Дозирующие устройства в биохимических исследованиях
Отмеривание и дозирование реактивов в лабораторной практике представляют собой одну из главнейших операций, от которой зависит достоверность полученных результатов анализов. Поэтому ее выполнение должно быть аккуратным, четким. Дозирующие устройства позволяют выполнять эту операцию с большой, отвечающей современным требованиям, точностью и быстротой.
В настоящее время имеется множество различных автоматических и полуавтоматических дозирующих устройств. По принципу строения они подразделяются на поршневые, сифонные, поплавковые и шланговые дозаторы. Отдельную группу составляют дозирующие устройства для микроанализа.
Наиболее широкое распространение получили поршневые дозаторы, состоящие из цилиндра, поршня и различных клапанных устройств. Применяются поршневые дозаторы с ручным выполнением, полуавтоматическим и автоматическим. Поршневые дозаторы высокопроизводительны, они позволяют дозировать с большой точностью и воспроизводимостью. Отечественной промышленностью выпускаются дозаторы ДШП-5, ДШП-10, ДШП-20, ДСШ-2, АхЗ-5, Ах2с20, Ас-1-10 и др.
Среди зарубежных образцов дозаторов получили широкое распространение дозатор «Мано-диспенсор», «Автоматическая пипетирующая машина Бревера», автоматический дозатор «Диспенсор» фирмы «Струерс» (Дания).
Разработаны и сконструированы дозаторы, с помощью которых можно разводить растворы. К ним относится прибор для измерения и разведения крови при определении гемоглобина. Кроме перечисленных дозаторов в лабораторной практике часто применяются дозаторы-пипетки «Эпендорф», «Серва» и другие автоматические шприцевые пипетки многократного действия, например, автоматическая пипетка «Хематик».
Однако клинико-диагностические и биохимические -лаборатории еще недостаточно оснащены наборами различных промышленных дозаторов. Разработанные нами дозирующие устройства могут в какой-то мере восполнить этот пробел. Они просты по конструкции и могут быть внедрены в лабораториях силами персонала.
Устройство для хранения и дозирования реактивов
С целью экономии времени на отмеривание реактивов, стандартизации условий хранения нами разработано устройство (рис. 58).
Собирают батарею градуированных пробирок (сосудов) 6. Их число определяется общим количеством реактива. Диаметр пробирок зависит от доз реактива, наиболее часто используемых по методике: чем больше дозы, тем может быть большим их диаметр, и наоборот. К пробиркам (или сосудам) подбирают резиновые или пластмассовые пробки 3 с двумя отверстиями. В одно из них вставляют сифоны 7, в другое — штуцера 2. Пробки с сифонами и штуцерами герметически вставляют в пробирки 6. Сифоны 7 соединяют герметически со штуцерами 2 системой трубок. На штуцер 5 надевают трубку с зажимом 4, а на конец сифона в пробирке а — трубку с зажимом 1. Пробирки устанавливают в плексигласовый штатив 8. Реактивом заполняют все пробирки 6 посредством трубки с зажимом 1, создавая в них вакуум с помощью штуцера 5. Отключают вакуум, перекрывают зажим 1. Штуцер 5 посредством трубки и зажима 4 подключают к нагнетательной груше или линии давления. Создают небольшое давление воздуха или инертного газа над реактивами в системе пробирок 6. Для отпуска реактива снимают зажим 1 и отмеривают определенное его количество. Дозу отмеренного реактива показывает градуированная часть на пробирках 6.
Универсальный дозатор для биохимических исследований
Нами разработан универсальный дозатор, при помощи которого можно быстро дозировать соответствующие реактивы по любой биохимической методике и, таким образом, заменить множество пипеток и громоздкую бюреточную систему (рис. 59).
