移液器 :用于定量转移液体的器具

更新时间:2024-09-20 17:24

移液器(Pipette),又称移液枪。是一种具有一定量程范围,可将液体从容器内吸出,移入另一容器内的计量器具。

移液器最早出现于1956年,由德国生理化学研究所的科学家H.诗尼特格尔发明。1958年,德国艾本德公司开始生产按钮式微量加样器,成为世界上第一家生产微量移液器的公司。移液器由控制按钮、吸头推卸按钮、体积显示窗、套筒、弹性吸嘴、吸头等部分组成。作为量出式量器,分为定量和可调两大类,型式分为单头型和多头型。移液器具有取样准确、自身轻巧、使用方便、容易维护等优点,得到了越来越多行业的青睐,也逐渐成为小容量专业的主要检定计量器具。被广泛用于医疗卫生、生物、制药、能源、化学等领域,是进行科学研究、临床检测与诊断必需的基本设备。

历史沿革

移液器最早出现于1956年,由德国生理化学研究所的科学家H.诗尼特格尔发明。

1958年德国艾本德(Eppendorf)公司开始生产按钮式微量加样器,成为世界上第一家生产移液器的公司。

1968年,芬兰Labsystem(雷勃)发明了多道固定量程移液器,大大提高了移液操作的工作效率。

20世纪70年代初,法国Gilson推出了第一支单道可调量程移液器,命名为Pipetman。70年代末,Gilson又对其进行改造,使吸液/排液按钮与退吸头按钮相互独立。由此Gilson依靠Pipetman,迅速成为全球移液器市场的No.1,保持将近20年。

20世纪80年代,丹麦计算机辅助工艺过程设计推出了可半支灭菌的移液器,德国艾本德推出了可整支灭菌的移液器Reference系列。

1984年,美国RAININ(瑞宁)推出电动移液器。

2011年,芬兰百得公司的电动移液器首次上市,减少人为操作时间,提高工作效率。

工作原理

微量移液器的工作原理包括两种:使用空气垫移液,又称活塞冲程:使用无空气垫的活塞进行正移动移液。

空气垫移液器

该类移液器适用于固定或可调体积液体的加样。空气垫的作用是将吸于一次性吸买内的液体样本与加样器内的活塞分隔开来,空气垫通过加样器活塞的弹簧样运动而移动,进而带动吸头中的液体,死体积和一次性吸头中高度的增加决定了加样中空气垫的膨胀程度。因此,活塞移动的体积必须比所希望吸取的体积要大2%~4%。一次性吸买是加样系统的一个重要组成部分,其形状、材料特性及与加样器的吻合程度对加样的准确度有很大的影响。

活塞正移动移液器

该类移液器以活塞正移动为吸力,与空气垫移液器所受物理因素的影响不同。因此,在空气垫移液器难以应用的情况下,活塞正移动加样器可以应用,如具有高蒸气压的、高黏稠度以及密度大于 2.0/cm的液体;又如在临床聚合酶链反应(PCR) 测定中,为防止气溶胶的产生,最好使用活塞正移动移液器。活塞正移动移液器的吸头与空气垫加样器吸头有所不同,其内含一个可与加样器的活塞耦合的活塞。这种吸头一般由生产活塞正移动移液器的厂家配套生产,不能使用通常的吸头或不同厂家的吸头。

基本构造

移液器的组成部件包括推动按钮、推动杆、卸枪头(一次性吸头)按钮、刻度调节轮体积刻度显示屏、吸液杆、卸枪头(一次性吸买)器、可拆卸的枪买(一次性吸头)等。

基本分类

移液器有不同种类的分类方法:

(1) 按移液是否手动来分:手动移液器、电动移液器。

电动移液器分为带小型变压器的电动移液器和充电式电动移液器两种。带小型变压器的电动移液器使用时需接通交流电电源,而充电式电动移液器应预先充电,使用时不需接通交流电源。电动移液器可以配装各种规格的移液器,可吸1~20ml溶液。

