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ピペッティングガイドよりよい結果を得るために

Part 1:評価と選定

ピペットとチップテクニック

エルゴノミクスメンテナンス

操作

RAININPipetting 360°

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目次

1. はじめに 3

2. 評価と選定–ピペット 4 空気置換式ピペット 5ポジティブディスプレイスメントピペット 5空気置換式ピペットのしくみ 6手動シングルチャンネルピペット 7電動シングルチャンネルピペット 8マルチチャンネルピペット 9ハイスループットピペッティングシステム 10スペシャリティピペット 11ポジティブディスプレイスメントピペット 11連続分注器 12ピペットコントローラー 13ボトルトップディスペンサー 14

3. 最適なチップの選択：デザイン、品質、フィット 16チップのデザイン 16チップの品質 16チップの種類 20特殊アプリケーション向けスペシャリティチップ 20

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1. はじめに

Good Pipetting Practiceは、ピペットユーザーの方々をサポートする目的で作成されたガイドラインです。よりよい結果を得るための、ピペットやリキッドハンドリング機器の選択肢、正しいピペッティング方法、人間工学的なテクニック、校正、日常操作について記載しています。少量の液体をマイクロリットルやミリリットルレベルでピペッティング、または測定、分注することは、おそらく研究ラボで最も頻繁に行われている作業であり、この作業を迅速かつ正確に行うことがラボにおける作業を成功に導く必須条件ではないでしょうか。空気置換式ピペットは、その数々の利点によりラボで広く使用されており、少量の液体を効果的に分注するのに最適なピペットです。最新の高品質のピペットとチップを使用することで、高度な生産性、それにともなう工数の節減が実現します。

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2. 評価と選定 – ピペット

最適な結果とより高い生産性を得るためピペッティングツール、そしてより優れた人間工学的特長を備えたピペットや特定のアプリケーションに最適な機能を提供するピペットが数多くあります。マイクロピペットには、大きく2つの種類があります。1つは空気置換式であり、もう一つはポジティブディスプレイスメント式です。どちらもピストンの直径と移動距離によって、吐出する液体の容量が決定されます。

ピストン シャフト

シャフト

部分真空 ピストン

使い捨てチップ キャピラリ

サンプル

サンプル

図1：空気置換式とポジティブディスプレイスメント式ピペット

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空気置換式ピペット

• 水性サンプルを非常に正確に分注可能• 安価

空気置換式ピペットは、ラボで最も一般的に使用されているピペットです。このピペットを使用するには、まずチップの先端を液体サンプルに挿入し、プランジャーボタンを離します。これにより、ピストンがピペット本体内で上に動き、内部の空気が陰圧状態になり、設定した容量の液体サンプルを採取することができます。

ポジティブディスプレイスメント式ピペット

• ほとんどの水性サンプルを正確に分注可能• 粘性、密度、揮発性、腐食性の高いサンプルに最適

空気置換式ピペットほど多くはありませんが、ポジティブディスプレイスメント式ピペットも、ラボで広く使用されています。このピペットは、使い捨てタイプのピストンとキャピラリーシステムを採用しており、これらが設定した容量の物理的空間をつくっています。ピストンはサンプルに直接接触し、ピストンが上がるとサンプルがキャピラリ内に吸引されます。ポジティブディスプレイスメント式ピペットは、水性サンプルのピペッティングにおいて高度な正確さと精密さを提供しますが、特に粘性、密度、揮発性、腐食性の高い溶液での使用に適しています。ポジティブディスプレイスメント式ピペットに使用される使い捨てタイプのキャピラリとピストンは、空気置換式ピペットで使用される使い捨てチップよりも高価なため、どちらのピペットを使用しても同様の結果が得られる場合は、空気置換式の使用が推奨されます。

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空気置換式ピペットのしくみ

ピストンは、プランジャーを操作すると動きます。プランジャーとピストンは、ピストンスプリングによって（または電動ピペットのモーターで）元のポジションに戻ります。大気圧の影響を受けて、液体サンプルは陰圧状態のピペット内部の空気相へ向かって吸引されます。理論的には、チップ内の液体の容量は、ピストンによって生じた空気の容量と同じです。

ピストンが上に引き上げられる

大気圧がサンプルをチップ内に移動させる

図2:空気置換式ピペットのしくみ

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図3:手動ピペット

手動シングルチャンネルピペット

ラボで使用される最も一般的なピペットは、手動のシングルチャンネルピペットです。容量は0.1μLから20mLまで、さまざまな容量設定を備えた多彩なピペットがあります。容量可変式のピペットは、1970年代初頭に登場しました。それ以降、大きな人間工学的設計のプランジャーボタン（液体の吸引・吐出時に使用）を備えたもの、また片手で容量調整ができるもの、機械的な容量表示、ピペッティング作業中に手を休ませることができるフィンガーフック、簡単にチップの取り外しができるようショックアブソーバーを備えたイジェクションボタンを備えたものなど画期的な設計の手動シングル チャンネルピペットが開発されてきました。

