真空移液器的設計與應用

朱丹丹 高關心 王學軍 夏慧琳 朱永麗

(內蒙古自治區人民醫院醫學工程處,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移到另一個容器內的計量器具[1]。在生命科學領域一般使用帶有數量控制的移液器，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的廢液保存裝置中，易導致實驗環境污染[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、生化培養后組織與培養液的分離、離心后上清液的分離等工作[4]，有望解決實驗室內部產生量較大、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提取樣本但不能吸除大量廢液相比，該設計將克服現有技術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、腳踏開關以及導管構成。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為腳踏開關。

真空移液器是移液器的一個分支，但其設備結構、組成、原理和具體的用途和常規移液器不同，常規移液器不能連續吸除大量廢液，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。而該設計從其結構和組成上看，比較適合不定量的連續液體抽吸，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、真空泵等可放在實驗臺下，通過腳踏開關控制真空泵的開啟，進行廢液吸取，液體通過吸頭經移液手柄進入導管中，最后集中到集液瓶中。集液瓶材質為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，將液體轉移到合適的地方。該設計通過腳踏開關控制真空泵，將整個系統吸成負壓，形成系統內外壓差，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。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成的一個完整的系統，包括真空泵、集液瓶、吸頭、腳踏板、導氣管、移液手柄等，其原理是腳踏開關控制真空泵，抽取收集瓶中的空氣，產生負壓，形成系統內外的壓差，使液體吸入管內，收集到集液瓶內。其應用如下。

（1）該設計符合人體工程學，創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瓶或者培養皿，一手完成大量的連續移液吸取，大大簡化了連續移液效率，提高了實驗的舒適性。

（2）該設計操作方便，廢液吸取速度快，廣泛適用于培養瓶、培養皿和培養板中的廢液的吸除，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，生化培養后細胞與培養液的分離，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生氣溶膠造成環境污染，使用該真空移液器進行廢液的吸取與轉移可大大減少氣溶膠的產生，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

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 經濟效益及推廣方式

3.1 優勢及經濟效益

該設計優勢在于：（1）結合多年經驗和創新技術，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連續模式，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，目前已實現且應用于醫院臨床研究中心的簡易成品價格低廉，可大大節約使用單位的成本。

3.2 推廣方式

該設計使用對象涵蓋各種細胞培養皿、試管孔板及實驗桌面，保證了實驗室的安全和整潔。可在高校實驗室，科研機構，醫院檢驗科、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，即可準確監測瓶內液位，在液位達到限定高度時發出聲、光報警，并使真空泵自動停止工作，防止溢出現象發生。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]。