Рис. 59. Универсальный дозатор: 1 — пробирка, в которую дозируют реактивы; 2 — клапаны универсального устройства; 3, 8, 9 — штуцера универсального устрой ства; 4, 6; 10, 13 — вводы и отводы многоходовых кранов; 5 — набор шприцов или других отмеривающих приспособлений различной емкости; 7, 11 — многоходовые краны; 12 — универсальное устройство к поршневым дозаторам; 14 — сосуды с реактивами
На панели соответствующим образом располагают универсальное устройство 12 и многоходовые краны 7 и 11. К выводам 6 многоходового крана 7 присоединяют набор шприцов 5. Кран 7 и универсальное устройство 12 соединяют посредством ввода 4 и штуцера 8. К вводам 13 многоходового крана посредством сифонов подсоединяют сосуды 14 с реактивами. Кран 11 и универсальное устройство 12 соединяют посредством вывода 10 и штуцера 9. Герметическое соединение вышеуказанных элементов осуществляют при помощи полиэтиленовых или полихлорвиниловых трубок.
Для эксплуатации дозатора пробкой крана 7 соединяют ввод 4 с одним из шприцов 5. Остальные шприцы
диняют вывод 10 с одним из вводов 13 и посредством него — с сосудом 14, содержащим реактив, который в данный момент нужно дозировать в приемник. Поршень шприца поднимают вверх через сифон, многоходовой кран, универсальное устройство 12, многоходовой кран 7 поступает в шприц. При опускании поршни реактив вытесняется в приемник 1 благодаря клапанам устройства 12. Для дозирования другого реактива пробкой крана 11 соединяют вывод 10 с соответствующим вводом 13 и посредством него с сосудом 14, в котором имеется указанный реактив. Далее поступают как описано выше. При этом остаток предыдущего реактива в соединяющих трубках выливают в подставленный для него сосуд. Описанным способом дозируют все остальные реактивы из сосудов 14.
Погрешность при дозировании дозатором не превышает 1,5-2%.
Устройство для дозирования реактивов
В разработанном нами устройстве точность дозирования обеспечивается применяемыми градуированными пипетками (рис. 60).
Рис. 60. Устройство для дозирования реактивов: 1 — сосуд с реактивом; 2 — засасывающий сифон; 3 — соединяющие трубки; 4 — градуированная пипетка; 5 — шприц; 6 — универсальное устройство к поршневым дозаторам; 7— отводящий сифон; 8 - пробирка
К среднему штуцеру универсального устройства 6 с помощью соединительной трубки 3 подсоединяют градуированную пипетку 4, а к ней — шприц 5. Объем пипетки зависит от необходимой дозы, а емкость шприца — от пипетки с наибольшим объемом. Чаще всего это пипетка на 10 мл. В таких случаях применяют шприц емкостью 20 мл. Поршень и цилиндр шприца покрывают вазелином или другой вакуумной смазкой. Шприц и пипетку укрепляют на вертикальной панели с подставкой, на которой фиксируют устройство 6. Под сифон 2 подставляют сосуд 1 с реактивом для дозирования, под сифон 7 — пробирки 8, в которые необходимо дозировать реактив. В результате поднятия поршня в шприце реактив из сосуда 1 по сифону 2 посредством устройства 6 поступает в пипетку 4 до необходимой метки. При опускании поршня жидкость из пипетки выталкивается через сифон 7 устройства 6 (благодаря его клапанам) в подставленную пробирку 8. Операцию повторяют и аналогично отмеривают последующую дозу реактива. Дозу можно уменьшить кратно в пределах общей емкости пипетки 3. Для получения дозы, отличной от дозы, достигаемой применяемой пипеткой, последнюю заменяют другой. С целью ускорения операции замены концы соединительных трубок снабжают канюлями, которые легко герметически надеваются на отросток шприца и штуцер устройства 6. Заблаговременно заготавливают набор пипеток на 0,2, 1, 2, 5, 10 мл с надетыми на их концы соединительными трубками с канюлями.
