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ピペットは、化学や生物学で一般的に使用される実験器具の一種で、一定量の液体を移送するために用いられ、培地分注器としてよく使われます。ピペットには、用途や精度、操作性に応じて様々な種類があり、一体型のガラス製ピペットから、より複雑な調整式ピペットや電子ピペットまであります。多くのピペットは、液体保持室の上部に部分的な真空を作り出し、この真空を選択的に解放することで液体を吸い上げ、分注します。測定精度は、使用する器具によって大きく異なります。
最初のシンプルなピペットは、パスツールピペットのようにガラス製でした。大型ピペットは現在でもガラス製ですが、正確な容量を必要としない用途向けに、絞り出し可能なプラスチック製のピペットも作られています。
1877年頃、またはそれ以前に、ジョセフ・リスター（1827年 - 1912年）は「注射器付きピペット」 [ 1 ]からなる最初の調整可能なマイクロピペットを発明しました（右の写真参照）。
「目盛りの付いたディスクと、2/100ミニムの目盛りが付いたネジ状のピストンロッドを備えたこの小さな注射器を使用することで、1/100ミニム、 2/100ミニム、または任意の数値を完璧な精度で単位化できます。」[ 1 ]
マイクロピペットは、1957年にハインリッヒ・シュニットガー博士（ドイツ、マールブルク）によって特許が取得されました。エッペンドルフ社の創業者であるハインリッヒ・ネテラー博士は、その権利を継承し、1961年にマイクロピペットの商業生産を開始しました。
現代の調整可能なマイクロピペットは、発明家のウォーレン・ギルソンとウィスコンシン大学マディソン校の生化学教授ヘンリー・ラーディをはじめとする数人の人々の交流を通じて開発されたウィスコンシンの発明品である。[ 2 ] [ 3 ]
1984年、メトラー・トレド・レイニン社は、市販された最初の電子ピペットの1つを発表し、実験室のワークフローにおける電子制御式液体処理の普及に貢献した。
ピペットの種類ごとに固有の名称が存在するものの、実際にはどの種類も「ピペット」と呼ばれることがある。[ 4 ] 1000μL未満の量を分注するピペットは、マイクロピペットと区別されることもある。
「pipette」と「pipet」という用語は、歴史的な用法に若干の違いはあるものの、互換的に使用されている。[ 5 ]
空気置換式マイクロピペットは、一定量の液体を分注できる調整可能なマイクロピペットの一種です。分注量はサイズによって異なり、約0.1μLから1,000μL（1mL）まで調整可能です。これらのピペットには、液体と接触する使い捨てのチップが必要です。
これらのピペットは、ピストン駆動による空気置換によって作動します。気密スリーブ内で金属またはセラミック製のピストンが垂直方向に移動することで真空が生成されます。プランジャーの押し下げによってピストンが上昇すると、ピストンが移動した空間に真空が作られます。先端付近の液体はこの真空（先端内の空気も含む）に入り込み、必要に応じて移送および排出されます。これらのピペットは非常に精密で正確な操作が可能ですが、空気置換に依存しているため、環境の変化、特に温度や使用者の操作技術によって誤差が生じる可能性があります。そのため、この機器は注意深く保守および校正する必要があり、使用者は正しい一貫した操作技術を習得する必要があります。
最初の検証済みの調整可能な空気置換式マイクロピペットは、1877 年頃またはそれ以前にJoseph Listerによって発明されました (上記の「歴史」のセクションを参照)。[ 1 ]現代のマイクロピペットは、1960 年にドイツのマールブルクでHeinrich Schnitger博士によって特許が取得されました。その後、バイオテクノロジー企業Eppendorfの共同創設者であるHeinrich Netheler 博士が権利を継承し、研究室でのマイクロピペットの世界的な普及と一般的な使用を開始しました。1972 年に、現代の調整可能なマイクロピペットは、主に Warren Gilson と Henry Lardy によって、ウィスコンシン大学マディソン校で発明されました。[ 6 ]
