自動化液體處理指的是使用自動化系統(tǒng)而不是人工將液體從一個位置轉(zhuǎn)移到另一個位置的行為。在進(jìn)行生物學(xué)試驗的研究實驗室中,,液體轉(zhuǎn)移的標(biāo)準(zhǔn)體積范圍為0.5μL至1ml,;然而,一些應(yīng)用中需要納升級別的液體轉(zhuǎn)移,。
自動化液體處理設(shè)備的尺寸,、復(fù)雜程度、性能和價格各不相同,。
從手動到自動液體處理
液體處理最基本的工具是手動移液器,;即手持式設(shè)備,,每個步驟(即每次吸液和放液)都需要重復(fù)的用戶干預(yù)。這一特征使用戶進(jìn)行繁瑣的重復(fù)手和手臂動作,,會造成腕關(guān)節(jié)綜合癥等損傷,。
電子移液器是液體處理系統(tǒng)發(fā)展的下一步。手動和電子移液器都可以有可調(diào)或固定的體積,,它們可以有1-16個通道,。
雖然通過多通道電子移液器實現(xiàn)的通量高于手動單通道移液器,,但仍受到人工的限制,,用戶需要手動填充微孔板的每一行/每一列,。使用自動分配器克服了這一挑戰(zhàn),。自動分配器是一種緊湊型電子設(shè)備,,可同時將液體分配到板的所有孔中(通常為96孔或384孔板),。
大多是實驗室檢測不僅限于液體分配,還包括一系列操作步驟,,形成自動化世界中的“工作流程",。自動化液體處理設(shè)備(也稱為工作站)旨在實現(xiàn)這一目的。自動化液體處理設(shè)備用于實現(xiàn)這一目標(biāo)的主要策略之一是整合各種模塊和振蕩,。為此,,自動化液體處理設(shè)備具有專用軟件,以便用戶可以指示系統(tǒng)應(yīng)該做什么,、何時以及如何做,。
入門級自動化系統(tǒng)的占地面積通常較小,,并且配備了易于使用的軟件,;但是,,它們的靈活性有限(例如,,可以在臺面上整合的模塊的類型和數(shù)量,、方法的復(fù)雜性),。更復(fù)雜的自動化系統(tǒng)不僅允許在臺面上整合更多的模塊/配件,,而且還可以輕松升級或整合其他設(shè)備甚至完整的工作站,。
在某些情況下,,僅需要實現(xiàn)部分工作流程(即步驟)的自動化,而不是整個工作流程,。在這些情況下,,入門級自動化系統(tǒng)通常是一個不錯的選擇。
總體而言,,選擇適合實驗室的液體處理技術(shù)取決于:(i) 通量,,(ii)工作流程的復(fù)雜性,(iii)可用預(yù)算,,(iv)實驗室空間和 (v)無菌性和控制交叉污染措施的要求 (vi)可追溯性,和(vii) 精度,。
自動化液體處理的精度
移液精度取決于液體性質(zhì),、移液技術(shù),在手動移液中,,取決于用戶的技能和專注度,,對于樣本處理的標(biāo)準(zhǔn)化至關(guān)重要,。
液體性質(zhì)是該物質(zhì)固有的,,受溫度,、大氣壓力和濕度等環(huán)境條件的影響,。這些特性包括:
- 粘度(流動特性)
- 密度(質(zhì)量/單位體積)
- 粘附/內(nèi)聚(粘性)
- 毛細(xì)作用(對重力和大氣壓起作用的趨勢)
- 表面張力(使液體獲得最小表面積的彈性趨勢)
- 接觸角(液體與實驗室器皿表面的夾角)
- 蒸汽壓(液體表面上方蒸汽產(chǎn)生的壓力)
先進(jìn)的自動化液體處理設(shè)備(及其幾個入門級自動化設(shè)備)可以通過調(diào)整多個參數(shù)來解釋這些液體特性,例如(i) 吸液和放液的速度(流速),;(ii) 吸入開始和結(jié)束時吸入的空氣量(吹出量和空氣輸送量),,(iii) 移液器頭在吸出液體前留在液體中的時間(沉淀時間),以及(iv) 吸液和放液后移液器頭移出液體的速度(交換速度)等,。
移液技術(shù)的類型也會嚴(yán)重影響精度,。雖然有幾種移液技術(shù),但根據(jù)其驅(qū)動液體運動的方式,,大多數(shù)移液器可分為以下四大類之一:空氣置換、液體置換,、正置換和聲學(xué)技術(shù),。
移液技術(shù)的演變
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