطة المواد التي يتم قياسها.

يتم الضغط على المكبس لسحب السائل وتوزيعه. يتكون التشغيل العادي من الضغط على زر المكبس حتى أول نقطة توقف بينما يتم تثبيت الماصة في الهواء. ثم يتم غمر الطرف في السائل المراد نقله ويتم تحرير المكبس بطريقة بطيئة ومتساوية. يؤدي هذا إلى سحب السائل إلى الطرف. ثم يتم تحريك الجهاز إلى موقع التوزيع المطلوب. يتم الضغط على المكبس مرة أخرى حتى أول نقطة توقف، ثم إلى موضع الإيقاف الثاني، أو "النفخ". سيؤدي هذا الإجراء إلى إفراغ الطرف بالكامل وتوزيع السائل. في الماصة القابلة للتعديل، يكون حجم السائل الموجود في الطرف متغيرًا؛ يمكن تغييره عبر قرص أو آلية أخرى، حسب الطراز. تتضمن بعض الماصات نافذة صغيرة تعرض الحجم المحدد حاليًا. تم تصميم أطراف الماصة البلاستيكية للمحاليل المائية، ولا يُنصح باستخدامها مع المذيبات العضوية التي قد تذيب بلاستيك الأطراف أو حتى الماصات.

1. زر المكبس
2. زر إخراج الطرف
3. قرص ضبط مستوى الصوت
4. مؤشر مستوى الصوت الرقمي
5. رمح
6. نقطة تثبيت لطرف يمكن التخلص منه

^[1]

هناك عدة أنواع مختلفة من ماصات إزاحة الهواء:

• قابلة للتعديل أو ثابتة
• الحجم الذي تم التعامل معه
• قناة واحدة أو قنوات متعددة أو مكرر
• مسافة طرف قابلة للتعديل
• أطراف مخروطية أو أطراف أسطوانية
• قياسي أو قفل
• يدوي أو إلكتروني
• الشركة المصنعة

يمكن أن تأخذ الماصات الدقيقة حجمًا أدنى يبلغ 0.2 ميكرولترًا وحجمًا أقصى يبلغ 10000 ميكرولتر (10 مل). ^{[2] [3]} وبالتالي يتم استخدامها في عمليات النقل على نطاق أصغر من المعدات مثل الماصات المتدرجة ، والتي تأتي بأحجام 5 و10 و25 و50 مل.

يمكن ضبط النوع الأكثر شيوعًا من الماصات على حجم معين ضمن نطاق تشغيلها ويطلق عليها اسم قابلة للتعديل. عادةً ما تحمل هذه الماصات علامة تشير إلى نطاق حجمها مثل "10–100 ميكرولتر". هذه الحدود هي في الواقع حدود لأن الإفراط في لف هذه الحدود من شأنه أن يؤدي إلى تلف نظام الماصة. لا يمكن تغيير الماصة ذات الحجم الثابت. نظرًا لوجود عدد أقل من الأجزاء المتحركة، فإن الآلية أقل تعقيدًا، مما يؤدي إلى قياس الحجم بدقة أكبر.

في عام 1972، قام العديد من الأشخاص من جامعة ويسكونسن ماديسون (وخاصة وارن جيلسون وهنري لاردي ) بتحسين الماصة ذات الحجم الثابت، حيث قاموا بتطوير الماصة ذات الحجم المتغير. ^[4] أسس وارن جيلسون شركة جيلسون بناءً على هذا الاختراع.

من أجل الاستخدام الأمثل، يقدم كل مورد ماصة مجموعة واسعة من السعات المختلفة، بما في ذلك عادةً ماصة بسعة 2 و10 و20 و100 و200 و1000 ميكرولتر. ^{[ بحاجة لمصدر ]} يؤدي نطاق الحجم الصغير للماصة مثل 10-100 ميكرولتر إلى دقة أعلى بكثير من النطاق الواسع من 0.1-1000 ميكرولتر لكل ماصة.

فيما يتعلق بالحجم المنقول، يجب اختيار أصغر ماصة يمكنها التعامل مع الحجم المطلوب. هذا مهم لأن الدقة تقل عندما يكون الحجم المحدد قريبًا من الحد الأدنى لسعة الماصة. بشكل عام، تتمتع الماصة بدقة مثالية من 35-100٪ من حجمها الاسمي، ويجب ألا تستخدم أقل من 10٪ من هذا الحجم. ^[5] على سبيل المثال، استخدام ماصة سعة 1000 ميكرولتر لـ 50 ميكرولتر من السائل ليس مثاليًا، واستخدام ماصة سعة 100 ميكرولتر سيعطي نتائج أفضل. ^[6]

قد تؤثر عوامل أخرى مثل زاوية الطرف وعمق الغمر أيضًا على الدقة بشكل كبير. قد تكون هناك حاجة إلى طرق أخرى، مثل التقطير العكسي للسوائل اللزجة، أو تشبع الهواء داخل الماصة ببخار السائل عن طريق التقطير لأعلى ولأسفل عدة مرات "لتحضير" الماصة قبل نقل السائل فعليًا عند التقطير لسائل متطاير. ^[5]