容量設定/プランジャーボタン

チップイジェクションボタン

フィンガーフック

容量ロック

容量ディスプレイ

人間工学的設計のハンドル

クイックリリースチップイジェクションアーム

シャフト

使い捨てチップ

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電動シングルチャンネルピペット

電動ピペットは1980年代半ばに登場しました。電動の空気置換式ピペットでは、吸引と吐出がマイクロプロセッサによって制御されています。吸引と吐出は、手動ピペットのように親指でプランジャーボタンを押すまたは離すという動作はなく、トリガーを押すことによって開始します。電動ピペットを使用することにより、ほとんどのユーザーは、より一貫性のあるサンプルの吸引と分注ができ、正確性と繰り返し性が向上します。これにより、ユーザー間のばらつきが実質上なくなります。現代の電動ピペットは、優れたユーザーインターフェイスと大型のカラーディスプレイを備え、簡単に操作できるようになっています。このような電動ピペットは多用途性に優れ、連続分注や滴定制御、連続希釈、未知のサンプル量の測定などのような複雑な作業を正確に行うのに非常に便利です。電動ピペットを使用すれば、チップ内で2種類の溶液を混合するようピストンの連続動作をプログラムすることも容易です。吸引・吐出の速度制御機能を搭載した電動ピペットは、幅広い種類の液体のピペッティングに使用することができます。最速スピードは、液体サンプルのピペッティングに適しており、速度を遅くすれば、粘性の高いサンプル、発砲の防止、せん断力に注意を払う必要のあるサンプルのピペッティングに最適です。

図4:電動ピペット

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マルチチャンネルピペット

マルチチャンネルピペットは、ハイスループットが求められるアプリケーションに最適です。96ウェルプレートのELISA作業、DNA合成のためのPCRなどのアプリケーションもそれに含まれます。レイニンの軽量型8または12チャンネルモデルのような革新的設計のマルチチャンネルピペットは、人間工学を考慮して設計されており、すべてのチップを迅速かつ確実に取り付けることができ、全チャンネルにおいて一貫したサンプルピックアップを実現します。アジャスタブルスペーサーは、ユーザーがチップの間隔を設定することができ、96ウェルプレートからチューブや24ウェルプレートのように異なるフォーマット間の分注にも対応することができます。マルチチャンネルピペットとアジャスタブルスペーサーは、手動、電動モデルがあり、幅広い容量範囲に対応します。

図5:マルチチャンネルピペット

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ハイスループットピペッティングシステム

96ウェルの吸引、分注を一度に行うピペッティングシステムはマルチウェルプレートでの迅速かつ効率的なワークフローを実現します。最近まで、高価なロボットシステムだけが96ウェルのピペッティングでの選択肢でした。しかし、レイニンの完全手動の卓上型ピペッティングシステムであるリクイデーター96は、電気や、プログラミング、難解なオペレータートレーニングなどが一切必要ありません。96ウェル、384ウェルピペッティングを簡素化、合理化し、ラボまたはフィールドでも使用することが可能です。

図6:リクイデーター卓上型ピペッティングシステム

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スペシャリティピペット

その他のピペット（またはリキッドハンドリング機器）は、空気置換式ピペットより一般的ではありませんが、その特殊なデザインや目的にあった設計によってユーザーから評価され、しばしば好まれて使用されています。

ポジティブディスプレイスメントピペットレイニンのPos-Dは、手動のポジティブディスプレイスメントピペットの一例です。このピペットは、使い捨てピストンとキャピラリーシステムを装備しており、これらが設定した容量の物理的空間を作り出します。ピストンはサンプルに直接接触し、ピストンが上に引き上げられるとサンプルがキャピラリ内に吸引されます。このタイプのピペットは、サンプルごとに新しいピストンが使用されるため、サンプル間のクロスコンタミネーションを完全に防ぎます。このため、PCRやその他のコンタミネーションを絶対に避けなければならないアプリケーションに最適です。ポジティブディスプレイスメントピペットは、粘性、密度、揮発性、腐食性の高いサンプルでの使用に適しています。

