Способ отсчета дозы при микроинъекции водного раствора в биообъект пневматическим давлением

 

Изобретение предназначено для инъецирования водных растворов биологических веществ в биообъекты и позволяет повысить точность отсчета дозы. Согласно способу заполняют кончик микропипетки водным раствором, повышают давление газа до произвольных давлений Р и Р, , измеряют мещение мениска L водный раствор - собственный пар в конической части, видимой в оптический микроскоп, при изменении давления от Р, до P,j, конусность определяют как К °4ir г) .где ot - коэффициент поверхностного натяжения водного раствора на границе, повьшают давление газа до , когда из кончика микропипетки появляются пузырьки газа, определяют давление Р выдавливания дозы как Р (0,9-0,8) Р , снижают давление до Р - давления я заполнения микропйпетки заданной дозой V, которое определяется I Рд. lLl о. К заполняют 1б,75а с w петку дозой и повьшают давление до PJ , которое выбирают меньшим Р - для исключения возможного резкого изменения конусности в самом кончике микропипетки, что обеспечивает проведение дозированной микроинъекции в биообъекты размером ме« нее 2-3 мкм. 1 ил. f ofT/vruvfCffoff Aftfft efr fte ,.racvT O IrffuOtf aff a Offfr tfvffifffft fHfu/fpo/rcf/rfvrrfff Mt/f iCfffCfrtrrTf O«vrT , /JД MuHfffffcffrf/rtfnJ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д) 4 А 61 М 5/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ заполняют пиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОИ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21) 3890929/28-14 (22) 25.04.85 (46) 15.02.87. Бюл. В. 6 (71) Специальное конструкторское бюро биологического приборострое ния АН СССР (72) В.А.Бондарев и Ю.А.Попов (53) 615.475 (088.8) (56) Приборы и методы для микроэлектродного исследования клеток.

Пущино, АН СССР, 1975, с.141-146.

Авторское свидетельство СССР

11 721107, кл. А 61 М 5/20, 1980. (54) СПОСОБ ОТСЧЕТА ДОЗЫ ПРИ МИКРОИНЬЕКЦИИ ВОДНОГО РАСТВОРА В БИООБЪ-.

ЕКТ ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение предназначено для инъецирования водных растворов биологических веществ в биообъекты и позволяет повысить точность отсчета дозы. Согласно способу заполняют кончик микропипетки водным раствором, повышают давление газа до произвольных давлений P u P, измеряют перемещение мениска L водный раствор— собственный пар в конической части, видимой в оптический микроскоп, при изменении давления от Р, до Рд, ко нусность определяют как

„.Я0„„1289502 А1

g<(— - 1- ,где о — коэффициент

L поверхностного натяжения водного раствора на границе, повышают давление газа до Р„,, когда из кончика микропипетки появляются пузырьки газа, определяют давление Р выдавливания дозы как Р = (0,9-0,8) Р„ снижают давление до P — давления заполнения микропипетки заданной дозой V которое определяется петку дозой и повышают давление до

Рз, которое выбирают меньшим Р„ для исключения возможного резкого изменения конусности в самом кончике микропипетки, что обеспечивает проведение дозированной микроинъекции в биообъекты размером ме« нее 2-3 мкм. 1 ил.

89502 2 водным раствором. Подают в микропипетку произвольные давления газа

Р и P, достаточные для перемещения

1 2 мениска водный раствор — собственный пар в конической части микропипетки, видимой в оптический микроскоп, измеряют перемещение мениска при изменении давления от Р до P . Так

1 как водный раствор и внутрейнее

Ю содержимое большинства биообъектов представляет собой сильноразбавленные водные растворы, вследствие чего их граничное поверхностное натяжение практически равно нулю, а вода

15 практически полностью смачивает чистую поверхность стекла (угол смачивания.равен нулю ), то каниллярное давление Р, которое необходимо преодолеть для перемещения ме2О киска, зависит от радиуса капилляра R и эта зависимость выражается формулой

2сА

R допуская при этом, что в связи с малым углом конуса радиус капилляра равен радиусу мениска.

Далее определяют конусность К

ЗО внутренней поверхности кончика микропипетки по формуле (I) . Формула (1) выводится по известной зависимости

2 (R I, 35 2К где R

1 P

2d иR= —— 2

1 12

Изобретение относится к медицине и биологии, преимущественно для инъецирования водных растворов био.-т логических веществ в биообъекты.

Цель изобретения — повышение точности отсчета дозы.

На чертеже изображен конический кончик мнкропипетки с обозначениями для вывода расчетных формул.

Способ заключается в том, что заполняют конический кончик микропипетки водным раствором, повышают давление rasa в .микропипетке до произвольных давлений Р, и P, достаточных для перемещения мениска водный раствор — собственный пар в конической части микропипетки, видимой в оптический микроскоп, измеряют перемещение мениска .при изменении давления от Р

1 1 (1). 25

L где Ы вЂ” коэффициент поверхностного натяжения водного раствора на границе водный раствор— собственный пар;

1- — величина-перемещения мениска9 повышают давления сжатого газа до величины Р„, соответствующей моменту появления из кончика микропипетки

"пузырьков. rasa определяют давление

P выдавливания дозы из условия

Ps С0 9-098) снижают давление в микропипетке до величины P соответствующей заполнению микропипетки заданной дозой водного раствора, причем величину давления P определяют по формуле (2) заполняют микропипетку заданной дозой, далее вводят микропипетку в биообъект, повышают давление в микропипетке до величины P и выдав3 ливают в биообъект дозу.