空気置換ピペットの種類には以下のようなものがあります。
ピペットのブランドや価格に関わらず、マイクロピペットの製造元は、定期的に使用する場合は少なくとも6ヶ月に1回は校正を確認することを推奨しています。医薬品業界や食品業界の企業は、ピペットを四半期ごと（3ヶ月ごと）に校正することが義務付けられています。化学の授業を行っている学校では、このプロセスを年1回実施できます。法医学や、多くの検査が日常的に行われる研究分野では、毎月校正を実施します。
反復的なピペット操作による筋骨格系疾患の発症リスクを最小限に抑えるため、一般的には機械式ピペットに代わって電子ピペットが用いられる。
これらは空気置換ピペットに似ていますが、使用頻度は低く、汚染を避けるため、またDNAなどの揮発性または粘性の高い物質を少量採取する場合に使用されます。主な違いは、使い捨てのチップがマイクロシリンジ（プラスチック製）であり、毛細管とピストン（可動式の内部部品）で構成され、液体を直接置換する点です。
容量ピペットまたはバルブピペットを使用すると、溶液の量を非常に正確に（有効数字4桁の精度で）測定できます。これらのピペットは、大きなバルブと、その上部に1つの目盛りが付いた細長い部分で構成されており、単一の容量に合わせて校正されています（容量フラスコと同様）。一般的な容量は20、50、100 mLです。容量ピペットは、ベースストックから実験用溶液を調製したり、滴定用の溶液を準備したりするのに一般的に使用されます。
目盛付きピペットは、目盛付きシリンダーやビュレットのように、異なる容量を示す一連の目盛りが付いた長い管からなるマクロピペットの一種です。また、真空源も必要です。化学や生物学の黎明期には、口を使ってピペット操作が行われていました。安全規則には、「KCN、NH3、強酸、強塩基、水銀塩を口でピペット操作してはならない」という注意書きがありました。一部のピペットは、マウスピースと溶液レベル線の間に2つの気泡を設けることで、化学者が誤って溶液を飲み込んでしまうのを防いでいました。
パスツールピペットは、少量の液体を移送するために使用されるプラスチック製またはガラス製のピペットですが、特定の容量に合わせて目盛りや校正はされていません。球部はピペット本体とは別になっています。パスツールピペットは、乳頭ピペット、スポイト、点眼用スポイト、化学薬品用スポイトなどとも呼ばれます。
トランスファーピペット（ベラルピペットとも呼ばれる）はパスツールピペットに似ているが、一枚のプラスチックから作られており、球状の部分が液体を保持するチャンバーとして機能する。
ピペットシリンジは、容量ピペット（バルブピペット）、目盛付きピペット、ビュレットの機能を兼ね備えた手持ち式の器具です。ISO容量Aグレード規格に準拠して校正されています。ガラス製またはプラスチック製のピペットチューブを使用し、親指で操作するピストンとPTFEシールがピペット内部をスライドして容積式分注を行います。この器具は、0.5mL から25mLまでの容量で、様々な種類の液体（水溶液、粘性液体、揮発性液体、炭化水素、精油、混合物など）に使用できます 。この構造により、精度、取り扱いの安全性、信頼性、経済性、汎用性が向上します。ピペットシリンジには、使い捨てのチップやピペット補助具は必要ありません。
ドナルド・デクスター・ヴァン・スライクによって発明されたヴァン・スライク・ピペットは、体積分析用の血清ピペットとともに医療技術で一般的に使用される目盛付きピペットである。 [ 7 ]
ヴィルヘルム・オストワルドによって開発され、オットー・フォリンによって改良されたオストワルド・フォリンピペットは、全血や血清などの粘性流体を測定するために使用される容量ピペットの一種です。[ 8 ] [ 9 ]
クレメンス・ウィンクラーによって開発され、ルイス・マンロー・デニスによって改良されたウィンクラー・デニス式ガス燃焼ピペットは、穏やかな電流と酸素供給下で液体を制御された反応させるための装置である。[ 10 ]
