The Ergonomics Of Pipetting Pt 6u3v3y

Good Pipetting Practice

A ergonomia da pipetagem As forças dependem da seleção da pipeta

O processo de pipetagem é bem conhecido por cientistas ao redor do mundo. As pipetas são onipresentes, sendo um mecanismo simples que atende aos requisitos da rotina, desde o preparo da amostra até a sua introdução em um sistema de análise final. Utilizar pipetas diferentes em um mesmo dia é comum e cada unidade deve apresentar seus próprios desafios – volume pequeno, grande ou multicanais. Os fatores ergonômicos associados a variedade de pipetas e aplicações são importantes: falta de ergonomia pode levar à fadiga, dor e risco de lesões. Diversos pontos críticos foram identificados como aqueles que mais prejudicam o nível de conforto no uso da pipeta e subsequente desenvolvimento de desconfortos dolorosos, comumente denominados Lesão por Esforço Repetitivo (LER). Estas informações foram publicadas por pesquisadores em ergonomia numa tentativa de criar a conscientização sobre as questões de utilização associadas à pipetagem.1, 3, 4, 5, 6, 7 Um tema comum nestes estudos é que a pipetagem é uma atividade repetitiva e que exige esforço, e há uma forte associação entre pipetagem e o desenvolvimento de LER. Na verdade, pipetar durante um período um pouco maior que uma hora por dia no decorrer de um ano é o suficiente para colocar as pessoas em risco, sendo que as chances aumentam de forma exponencial com a carga de trabalho e com a idade.1, 3, 4, 7 Um ponto de fundamental é a quantidade de força necessária para realizar a atividade, como pressionar o botão ou ejetar ponteiras. A maior parte desta força é feita pelo dedo polegar. No geral, o objetivo dos fabricantes de pipetas tem sido reduzir as forças de pipetagem ao máximo, com o intuito de aprimorar seu impacto ergonômico.

5 Operações Rotineiras

4 Calibração

1 Avaliação

Boas Práticas de Pipetagem TM

2 Seleção

3 Treinamento

Parte da Série GPP “Boas Práticas de Pipetagem”

Encaixe e ejeção da ponteira Encaixar uma ponteira na pipeta e depois ejetá-la ao final da pipetagem são atividades muito associadas e constituem uma das atividades ligadas à pipetagem que mais exigem força. Como na maioria dos sistemas de pipetagem, o design da extremidade da pipeta tem formato cônico. O processo de encaixe da ponteira na pipeta requer uma certa quantidade de força para garantir a vedação adequada do sistema: muito pouca força e haverá o risco de vazamento e erro volumétrico. A técnica do usuário para encaixe da ponteira pode variar, já que não existe uma maneira clara de se saber quanta força deve ser aplicada para vedar o sistema. Normalmente, o usuário irá adotar uma técnica que proporcione certa segurança de que a ponteira foi encaixada e permanecerá assim durante a maior parte do trabalho. Infelizmente, em sistemas de ponteira cônica tradicionais, há uma grande relação entre a quantidade de força necessária para encaixar a ponteira e a quantidade para ejetá-la, portanto, para aqueles que adotam uma técnica que usa grande força para encaixe, será necessário grande força para ejeção (ver Figura 1, linha vermelha).

Força de Ejeção (kg)

Força de ejeção da ponteira crescente conforme encaixe da ponteira Ponteira da Marca "X" versus Pipetas Rainin LTS 4,0 3,0 2,0

Ponteira da Marca "X", 250 µL

1,0

Ponteira Rainin LTS, 250 µL

0,0

0,0

5,0

10,0

15,0

Força de Encaixe (kg) Figura 1 Relação entre as forças para encaixe e ejeção de ponteiras - comparação entre ponteira cônica tradicional e ponteira LTS da Rainin.