Блок-дозатор для биохимических исследований БД-3
С целью перевода операций дозирования реактивов при помощи пипеток на полуавтоматический режим и ускорения их выполнения нами разработан блок-дозатор БД-3 (рис. 61).
Подбирают пипетки 1, многоходовой кран 3, трехходовой кран 5, сосуды 6 и 7. Указанные элементы герметически соединяют с помощью полиэтиленовых или резиновых трубок как показано на рис. 61.
В резервуаре 6 создают вакуум, а в резервуаре 7 — давление воздуха. При этом кран 5 находится в нерабочем положении. Для дозирования сосуд с реактивом подставляют под одну из пипеток 1 (в зависимости от дозы) до погружения ее в раствор (реактив). Краном 3 соединяют указанную пипетку 1 с краном 5, а посредством него — с вакуум-резервуаром 6. Реактив из сосуда вследствие вакуума поступает в пипетку до определенной метки. Затем краном 5 отсоединяют вакуум-резервуар 6 и присоединяют резервуар 7. Устанавливают дозу, спуская часть реактива обратно в сосуд. Убирают из-под пипетки сосуд с реактивом и под пипетку подставляют пробирку, колбочку или другой аналитический сосуд. Реактив из пипетки под давлением воздуха выталкивается в подставленную пробирку. Кран 5 ставят в нерабочее положение. Для дозирования реактива пипеткой 1 другой емкости краном 3 соединяют последнюю с краном 5. Вышеописанные операции наполнения и освобождения пипетки повторяют.
Блок-дозатор для биохимических исследований БД-4
Схема блока-дозатора БД-4 приведена на рис. 62.
Рис. 62. Блок-дозатор БД-4: 1 — многоходовой кран; 2 - градуированные пипетки на 1, 2, 5 и 10 мл; 3 - многоходовой кран; 4 — панель; 5— трехходовой кран; 6 — универсальное устройство к поршневым дозаторам; 7 — резервуар для воздуха под давлением; 8 — подставка; 9 — вакуум-резервуар; 10 — пробирки; 11 - сосуд с реактивом
Изготовляют панель 4 с подставкой 8. Подбирают многоходовые краны 3 и трехходовой кран 5, пипетки 2 различной емкости, универсальное устройство 6, резервуары 7 и 9. На панели 4 фиксируют вертикально пипетки 2, краны 3 и 5. На подставке 8 фиксируют многоходовой кран 1, устройство 6. Все указанные элементы располагают как показано на рис. 62. Их соединяют герметически системой трубок из полиэтилена или резины. К трехходовому крану 5 герметически подсоединяют резервуары 7 и 9. Кран 5 ставят в нерабочее положение. В резервуаре 7 создают давление воздуха, а в резервуаре 9 — вакуум. Под сифон устройства 6 подставляют сосуд 11 с реактивом, который необходимо дозировать в пробирки 10. Краном 1 соединяют устройство 6 с одной из пипеток 2 (в зависимости от величины дозы). Краном 3 соединяют указанную пипетку с краном 5, а посредством него — с вакуум-резервуаром 9. Вследствие возникающего вакуума в системе (устройство 6 — кран 1, включенная в работу одна из питеток 2— кран 3 — кран 5—вакуум-резервуар 9) реактив из сосуда 11 через устройство 6 и кран 1 поступает в рабочую пипетку 2 и заполняет ее до определенной метки. Краном 5 отключают резервуар 9 и включают резервуар 7»; В системе резервуар 7—кран 5 — кран 3—пространство над реактивом в пипетке 2 создается давление воздуха. Под его влиянием реактив из пипетки 2 через кран 1 вытесняется в устройство 6, а из него — в подставленную пробирку 10. После отпуска определенной дозы реактива краном 5 отключают резервуар 7 и включают резервуар 9. Вследствие создавшегося вакуума в указанной выше системе реактив вновь заполняет пипетку 2 до определенной метки. Краном 5 отключают вакуум-резервуар 9 и включают резервуар 7 с воздухом под давлением. Реактив из пипетки 2 вытесняется в другую подставленную пробирку 10 (как описано выше).
