Laske pitoisuus jokaisessa vaiheessa laimennussarjassa syöttämällä alkuperäinen pitoisuus, laimennustekijä ja laimennusten määrä. Olennaista mikrobiologiassa, biokemiassa ja farmaseuttisissa sovelluksissa.
* Pakolliset kentät
Sarja laimennus on askel askeleelta etenevä laimennustekniikka, jota käytetään laajasti mikrobiologiassa, biokemiassa, farmakologiassa ja muilla tieteellisillä aloilla aineen pitoisuuden vähentämiseksi järjestelmällisellä tavalla. Tämä sarja laimennuslaskuri tarjoaa yksinkertaisen mutta tehokkaan työkalun tutkijoille, opiskelijoille ja laboratoriohenkilöstölle tarkkojen pitoisuuksien laskemiseen laimennussarjan jokaisessa vaiheessa ilman manuaalisia laskelmia.
Sarja laimennukset ovat perustavanlaatuisia laboratoriomenettelyjä, joissa alkuperäinen näyte laimennetaan vakiotekijällä useiden peräkkäisten laimennusten kautta. Jokainen laimennusvaihe käyttää edellistä laimennusta lähtöaineena, mikä luo järjestelmällisen pitoisuuden vähenemisen. Tämä tekniikka on välttämätön standardien valmistamiseksi kalibrointikäyriä varten, tiheiden bakteeriviljelmien käyttökelpoisten pitoisuuksien luomiseksi, farmakologisten annos-vastaustutkimusten valmistamiseksi ja monilla muilla sovelluksilla, joissa tarkka pitoisuuden hallinta on tarpeen.
Sarja laimennuksessa tunnetulla pitoisuudella (C₁) varustettua alkuperäistä liuosta laimennetaan tietyllä laimennuskerroin (DF) -tekijällä, jotta saadaan uusi liuos, jonka pitoisuus (C₂) on alhaisempi. Tätä prosessia toistetaan useita kertoja, ja jokainen uusi laimennus käyttää edellistä laimennusta lähtöaineena.
Sarja laimennuksiin liittyvä matemaattinen suhde on yksinkertainen:
Missä:
Sarjassa laimennuksia minkä tahansa vaiheen (n) pitoisuus voidaan laskea seuraavasti:
Missä:
Laimennuskerroin edustaa, kuinka monta kertaa liuos laimennetaan jokaisen vaiheen jälkeen. Esimerkiksi:
Laskurimme yksinkertaistaa laimennussarjan pitoisuuksien määrittämistä. Seuraa näitä vaiheita käyttääksesi työkalua tehokkaasti:
Laskuri tuottaa automaattisesti pitoisuuden jokaiselle laimennusvaiheelle, jolloin voit nopeasti määrittää tarkan pitoisuuden missä tahansa laimennusprotokollassasi.
Jos suoritat sarja laimennuksia laboratoriossa, seuraa näitä vaiheita:
Valmistele materiaalisi:
Merkitse kaikki putket selvästi laimennuskerroin ja vaihe numero
Lisää laimentajaa kaikkiin putkiin paitsi ensimmäiseen:
Suorita ensimmäinen laimennus:
Jatka laimennussarjaa:
Laske lopulliset pitoisuudet käyttäen sarja laimennuslaskuria
Sarja laimennuksilla on lukuisia sovelluksia eri tieteellisillä aloilla:
Yleisimmät tyypit, joissa jokainen askel laimennetaan samalla tekijällä (esim. 1:2, 1:5, 1:10).
Erityistapa sarja laimennuksesta, jossa laimennuskerroin on 2, jota käytetään yleisesti mikrobiologiassa ja farmakologiassa.
Käyttää laimennustekijöitä, jotka luovat logaritmisen asteikon pitoisuuksille, jota käytetään usein annos-vastaustutkimuksissa.
Sisältää vaihtelevia laimennustekijöitä eri vaiheissa tiettyjen pitoisuusalueiden saavuttamiseksi.
Aloittaen bakteeriviljelmällä, jonka pitoisuus on 10⁸ CFU/mL, luo 1:10 laimennussarja, jossa on 6 vaihetta.
Alkuperäinen pitoisuus: 10⁸ CFU/mL Laimennuskerroin: 10 Laimennusten määrä: 6
Tulokset:
Luodaan annos-vastauskäyrä lääkkeelle, jonka alkuperäinen pitoisuus on 100 mg/mL, 1:2 laimennussarjalla.