手动和电动移液器均有单道移液器和多道移液器之分,单道移液器又可有不同的型号,常见的有0.1~2.5μl、0.5~10μl、2~20μl、5~50μl、10 -100μl、20 ~200μl、50 - 200μl、100 -1000μl、200 -1000μl、1-5ml等;多道移液器常见类型有4道、8道、12道移液器。而4道移液器有5~50μl、50~250μl。8道12道移液器均有0.5-10μl、5-50μl、50~250μl、50~300μl。

(2) 按量程是否可调来分:固定移液器、可调移液器。

(3)按排出的通道来分:单道和8道、12道、96道工作站

多通道可调式微移液器有八通道、十二通道两种类型,具有微调节装置。多通道移液器适合于多孔培养板尤其是96孔培养板,可同时向一排培养孔内加入液体或从排培养孔中吸取液体。对于每一种移液器,都有各种规格的吸头与之相配,均为一次性使用,用后弃掉。

(4) 按灭菌情况可分为:半支灭菌、整支灭菌。

(5) 根据移液器的特殊用途可将其分为全消毒移液器、大容量移液器、瓶口移液器、连续注射移液器等。

应用领域

移液器广泛用于医院、输血站、生化实验室、环境实验室、制药实验室、食品实验室等分析实验室的精密微量取样,可以对少量液体样品及试液进行迅速、准确的定量取样和加样。在中国,移液器作为主要计量器具,其容量量值的准确性能更好地保证石油化工、医疗卫生、食品安全、环境监测等领域分析工作中微小容量量值传递的准确性。

使用方法

容量设定

容量设定可通过容量调节轮的旋转来完成。正确的容量设定有两个步骤是粗调,即通过排放按钮将容量值迅速调整至接近需要的预想值;二是细调,当容量值接近需要的预想值以后,应将移液器横置,水平放至在观察者的眼前,通过调节轮慢慢地将容量值调至预想值,从而避免视觉误差所造成的影响。

吸头安装

正确的安装方法是采用旋转安装法。首先,将一次性吸头按照尖端朝下的方式固定在吸头盒中:其次,将移液器的吸液杆顶端插向吸头,在轻轻用力下压的同时,将手中的移液器按逆时针方向旋转180°。不能过猛更不能采取“剁吸头”的方法来进行安装,以免损伤移液器。

预洗吸头

安装吸头或增大容量值以后,首先,应该把需要转移的液体吸取、排放2~3次,目的是使吸头内壁形成一道同质液膜,以确保移液工作的精度和准度使整个移液过程具有相对较高的重现性。其次,在吸取有机溶剂或高挥发液体时,挥发性气体会在吸液杆室内形成负压,产生漏液的情况,这就需要预洗4~6 次,使吸液杆室内的气体达到饱和,如此操作,负就会自动消失。

吸液

先将移液器推动按钮按至第一停点,再将吸头垂直浸入液面。浸入的深度为:10L量程以下的取小于或等于1mm;10~100 L量程、20~200L量程的取小于或等于2mm;100~1000L量程的取小于或等于3mm。吸满液体后,要平稳松开按钮,不能过快。

放液

放液时,吸头紧贴容器壁,先将排放按钮按至第一停点,略作停顿后,再按至第二停点,这样做可以确保吸头内无残留液体。如果仍然有残留液体,则可能是吸头与吸液杆的连接处出现缝隙。或吸头本身异常,应考虑更换吸头。

卸掉吸头

放液后,推动卸枪头按钮,将吸头卸掉。

正确放置

移液器使用完毕后,调节至最大量程,可采用酒精棉擦拭移液器,并置于移液器架上。

注意事项

(1)当移液器吸嘴有液体时切勿将移液器水平或倒置放置,以防液体流人活塞室腐蚀移液器活塞。

(2) 正确使用移液器吸液、排液,以达高准度。

(3)平时检是否漏液法:吸后在液体中1-3秒,观察吸头内液是否下降。如果液面下降首先检查吸头是否有问题,如有问题更换吸头,更换吸头后液面仍下降说明活塞组件有问题,应找专业维修人员修理。