Для дозирования другого реактива остаток предыдущего реактива из системы вытесняется в тот же сосуд 11, подставленный под сливной штуцер устройства 6, Система промывается дистиллированной водой, остаток которой вытесняется воздухом из резервуара 7. Дозирование другого реактива производится так же, как дозировался первый реактив.
Дозатор лабораторный
Наиболее распространенные дозаторы жидкостей различных видов являются чаще всего одноканальными. Нами разработан двенадцатиканальный дозатор, производительность которого в двенадцать раз выше (рис. 63).
Рис. 63. Дозатор лабораторный: а — общий вид; б — трубочная гребенка; 1, 19 — рукоятки; 2, 18 — оси; 3, 17 — фиксаторы; 4, 16 —муфты; 5, 15 - прессы; 6, 14 - трубки-емкости; 7, 13 — приспособления для регулировки-величины дозы; 8 — штуцера гребенки; 9 — зажим с резиновой трубкой; 10 — трубочная гребенка; 11 — отростки гребенки; 12- прямоугольный стояк; 20 - панель-основание; 21 - пробирки; 22 — стеклянные наконечники
Изготовляют панель-основание 20 прямоугольной формы. Посредине ее поперек во всю ширину крепят с помощью болтов прямоугольный стояк 12. Справа и слева от стояка 12 сразу же около длинных стенок параллельно им в панели-основании делают сквозные продольные вырезы для трубок-емкостей 6, 14. Они не доходят до краев панели-основания на 1,5-2 см. Ширина вырезов равняется диаметру наибольшей трубки-емкости из их набора. На некотором расстоянии от этих вырезов в направлении концов по обе стороны на панели-основании крепят с помощью винтов фиксаторы 3, 17 прессов 5, 15. На стояке 12 вверху жестко фиксируют гребенку 10. При этом она размещается по длине стояка таким образом, что отростки 11 по шесть штук обращены к противоположным широким стенкам стояка. Перед этим на отростки 11 гребенки 10 надевают трубки-емкости 6, 14 с наконечниками 22. В результате такого расположения трубки-емкости 6, 14 своими нижними концами с наконечниками 22 проходят в продольные вырезы возле стенок стояка 12 и выступают ниже панели на 2-2,5 см. Вверху к стояку рядом с каждой трубкой-емкостью 6, 14 крепят приспособления регулировки дозы 7, 13. Они представляют собой пластинчатую пружину, лежащую своей плоскостью на поверхности трубки-емкости 6, 14, которая под влиянием винта (входящего в приспособление) может увеличивать или уменьшать объем трубки-емкости путем ее сдавливания или расслабления (отпуска). Гребенка 10 представляет собой длинную трубку, от которой по бокам под тупым углом попарно отходят отростки 11. Расстояние (боковое) между отростками должно соответствовать такому, которое займет сдавленная прессом 5 или 15 в конечном рабочем положении наибольшая трубка-емкость из набора их плюс расстояние для размещения устройства 7 или 13. Перпендикулярно тупому углу, под которым отходят отростки 11, вверху гребенки 10 имеются два штуцера 8. Они располагаются приблизительно на концах средней трети длины трубки. На штуцера надевают кусочки резиновой трубки с зажимом 9. Для изменения дозы в больших интервалах, чего можно достичь с помощью устройства 7 и 13, трубки- емкости 6 и 14 заготовляют в виде набора их с различными диаметрами. При необходимости их меняют, надевая на отростки 11 гребенки 10.