بالنسبة لعملية التقطير، هناك مكونان ضروريان: الماصة والأطراف التي تُستعمل لمرة واحدة . والأطراف هي أدوات مصنوعة من البلاستيك للاستخدام مرة واحدة. وهي مصنوعة بشكل عام من مادة البولي بروبيلين . اعتمادًا على حجم الماصة، يحتاج المستخدم إلى أحجام أطراف محددة مثل: 10 ميكرولتر، 100 ميكرولتر، 200 ميكرولتر، 1000 ميكرولتر، وأحجام أخرى غير قياسية، مثل 5000 ميكرولتر (5 مل) أو 10000 ميكرولتر (10 مل). تحتوي غالبية الأطراف على رمز لوني لسهولة التحديد مثل الطبيعي (عديم اللون) للكميات المنخفضة (0.1-10 ميكرولتر)، أو الأصفر (10-100 ميكرولتر)، أو الأزرق (100-1000 ميكرولتر). تحتوي الماصة المقابلة على نفس رمز اللون ، مطبوعًا على الماصة.

بالنسبة للتطبيقات الخاصة، تتوفر أطراف مرشحة. تحتوي هذه الأطراف على قطعة صغيرة من البلاستيك الرغوي في المخروط العلوي لمنع تلوث الماصة برذاذ العينة .

بشكل عام، يتم تخزين جميع الأطراف في صناديق بحجم 8 × 12 لـ 96 قطعة في وضع مستقيم. عادةً ما يتم توحيد تباعد الأطراف في هذه الصناديق للتوافق مع الماصات متعددة القنوات من عدد من الموردين المختلفين.

أحجام الماصات المتوفرة بشكل عام

اسم	الحد الأدنى للحجم (ميكرولتر)	الحد الأقصى للحجم (ميكرولتر)	اللون على جيلسون [ يحتاج إلى توضيح ]		حجم الطرف (ميكرولتر)
ص2	0.2	2		البرتقالي	10
ص10	1	10		أحمر	10
ص20	2	20		ليمون	200
بي100	20	100		سمك السلمون	200
بي 200	50	200		أصفر	200
بي1000	200	1000		أزرق	1000
بي 5000	500/1000	5000		أرجواني	5000
10000 بيزو	1000	10000		سماء	10000

يوجد نظامان رئيسيان للطرف، يسمى مخروطي أو أسطواني ، اعتمادًا على شكل نقطة اتصال الماصات والطرف. ^[7]

اعتمادًا على عدد المكابس في الماصة، يوجد تمييز بين الماصات ذات القناة الواحدة والماصات متعددة القنوات. بالنسبة للتطبيقات اليدوية عالية الإنتاجية مثل ملء لوحة ميكروتيتر مكونة من 96 بئرًا ، يفضل معظم الباحثين الماصة متعددة القنوات. بدلاً من التعامل مع البئر تلو البئر، يمكن التعامل مع صف من 8 آبار بالتوازي حيث يحتوي هذا النوع من الماصات على 8 مكابس بالتوازي.

توفر بعض الشركات المصنعة ماصات ذات مسافات قابلة للتعديل. وهذا يسمح بنقل عينات متعددة بالتوازي بين تنسيقات مختلفة من أدوات المختبر.

لتحسين بيئة العمل للماصات عن طريق تقليل القوة اللازمة، تم تطوير الماصات الإلكترونية. يتم استبدال الحركة اليدوية للمكبس بمحرك كهربائي صغير يعمل ببطارية . في حين أن الماصات اليدوية تحتاج إلى حركة الإبهام (حتى 3 سم)، فإن الماصات الإلكترونية لها زر رئيسي. تتم برمجة الماصة بشكل عام بواسطة عجلة تحكم وبعض الأزرار الإضافية. يتم عرض جميع الإعدادات على شاشة صغيرة. يمكن للماصات الإلكترونية تقليل خطر الإصابات من نوع RSI . ^{[8] [9]}

المكررات عبارة عن ماصات متخصصة، تم تحسينها لخطوات العمل المتكررة مثل توزيع كمية معينة مثل 20 ميكرولترًا عدة مرات من شفط واحد لكمية أكبر. بشكل عام، تحتوي على أطراف محددة لا تناسب الماصات العادية. بعض الماصات الإلكترونية قادرة على أداء هذه الوظيفة باستخدام أطراف قياسية.

