真空移液器的設計與應用

朱丹丹 高關(guān)心 王學軍 夏慧琳 朱永麗

(內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院醫(yī)學工程處,呼和浩特 010017)

移液器是實驗室常用的工具，是可將液體從一個容器內(nèi)移到另一個容器內(nèi)的計量器具[1]。在生命科學領域一般使用帶有數(shù)量控制的移液器，精確控制液體的量，同時移液體手柄和移液器吸頭匹配使用，防止污染。但在廢液吸取時，如果液體吸取總量超過移液器最大量程，需要進行多次，可能導致操作者重復性肌肉勞損[2]。特別在無菌的超凈臺廢液吸取操作時，去掉的廢液仍需保存在超凈臺內(nèi)的廢液保存裝置中，易導致實驗環(huán)境污染[3]。為此，設計一種新的真空移液器以克服上述問題。

該設計真空移液器可以對各種液體進行收集和存放處理，使用對象涵蓋細胞培養(yǎng)皿、試管孔板以及實驗桌面。主要用于實驗室廢液吸取與收集、生化培養(yǎng)后組織與培養(yǎng)液的分離、離心后上清液的分離等工作[4]，有望解決實驗室內(nèi)部產(chǎn)生量較大、成分復雜、排放隨意性強的廢液處理及回收問題[5]。

1 解決方案

與單純的移液器僅能實現(xiàn)提取樣本但不能吸除大量廢液相比，該設計將克服現(xiàn)有技術(shù)中移液器的廢液收集操作不便、效率低、廢液無法大量收集與保存等缺陷，通過下述技術(shù)方案，設計一種真空移液器。該真空移液器由移液手柄、泵、集液瓶、腳踏開關(guān)以及導管構(gòu)成。移液手柄一端連接吸頭，另外一端連接導管，導管另外一端連接到收集瓶瓶蓋的一個接口，收集瓶瓶蓋的另外一個接口連接真空泵，控制真空泵的電源開關(guān)為腳踏開關(guān)。

真空移液器是移液器的一個分支，但其設備結(jié)構(gòu)、組成、原理和具體的用途和常規(guī)移液器不同，常規(guī)移液器不能連續(xù)吸除大量廢液，吸取廢液時需要使用槍頭和移液管，當液體裝滿后，需要打出液體才能再行吸液，并且反復按壓吸液按鈕吸取廢液非常耗力。而該設計從其結(jié)構(gòu)和組成上看，比較適合不定量的連續(xù)液體抽吸，該設計也配備不同容量的集液瓶。

該真空移液器手柄可置于實驗室臺面上，集液瓶、腳踏開關(guān)、真空泵等可放在實驗臺下，通過腳踏開關(guān)控制真空泵的開啟，進行廢液吸取，液體通過吸頭經(jīng)移液手柄進入導管中，最后集中到集液瓶中。集液瓶材質(zhì)為500mL、1L、1.2L、2L、3L、5L等不同容量的塑料瓶或玻璃瓶，可以滅菌，并可大量保存液體。該品移液手柄配套的吸頭是可更換的，且可單手彈出吸頭，用于更換新吸頭，避免污染?？梢詫⒁埔菏直竞笾糜诔瑑襞_中，通過腳踏開關(guān)打開真空泵，進行液體的吸取，廢液保存于超凈臺外的收集瓶中。待集液瓶中液體最大量，打開集液瓶，將液體轉(zhuǎn)移到合適的地方。該設計通過腳踏開關(guān)控制真空泵，將整個系統(tǒng)吸成負壓，形成系統(tǒng)內(nèi)外壓差，抽取收集瓶中的空氣，進行液體的吸入。研制設計圖見圖1。圖中，1為移液手柄、2為導氣管、3為進氣口、4為密封塞、5為收集瓶、6為吸氣口、7為真空泵、8為腳踏開關(guān)。設計分解圖見圖2～圖6。