図7:ポジティブディスプレイスメントピペット

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連続分注器 シリンジや内蔵ピストンを備えている連続分注器は、ポジティブディスプレイスメントピペットの原理で動作します。このピペットは、まず大量の液体サンプルを吸引し、その後複数の同量の容量を分注するアプリケーション用に設計されています。電動、手動タイプがあり、幅広い容量の使い捨てシリンジを取り揃えています。

図8:連続分注器、電動タイプ（左）、手動タイプ（右）

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ピペットコントローラー 主として、大容量(25-100μL)に使用される電動タイプのピペットコントローラーは、ガラスまたはプラスチック製の血清用ピペットを用います。血清用ピペットを柔らかい「ノーズ」に取り付けて、ピペットコントローラーのボタンを押すと、それによりピペット内部は陰圧状態になり、大気圧の影響を受けて液体が吸引されます。目的の容器に移動して、もう一つのトリガーを押す、または重力によって液体が分注されます。

図9:電動ピペットコントローラー

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ボトルトップディスペンサー 手動ボトルトップ型ディスペンサーは、試薬を迅速、確実、安全に分注する有用なツールです。安全機能により、薬液の意図しない漏洩からユーザーを保護し、スムーズで手間のかからない操作を実現します。腐食性や可燃性の薬液も含め、幅広い範囲の液体に対応できることから、生物学、製薬、臨床、化学、科学捜査などのラボで幅広く使用できます。レイニンのDisp-Xは、4種類の容量タイプがあり、多彩な液体試薬で使用できると同時に、広範囲の温度と粘度で優れた密閉性を提供します。

図10:ボトルトップディスペンサー

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3.最適なチップの選択 　デザイン、品質、フィットピペットとそのピペットメーカーが推奨するチップは、ベストの組み合わせのシステムとして機能します。すべてのピペットに使用できると宣伝されているピペットチップは、しばしばフィットや設計において問題があります。それは、幅広いピペットタイプに対応するよう設計されているためです。ピペットチップを選択する際に考慮すべき点：デザイン、品質、フィットについて、以下に詳述します。

図11:壁の厚いチップ（左）、斜切端チップ（中央）、レイニンのFinePointチップ（右）

図12: 斜切端チップとFinePointチップを使用した分注（左）とサンプルリテンション

チップのデザインピペットチップの最も先進的な設計は、ファインポイントまたは小さなチップ口径を備えた壁の薄い柔軟性のあるチップです。20μL以下の少容量のピペッティングにおいて、レイニンのFine Point™チップは、標準的な壁の厚い斜切端のチップよりも正確性と精度を向上します。

FinePointチップは、その他のほとんどの一般的なチップよりも柔軟性に富んでおり、チップの角度によらずサンプルを完全に吐出することができます。つまり、標準的な壁の厚い斜切端のチップよりもチップ内に残留するサンプルが大幅に少ないことを意味します。

チップデザインの違いは、パフォーマンス、正確性、精度に影響します。メーカー推奨のチップを使用してピペットを正しく使用すれば、仕様に記載されている正確性と精密性が保証されたパフォーマンスを得ることができます。

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チップの品質最も深刻な品質不良は、サンプルの吸引と分注が最も影響を受ける場所であるチップ先端の開口部で起こります。図13は、4パターンのチップ先端を拡大図で示しています。

「ばり」は、射出成型プロセスでチップの内側や周りに残ったプラスチックの不要物です。

成型不良や同軸不良は、プラスチック注入後に成型用の鋳抜きピンの不適切な射出によって生じます。このような不良のすべては、ピペッティング中のサンプルロスにつながります。高品質のチップ製造プロセスは、このようなチップの不良の発生を最小限に抑え、ひいてはエラーの発生を抑えることにつながります。

図13:チップの開口部：高品質チップと3種類の不良

高品質チップの開口部

成型不良 同軸不良

チップ開口部の「ばり」

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ピペットチップのシーリング

円錐型チップのほとんどは、どのようなピペットにも対応するように作られています。よって、幅広いピペットに対応するため、チップの内側とピペットシャフトの外側のシール部分が大きくなっています。ピペットシャフトをチップに押し込む形になるため、この大きなシールエリアによって摩擦がより大きくなります。従来型チップは、しっかり密閉されたことをユーザーが確認できるようなフィードバックメカニズムもないため、一般的にユーザーはピペットシャフトをチップに押し込んでいます。

チップを装着する際、前腕全体が使われ、力を入れすぎる傾向があるため、一般的にチップを取り外す際にも大きな力が必要となります。そして、この従来型の取り付けと取り外しに必要とされる力は、特に長期間にわたりピペットを使用する場合、反復性疲労障害（RSI）のリスクを増加させる可能性があります。

