孟宪举 吕巨龙

摘要：移液器是用于实验室微量液体的移取的一种计量工具，属于常规的实验室设备，凡涉及到药物、化学试剂试验的相关行业均会使用。移液器虽然操作简单，但精度高、结构复杂。移液器讨论过程中我们需要一个检测标准来衡量我们的测试结果，对参照标准要求对我们的设计测量精度有一个大致的初步要求，这里我们就需要引进《JJG646-2006移液器检定规程》国家计量标准进行质量把控要求，其中针对移液器的气密性、容量允许误差（精度）、测量重复性做出了要求并提供了检测方法。

关键词：移液器 JJG646-2006

Abstract： A pipette is a measuring tool used for the transfer of trace liquids in the laboratory. It is a conventional laboratory equipment and is used in all related industries involving the testing of drugs and chemical reagents. Although the pipette is simple to operate， it has high precision and complex structure. During the discussion of pipettes， we need a test standard to measure our test results. There is a rough preliminary requirement for our design measurement accuracy for the reference standard requirements. Here we need to introduce "JJG646-2006 Pipette Device Verification Regulations" The national metrology standards carry out quality control requirements， in which requirements are made for the air tightness， capacity tolerance （accuracy）， and measurement repeatability of the pipetting device， and detection methods are provided.

Keywords： Pipette JJG646-2006

1.移液器工作原理

移液器工作的基本原理是活塞通过弹簧运动来达到吸液和排液的目的。活塞推动排除部分空气，在大气压的作用下吸入液体，再由活塞推动空气排出液体。移液器的使用中配合彈簧的伸缩性来操作，可以很好地控制移液的力度。移液器采用内置式气体活塞，活塞设计在移液器内部，依靠推动空气来进行吸液和排液，活塞不与液体直接接触。

2.移液器内部结构

移液器为适应0.1ul-10ml的取液需求，设计了不同的量程。为了尽量实现各量程之间的结构统一，提高通用性，减少部件。我采取了头部、尾部分开设计的方案。尾部部分主要包括校准装置、计数器、中轴活塞杆。头部部分主要包括吸液管、退头管、以及活塞杆和密封圈等。

这个设计保证了尾部部分除螺杆和滚轮两个部件外，其他的结构相同且彼此通用;头部则根据量程和吸头的不同，每个量程设计各自的吸液管、退头管、活塞杆和密封圈。头尾部分分开设计的方案，保证了不同量程之间可以更换头部部分实现通用。

由于内部结构复杂，我对其进行了简化，以便于对工作原理的进行简述。

转动旋钮1可以带动丝杆3旋转，丝杆3上有凹槽滑轨，插入计数器11滚轮中的凸起，丝杆3旋转拨动计数器11中滚轮数字滚动，滚轮上数字表示容量调节，同时丝杆3可以推动活塞杆6顺着凹槽导轨做轴向往复运动，活塞杆6顶部有金属杆穿入密封圈8，密封圈8由密封圈固定件7固定在吸液管13内部，吸液管13拧入吸液管固定件12，吸液管固定件12带有卡扣固定在外壳体5上。丝杆螺母4拧在丝杆3上，起到控制推程和限位的作用，校正件2下端有弹簧背校准螺母9固定在外壳体5的上端，丝杆3靠近校正件2的位置有限位结构，通过旋转校准螺母9来调整校准件的位置，实现微调丝杆推程起到校准精度的作用。最后退头按钮与退头管相连，起到拆卸吸头的作用。

3.移液器测量方法

测试区域室温应保持20℃（±5℃），室温变化不得大于1℃/h。采用符合《GB6682-1992分析实验用水规格和试验方法》的去离子水，与室温偏差不超过2℃，并提前24h放入测试区域。

测试设备：电子天平（测试范围30g，分度值0.001g）、电子天平（测试范围40g/210g，分度值0.01g/0.1g）、真空表（测试范围0-0.1MPa，分辨力0.01MPa）、温度计（测试范围0-30℃，分辨力0.1℃）、秒表（分辨力0.1s）。抽气辅助设备（100ml）、广口瓶（500mL）。