Alkuperäinen pitoisuus: 100 mg/mL Laimennuskerroin: 2 Laimennusten määrä: 5
Tulokset:
1def calculate_serial_dilution(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions):
2 """
3 Laske pitoisuudet sarja laimennussarjassa
4
5 Parametrit:
6 initial_concentration (float): Alkuperäinen pitoisuus
7 dilution_factor (float): Kerroin, jolla jokainen laimennus vähentää pitoisuutta
8 num_dilutions (int): Laimennusvaiheiden määrä, jotka lasketaan
9
10 Palauttaa:
11 list: Lista sanakirjoista, jotka sisältävät vaiheen numeron ja pitoisuuden
12 """
13 if initial_concentration <= 0 or dilution_factor <= 1 or num_dilutions < 1:
14 return []
15
16 dilution_series = []
17 current_concentration = initial_concentration
18
19 # Lisää alkuperäinen pitoisuus vaiheeseen 0
20 dilution_series.append({
21 "step_number": 0,
22 "concentration": current_concentration
23 })
24
25 # Laske jokainen laimennusvaihe
26 for i in range(1, num_dilutions + 1):
27 current_concentration = current_concentration / dilution_factor
28 dilution_series.append({
29 "step_number": i,
30 "concentration": current_concentration
31 })
32
33 return dilution_series
34
35# Esimerkkikäyttö
36initial_conc = 100
37dilution_factor = 2
38num_dilutions = 5
39
40results = calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions)
41for step in results:
42 print(f"Vaihe {step['step_number']}: {step['concentration']:.4f}")
431function calculateSerialDilution(initialConcentration, dilutionFactor, numDilutions) {
2 // Vahvista syötteet
3 if (initialConcentration <= 0 || dilutionFactor <= 1 || numDilutions < 1) {
4 return [];
5 }
6
7 const dilutionSeries = [];
8 let currentConcentration = initialConcentration;
9
10 // Lisää alkuperäinen pitoisuus vaiheeseen 0
11 dilutionSeries.push({
12 stepNumber: 0,
13 concentration: currentConcentration
14 });
15
16 // Laske jokainen laimennusvaihe
17 for (let i = 1; i <= numDilutions; i++) {
18 currentConcentration = currentConcentration / dilutionFactor;
19 dilutionSeries.push({
20 stepNumber: i,
21 concentration: currentConcentration
22 });
23 }
24
25 return dilutionSeries;
26}
27
28// Esimerkkikäyttö
29const initialConc = 100;
30const dilutionFactor = 2;
31const numDilutions = 5;
32
33const results = calculateSerialDilution(initialConc, dilutionFactor, numDilutions);
34results.forEach(step => {
35 console.log(`Vaihe ${step.stepNumber}: ${step.concentration.toFixed(4)}`);
36});
371Excelissä voit laskea sarja laimennussarjan seuraavalla tavalla:
2
31. Soluun A1, kirjoita "Vaihe"
42. Soluun B1, kirjoita "Pitoisuus"
53. Soluihin A2 - A7, kirjoita vaihe numerot 0 - 5
64. Soluun B2, kirjoita alkuperäinen pitoisuutesi (esim. 100)
75. Soluun B3, kirjoita kaava =B2/laimennuskerroin (esim. =B2/2)
86. Kopioi kaava alas soluun B7
9
10Vaihtoehtoisesti voit käyttää tätä kaavaa solussa B3 ja kopioida alas:
11=alkuperäinen_pitoisuus/(laimennuskerroin^A3)
12
13Esimerkiksi, jos alkuperäinen pitoisuus on 100 ja laimennuskerroin on 2:
14=100/(2^A3)
151calculate_serial_dilution <- function(initial_concentration, dilution_factor, num_dilutions) {
2 # Vahvista syötteet
3 if (initial_concentration <= 0 || dilution_factor <= 1 || num_dilutions < 1) {
4 return(data.frame())
5 }
6
7 # Luo vektorit tulosten tallentamiseksi
8 step_numbers <- 0:num_dilutions
9 concentrations <- numeric(length(step_numbers))
10
11 # Laske pitoisuudet
12 for (i in 1:length(step_numbers)) {
13 step <- step_numbers[i]
14 concentrations[i] <- initial_concentration / (dilution_factor^step)
15 }
16
17 # Palauta datakehyksenä
18 return(data.frame(
19 step_number = step_numbers,
20 concentration = concentrations
21 ))
22}
23
24# Esimerkkikäyttö
25initial_conc <- 100
26dilution_factor <- 2
27num_dilutions <- 5
28
29results <- calculate_serial_dilution(initial_conc, dilution_factor, num_dilutions)
30print(results)
31
32# Valinnainen: luo kaavio
33library(ggplot2)
34ggplot(results, aes(x = step_number, y = concentration)) +
35 geom_bar(stat = "identity", fill = "steelblue") +
36 labs(title = "Sarja laimennussarja",
37 x = "Laimennusvaihe",
38 y = "Pitoisuus") +
39 theme_minimal()
40Vaikka sarja laimennus on laajasti käytetty tekniikka, on tilanteita, joissa vaihtoehtoiset menetelmät voivat olla sopivampia:
Rinnakkaislaimennuksessa jokainen laimennus tehdään suoraan alkuperäisestä varastoliuoksesta sen sijaan, että käytettäisiin edellistä laimennusta. Tämä menetelmä:
Yksinkertaisissa sovelluksissa, joissa tarvitaan vain yksi laimennus, suora laimennus (lopullisen pitoisuuden valmistaminen yhdessä vaiheessa) on nopeampi ja yksinkertaisempi.
Tässä menetelmässä käytetään painoa tilavuuden sijaan laimennusten valmisteluun, mikä voi olla tarkempaa tietyissä sovelluksissa, erityisesti viskoosien liuosten kanssa.