LTS™ LiteTouch™ チップイジェクションシステムチップの装着と取り外しにかかる力やその他のチップのシーリング問題（特にマルチチャンネルピペット）による人間工学的問題を認識し、レイニンはLTS™：ライトタッチ（LiteTouch™）システム と呼ばれる新しいチップデザインを開発しました。これは、ピペットチップとシャフト間のフィットを飛躍的に向上するものです。LTSは、ピペットシャフトを挿入する、またはチップを取り外す際の力を劇的に減少させます。

LTSの以下の2つの特長がチップイジェクションにかかる力の減少に作用します• 小さなシーリングエリアにより、簡単なチップの装着が可能• チップ内側のポジティブストップにより、しっかり密閉されたタイミングが分かるため、シャフトをチップ内に無理に押し込むことを防止

このシールエリアのデザインは側面の安定性を提供し、使用中にチップが外れることを防止します。

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従来型 LTSライトタッチシステム

小さなシーリングエリア

ポジティブストップ

大きなシーリングエリア

図14:従来型（円錐型）とLTS（円筒型）チップシステム

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チップセレクションスムーズで、一貫性のあるサンプルフローを確実に行い、サンプルのコンタミネーションリスクを削減するためには、ピペットチップを選択する上で、以下について検討することをお薦めします。

チップの材質：チップは、添加物や染料、リサイクル材などが使用されていないバージンポリプロピレンのようなローリテンション素材で作られているものが望ましいです。

チップのデザイン：ピペットとのフィッティングとサンプルのチップ内外へのフローのために、チップの壁の厚さ、柔軟性、開口部のサイズ、表面仕上げは重要な要素です。

チップの品質：チップはクリーンルームで製造されていますか？各ロットはトレース可能ですか？サンプルロスやエラーの原因となる添加剤や不良はありませんか？

特殊アプリケーション向けスペシャリティチップ特殊なアプリケーションやワークフローに便利ないくつかスペシャリティチップをご紹介します。

レイニンのGel-Well™チップは、非常に細い容器や開口の中のサンプルを取り扱う必要がある用途向けにデザインされています。先端が平坦なものと曲面形状のものがあります。

広径チップは、培養細胞や高分子量DNAなどのデリケートなサンプルの取り扱いに最適です。広い開口部により、せん断力を極限まで抑え、粘性サンプルや微粒子サンプルをピペッティングする際の抵抗を低減します。また、このチップは、サンプルの取得が容易で細胞破壊を防ぐことができるため、食塩水や細胞懸濁液のピペッティングにも適しています。

ローリテンションチップは、特殊な超疎水性ポリマーを採用しており、タンパク質などの非常に粘性の強いサンプルがチップに残留することなくチップから分注されるようになっています。一般的な液体サンプルでは通常必要としません。

レイニンのShaftGard™チップは、シャフトとチップイジェクタをガードして、シャフトとチップイジェクタを意図しない汚染から保護することができます。ShaftGardチップは、ピペットのどの部分も容器の壁に接触するリスクがないため、細いチューブや深い容器に使用することが可能です。

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図13:（左から右へ）Gel-well、ShaftGard、広径、ローリテンション、ロング、フィルターチップ

図14: レイニンのPureSpeedチップ

ロングチップは、同容量のその他のチップよりも細長くなっています。内径が小さく102mmと長いため、背が高く内径が細いチューブの底まで到達します。

フィルターチップは、ピペット性能を落とすことなく、ピペットのクロスコンタミネーションやエアゾールの混入を防ぐために使用されます。揮発性溶液のピペッティングにフィルターチップを使用することで、潜在的な腐食性蒸気がピペットシャフトに入ったり、ピストンに損傷を与えるリスクを防ぐことができます。

キャピラリー/ピストンは、ポジティブディスプレイスメントピペットでの使用のために設計されており、粘性、密度、揮発性の水性ではないサンプルに最も効果的で、冷たいまたは温かい水性サンプルのピペッティングにも最適です。

特殊チップ：チップ先端にレジンが入っている特殊チップが最近登場しました。レイニンのPureSpeedの“resin in a tip”デザインは、生体分子の精製、脱塩、イオン交換アプリケーションでの使用において便利で低コストの半自動メソッドを提供します。

For more Informationwww.mt.com/rainin

お客様のピペッティングリスクとは？Good Pipetting Practiceは、お客様それぞれのピペッティングリスクの測定とそれを軽減する方法を理解するための包括的なカスタマイズプログラムです。まずはGPP Risk Check™から始めてください – わずか5分でお客様のピペッティングリスクを評価し、それを最小化するための推奨事項をご提供します。

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