No trabalho de Lichty et al,6 uma série de marcas de pipetas foi analisada e as forças medidas para encaixe e ejeção de ponteiras foram compiladas. Está claro que as forças para ejeção da ponteira são as mais significativas associadas às diversas etapas envolvidas na pipetagem, mas há uma grande variação nas forças de ejeção da ponteira entre pipetas (ver Figura 2).

2

2,1 kg - Mulheres

Rainin Pipet-Lite (LTS)

3,O kg - Homens

Fabricante 3 Pipeta Manual Fabricante 2 Pipeta Manual Fabricante 4 Pipeta Manual 0

1

2

kgf

3

4

5

Dados do Trabalho, 39, (2011), 177-185. Lichty et al

Figura 2 Comparação da força de ejeção da ponteira de quatro pipetas populares. O esforço máximo recomendado para o dedo polegar é de 2,1 kgf para mulheres e 3,0 kgf para homens.2

A Rainin resolveu este problema com o Sistema LiteTouch (LTS) de pipetas e ponteiras (Ver Figura 3). Aqui, tanto a extremidade da pipeta quanto o interior da ponteira apresentam uma superfície cilíndrica de encaixe perfeito. As ponteiras LTS possuem também um sistema de vedação próximo ao ponto de entrada e uma parada positiva no interior da ponteira. A parada positiva impede que a pipeta seja forçada mais para dentro da ponteira além do necessário. Isto limita bastante a força necessária para vedação e ainda garante que não haja vazamentos. Um limite bem definido da força para vedação garante uma força de ejeção mínima (Ver Figura 1). Este design exclusivo e simples, proporciona uma ferramenta que reduz significativamente uma das maiores fontes de fadiga muscular que causam LER.

Tradicional

LTS

Vedação maior

Pequena vedação

Cônica

Cilíndrica

Encaixe por fricção

Parada positiva

Figura 3 Mecanismo de vedação LTS da Rainin comparado ao sistema tradicional cônico

3

Forças do êmbolo O sistema de pistões de pipetas manuais constitui a segunda área de interesse ergonômico para o usuário onde tarefas repetitivas podem influenciar e gerar LER. Após o encaixe da ponteira, pressionar o botão até o primeiro estágio contra a mola do curso (Ver Figura 4) prepara o sistema pipeta/ponteira para aspiração. Uma primeira parada clara e inconfundível é fundamental, uma vez que esta define a distância necessária para mover o pistão e aspirar o volume desejado.

Posição Inicial

Primeiro Estágio

Segundo Estágio

Figura 4 Pressionando o botão da pipeta manual para mostrar a posição inicial (iniciar dispensação), primeiro estágio (dispensação total) e segundo estágio (purga)

Mecanicamente, este primeiro estágio é criado pelo encontro do pistão com a mola de purga pré-comprimida, mais rígida e que apresenta maior resistência do que a mola do curso. Depois que o botão é pressionado até o primeiro estágio, a ponteira é inserida na solução e o botão é vagarosamente liberado para aspirar. A mola do curso realiza a aspiração empurrando o botão de volta a posição inicial. A amostra é dispensada na última etapa empurrando o botão para baixo contra a força da mola do curso até o primeiro estágio e depois contra a força da mola de purga para remover todo o líquido. Com todo o líquido dispensado, o botão é liberado e retorna à posição inicial. No trabalho de Lichty,6 a força de purga é a segunda maior força no processo de pipetagem (depois da força de ejeção da ponteira) sendo que a força da mola do curso é a menor.

4

Um importante aspecto das forças deste processo é o sistema interno de vedação do pistão (Figura 5). A vedação produz um vácuo parcial que permite que o líquido seja puxado para o interior da ponteira à medida que o pistão se move para cima ao longo do eixo. O sistema de vedação deve estar justo e firme o suficiente para manter o vácuo necessário para toda a faixa de operação da pipeta. Se a vedação for muito justa, a força necessária para empurrar o pistão para baixo e depois retorná-lo à posição inicial será excessiva. Se a vedação ficar relativamente frouxa, a força necessária para mover o pistão para cima e para baixo será menor, mas o potencial de vazamento aumentará. Pistão Mola do pistão

e da mola Selo O’ring Figura 5 Sistema de vedação em pipetas manuais

Para os fabricantes de pipetas, há um equilíbrio entre o design da vedação e a força da mola do curso que devem ser considerados para se atender tanto às necessidades técnicas de pipetagem precisa quanto à necessidade individual do usuário de obter uma solução ergonômica. Este desafio é enfrentado de forma diferente pelos fabricantes, resultando em forças variáveis para o pistão (ver Figura 6).