Для дозирования посредством рукояток 1 и 19 отводят оба пресса 5 и 15 в крайнее положение (нерабочее). Штуцера 8 соединяют с вакуум-резервуаром или вакуумной линией. Пластинчатые пружины в устройствах 7 и 13 отводят в крайнее (нерабочее) положение. Под наконечники 22 подставляют сосуд с жидкостью, подлежащей дозированию. При этом наконечники погружают в жидкость. Во всей системе трубки-емкости 6, 14 - гребенка 10 создают вакуум и в результате этого она заполняется жидкостью из подставленного сосуда. Зажимами 9 пережимают резиновые наконечники на штуцерах 8. Вакуум-резервуар отсоединяют. Сосуд с жидкостью убирают из-под наконечников 22. С помощью приспособлений 7 и 13 эмпирически отрегулировывают величину дозы жидкости. Затем под наконечники подставляют пробирки (сосуды) 21, в которые необходимо вносить определенные дозы жидкости. Рукоятками 1 и 19 прессы 5 и 15 подают в направлении стояка 12 до упора. При этом из всех двенадцати трубок-емкостей6 и 14 жидкость вытекает (вытесняется) под давлением прессов 5 и 15 в подставленные пробирки (сосуды) 21. Далее эти пробирки убирают и под наконечники 22 вновь подставляют сосуд с жидкостью, которую дозируют. Рукоятками 1 и 19 отводят прессы 5 и 15 в крайнее нерабочее положение. При этом жидкость в результате образующегося вакуума засасывается в трубки-емкости 6 и 14. После этого из-под наконечников 22 убирают сосуд с жидкостью и подставляют следующие пробирки 21, в которые необходимо дозировать жидкость. Далее поступают как описано выше. При выполнении более широкой панели-основания, соответственно и стояка 12 и прессов 5 и 15 можно изготовить гребенку с большим количеством чем двенадцать отростков, а следовательно, и трубок-емкостей 6 и 14. Это позволит дозировать одновременно более двенадцати доз.
Погрешность при дозировании доз от 1 до 5 мл не превышает ±2%.
Устройство и способ хранения и дозирования реактивов для диск-электрофореза в полиакриламидном геле
Нами разработано устройство (рис. 64) и способ хранения и дозирования реактивов для диск-электрофореза в полиакриламидном геле, позволяющие исключить операцию открывания склянок, забора реактивов пипетками и контакт реактивов с воздухом.
Посередине прямоугольного ящика 7 на небольшом расстоянии друг от друга располагают стояки 9 и 12 с фиксированными на них многоходовыми кранами 3 и 4. Склянки 10 с реактивами и резервуар 6 с азотом устанавливают как можно ближе вокруг стояков. Стояки с кранами немного выше склянок с реактивами. К стояку 12 посередине с помощью кронштейна 11 крепят бюретку 1. Ее соединяют с краном 3 посредством штуцера вывода 2 и полиэтиленовой трубки. Штуцера 5 склянок 10 соединяют полиэтиленовыми трубками с выходными штуцерами крана 4, а с входным штуцером крана соединяют резервуар 6 с азотом. Сифоны 8 склянок 10 полиэтиленовыми трубками соединяют с входными штуцерами крана 3. Штуцера и сифоны монтируют в пробках склянок 10, которыми последние закрываются герметически. Все вышеперечисленные элементы также соединены герметически. Градуированная часть бюретки 1 выполняется в виде удлиненного конуса и состоит из суженной части 15 и расширенной части 16. После соединения бюретки 1 с краном 3 ее градуируют. Градуировку производят таким образом, чтобы наименьшей единице объема, например 1 мл, соответствовало деление с обозначением 1-х, где х — объем жидкости, находящейся в ходовом пространстве между входом в многоходовой край и началом градуированной части бюретки. Над каждым делением целых единиц измерения наносят деление, определяющее объем х. Склянки 10 на 3/4 наполняют реактивами (растворами),, необходимыми для проведения электрофореза в полиакриламидном геле. Воздух из пространства над реактивами в склянках эвакуируют через кран с помощью вакуум-резервуара, который подсоединяют к входному штуцеру вместо резервуара 6. Затем из резервуара 6 через кран 4 поочередно вводят в каждый сосуд азот и тем самым создают в них небольшое давление его. В таком виде устройство готово к эксплуатации. Для отмеривания краном 3 поочередно соединяют склянки 10 с бюреткой 1. Реактивы из: склянок поступают в бюретку в результате давления имеющегося в них азота. Отмеренные количества реактивов из бюретки сливают в смесительную склянку 13. При этом необходимо придерживаться правила: с помощью суженной части 15 бюретки 1 сначала отмеривают реактивы в меньших количествах, а затем — в больших. После отмеривания реактивов устройство помещают в холодильник.
