培地ディスペンサーまたは培養培地ディスペンサーは、溶融寒天などの実験用培地やトルエンなどの腐食性または揮発性溶媒などの液体を少量（通常 1 ～ 50 ml）繰り返し一連の容器（ペトリ皿、試験管、フェルンバッハフラスコなど）に供給する装置です。このようなディスペンサーは生物学的または化学的汚染なしに作動することが重要であるため、内部を環境から密閉し、使用前に簡単に洗浄および滅菌できるように設計する必要があります。少なくとも、培地ディスペンサーは、排出チューブまたは注ぎ口に接続された何らかのポンプで構成されます。研究室で使用されるディスペンサーは、培地がポンプから排出される際の速度と量を制御するために マイクロコントローラに接続されることもよくあります。
実験室用培地ディスペンサーには、フローティングピストン式、シリンジポンプ、ペリスタルティックポンプ、ピペットまたはピペッター、加圧注入セルなどが含まれます。ロータリー式ポンプは、一般的に実験室用培地のディスペンシングには適していません。
メディアディスペンサーのリスト
フローティングピストン
フローティングピストン型には、電動式と手動式の2種類があります。どちらも、流体の流れを一方向に限定するために、装置の両端にチェックバルブが備えられています。
誘導ポンプ
電動フローティングピストン式メディアディスペンサーは、誘導ポンプの原理に基づいています。この設計では、シリンダー（通常は高品質の強磁性ステンレス鋼）内に収納されたフローティングピストンが、シリンダー内部の銅コイルとピストン周囲の磁気パルスによって振動します。ピストンがシリンダー内で前後に振動することで、シリンダーの一端から流体が吸入され、他端から流体が排出されます。[1]
ボトルトップ
ボトルトップ型培地ディスペンサーは、モーター駆動の誘導ポンプに代わる安価な選択肢です。このタイプは、プランジャーにピストンが取り付けられており、プランジャーがバネに押し付けられて押し下げられます。バネがピストンを元の位置に戻すと、下部のリザーバーから培地が吸い上げられます。プランジャーを再び押し下げると、ディスペンサーの先端から培地が噴出します。前述の電動式と同様に、ボトルトップ型ディスペンサーにはガスケットやシールがありません。前述のモデルとは異なり、このディスペンサーは電気を必要としません。ただし、供給ボトルの補充が必要になるまでに吐出できる培地の総量には制限があるため、小規模な用途には便利ですが、大規模な用途には適していません。また、ピペットよりも校正が難しいという欠点もあります。[2]
固形培地ディスペンサー
粉末、樹脂、マイクロビーズ、ビーズなどの固体材料を吐出できるディスペンサーです。穴の開いた金属板に、吐出する固体材料を一定量保持します。穴に「粉末」を充填した後、スライダーを引くと穴が開きます。この方法は「ドロップダウン方式」とも呼ばれ、粉末をチューブ、ウェル、またはマイクロタイタープレートに滴下します。この装置は非常に精度が高いため、研究室や製薬業界で広く使用されています。
シリンジポンプ
シリンジポンプは、1本以上のシリンジを予め充填し、モーター駆動のリードスクリューを備えた機械装置に装着することで構成されます。このリードスクリューは、シリンジの往復プランジャーを指定された距離、指定された間隔で押し出します。これらの装置は極めて高精度で脈動がありません（つまり、流体は蠕動ポンプや誘導ポンプの脈動ではなく、連続的に吐出されます）。しかし、吐出量は接続されたシリンジの総容量に制限されます。また、一度空になったシリンジは、再使用する前に再度充填する必要があるため、ボトルトップディスペンサーよりも用途が限定されます。また、現在市販されている培地ディスペンサーの中で最も高価なタイプの一つです。一般的なシリンジポンプ媒体には、酸、化学薬品、冷却剤、可燃性流体、腐食性物質、ガソリンまたはディーゼル燃料、非液体ガスまたは空気、地下水、危険物、高粘度流体、液体金属、油、飲料水、塩水、接着剤、高温媒体などがあります。
圧力シリンジポンプの種類は会社によって異なります。
- 低圧 (290N): このシリンジ ポンプは、少量 (ナノリットル) の高精度投与に適しています。
- 中圧（1000N）：このシリンジポンプは、高圧（200バール）のシステムに流体を正確に注入するために作られています。