Fabricante 4 Pipeta Manual Fabricante 3 Pipeta Manual Fabricante 2 Pipeta Manual Rainin Pipet-Lite* (LTS) 0

1

2

3

4

5

6

7

kgf Pressionar

Segurar

Aspirar

Dispensar e purgar

Figura 6 Comparação da força de uso em quatro pipetas populares A força máxima recomendada para o dedo polegar é de 2,1 kgf para mulheres e 3,0 kgf para homens 2 *A nova Pipet-Lite XLS reduz a força em até 43%

5

A Rainin desenvolveu selos de baixa fricção e alta precisão para ajudar a reduzir a força da mola de curso do pistão. Estes selos exigem força mínima para se mover, ao mesmo tempo em que mantém o vácuo, o que permite uma mola de curso mais leve. Uma mola de curso mais leve possibilita uma mola de purga mais leve, pois a diferença nas forças das molas define o primeiro estágio. Desta forma, as forças de purga também são reduzidas. Em última análise, a melhor solução para evitar forças no uso é uma pipeta eletrônica, onde um motor controlado por microprocessador move o pistão, o que resulta em forças próximas a zero. Isto pode ser especialmente útil no caso de pipetas multicanais, em que a força de uso é maior, e quando o pesquisador precisa homogeneizar amostras repetitiva e intensamente. Selecionando o volume - alterando o volume de aspiração Selecionar volumes de uma pipeta manual é sempre necessário para atender aos requisitos do experimento (Ex. mudar o volume de uma pipeta de 200 µL para 50 µL para adição de buffer específico e depois voltar para 200 µL para o próximo buffer). O processo para ajustar o volume, normalmente através de um botão de pequeno diâmetro, requer vários giros da combinação mão-dedos-polegar. Profissionais experientes podem até fazer isso com uma das mãos, segurando e ajustando a pipeta ao mesmo tempo, enquanto seguram a amostra com a outra mão. Um estudo realizado por Asundi et al5 indica que o ajuste de volume é uma tarefa que requer muita atividade muscular. Nos quatro músculos do polegar que foram testados, a mudança de volume gerou resposta muscular significativa, indicando um potencial para fadiga. Diferentes designs de pipeta podem reduzir ou aumentar a força necessária para alterar o volume. Outro estudo realizado por Lichty et al6 encontrou uma relação positiva entre o fácil ajuste do volume e a produtividade do trabalhador, provavelmente porque um tempo significante é dedicado às seleções de volume durante operações de rotina. A Rainin reduziu as forças associadas à seleção do volume por meio de um botão grande e fácil de segurar, e parafuso com mecanismo de baixo atrito. Uma trava de ajuste impede a troca acidental do volume selecionado entre as etapas de pipetagem. Com esta combinação, um operador pode facilmente destravar, selecionar o volume e travar o mecanismo com uma das mãos e com mínima necessidade de força, (ver Figura 7).