يمكن أن تتميز بعض الماصات ذات الإزاحة الهوائية أيضًا بآلية قفل (يشار إليها باسم "الماصات القابلة للقفل") للسماح بتغيير أفضل للحجم مع الحفاظ على الدقة. من خلال قفل الحجم المحدد أثناء إجراء العديد من عمليات التقطير المتطابقة، يتم تجنب التغييرات العرضية في إعداد حجم الماصة. آلية القفل هي عادةً مفتاح ميكانيكي بالقرب من عناصر التحكم في إعداد الماصة والتي تتداخل مع آلية الضبط لمنع الحركة. ومع ذلك، تتميز بعض الماصات بأقراص لضبط أرقام الحجم الفردية والتي لا يمكن تعديلها إلا عند فتحها بالضغط على المكبس ولفه. ^[10]

لتحقيق دقة مستمرة وعمل ثابت وقابل للتكرار، يجب معايرة الماصات على فترات دورية. وتختلف هذه الفواصل وفقًا لعدة عوامل:

• مهارة وتدريب المشغلين. يميل المشغلون المهرة إلى تشغيل الجهاز بشكل أكثر دقة ويرتكبون أخطاء أقل تسرق الدقة.
• السائل الذي يتم توزيعه بواسطة الماصة. تميل السوائل المسببة للتآكل والمتطايرة إلى انبعاث الأبخرة التي تصعد إلى عمود الماصة حتى في ظل ظروف التشغيل المناسبة وقد تتسبب في تآكل المكبس المعدني والينابيع، أو الأختام والحلقات المطاطية التي توفر ختمًا محكمًا بين المكبس والكم المحيط.
• التعامل السليم والدقيق. تميل الماصات التي تسقط بشكل متكرر، أو تتعرض للتعامل غير المبالي أو اللعب العنيف، أو التي لا يتم تخزينها بشكل صحيح في وضع رأسي، إلى التدهور في دقتها بمرور الوقت.
• الدقة المطلوبة للجهاز. تتطلب التطبيقات التي تتطلب أقصى قدر من الدقة معايرة أكثر تكرارًا. تتطلب الأجهزة المستخدمة في التطبيقات البحثية البحتة أو في البيئات التعليمية عمومًا معايرة أقل تكرارًا.

في ظل الظروف المتوسطة، يمكن معايرة معظم الماصات بشكل نصف سنوي (كل ستة أشهر) وتقديم أداء مرضي. تستفيد المؤسسات التي تنظمها لوائح GMP/GLP التابعة لإدارة الغذاء والدواء بشكل عام من المعايرة ربع السنوية، أو كل ثلاثة أشهر. قد تتطلب التطبيقات الحرجة خدمة شهرية، في حين قد تحتاج المؤسسات البحثية والتعليمية إلى خدمة سنوية فقط. هذه إرشادات عامة وأي قرار بشأن فترة المعايرة المناسبة يجب أن يتم اتخاذه بعناية ويتضمن اعتبارات الماصة المعنية (بعضها أكثر موثوقية من غيرها)، والظروف التي تُستخدم فيها الماصة، والمشغلين الذين يستخدمونها.

يتم إجراء المعايرة بشكل عام من خلال وسائل التحليل الوزني. وهذا يستلزم توزيع عينات من الماء المقطر في وعاء استقبال مثبت أعلى ميزان تحليلي دقيق. كثافة الماء هي ثابت معروف، وبالتالي فإن كتلة العينة الموزعة توفر مؤشرًا دقيقًا للحجم الموزع. الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة المحيطة والضغط الجوي هي عوامل في دقة القياس، وعادة ما يتم دمجها في صيغة معقدة وحسابها كعامل Z. ثم يتم استخدام عامل Z هذا لتعديل بيانات الكتلة الخام الناتجة عن الميزان وتوفير قياس معدل وأكثر دقة.

تستخدم الطريقة اللونية تركيزات دقيقة من الماء الملون للتأثير على القياس وتحديد الحجم الموزع. يتم استخدام مقياس الطيف لقياس الفرق في اللون قبل وبعد شفط العينة، مما يوفر قراءة دقيقة للغاية. هذه الطريقة أكثر تكلفة من الطريقة الوزنية الأكثر شيوعًا، نظرًا لتكلفة الكواشف الملونة، ويوصى بها عندما تكون الدقة المثلى مطلوبة. يوصى بها أيضًا لمعايرة الماصات ذات الحجم المنخفض للغاية، في نطاق 2 ميكرولتر، لأن عدم اليقين المتأصل في الطريقة الوزنية، التي يتم إجراؤها باستخدام موازين المختبر القياسية، يصبح مفرطًا. يمكن أيضًا استخدام موازين دقيقة معايرة بشكل صحيح، وقادرة على القراءة في نطاق ميكروجرام (10-6 ^جم ) بشكل فعال للتحليل الوزني للماصات الدقيقة ذات الحجم المنخفض، ولكن فقط إذا كانت الظروف البيئية تحت سيطرة صارمة. تزيد موازين الستة أماكن والضوابط البيئية بشكل كبير من تكلفة مثل هذه المعايرات.

• 
  ماصات أكسفورد أحادية القناة
• 
  أحجام مختلفة من الماصات الدقيقة.