ガラス製マイクロピペットはマイクロピペットプーラーで製造され、通常はマイクロマニピュレーターで使用されます。これらは、マイクロインジェクションやパッチクランプなどの手順において、微小なサンプルと物理的に相互作用するために使用されます。ほとんどのマイクロピペットはホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、または石英でできており、さまざまな種類とサイズのガラス管が利用可能です。これらの組成はそれぞれ独自の特性を持ち、それによって適切な用途が決まります。
マイクロピペット分野に最近導入されたこの技術は、マイクロ流体工学の汎用性を自由に配置可能なピペットプラットフォームに統合しています。デバイスの先端には局所的な流れ領域が形成され、ピペットのすぐ前でナノリットル環境を常に制御できます。ピペットは反応射出成形によって成形されたポリジメチルシロキサン（PDMS）で作られています。これらのピペットを空気圧で接続することで、複数の溶液をロードして必要に応じて切り替えることができ、溶液の交換時間は100msです。このタイプのピペットはAlar Ainlaによって発明され、現在スウェーデンのチャルマース工科大学の生物物理技術研究所にあります。 [ 11 ] [ 12 ]
ブルックヘブン国立研究所でゼプトリットルピペットが開発された。このピペットは炭素殻でできており、内部には金ゲルマニウム合金が入っている。このピペットは結晶化がどのように起こるかを調べるために使用された。 [ 13 ]
より安全で、より簡単で、より効率的なピペット操作のために、さまざまなデバイスが開発されてきました。たとえば、電動ピペットコントローラーは、容量ピペットや目盛付きピペットを使用した液体の吸引や分注を補助できます。[ 14 ]タブレットはピペットとリアルタイムで対話し、ユーザーをプロトコルに沿ってガイドできます。[ 15 ]また、ピペットステーションは、ピペットチップの浸漬深度を制御し、人間工学を改善するのに役立ちます。[ 16 ]
ピペットの再校正[ 18 ]は、これらの装置を使用する研究室では重要な考慮事項です。これは、NISTトレーサブルな参照標準と比較することによって測定装置の精度を決定する行為です。ピペットの校正は、装置が期待どおりに、かつ定義された手順または作業プロトコルに従って動作することを保証するために不可欠です。ピペットの校正は、校正手順の多くの要素と、考慮すべきピペットのメーカーとモデル、および複数の校正プロトコルオプションが含まれるため、複雑な作業であると考えられています。
適切なピペッティング姿勢は、良好な人間工学的作業慣行を確立する上で最も重要な要素です。[ 19 ]ピペッティングなどの反復作業中は、最小限の筋ストレスで最大の力を発揮できる体の姿勢を維持することが、怪我のリスクを最小限に抑えるために重要です。一般的なピペッティング技術のいくつかは、生体力学的ストレス要因により潜在的に危険であると特定されています。米国のさまざまな政府機関や人間工学の専門家による、ピペッティングの是正措置に関する推奨事項を以下に示します。
従来の軸方向ピペットとは異なり、人間工学に基づいたピペッティングは姿勢に影響を与え、手根管症候群、腱炎、その他の筋骨格系疾患などの一般的なピペッティングによる怪我を防ぐことができます。[ 20 ] 「人間工学的に正しい」姿勢をとるには、前腕と手首の回転を最小限に抑え、腕と肘の高さを低く保ち、肩と上腕をリラックスさせるなど、従来のピペッティング姿勢に大幅な変更を加えることが不可欠です。
通常、ピペットはピペットスタンドと呼ばれるホルダーに垂直に収納されます。電子ピペットの場合、このようなスタンドはバッテリーを充電できます。最も高度なピペットスタンドは、電子ピペットを直接制御できます。[ 21 ]
特に少量（マイクロリットルおよびナノリットル範囲）の移送に適した代替技術として、音響液滴噴射法がある。