ในห้องปฏิบัติการปัจจุบัน อุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับการวัดและจ่ายของเหลวในปริมาณที่กำหนดคือปิเปต โดยขึ้นอยู่กับขนาดของห้องปฏิบัติการและปริมาณของเหลวที่ต้องการจ่าย ปิเปตประเภทต่างๆ จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย:
- ปิเปตแบบใช้แรงดันอากาศ
- ปิเปตแบบปริมาตรคงที่
- ปิเปตต์วัดปริมาตร
- ปิเปตต์แบบปรับช่วงได้
ในปี 2020 เราเริ่มเห็นบทบาทสำคัญของไมโครปิเปตแบบใช้แรงขับอากาศในการต่อสู้กับ COVID-19 โดยถูกนำมาใช้ในการเตรียมตัวอย่างเพื่อตรวจหาเชื้อโรค (เช่น real-time RT-PCR) โดยทั่วไปแล้ว สามารถใช้ได้สองแบบ คือ ปิเปตแบบใช้แรงขับอากาศแบบใช้มือหรือแบบใช้มอเตอร์
ปิเปตแบบใช้แรงกดอากาศด้วยมือ เทียบกับ ปิเปตแบบใช้มอเตอร์ขับเคลื่อน
ในตัวอย่างของปิเปตแบบใช้แรงดันอากาศ ลูกสูบจะถูกเลื่อนขึ้นหรือลงภายในปิเปตเพื่อสร้างแรงดันลบหรือบวกในคอลัมน์อากาศ วิธีนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถดูดหรือพ่นตัวอย่างของเหลวโดยใช้ปลายปิเปตแบบใช้แล้วทิ้ง ในขณะที่คอลัมน์อากาศในปลายปิเปตจะแยกของเหลวออกจากส่วนที่ใช้ซ้ำได้ของปิเปต
การเคลื่อนที่ของลูกสูบสามารถออกแบบให้ดำเนินการด้วยตนเองโดยผู้ปฏิบัติงาน หรือโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์ กล่าวคือ ผู้ปฏิบัติงานเคลื่อนลูกสูบโดยใช้มอเตอร์ที่ควบคุมด้วยปุ่มกด
ข้อจำกัดของปิเปตแบบใช้มือ
การใช้ปิเปตแบบมือถือเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดความไม่สบายตัวและถึงขั้นบาดเจ็บได้ แรงที่ต้องใช้ในการจ่ายของเหลวและดันปลายปิเปตออก ประกอบกับการเคลื่อนไหวซ้ำๆ บ่อยครั้งเป็นเวลาหลายชั่วโมง อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดอาการปวดเมื่อยกล้ามเนื้อซ้ำๆ (RS) บริเวณข้อต่อ โดยเฉพาะนิ้วหัวแม่มือ ข้อศอก ข้อมือ และไหล่
ปิเปตแบบใช้มือต้องกดปุ่มด้วยนิ้วหัวแม่มือเพื่อปล่อยของเหลว ในขณะที่ปิเปตแบบอิเล็กทรอนิกส์มีหลักสรีรศาสตร์ที่ดีกว่าเนื่องจากมีปุ่มที่ทำงานด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ดังเช่นในตัวอย่างนี้
ทางเลือกอิเล็กทรอนิกส์
ปิเปตไฟฟ้าหรือปิเปตแบบใช้มอเตอร์เป็นทางเลือกที่เหมาะสมตามหลักสรีรศาสตร์แทนปิเปตแบบใช้มือ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดและปล่อยตัวอย่าง และรับประกันความแม่นยำและถูกต้อง แตกต่างจากปุ่มควบคุมด้วยนิ้วหัวแม่มือและการปรับปริมาตรด้วยมือแบบดั้งเดิม ปิเปตไฟฟ้ามาพร้อมกับอินเทอร์เฟซดิจิทัลสำหรับปรับปริมาตร ดูดและปล่อยตัวอย่างผ่านลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า
การเลือกมอเตอร์สำหรับปิเปตอิเล็กทรอนิกส์
เนื่องจากการใช้ปิเปตมักเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการหลายขั้นตอน ความไม่แม่นยำหรือความไม่สมบูรณ์ใดๆ ที่เกิดขึ้นขณะวัดปริมาณของเหลวเพียงเล็กน้อยนี้ อาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการทั้งหมด และท้ายที่สุดจะส่งผลต่อความถูกต้องแม่นยำโดยรวม
ความถูกต้องและความเที่ยงตรงคืออะไร?
ความแม่นยำเกิดขึ้นเมื่อปิเปตจ่ายปริมาตรเท่ากันหลายครั้ง ความแม่นยำเกิดขึ้นเมื่อปิเปตจ่ายปริมาตรเป้าหมายได้อย่างแม่นยำโดยไม่มีข้อผิดพลาด ความเที่ยงตรงและความแม่นยำนั้นยากที่จะบรรลุได้พร้อมกัน แต่ในอุตสาหกรรมที่ใช้ปิเปตนั้นต้องการทั้งความเที่ยงตรงและความแม่นยำ อันที่จริง มาตรฐานที่สูงมากนี้เองที่ทำให้สามารถทำซ้ำผลการทดลองได้
หัวใจสำคัญของปิเปตอิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดคือมอเตอร์ ซึ่งมีผลอย่างมากต่อความแม่นยำและความถูกต้องของปิเปต นอกเหนือจากปัจจัยสำคัญอื่นๆ เช่น ขนาดตัวเครื่อง กำลังไฟ และน้ำหนัก วิศวกรออกแบบปิเปตส่วนใหญ่เลือกใช้มอเตอร์แบบสเต็ปเปอร์หรือมอเตอร์กระแสตรง อย่างไรก็ตาม ทั้งมอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์กระแสตรงต่างก็มีข้อดีและข้อเสียของตนเอง
มอเตอร์ DC
มอเตอร์กระแสตรง (DC motors) เป็นมอเตอร์แบบง่ายที่หมุนเมื่อได้รับพลังงานกระแสตรง ไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนเพื่อให้มอเตอร์ทำงาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความต้องการการเคลื่อนที่เชิงเส้นของปิเปตอิเล็กทรอนิกส์ โซลูชันมอเตอร์กระแสตรงจึงต้องใช้สกรูนำและเฟืองเพิ่มเติมเพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นและให้แรงที่ต้องการ โซลูชันมอเตอร์กระแสตรงยังต้องการกลไกป้อนกลับในรูปแบบของเซ็นเซอร์แสงหรือตัวเข้ารหัสเพื่อควบคุมตำแหน่งของลูกสูบเชิงเส้นได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากความเฉื่อยสูงของโรเตอร์ นักออกแบบบางรายอาจเพิ่มระบบเบรกเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งด้วย
มอเตอร์สเต็ปเปอร์
ในทางกลับกัน วิศวกรหลายคนนิยมใช้โซลูชันแอคทูเอเตอร์เชิงเส้นแบบสเต็ปเปอร์ เนื่องจากติดตั้งง่าย ประสิทธิภาพยอดเยี่ยม และต้นทุนต่ำ แอคทูเอเตอร์เชิงเส้นแบบสเต็ปเปอร์ประกอบด้วยมอเตอร์สเต็ปเปอร์แม่เหล็กถาวรที่มีโรเตอร์แบบเกลียวและแท่งฟิลาเมนต์ในตัว เพื่อสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้นโดยตรงในขนาดกะทัดรัด
วันที่เผยแพร่: 19 มิถุนายน 2024