微量加样器的一般使用原则和注意事项
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微量加样器在某些实验中(如酶实验)是必不可少的设备之一,其正确使用和准确加样,对实验结果有直接影响,这一点在实际工作中很少引起重视,下面就微量加样器的一般使用原则和注意事项作全部介绍。
1 微量加样器的使用原理及分类
根据其加样的物理学原理可分为两种①空气垫加样器(又称活塞冲程);②无空气垫的活塞正移动加样器,这两种加样器具有不同的特定应用范围。
活塞冲程(空气垫)加样器可很方便地用于固定或可调体积液体的加样,加样体积的范围在小于1 μl~10 ml之间。加样器中的空气垫的作用是将吸于塑料吸头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,死体积和移液吸头中高度的增加决定了加样中这种空气垫的膨胀程度。因此,活塞移动的体积必须比所希望吸取的体积要大约2%~4%,温度、气压和空气湿度的影响必须通过对空气垫加样器进行结构上的改良而降低,使得在正常情况下不至于影响加样的准确度。一次性吸头是本加样系统的一个重要组成部分,其形状、材料特性及加样器的吻合程度均对加样的准确度有很大的影响。
以活塞正移动为原理的加样器和分配器与空气垫加样器所受物理因素的影响不同,因此,在空气垫加样器难以应用的情况下,活塞正移动加样器可以应用,如具有高蒸汽压的、高黏稠度以及密度大于2.0 g/cm3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加样器。活塞正移动加样器的吸头与空气垫加样器吸头有所不同。
2 微量加样器的一般使用原则
加样器根据其加样的物理学原理和结构的不同,其应用特点也有所不同。活塞正移动加样器无需任何校正,即可用于具不同化学组成和特性(密度和黏度)的液体的吸取加样;相反,空气垫加样器的使用则较受局限。具有高蒸汽压的液体如氯仿使用空气垫加样器吸取加样通常不能得到跟吸取加样蒸馏水相同的准确度和精密度。由于在液体吸取过程中有部分蒸发,因而加样的体积就会有所减少。可通过预先用液体湿润吸头数次,使得蒸汽相被液体饱和,可以改善加样的准确度。除此以外,为防止由高蒸汽压引起液体从吸头中漏出,可使用在底部有瓣的吸头,此瓣只在其与管壁接触的时候打开。使用空气垫加样器加样,位于液体之上的空气体积膨胀依所加液体密度的不同而不同。当吸取密度高于水的液体时,吸入吸头的体积太低。例如,对于一个密度为1.1的较高浓缩的液体,误差的量将达到0.2%。而吸取较稀的水溶液的这种误差则可以忽略不计。因此,在吸取密度高的液体时,须对加样器吸取体积的设定作相应的校正,才能保证取到正确的体积。然而,在实验室实际工作中,加样器使用者很少碰到要准确吸取密度很高的液体的情况,故由于液体的密度所致加样器使用受限的情况通常难以遇到。
一般来说,为防止所吸取体积上出现误差,有一些基本的操作原则必须遵守。对吸取体积误差影响的因素主要有三个方面:①流体静压;②吸头润湿;③流体动力学。当样本体积从毫升范围降低至微升范围时,物理作用力的关系即发生变化,对于加样来说,其意味着液体表面的作用力效应与其体积或质量(例如重力)的作用力效应相比有所增加,因此,加样器生产厂家在设计和构建加样器和吸头中必须仔细考虑这种情况,而且在使用时也必须注意。
流体静压:在吸取液体时,加样器吸头只能浸入液体几毫升以确保与排出液体时相同的流体静压条件,因此,加样器必须以几乎垂直的方式加取液体,因为倾斜的方式将减少液体柱的高度,导致吸取的液体过多。如果加样器以30℃下以垂直方式吸取液体,可吸取至0.15%更多的液体。
吸头润湿:当吸头排空时,仍会有一些残留的液体以薄膜的形式保留在吸头的侧面,其量取决于液体和吸头表面的相互作用,因此,其是一个常数,但依液体材料的不同而不同。对于水溶液,这种润湿影响在构建加样器时就应考虑。对于蛋白液等黏度高的液体,建议在加样前吸液体数次,以保证加样的一致性。
流体动力学:对体积吸取的第三个影响是从加样器吸头外壁液体的释放,在此过程中,吸头的几何形状起一个关键的作用。为确保加样中的稳定条件,加样器吸头应靠在管壁上,于吸头中释放。如果吸头安装不正确或使用不相配的吸头,相对加样误差将达到0.4%以上。
尽管空气垫加样器的使用有一定的局限性,但其优点耀很明显的,其所覆盖的体积范围大,使用易于掌握。此类加样器很轻,可很空易地应用于各种情况下的加样。
3 注意事项
实验室基本上以使用连续可调的加样器为主。连续可调式加样器在使用时应注意以下几点,从而使加样器能发挥最佳性能。
3.1 取液之前,所取液体应在室温(15℃~25℃)平衡。
3.2 操作时要慢和稳。
3.3 连续可调试加样器在取样加样过程中应注意移液吸头不能触及其他物品,以免被污染;移液吸头盒(架子)、废液瓶、所取试剂及加样的样品管应摆放合理,以方便操作过程、避免污染为原则。
3.4 连续可调试加样器在使用完毕后应置于加样器架上,远离潮湿及腐蚀性物质。
3.5 吸头浸入液体深度要合适,吸液过程尽量保持不变。
3.6 改吸不同液体、样品或试剂前要换新吸头。
3.7 发现吸头内有残液时必须更换。
3.8 新吸头使用前应先预测。
3.9 为防止液体进入加样器套筒内,必须注意以下几点:①压放按钮时保持平衡;②加样器不得倒转;③吸头中有液体时不可将加样器平放;④P5000及P10ML加样器一定要加滤芯。
3.10 勿用油脂等活塞或密封圈。
3.11 不可把容量计数调超其适用范围。
3.12 液体温度与室温有异时,将吸头预洗多次再用。
3.13 移液温度不得超过70℃。
3.14 使用了酸或有腐蚀蒸气的溶液后,最好拆下套筒,用蒸馏水清洗活塞及密封圈。
3.15 连续可调式加样器在使用完毕后应置于加样器架上,远离潮湿及腐蚀性物质。
总之,在使用微量加样器时应掌握其使用原则和注意事项,正确使用准确加样以保证实验结果的准确性。
参 考 文 献
[1] JJG646-90《定量可调移液器》.
[2] YZB/沪0174-40A-2005《单道可调移液器》.