真空移液器的设计与应用

朱丹丹 高关心 王学军 夏慧琳 朱永丽

(内蒙古自治区人民医院医学工程处,呼和浩特 010017)

移液器是实验室常用的工具，是可将液体从一个容器内移到另一个容器内的计量器具[1]。在生命科学领域一般使用带有数量控制的移液器，精确控制液体的量，同时移液体手柄和移液器吸头匹配使用，防止污染。但在废液吸取时，如果液体吸取总量超过移液器最大量程，需要进行多次，可能导致操作者重复性肌肉劳损[2]。特别在无菌的超净台废液吸取操作时，去掉的废液仍需保存在超净台内的废液保存装置中，易导致实验环境污染[3]。为此，设计一种新的真空移液器以克服上述问题。

该设计真空移液器可以对各种液体进行收集和存放处理，使用对象涵盖细胞培养皿、试管孔板以及实验桌面。主要用于实验室废液吸取与收集、生化培养后组织与培养液的分离、离心后上清液的分离等工作[4]，有望解决实验室内部产生量较大、成分复杂、排放随意性强的废液处理及回收问题[5]。

1 解决方案

与单纯的移液器仅能实现提取样本但不能吸除大量废液相比，该设计将克服现有技术中移液器的废液收集操作不便、效率低、废液无法大量收集与保存等缺陷，通过下述技术方案，设计一种真空移液器。该真空移液器由移液手柄、泵、集液瓶、脚踏开关以及导管构成。移液手柄一端连接吸头，另外一端连接导管，导管另外一端连接到收集瓶瓶盖的一个接口，收集瓶瓶盖的另外一个接口连接真空泵，控制真空泵的电源开关为脚踏开关。

真空移液器是移液器的一个分支，但其设备结构、组成、原理和具体的用途和常规移液器不同，常规移液器不能连续吸除大量废液，吸取废液时需要使用枪头和移液管，当液体装满后，需要打出液体才能再行吸液，并且反复按压吸液按钮吸取废液非常耗力。而该设计从其结构和组成上看，比较适合不定量的连续液体抽吸，该设计也配备不同容量的集液瓶。

该真空移液器手柄可置于实验室台面上，集液瓶、脚踏开关、真空泵等可放在实验台下，通过脚踏开关控制真空泵的开启，进行废液吸取，液体通过吸头经移液手柄进入导管中，最后集中到集液瓶中。集液瓶材质为500mL、1L、1.2L、2L、3L、5L等不同容量的塑料瓶或玻璃瓶，可以灭菌，并可大量保存液体。该品移液手柄配套的吸头是可更换的，且可单手弹出吸头，用于更换新吸头，避免污染。可以将移液手柄消毒后置于超净台中，通过脚踏开关打开真空泵，进行液体的吸取，废液保存于超净台外的收集瓶中。待集液瓶中液体最大量，打开集液瓶，将液体转移到合适的地方。该设计通过脚踏开关控制真空泵，将整个系统吸成负压，形成系统内外压差，抽取收集瓶中的空气，进行液体的吸入。研制设计图见图1。图中，1为移液手柄、2为导气管、3为进气口、4为密封塞、5为收集瓶、6为吸气口、7为真空泵、8为脚踏开关。设计分解图见图2～图6。

2 设计用途及应用

液体抽吸和移液是实验室中一项比较重要的工作，应用范围广[6]，该设计是由多个组件构成的一个完整的系统，包括真空泵、集液瓶、吸头、脚踏板、导气管、移液手柄等，其原理是脚踏开关控制真空泵，抽取收集瓶中的空气，产生负压，形成系统内外的压差，使液体吸入管内，收集到集液瓶内。其应用如下。

（1）该设计符合人体工程学，创新的脚踏设计可解放实验室人员双手，进行液体的吸取，实验室人员可以一手操作培养瓶或者培养皿，一手完成大量的连续移液吸取，大大简化了连续移液效率，提高了实验的舒适性。

（2）该设计操作方便，废液吸取速度快，广泛适用于培养瓶、培养皿和培养板中的废液的吸除，且可对各种移液体进行收集和存放处理，保证试验室的安全和整洁[7]。

（3）该设计可用于实验室废液吸取，生化培养后细胞与培养液的分离，离心后上清液的分离等工作[8]。

（4）该设计可应用于新冠病毒核酸检测实验室。在处理核酸检测设备废液槽中的废液过程容易产生气溶胶造成环境污染，使用该真空移液器进行废液的吸取与转移可大大减少气溶胶的产生，避免样本间污染，并且保护操作者安全。

图1 研制设计图

图2 收集瓶瓶盖

图3 收集瓶

图4 真空泵

图5 脚踏开关

图6 移液手柄

图7 设计简易成品应用图

（5）该设计简易版成品目前已应用于医院临床研究中心，见图7。设计新颖、体积小、轻巧且符合人体工程学设计，移液器的选择范围宽泛，不仅使日常移液工作实现了半自动化，而且还提高了工作效率，是移液工作的理想之选[9]。

3 经济效益及推广方式

3.1 优势及经济效益

该设计优势在于：（1）结合多年经验和创新技术，提高了速度、简便性和精准性；（2）设计坚固，各配件间紧密连接，安装简单，安全可靠；（3）用脚踏板操作即可实现连续模式，无需常按吸液按钮，可简化复杂工作；（4）方便使用，所有与液体接触的部件（手柄、管道、盖子和集液瓶）都易于清洁，收集瓶和枪尖可以承受高温高压消毒；（5）最重要的是，它可以让操作者的双手更轻松，与手动移液器相比主动减少气溶胶污染，保护操作者安全。

该设计的全部组件耗材易购买，部分配件为实验室常备耗材，目前已实现且应用于医院临床研究中心的简易成品价格低廉，可大大节约使用单位的成本。

3.2 推广方式

该设计使用对象涵盖各种细胞培养皿、试管孔板及实验桌面，保证了实验室的安全和整洁。可在高校实验室，科研机构，医院检验科、临床研究中心、中药房、血站、药厂等部门应用[10]。

4 讨论

该设计目前已将简易版制作完成，并应用于笔者所在医院的临床研究中心，取得了很好的效果，提升了实验室人员工作效率，改善了实验室操作台的工作环境，降低了污染风险，保证了实验安全。下一步团队将制作该设计的升级版，安装非接触式液位传感器，无需接触液体，即可准确监测瓶内液位，在液位达到限定高度时发出声、光报警，并使真空泵自动停止工作，防止溢出现象发生。其次在简易版的基础上加装手柄，配置吸头或排枪，可以对96孔板这样大样本量快速吸液，防止样本间交叉污染，更好提升吸取废液的效率，使操作更为简单，与此同时加强该设计的实用性和推广性[11]。