- 高圧 (2600N): これは中圧バーと同じように機能しますが、投与技術の圧力は最大 510 バールまでの範囲になります。
- 超高圧（7000N）：この超高圧は、高圧（最大13,000psi）の点で極端な条件に適しています[3]
蠕動ポンプ
これらの欠点にもかかわらず、蠕動ポンプはこれまで大量の実験用培地を分注するための業界標準となってきました。蠕動ポンプは、リザーバーから任意の数の容器に液体を連続的に分注することができ、流動性の薄い液体だけでなく、粗い液体、濃い液体、ざらざらした液体にも使用できます。また、他の多くのディスペンサー タイプとは異なり、ポンプで送られた液体が配送中に接触するのは、その液体が移送されているチューブのみです。内部のピストン、プランジャー、ダイアフラムとは一切接触しないため、最高度の滅菌が保証され、事実上あらゆる化学物質の相互汚染が防止されます。ただし、その機能性は、このチューブの柔軟性の寿命に制限され、完全性を失わずに数十万回の圧縮に耐えることができなければなりません。液体の配送は脈動します。チューブの柔軟性にばらつきがあるため、最も精度の低いディスペンサー形式の一つです。蠕動ポンプのチューブは予期せず破裂することがあります。多くのポンプには破裂した液体を封じ込めるためのシールドが組み込まれていますが、破裂すると慎重にタイミングを計った実験手順が台無しになったり、ポンプ自体の内部機構が損傷したりする可能性があります。マイクロプロセッサに依存し、機械的な故障の際に役に立たないポンプは他にほとんどありません。シリンジポンプとともに、市場で最も高価なディスペンサーを構成しています。[4]
ピペット
ピペットは、プランジャーを内蔵した中空円筒に接続された細長い管状のチップで構成されています。ピペットは、最もシンプルで小型、そして基本的な形態においては最も安価な培地ディスペンサーであり、脈動もありません。しかし、一度に効率的に輸送できるのは1～2回分だけで、後部から充填しない限り、チューブのチップを常にソース容器に挿入して充填する必要があり、これにより汚染の機会が繰り返し生じます。また、容器への充填時間と、各充填の正確性と精度を確保するために必要なエネルギーの両面において、他のどのタイプのディスペンサーよりも多くの作業が必要になります（デジタルピペットは手動ピペットよりも高速で、1回の充填あたりの作業量が少なくて済みますが、電源の可用性と機械の故障の可能性に左右されます）。利点としては、シンプルなピペットは可動部品が少なく、故障がほとんどまたは全くなく、研磨剤を含む培地を含む、濃い培地から薄い培地まで比較的容易に移動させることができます。
圧力注入セル
圧力注入セルディスペンサーは、極めて純度が高く粘性のない媒体を極めて微量にしか注入できませんが、その精度は極めて高いです。このディスペンサーのセルは通常0.5～2mlの容量で、ディスペンサーに挿入する前に遠心分離機を用いて個別に充填する必要があります。充填後は、タンクから放出されるヘリウムや窒素などの不活性ガスの圧力によって、最大8,500ポンド/平方インチ（59MPa）の圧力でセルに押し付けられ、吐出される液体の量が決まります。圧力注入セルは、可動部品を介さずに直接液体に力を加えることで液体を移動させるため、「容積型」ではなく「動的」ポンプ型に分類されます。
参照
参考文献
- ^ Bloch, Heintz P. (2001年9月). 誘導ポンプが困難な潤滑問題を解決する(PDF) . HP in Reliability . 2013年8月5日閲覧.
- ^ ドナルド・L・パヴィア、ゲイリー・M・ランプマン、ジョージ・S・クリズ、ランドール・G・エンゲル（2012年2月3日）。『マイクロスケール・アプローチ：有機実験技術』第5版、Cengage Learning、616ページ。ISBN 978-1-133-71218-3. 2013年8月5日閲覧。
- ^ "cetoni GmbH: Technics". www.cetoni.de . 2016年12月3日閲覧。
- ^ イアン・A・ホープ（1999年12月9日）C.エレガンス：実践的アプローチ。オックスフォード大学出版局。54ページ。ISBN 978-0-19-159198-3. 2013年8月5日閲覧。