Figura 7 Selecionando o volume com uma mão 6

Repetição Pipetar uma vez apenas não irá afetar sua mão, mas pipetar centenas de vezes durante várias horas certamente irá afetá-la. As chances de sofrer lesões aumenta muito com trabalhos repetitivos. Felizmente, existem diversas soluções diretas. O primeiro tipo de solução é usar produtos que façam o trabalho para você. Pipetas multicanais e plataformas de pipetagem com 96 posições reduzem a repetição ao pipetar múltiplas amostras de uma só vez. Pipetas eletrônicas podem semi-automatizar determinadas funções, como dispensar múltiplas alíquotas com uma única aspiração, mistura automática ou mudança automática dos volumes programados em uma sequência pré-determinada. O segundo tipo de solução é modificar os hábitos de pipetagem para reduzir os efeitos do trabalho repetitivo. Tente fazer algumas paradas regularmente, troque de mãos, alongue seus membros, mantendo uma boa postura (minimize a torção de seus ombros, braços e pulsos; manipule objetos na altura dos ombros ou abaixo). Manuseio O conforto no manuseio está positivamente associado à redução de desconforto nas mãos e braços6. Entre os fatores importantes para um manuseio confortável estão o formato do corpo da pipeta e o apoio para as mãos, assim como a distância que seu polegar precisa para alcançar a parte de cima do botão. Tente segurar a pipeta com o mínimo de força necessário para manter o controle. Conclusão e Recomendações A ergonomia na pipetagem é, geralmente, bem compreendida. Forças de pipetagem maiores e longos períodos de pipetagem estão associados ao desenvolvimento de LER. As recomendações a seguir irão ajudar os pesquisadores a minimizar suas chances de desenvolver LER. Procure pistões que exijam menos força Verifique as forças da mola associadas ao pistão. Compare as novas pipetas com as antigas. Use pipetas eletrônicas quando possível. Faça a manutenção de suas pipetas regularmente para manter o funcionamento em ótimo estado. Manter o pistão e os selos de vedação limpos irá reduzir o atrito e, desta forma, a força de pipetagem será menor, mantendo melhor precisão e exatidão. Procure ponteiras com menor força de ejeção Compare as forças de ejeção da ponteira de diferentes pipetas Considere que uma pipeta que precisa de muita força para encaixe da ponteira provavelmente levará a uma força maior de ejeção. Lembre-se que pipetas multicanais geralmente precisam de forças maiores, exigindo mais força do polegar. Outras considerações Use pipetas com apoio para as mãos que se encaixe confortavelmente em sua mão sem ter que usar de muita força. Diminua a força associada à seleção do volume usando uma pipeta com uma trava de volume, mecanismo de baixo atrito e um botão de tamanho grande e que proporcione um bom manuseio. Reduza a pipetagem repetitiva usando pipetas eletrônicas, multicanais e plataformas de 96 posições. Faça paradas e, se possível, troque as mãos e alongue braços e mãos. 7

Referências 1 Björksten MG, Almby B, Jansson ES. Hand and shoulder ailments among laboratory technicians using modern plunger-operated pipettes. Appl Ergon. 1994 Abr;25(2):88-94. 2 Kroemer KH. Cumulative trauma disorders: their recognition and ergonomics measures to avoid them. Appl Ergon. 1989 Dez;20(4):274-80. 3 McGlothlin JD, Hales TR. Health Hazard Evaluation Report at Scientific Application International Corporation, Frederick, Maryland. Cincinnati, OH: EUA Departamento de Saúde e Serviços Humanos, Serviço de Saúde Pública, Centros de Controle e Prevenção de Doenças, Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional. Relatório HETA n.º 95-0294-2594. (Agosto 1996.) 4 Fredriksson K. Laboratory work with automatic pipettes: a study on how pipetting affects the thumb. Ergonomics. 1995 Maio;38(5):1067-73. 5 Asundi KR, Bach JM, Rempel DM. Thumb force and muscle loads are influenced by the design of a mechanical pipette and by pipetting tasks. Hum Factors. 2005 Primavera;47(1):67-76. 6 Lichty MG, Janowitz IL, Rempel DM. Ergonomic evaluation of ten single-channel pipettes. Work. 2011;39(2):177-85. 7 David G, Buckle P. A questionnaire survey of the ergonomic problems associated with pipettes and their usage with specific reference to work-related upper limb disorders. Appl Ergon. 1997 Ago;28(4):257-62.

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