Способ отсчета дозы при микроинъекции водного раствора в биообъект пневматическим давлением Советский патент 1987 года по МПК A61M5/20 

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

Цель изобретения - повышение точности отсчета дозы.

На чертеже изображен конический кончик микропипетки с обозначениями для вьшода расчетных формул.

Способ заключается в том, что заполняют конический кончик микропи- петки водным раствором, повышают давление газа в .микропИпетке до произвольных давлений Р и Р, достаточных для перемещения мениска водный раствор - собственный пар в конической части микропипетки, видимой в оптический микроскоп, измеряют перемещение мениска при изменении давления от PJ, определяют конусность внутренней поверхности кончика микропипетки по формуле

с РТРР

| ,,

(О.

где

Ы - коэффициент поверхностного натяжения водного раствора на границе водный раствор - собственный пар; Ь- величина перемещения мениска,

повышают давления сжатого газа до величины , соответствующей моменту появления из кончика микропипетки пузырьков, газа, определяют давление Р вьщавливания дозы из условия

Р, (0,9-0,8) , снижают давление в микропипетке до величины Р , соответствующей заполнению микропипетки заданной дозой водного раствора, причем величину давления Р определяют по формуле

71

1

1 . V K

(2)

Pi

1б,75а

заполняют микропипетку заданной дозой, далее вводят микропршетку в биообъект, повьппают давление в микропипетке до величины РЗ выдавливают в биообъект дозу.

Способ реализуют следующим об- разлм.

Заполняют конический кончик микропипетки за счет капиллярных сил

водным раствором. Подают в микропипетку произвольные давления газа Р , достаточные для перемещения мениска водньй раствор - собственный пар в конической части микропипетки, видимой в оптический микроскоп, измеряют перемещение мениска при изменении давления от Р до Р,, Так как водный раствор и внут{)еннее

to

15

содержимое больщинства биообъектов представляет собой сильноразбавленные водные растворы, вследствие чего их граничное поверхностное натяжение практически равно нулю, а вод практически полностью смачивает чистую поверхность стекла (угол смачивания равен нулю), то капиллярное давление Р, которое необходимо преодолеть для перемещения ме- 20 ниска, зависит от радиуса капилляра R и эта зависимость выражается формулой

2

Р --- 1 25 R

(3)

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

Далее определяют конусность К внутренней поверхности кончика микропипетки по формуле (П . Формула (1) выводится по известной зависимости

35

К 2(

J-I

2ot. „ 2oL

где R, -- и R, -- ч

Согласно данным, полученным с помощью электронной микроскопии, ко40 нусность наружной прверхности кончка микропипетки при наружном диаметре кончика RH 0,5 мкм сохраняется такой же и при радиусе кончика RH 0,5мкм.

45 i

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

50 Для радиусов кончика 0,04

0,5 мкм соблюдается зависимость мду капиллярным давлением Р и внутренним радиусом R капилляра, соот ветствзлощая формуле (.3).

55 Аналогично управляют с помощью давления газа перемещением мениска водный раствор - собственный пар в коническом кончике микропипетки с радиусом R 0,5 мкм, невидимом изволновых ограничений и аберрации

оптической системы в оптическом

/

микроскопе, а величину дозы определяют как объем-усеченного конуса. Для этого повышают давление в микропипетке до критического значения , соответствующего моменту по- явления из кончика микропипетки пу зырьков газа (кончик опущен в инъег цируемый раствор) , далее снижаю т давление до значения Р, , соответствующего давлению вьщавливан дозы. Для исключения возможного резкого изменения конусности в самом кончике микропипетки принимают Р (0,9-0,8) .Определяют по формуле (2) давление сжатого газа Р соот;ветствующего заполнению микропипетки за счет капиллярных сил при уменьшении давления от Р до Р , заданной дозой V водного раствора. Формула (2) вьшодится из формулы объема усеченного конуса с основаниями 2R и 2R .

,.Н-(,.к)..

где Н - высота усеченного конуса, подставляя значения

4 R РЗ

Н и

К

2ot

решая уравнение

относительно Р, получим

1.4 К.

рз 16Л5аЗ

Пример . Требуется инъецировать дозу 5-10 мл сильиоразбавлен- ного водного раствора в биообъект из микропипетки с внутренним диаметром кончика менее 0,5 мкм и предварительно измеренной по формуле (1) конусностью К 0,1. Так как инъецируе- мьй раствор представляет собой сильноразбавленный водный раствор, его коэффициент поверхностного натяжения принимают равным коэффициенту поверхностного натяжения для воды d. 72,8 дин/см. Например, при диаметре кончика микропипетки 0,1 мкм критическое давление Р начала вьщеле- ния пузырьков газа равно 29,12 атм.

Далее определяют давление вьщав- ливания дозы РЗ

263 16,75-(72.8-10 Я

Снижают давление в микропипетке до значения Р 19,52 атм, заполняя при этом кончик микропипетки инъеци- руемым раствором (кончик опущен в инъецируемый раствор), далее вводят

20 микропипетку в биообъект и, повышая давление сжатого газа до значения Р 26 атм,вьщавливают в него заданную дозу V. .

Предложенный способ обеспечивает высокую точность дозирования, так как измерение давления при применении образцовых манометров осуществляется с точностью не хуже tl%, а погрешность из-за изменения конусг

ности в невидимой в оптическом микроскопе части кончика микропипетки будет значительно уменьшена тем, что конусность при определении давления сжатого газа входит в

формулу в степени 1/3. Применение способа дает возможность проведения дозированной микроинъекции в биообъекты разйером менее 2-3 мкм.

формУла изобретения

Способ отсчета дозы при микроинъекции водного раствора в биообъект пневматическим давлением,

включающий заполнение конического кончика микропипетки водным раствором, повьшгение давления газа до величины Р, , соответствующей началу перемещения мениска, определение

конусности внутренней поверхности кончика микропипетки, введение дозы под давлением, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности отсчета дозы, дополнительно

повышают давление газа от величины Р, до P,j , достаточной для перемещения мениска в конической части микропипетки, видимой в оптический микроскоп, измеряют перемещение мениска, конусность К определяют по формуле

;4Ы( - ™) К -.„-Pl. ,

LI

где oj - коэффициент поверхностного натяжения водного раствора; L - величина перемещения мениска;

Р, и Р - величины дав-лений, соответствующих соотве;тственно началу и окончанию перемещения мениска,

повышают давление газа до величины Рцр , соответствующей моменту появления из кончика микропипетки пу-

Составитель Н.Андриенко Редактор А.Долинич Техред В.КадарКорректор В.Бутяга

Заказ 7837/6 Тираж 61-7Подписное

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, 4

289502 .

зырьков

определяют давление

W

газа, Р вьщавливания дозы из условия

Р (0,9-0,8) Р,

снижают давление газа до величины Р 5 соответствзпощей заполнению мккро- пипетки заданной дозой V , причем величину давления Р определяют по формуле

vfc-izr:- 1Р 16,75ot

15 заполняют микропипетку заданной дозой V и повышают давление газа до величины Р, . ;

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, ко- нусность 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