(4)需要高温消毒的移液器应首先查阅所使用的移液器否适合高温消毒再行处理。

维护

移液器应根据使用频率进行适当维护,至少应每 3 个月进行 1次检查移液器是否清洁尤其要注意移液嘴连接部分,并进行检测和校准。

移液器内外部清洁

(1)外壳的清洁:使用肥皂液、洗洁精或 60%的2-丙醇来擦洗,然后用纯水淋洗,晾干即可。

(2)内部的清洁:参照说明书将移液器的下半部分拆卸开来,拆下来的部件可用肥皂液、洗洁精或 60%的异丙醇溶液清洁,纯水冲洗干净,晾干,然后在活塞表面涂上一层薄薄的硅油脂(起润滑作用)。

移液器的消毒灭菌处理

(1)常规高温高压灭菌处理:用灭菌袋、锡纸或牛皮纸等材料包装灭菌部件。121℃,100kPa,20min灭菌完毕,在室温下完全晾干后活塞表面涂上一层薄薄的硅酮油脂,再组装。

(2)紫外线照射灭菌:整支移液器和其零部件可暴露于紫外线照射下,进行表面消毒。

移液器上DNA 污染的去处

有些移液器配有专门清除移液器上DNA 的清洗液,将移波器下半部分拆卸下来的内外套筒扳手,在 95℃下于清洗液中浸泡 30min,再用蒸留水将套简冲洗干净。60℃下烘干或完全晾干,最后在活塞表面涂上硅酮油脂并将其部件组装。

检测与校准

1.气密性检测

(1)目视法检测:将吸取液体后的移液器垂直静置 15s,观察是否有液滴缓慢流出。若有流出,说明有漏气现象。

(2)压力泵检测:使用专用的压力泵,检测压力情况,判断是否漏气。

2.准确性检测

(1)检定条件:被检移液器应置于室内 4h 以上;室温 20℃±5℃,变化不大于1℃/h;检定的纯水置于同室 24h 以上,与室温温差不大于2℃。

(2)检定步骤:

量程小于1μL建议用分光光度法检测。将移液器调至目标体积,然后移取已知标准染料溶液,加人一定体积纯水中,测定溶液的吸光度(340nm 或334nm),重复操作几次,取均值判断移液器的准确性。

量程大于1μL用称重法检测。先称量空称量杯,用移液器吸取要求容量的纯水放到称量杯中,称量,同时记录纯水的温度。重复 6 次,每次测量误差不大于表 2-1 规定的值。记录水的质量(m),按V20=mK(t)公式计算被检移液器在标准温度(20℃)下的实际容量值。

检定时纯水的温度所对应的 K(t)(水的密度)值,见下图。

移液器容量的相对误差(E)计算:用 6 次测定的相对平均值(V平均)计算与标称容量(V标称)的相对误差。

移液器容量重复性的计算:用测量的相对标准偏差计算容量重复性。

检定周期:移液器的检定周期为1年。E=(V标称一V平均)/ V平均 X 100%

(注:钠钙玻璃体胀系数25X10-6℃-1,空气密度0001 2g / cm3)

新购进的移液器或正在使用的移液器,由于长期使用会造成其设定体积与吸取体积的误差,为保证移液器转移液体的准确性,必须对其进行定期检定校准,并建立档案。一般实验室常规检测不能完全取代专业的校准工作。现在一些大型移液器制造商均采用全球统一的移液器标准操作规范,采用专业的校正系统,通过计算机对分析天平进行在线控制,测量、数据采集、计算、结果评价等由软件控制完成,排除了人为操纵校准结果的可能性,提供专业的校准和维修服务。

发展趋势

随着医疗卫生、生物、制药、能源等领域的发展,移液器作为近几年的新产品,其加样更为精确,有利于提高实验的准确性与重复性,解决了大量分析试验中快速、准确微量取样的难题,替代了部分玻璃量器,在上述领域取得了广泛应用。同时针对移液器的检测校准方法也呈现了多元化发展,光度吸收法、酸碱滴定法、电位滴定法等方法也开始成为国际计量领域的研究热点。

参考资料

移液器.中国大百科全书.2024-01-28

移液器的历史.浙江工业大学微信公众平台.2024-01-29

2011年下半年发布仪器新品:实验室常用设备类.仪器信息网.2024-01-29

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