Микрошприцы: описание и применение

Хроматография – это современный физико-химический метод анализа состава вещества. Большинство исследуемых смесей вводят в аналитический прибор в жидком или газообразном виде, используя микрошприц. Это особое лабораторное оборудование, которое позволяет наиболее точно дозировать объем пробы, попадающей в испаритель хроматографа.

Строение и применение микрошприцов

Конструктивно каждое изделие состоит из нескольких основных частей:

• корпус из химически и термически обработанного стекла объемом от нескольких микролитров до десятков миллилитров;

• подвижный заменяемый шток. Шток должен иметь одинаковую плавность хода по всей длине корпуса и обеспечивать герметичность при давлении выше атмосферного на 0,3 МПа;

• высокопрочная игла из тефлона, нержавеющей стали с защитным покрытием, платины и т. д. Внутри иглы расположена тонкая проволочка из вольфрама. Она доходит до края острия, не оставляя мертвого объема анализируемого вещества;

• в некоторых моделях предусмотрены ограничители, которые помогают зафиксировать объем.

Принцип действия основан на вытеснении заданного объема пробы под давлением штока. Для точности на корпусе нанесена линейная измерительная шкала. Материал корпуса не должен химически взаимодействовать с исследуемым веществом. 

Микрошприц позволяет вводить жидкие пробы вязкостью до 20 сантипуаз, готовить смеси для калибровки хроматографов, дозировать последовательно в несколько планшетов (исследования биологического материала). 

Виды изделий

Микрошприцы классифицируются по нескольким признакам.

По способу заточки иглы:

• со скошенным концом (например, МШ-1М, МШ-10М, МШ-50М от ОАО «Цвет», Дзержинск). Угол скоса безкернового острия 12 градусов. Хорошо проникают сквозь мембрану, используются в газовой хроматографии;

• с тупым концом (например, М-50 «Агат»). Заточка под углом 90 градусов. Применяются в жидкостной и тонкослойной (редко) хроматографии;

• с сужающимся концом. Угол на острие 8 градусов. Используются для многократных инжекций в автосамплерах;

• со срезом. Иглы для биологических исследований и ветеринарии;

• с закрытым концом. Не засоряются при прокалывании, для впрыскивания предусмотрена боковая прорезь.

По способу крепления иглы:

• металлический замок;

• тефлоновый замок TLL;

• вклеенный несъемный замок;

• резьбовое соединение.

По способу измерения объема:

• изделия с винтовым штоком;

• изделия с цифровой индикацией.

Микрошприцы, как любое другое лабораторное оборудование и приборы, требует бережного обращения и соблюдения правил техники безопасности. 

Правила работы с микрошприцем

Для обеспечения максимальной точности анализа нужно знать и выполнять правила работы с микрошприцами:

1. Для отбора пробы в анализируемую среду погружается только игла. Забор происходит при выдвижении плунжера.

2. При попадании пузырьков воздуха в жидкость необходимо их удалить, несколько раз подвигав шток.

3. Объем измеряют при строго вертикальном положении корпуса шприца на уровне глаз.

4. Удерживая микрошприц в вертикальном положении, прокалывают мембрану испарителя, вводя иглу на всю длину.

5. Ввод пробы производят однократным нажатием штока. После впрыска игла должна находиться в испарителе еще 3-5 секунд. За это время испаряется вся жидкость, которая может остаться на кончике.

6. После работы шприц промывают этанолом. Для каждого типа анализируемых веществ желательно иметь отдельный микрошприц.

Для продления срока службы изделия все усилия должны прилагаться строго вдоль оси. Иначе игла и шток быстро деформируются. При затрудненном ходе поршня рекомендовано суточное замачивание в дистиллированной воде или промывка корпуса растворителем.

Производители микрошприцев

Качественное лабораторное оборудование и приборы представлены на рынке как отечественными, так и зарубежными изготовителями. 

Хорошую репутацию имеет компании Hamilton. Она производит микрошприцы для газовых и жидких сред с химически стойким корпусом из боросиликатного стекла. Плунжер изготовлен из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием (политетрафторэтилен).

Фирма SGE производит шприцы различных модификаций для хроматографического анализа веществ. Ассортимент продукции включает изделия объемом до 100 мл. Известны также марки ILS и Unimetrics.

Продукция отечественного производства «ТД Цвет»

Одним из самых известных отечественных производителей, поставляющих на рынок лабораторное оборудование, является ОАО «Цвет». Фирма разрабатывает и производит аппараты и комплектующие для аналитических лабораторий нефтехимической, химической, газовой, пищевой и других отраслей промышленности. Вся продукция сертифицирована и имеет гарантию 18 месяцев. 

Предприятие выпускает микрошприцы серии МШ – с острым кончиком. Модели различаются объемом стеклянного корпуса и ценой деления измерительной шкалы. Ассортимент изделий:

• МШ-1М – микрошприц для дозирования проб объемом до 1 мкл с точностью до 0,02 мкл;

• МШ-10М – шприц для дозирования проб объемом до 10 мкл с точностью до 0,2 мкл;

• МШ-50М – шприц для дозирования проб объемом до 50 мкл с точностью до 1 мкл.

Характеристики изделий:

• предел систематической погрешности в измерении объема не более 5%;

• предел случайной погрешности в измерении объема не более 1%;

• число впрыскиваний – до 50000 при высокой квалификации лаборанта.

Модель МШ-10М оснащена направляющей для фиксации отобранного объема анализируемого вещества и защиты плунжера от поломки. Для изготовления своей продукции «ТД Цвет» использует новые технологичные материалы, гарантирующие долговечность шприца и химическую инертность к исследуемым пробам. Специальным образом заточенное острие иглы обеспечивает минимальное сопротивление при проколе мембраны. 

Продукция отечественного производства НПФ «Агат» (Лабораторные технологии).

Научно-производственная фирма «Агат» в г.Дзержинск более 20 лет занимается разработкой и выпуском микрошприцов различных модификаций с использованием последних технических достижений в этой области. Ассортимент продукции:

• М-1 для отбора проб объемом до 1 мкл с точностью до 0,02 мкл;

• М-10М для отбора проб объемом до 10 мкл с точностью 0,2 мкл. Объем иглы 0,8 мкл;

• М-50 для отбора проб объемом до 50 мкл с точностью до 1 мкл. Объем иглы 1,1 мкл.

• М-1 для отбора проб объемом до 1 мл;

• М-2 для отбора проб объемом до 2 мл;

• М-5 для отбора проб объемом до 5 мл;

• М-10 для отбора проб объемом до 10 мл;

• М-100 для отбора проб объемом до 100 мкл с точностью до 1 мкл. Объем иглы 1 мкл.

Все модели шприцов могут изготавливаться с тупоконечной или остроконечной иглой. Шток обеспечивает герметичность при повышенном давлении в течение 15 секунд. Микрошприцы имеют плунжер из нержавеющей стали и противооткатную муфту либо направляющую (в зависимости от варианта исполнения). К каждому изделию в комплекте прилагается защитный футляр, иглоочистка и инструкция по эксплуатации.

Химические технологии постоянно развиваются и дорабатываются. Выпускаются новые, более современные материалы, которые позволяют сделать лабораторное оборудование еще более точным и долговечным. Это в равной степени относится и к производству микрошприцов. Поэтому стоит следить за обновлениями для повышения качества проводимых анализов.