Способ реализуют следующим образлм.

Заполняют конический кончик микропипетки за счет капиллярных сил

Согласно данным, полученным с помощью электронной микроскопии, ко40 нусность наружной поверхности кончика микропипетки при наружном диаметре кончика R„ c 095 мкм сохраняется такой же и при радиусе кончиRH ) 095мкм

Следовательно, конусность внутренней поверхности кончика микропипетки в основном также остается постоянной.

Для радиусов кончика 0904 R (0,5 мкм соблюдается зависимость между капиллярным давлением P и внутренним радиусом R капилляра, соответствующая формуле (3).

Аналогично управляют с помощью давления газа перемещением мениска водный раствор — собственный пар в коническом кончике микропипетки с радиусом R <0,5 мкм, невидимом из-за

1289502 волновых ограничений и аберрации оптической системы в оптическом

1 микроскопе, а величину дозы определяют как объем усеченного конуса.

Для этого повышают давление в микропипетке до критического значения

Р„, соответствующего моменту появления из кончика микропипетки пу-. зырьков газа (кончик опущен в инъе-. цируемый раствор), далее снижают 10 давление до значения Р, соответствующего давлению выдавливаниф дозы.

Для исключения возможного резкого изменения конусности в самом кончике микропипетки принимают Р з — (0,9-0,8) Р„р .Определяют по формуле (2) давление сжатого газа P соответствующего заполнению микропипетки за счет капиллярных сил прн уменьшении давления от Р до Р 20 заданной дозой V водного раствоРа.

Формула (2) выводится из формулы объема усеченного конуса с основаниями 2R и 2R„. э 4

ЪН

V= — -(R+R+R R), 3 з — 5,52 ави.где Н вЂ” высота усеченного конуса, подставляя значения

2c(R з р з

2(R — R ) иН=

К и решая уравнение

40 Формула изобретения

Пример . Требуется инъециро" вать дозу 5.10 мл сильноразбавленного водного раствора в биообъект из микронипетки с внутренним диаметром 45 кончика менее 0,5 мкм и предварительно измеренной по формуле (!) конусностью К = 0,1. Так как инъецируемый раствор представляет собой сильнораэбавленный водный раствор, его iO коэффициент поверхностного натяжения принимают равным коэффициенту поверхностного натяжения для воды М=

= 72,8 дин/см. Например, при диаметре кончика микропипетки 0,1 мкм кри- 55 тическое давление P начала выделе КО ния пузырьков газа равно 29,12 атм.

Далее определяют давление выдавливания дозы P относительно- Р, получим р = (0,9-0,8) Р„ = 26.атм.

Определяют давление Р

Снижают давление в микропипетке до значения Р, = 19,52 атм, заполняя при этом кончик микропипетки инъецируемым раствором (кончик опущен в инъецируемый раствор), далее вводят микропипетку в биообъект и, повышая давление сжатого газа до значения

P = 26 атм выдавливают в него заданз ную дозу Ч.

Предложенный способ обеспечивает высокую точность дозирования, так как измерение давления при применении образцовых манометров осуществляется с точностью не хуже +1X, а погрешность иэ-эа изменения конус«. ности в невидимой в оптическом микроскопе части кончика микропи петки будет значительно уменьшена тем, что конусность при определении давления сжатого газа входит а формулу в степени 1/3. Применение способа дает возможность проведения дозированной микроинъекции в биообъекты размером менее 2-3 мкм.

Способ отсчета дозы при микроинъекции водного раствора в биообъект пневматическим давлением, включающий заполнение конического кончика микропипетки водным раствором, повышение давления газа до величины P соответствующей началу перемещения мениска, определение конусности внутренней поверхности кончика микропипетки, введение дозы под давлением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности отсчета дозы, дополнительно повышают давление газа от величины

Р, до Рд, достаточной для перемещения мениска в конической части микропипетки, видимой в оптический микроскоп, измевяют перемещение ме5

К определяют ниска, конусность по формуле

1 1

; 4 ot. (— — ---)

Р Р

К =. .

1 — 1

Ч К

16,75d.

Составитель Н.Андриенко

Редактор А.Долинич Техред В. Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 7837/6 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, где 1 — коэффициент поверхностного натяжения водного раствора;

1, — величина перемещения мениска;

Р, и Р— величины давлений, соответствующих соответственно началу и окончанию перемещения мениска, повышают давление газа до величины

Р„, соответствующей моменту появления из кончика микропипетки пу1289502 зырьков газа, определяют давление

P выдавливания дозы из условия з

Р = (0,9-0,8) Р сникают давление газа до величины

P, соответствующей заполнению микропипетки заданной дозой V причем величину давления Р определяют по

4 формуле

15 заполняют микропипетку заданной дозой V и повьпчают давление газа до величины P з