Nykyään monissa laboratorioissa käytetään automatisoituja nestekäsittelyjärjestelmiä, jotka voivat suorittaa tarkkoja laimennuksia vähäisellä inhimillisellä väliintulolla, vähentäen virheitä ja lisäten läpimenoa.
Sarja laimennus on askel askeleelta etenevä laimennustekniikka, jossa alkuperäinen liuos laimennetaan vakiotekijällä useiden peräkkäisten laimennusten kautta. Jokainen laimennus käyttää edellistä laimennusta lähtöaineena, mikä luo järjestelmällisen pitoisuuden vähenemisen.
Minkä tahansa vaiheen (n) pitoisuus sarja laimennuksessa voidaan laskea kaavalla: C_n = C_0 / (DF^n), missä C_0 on alkuperäinen pitoisuus, DF on laimennuskerroin ja n on laimennusvaiheiden määrä.
Laimennuskerroin osoittaa, kuinka monta kertaa liuos laimennetaan. Esimerkiksi laimennuskerroin 10 tarkoittaa, että liuos on 10 kertaa laimeampi. Laimennussuhde ilmaisee alkuperäisen liuoksen ja kokonaismäärän välisen suhteen. Esimerkiksi 1:10 laimennussuhde tarkoittaa 1 osa alkuperäistä liuosta ja 10 osaa kokonaismäärästä (1 osa alkuperäistä + 9 osaa laimentajaa).
Sarja laimennuksia tarvitaan mikrobiologiassa:
Sarja laimennusten tarkkuus riippuu useista tekijöistä:
Hyvällä laboratoriotekniikalla ja kalibroiduilla laitteilla sarja laimennukset voivat olla erittäin tarkkoja, tyypillisesti 5-10 % teoreettisista arvoista.
Vaikka tiukkaa rajaa ei ole, on yleensä suositeltavaa pitää sarja laimennusvaiheiden määrä alle 8-10 vähentääkseen kumulatiivisia virheitä. Äärimmäisiä laimennuksia vaativissa sovelluksissa voi olla parempi käyttää suurempaa laimennuskerrointa kuin useampia vaiheita.
Kyllä, voit luoda mukautetun laimennussarjan, jossa on eri laimennuskerrointeja eri vaiheissa. Tämä tekee laskelmista monimutkaisempia ja lisää virheiden mahdollisuutta. Laskurimme tukee tällä hetkellä vakio laimennuskerrointa koko sarjassa.
Laimennuskerroimen valinta riippuu:
Yleisiä laimennuskerroimia ovat 2 (pienille asteikoille), 5 (kohtuulliset vaiheet) ja 10 (logaritminen väheneminen).
Laimennuksen käsite on ollut käytössä tieteessä vuosisatojen ajan, mutta järjestelmälliset sarja laimennustekniikat vakiintuivat 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa modernin mikrobiologian kehityksen myötä.
Robert Koch, yksi modernin bakteriologian perustajista, käytti laimennustekniikoita 1880-luvulla puhtaiden bakteeriviljelmien eristämiseen. Hänen menetelmänsä asettivat perustan kvantitatiiviselle mikrobiologialle ja standardoitujen laimennusmenettelyjen kehittämiselle.
1900-luvun alussa Max von Pettenkofer ja hänen kollegansa hienosäätivät laimennustekniikoita veden analysointia ja kansanterveys sovelluksia varten. Nämä menetelmät kehittyivät nykyisin käytettävien standardoitujen protokollien muotoon.
Tarkkojen mikropipettien kehittäminen 1960- ja 1970-luvuilla mullisti laboratoriolaimennustekniikat, mahdollistaen tarkempia ja toistettavampia sarja laimennuksia. Nykyään automatisoidut nestekäsittelyjärjestelmät parantavat edelleen sarja laimennusmenettelyjen tarkkuutta ja tehokkuutta.
American Society for Microbiology. (2020). ASM Manual of Laboratory Methods. ASM Press.
World Health Organization. (2018). Laboratory Quality Management System: Handbook. WHO Press.
Doran, P. M. (2013). Bioprocess Engineering Principles (2nd ed.). Academic Press.
Madigan, M. T., Martinko, J. M., Bender, K. S., Buckley, D. H., & Stahl, D. A. (2018). Brock Biology of Microorganisms (15th ed.). Pearson.
Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
United States Pharmacopeia. (2020). USP <1225> Validation of Compendial Procedures. United States Pharmacopeial Convention.
International Organization for Standardization. (2017). ISO 8655: Piston-operated volumetric apparatus. ISO.
Clinical and Laboratory Standards Institute. (2018). Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria That Grow Aerobically (11th ed.). CLSI document M07. Clinical and Laboratory Standards Institute.
Kokeile sarja laimennuslaskuria tänään yksinkertaistaaksesi laboratoriolaskelmiasi ja varmistaaksesi tarkat laimennussarjat tieteellisessä työssäsi!
Löydä lisää työkaluja, jotka saattavat olla hyödyllisiä työnkulullesi