Устройство для отмеривания реактивов
Небольшие количества реактивов обычно забирают при помощи микропипеток, соединенных резиновой трубкой с мундштуком или грушей. Нами разработано более совершенное устройство для отмеривания реактивов (рис. 65). Его можно использовать для забора крови при клинических исследованиях и в экспериментах.
Рис. 65. Устройство для отмеривания реактивов: 1 - микропипетка; 2 — соединяющая трубка; 3, 6, 8 — штуцера крана; 4 — пробка крана; 5 - кран; 7 — продольная канавка; 9 — соединяющие трубки; 10 — приспособление для создания вакуума и давления; 11, 19 — штуцера приспособления 10, 12, 18 — пробки приспособления 10; 13 — вращающееся кольцо с фиксированной на нем пружиной 14; 14 — пластинчатая пружина; 16, 17 — резервуары; 16 — пластина, на которой лежат резервуары
Устройство, изготовление и действие трехходового крана 5, а также приспособления для создания вакуума и давления 10 нами приведены ранее в соответствующих разделах. Изготовленные кран 5, приспособление 10 и микропипетка 1 соединяются полиэтиленовыми или резиновыми трубками в последовательности, как показано на рис. 65. При этом к выходному штуцеру 3 присоединяют микропипетку 1, а к входным штуцерам крана 6 и 8 — резервуары 15 и 17 приспособления 10 посредством штуцеров 11 и 19. Пробку 4 микрокрана ставят в положение, при котором продольная канавка 7 находится посередине между штуцерами 6 и 8. Кольцо 13 поворачивают в положение, при котором пружина 14 сдавливает резервуар 15 при открытом отверстии в пробке резервуара. Когда пружина вытеснит воздух из резервуара микропробкой герметически закрывают отверстие. Такой же пробкой герметически закрывают отверстие в резервуаре 17, Затем поворачивают кольцо 13 в положение, при которой пружина 14 будет давить на резервуар 17. После этого приспособление 10 исследователь кладет в карман халата. Затем он берет в правую руку микропипетку 1 и микрокран 4. Микрокран при этом находится между большим и указательным пальцами, а корпус крана обхватывает средний палец. Пробку крана 4 исследователь может легко поворачивать в обоих направлениях. Кончик микропипетки исследователь погружает в вытекающую каплю крови на поверхности пальца или же в жидкость (реактив). Затем пробку 4 поворачивают в положение, при котором продольная канавка 7 становится против штуцера 8, соединенного с вакуум- резервуаром 15. Кровь (жидкость) под влиянием вакуума заполняет капилляр микропипетки 1. Затем пробку 4 микрокрана поворачивают в положение, при котором продольная канавка 7 остановится против штуцера 6, соединенного с резервуаром, содержащим воздух под давлением. Кровь или жидкий реактив, находящийся в капилляре микропипипетки 1, будет выталкиваться в подставленный сосуд. Перед этим исследователь часть крови или реактива вытеснит до определенной метки, обтирая кончик микропипетки 1 ватой. После этого микропипетку моют и ополаскивают дистиллированной водой аналогично наполнению ее кровью и вытеснению. Продувают воздухом из резервуара 11. Устройство готово к последующей эксплуатации.