测量方法： 将称量杯放人电子天平中，待天平显示稳定后，使电子天平复零。将移液器的容量调至检测点。将移液器按钮拧到检定位置，此时将吸液嘴侵入装有去离子水的容器内，并保持在液面下2mm～3mm处，缓慢放松按钮，等待1s～2s后离开液面，擦干吸液嘴外的液体（此时不能碰到流液口，以免将吸液嘴内的液体带走）。从电子天平中取出称量杯，将吸液嘴流液口靠在称量杯内壁并与其成45°，缓慢地把按钮按到第1停止点，等待1s～2s，再将按钮完全按下，然后将吸液嘴沿着称量杯的内壁向上移开。将称量杯放入天平称盘上，记录此时天平显示出的数值，同时测量并记录此时容器内去离子水的温度，重复六次执行以上步骤，每次测量误差不得超过规程内的要求。

1）容量相对误差计算

式中：V—标称容量，μL;

—六次测量平均值，μL。

2）容量重复性计算

式中：—标准偏差

n—检定次数

—单次测量值与被测量值平均值的差，μL

S—重复性

4.检定标准的局限

目前JJG646-2006移液器检定规程是国内移液器的唯一检测依据，其内容相对简单，仅对移液过程的检测手法和计算方式进行了简单说明，并随即给出了测量标准。因此在实际参考和使用的过程中，存在很大的局限性。

JJG646-2006移液器检定规程是2006年12月由国家质量监督检验检疫总局发布，中国计量出版社出版，针对移液器检测和计量的一个检定规程。目前虽然我们一直参照这个检定规程进行检测，所研发的移液器也都符合测量标准，但是它的内容相对简单，并不完全适用不同种类，不同情况下的移液器检定流程，部分内容存在很多不合理的地方。

首先其测量媒介是采取1g无限接近于1mL的去离子水，也就是采用称重法，将液体的重量等同于液体的体积。但实际使用的过程中，所移取的溶液和试剂一般密度跟去离子水有很大差距，所以以此为标准进而进行校准的移液器并不能准确反映所量取的溶液的体积。另外，所有的測试以及测试结果均是在标准室温下量取的低粘稠度的液体，但当涉及到高蒸汽压、高粘稠度的液体，显然是无法准确的作为一个标准。

其次JJG646-2006所提供的容量允许误差和测量重复性表，不区分所有量程仅对检定点进行了要求，且针对不同结构的移液器都统一以百分比的形式进行了规范，总体来说就是越小的检定点，其容量允许误差和测量重复性就越大。这种方式就违背了机械结构的尺寸偏差原理。举例说明，检定点100uL的容量允许误差和测量重复性分别为2%和1%，它的偏差要求就是±2uL，它能对应的有10-100uL量程移液器的最大容量，也能对应100-1000uL量程移液器的最小容量，但两个量程的移液器结构却大不相同。同时，检定点1000uL的容量允许误差和测量重复性分别为1%和0.5%，它的偏差要求就是±10uL，

但100-1000uL量程移液器中100uL（最小容量）和1000uL（最大容量）是一台机器上采用的同一根活塞，活塞的尺寸偏差相同，容量测量误差也相同。也就是说，对于气压式内置活塞的机械移液器，评定他的方式应该是偏差容量，而不是标定点的百分比误差。所以大多移液器，包括国外知名品牌在JJG646-2006的规范要求下，均出现量程上限轻松达标，下限勉强通过的情况。

另外移液器的种类有很多，按照通道数量分为单通道和多通道，按照操作方式分为手动和电动，按照消毒方式分为整支消毒和半支消毒，按照实现原理分为内置活塞式移液器和外置活塞式移液器。内置活塞式移液器的活塞位于移液器套筒内，液体与活塞之间有一段空气隔离，活塞与液体不接触。这是实验室最常见的移液器，使用时需注意不要让样品污染活塞，否则会造成样品的交叉污染。一般适用于粘稠度较小的液体。外置活塞式移液模装置活塞位于移液器套筒外，位于吸嘴内部，活塞与液体之间没有空气段，活塞为一次性的，适用于粘稠度较大的液体。JJG646-2006仅对内置活塞式移液器进行了规范，但对于外置活塞式移液器还存在一定的空白。

最后JJG646-2006也未对检定工具和次数进行详细描述。规程中提到了分辨率为0.001mg、0.01mg、0.1mg的电子天平，但未对具体测量容量范围所应配备的电子天平进行描述，本身电子天平存在一定的系统误差，如果电子天平分辨率低于所测移液器的误差测量要求，则会影响测量结果，但如果电子天平分辨率远大于所测移液器的误差测量要求则会造成检定成本增加。规程对检测次数的要求是每个检定点重复六次，在ISO 8655-2-2002活塞式容积测定仪器要求测量次数大于等于10次，另外单一检定点重复测量的方式会导致较前的检定点的测量结果会受到一定程度影响，尤其是从小往大的检定测量顺序。