2 設計用途及應用

液體抽吸和移液是實驗室中一項比較重要的工作，應用范圍廣[6]，該設計是由多個組件構(gòu)成的一個完整的系統(tǒng)，包括真空泵、集液瓶、吸頭、腳踏板、導氣管、移液手柄等，其原理是腳踏開關(guān)控制真空泵，抽取收集瓶中的空氣，產(chǎn)生負壓，形成系統(tǒng)內(nèi)外的壓差，使液體吸入管內(nèi)，收集到集液瓶內(nèi)。其應用如下。

（1）該設計符合人體工程學，創(chuàng)新的腳踏設計可解放實驗室人員雙手，進行液體的吸取，實驗室人員可以一手操作培養(yǎng)瓶或者培養(yǎng)皿，一手完成大量的連續(xù)移液吸取，大大簡化了連續(xù)移液效率，提高了實驗的舒適性。

（2）該設計操作方便，廢液吸取速度快，廣泛適用于培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿和培養(yǎng)板中的廢液的吸除，且可對各種移液體進行收集和存放處理，保證試驗室的安全和整潔[7]。

（3）該設計可用于實驗室廢液吸取，生化培養(yǎng)后細胞與培養(yǎng)液的分離，離心后上清液的分離等工作[8]。

（4）該設計可應用于新冠病毒核酸檢測實驗室。在處理核酸檢測設備廢液槽中的廢液過程容易產(chǎn)生氣溶膠造成環(huán)境污染，使用該真空移液器進行廢液的吸取與轉(zhuǎn)移可大大減少氣溶膠的產(chǎn)生，避免樣本間污染，并且保護操作者安全。

圖1 研制設計圖

圖2 收集瓶瓶蓋

圖3 收集瓶

圖4 真空泵

圖5 腳踏開關(guān)

圖6 移液手柄

圖7 設計簡易成品應用圖

（5）該設計簡易版成品目前已應用于醫(yī)院臨床研究中心，見圖7。設計新穎、體積小、輕巧且符合人體工程學設計，移液器的選擇范圍寬泛，不僅使日常移液工作實現(xiàn)了半自動化，而且還提高了工作效率，是移液工作的理想之選[9]。

3 經(jīng)濟效益及推廣方式

3.1 優(yōu)勢及經(jīng)濟效益

該設計優(yōu)勢在于：（1）結(jié)合多年經(jīng)驗和創(chuàng)新技術(shù)，提高了速度、簡便性和精準性；（2）設計堅固，各配件間緊密連接，安裝簡單，安全可靠；（3）用腳踏板操作即可實現(xiàn)連續(xù)模式，無需常按吸液按鈕，可簡化復雜工作；（4）方便使用，所有與液體接觸的部件（手柄、管道、蓋子和集液瓶）都易于清潔，收集瓶和槍尖可以承受高溫高壓消毒；（5）最重要的是，它可以讓操作者的雙手更輕松，與手動移液器相比主動減少氣溶膠污染，保護操作者安全。

該設計的全部組件耗材易購買，部分配件為實驗室常備耗材，目前已實現(xiàn)且應用于醫(yī)院臨床研究中心的簡易成品價格低廉，可大大節(jié)約使用單位的成本。

3.2 推廣方式

該設計使用對象涵蓋各種細胞培養(yǎng)皿、試管孔板及實驗桌面，保證了實驗室的安全和整潔?？稍诟咝嶒炇?，科研機構(gòu)，醫(yī)院檢驗科、臨床研究中心、中藥房、血站、藥廠等部門應用[10]。

4 討論

該設計目前已將簡易版制作完成，并應用于筆者所在醫(yī)院的臨床研究中心，取得了很好的效果，提升了實驗室人員工作效率，改善了實驗室操作臺的工作環(huán)境，降低了污染風險，保證了實驗安全。下一步團隊將制作該設計的升級版，安裝非接觸式液位傳感器，無需接觸液體，即可準確監(jiān)測瓶內(nèi)液位，在液位達到限定高度時發(fā)出聲、光報警，并使真空泵自動停止工作，防止溢出現(xiàn)象發(fā)生。其次在簡易版的基礎上加裝手柄，配置吸頭或排槍，可以對96孔板這樣大樣本量快速吸液，防止樣本間交叉污染，更好提升吸取廢液的效率，使操作更為簡單，與此同時加強該設計的實用性和推廣性[11]。