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实验主要仪器设备的使用与维护

时间:2022-11-14 百科知识 版权反馈
【摘要】:普通光学显微镜主要供常规检验、教学,用于观察切片、涂片等。作显微照相时,可根据曝光以及彩色底片色温的要求来调节灯光的亮度。聚光镜的重要参数之一是数值孔径,通常为0.32;这样的数值孔径太小,只能与10×以下的物镜配合使用,因此需配用前端透镜来提高数值孔径,以便与不同倍数的物镜灵活配合使用。

第四节 实验主要仪器设备的使用与维护

一、光学显微镜

显微镜是人类认识物质微观世界的重要工具,是现代科学研究工作不可缺少的仪器之一。显微镜自1666年问世以来已有300多年的历史了,其间随着科学技术不断发展,显微镜的品种不断增加,结构和性能逐步得到完善和提高。

光学显微镜的分类:根据不同的使用用途,光学显微镜可分为普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、倒置显微镜、体视显微镜、偏光显微镜、万能研究用显微镜等10多种,目前,世界上许多国家都可以生产光学显微镜,牌名、种类繁杂,其中德国、日本等国家制造的显微镜品质、数量占优势,但价格昂贵。

普通光学显微镜主要供常规检验、教学,用于观察切片、涂片等。暗视野显微镜用于观察细微物体的存在、运动、外形轮廓。荧光显微镜用于荧光染色观察。倒置显微镜用于从透明的容器底部向上观察,如培养细胞的观察。体视显微镜用于立体结构的观察。相差显微镜用于观察透明结构。偏光显微镜用于区分双折射物质的细微结构。万能研究用显微镜结构复杂,集以上多种功能于一体。

对于现代的光学显微镜,包括各种简单的常规检验用显微镜、万能研究以及万能照相显微镜等,首先要认识其构造及各部件的功能,同时要掌握正确的调试、使用和维护方法,才能在实际应用中面对各种要求采用不同的显微镜检方法,充分发挥显微镜应有的功能,提高常规检验工作效率,同时又能获得明确的结果。

(一)光学显微镜的原理和构造

随着科学技术的发展,显微镜检方法由最传统的明视野、暗视野发展出了相差法、偏光方法;荧光方法也由透射光激发进展为落射光激发,使荧光效率大为提高;微分干涉相衬方法基于偏光方法,而巧妙地利用了微分干涉棱镜,使之能应用于医学与生物学的样品,又能应用于金相样品的分析与检验。下面以德国ZEISS公司生产的Axioplan万能研究用显微镜,简单介绍万能显微镜的基本组成部件。

1.显微镜主机体(Stand):显微镜的主机体设计成金字塔形,而底座的截面呈T字形,使显微镜的整体相当稳固。显微镜的光学部件和机构调节部件、光源的灯室、显微照相装置、电源变压稳压器等,都可安装在主机体上或主机体内。

2.显微镜的底座(base):底座和主机体通常组成一个稳固的整体。底座内通常装有透射光照明光路系统(聚光、集光和反光)部件,光源的滤光片组,粗/微调焦机构,光源的视场光阑也安装在底座上。

3.透射光光源(tranilluminator):透射光光源由灯室、灯座、卤素灯、集光与聚光系统及其调整装置组成。

4.透射光光源与反射光光源的转换开关(toggle switch):这是新一代AXIO系列显微镜特有的装置,透射光和反射光可通用。当具有透/反两用的配置时,利用这一转换开关能方便而又迅速地使透射光和反射光互相转换。在纯透射光的配置中,这一开关就改为电源开关。

5.电源开关(mains switch)与亮度调节旋钮(brightness control):电源开关用来接通或切断显微镜所需用的交流电源。电源开关旋钮也可调节照明光源的亮度,使所观察的视域可随时获得适当的亮度,可调范围为3~12V。作显微照相时,可根据曝光以及彩色底片色温的要求来调节灯光的亮度。当准备关掉电源之前,应先将亮度调节旋钮调到最小。

6.粗、微调焦旋钮(coaxial coarse/fine focusing controls):调焦旋钮转动时带动燕尾导板上下移动,而导板上则装有物台托架和聚光镜托架,从而使物台趋向或远离物镜达到调焦的效果。

7.透射光用的滤光片选择按钮(push buttons for filter magazine):透射光显微镜检方法所需用的一组滤光片已安装在显微镜的底座内,通过底座外的按钮就可以根据不同的需要来选择适用的一块或一组滤光片。通常的滤光片配套有:

(1)蓝色色温转换滤光片:用来把光源的色温由3200K转换成日光型彩色底片所需的5500K色温;

(2)绿色滤光片:用来增强相差观察方法中成像的反差,或者以黑白底片作显微照相时,可以提高底片成像的反差;

(3)浅灰色滤光片:是透光率为50%的中性减光滤光片,可把视野的亮度减弱一半;

(4)灰色滤光片:是透光率为25%的中性减光滤光片,可把视野的亮度减弱75%;

(5)透光率:仅为6%的中性减光滤光片,可把视野的亮度变得相当暗,95%以上的光都已被吸收掉。

8.光源的视场光阑(1uminuos field diaphragm):视场光阑是显微镜照明光路系统中的重要部件之一,它只能按照库勒照明系统的要求来进行调节,视场光阑不可以任意开大,但要根据使用的物镜倍数来调节适当的大小。视场光阑的主要功用有:

(1)控制杂散光在成像光路系统中的影响,特别是免除杂散光对照相系统的干扰,使显微照相的底片不至于蒙上一层灰雾;

(2)控制照明光束的大小,使所观察的视域照明均匀;

(3)在荧光显微镜检方法中,可以把激发光限制在所需激发样品的视域范围内,以防止视域外的样品过早受到激发。

9.聚光镜系统(condender system):聚光镜系统是照明光路系统中的重要部件之一,它也只能按照库勒照明系统的调整要求来进行调节。聚光系统调整的好坏,可以直接影响显微镜视域中照明的均匀性,也可影响显微镜的分辨力,还可以直接控制显微照相底片上的反差。聚光镜系统通常由以下几个部件组成:

(1)聚光镜本体(condenser):可以是简单的阿贝聚光镜,也可以是消球差—消色差的优质聚光镜,另外还有一种是消除了内应力的偏光聚镜。聚光镜的重要参数之一是数值孔径(NA),通常为0.32;这样的数值孔径太小,只能与10×以下的物镜配合使用,因此需配用前端透镜来提高数值孔径,以便与不同倍数的物镜灵活配合使用。

(2)前端透镜(front lens):前端透镜本身的数值孔径通常为0.63、0.90、1.30或1.40,它要附装在聚光镜本体上,可以方便地摆进或摆出光路。最常用的前端透镜数值孔径为0.90,当它摆入光路时,可以和10×及以上的物镜配用,摆出光路时可以和10×以下的物镜如6.3×、5×及2.5×等物镜配用。

(3)聚光镜的孔径光阑(aperture diaphragm):孔径光阑实际上是一个可变光圈,它是显微镜照明光路系统中的又一个重要部件,在透射光明视野法、微分干涉相衬法以及偏光法所使用的聚光镜中,都装有孔径光阑。它可以影响显微镜在作观察时的分辨力;直接控制显微照相底片上的反差;可用来调节聚光镜的数值孔径,配合所用物镜的数值孔径,以取得最佳的分辨本领或最大的分辨本领;还可以使光源的发光体成像于孔径光阑所在的平面上,从而满足库勒照明系统的前提条件。

在实际操作中,调节聚光镜孔径光阑可以改变显微镜中所观察到的视野亮度,这是由于历史上对聚光镜孔径光阑的误解所造成的错误用法。这里要特别强调:不应该用聚光镜的孔径光阑来调节视野中的亮度!更不应该用调节聚光镜位置高低的方法来调节视野中的亮度!以往的错误用法希望能在实际操作中纠正过来。

(4)转盘(turret):在多用途聚光镜系统中,为方便才把明视野的孔径光阑、暗视野的中央光挡、相差法所需用的各种不同直径的环状光圈、微分干涉相衬法用的DIC棱镜及其孔径光阑等部件装在转盘上再嵌入到聚光镜本体的座子内,使用时转动转盘就可以选用不同显微镜检法所适用的聚光镜,方便而又快捷。

聚光镜系统有两个调节装置:①聚光镜的调中螺丝(centering screws):调中螺丝通常为1对,位于聚光镜托架前方的左右侧。和环形燕尾槽中的调中螺丝成三足鼎立之势,可以前后、左右调整,使聚光镜的光轴与照明光路、成像光路合轴;②聚光镜托架的上下调节装置(vertical adjustment of condenser carrier):利用这个调节装置,可上下调动聚光镜的位置,使视场光阑经过聚光镜在样品视野中的成像调到最清晰,光阑像的位置也可利用托架上的调中螺丝来进行调中,从而满足库勒照明系统调整的要求。

10.机械移动式载物台(specimen stage):载物台可以承载样品,装有可在水平方向上作前后、左右移动的调节装置,有的还可以在水平方向上作大约100°的旋转,以便使样品能更好地与显微照相的取景框相适配。

11.物镜转换器(nosepiece):物镜转换器安装在滑插式燕尾槽座上,已做了准确的对中。可迅速更换物镜。常用的有6个、5个及4个孔位的物镜转换器。

12.物镜(objectives):物镜是显微镜的核心光学部件,显微镜的放大倍数、分辨本领、色差与像差的校正状况、工作距离等,都直接由物镜来决定。衡量物镜质量的基本参数主要有色差消正的程度(或级别)、像场平坦的程度、所使用的玻璃材料。数值孔径(NA)是物镜最重要的参数,数值孔径越大,分辨率越高。目前物镜的数值孔径最大只有1.30。

按照物镜色差和像差校正的程度,物镜可以分为以下类别:

(1)消色差物镜(achomats):通常对红光与蓝光两种色光做了色差校正,但视域中像场的平坦程度并未作过完善的校正,因此只能作一般的观察应用。在偏光显微镜中,由于需要消除物镜内各个镜片的内应力,反而需要利用这种镜片数目不多的物镜来做偏光物镜。

(2)有限平像场消色差物镜(flat-field achromats):这也是对两种色光做了校正的消色差物镜,但视域范围内像场的平坦程度只做了有限范围内的校正,通常在显微照相取景框范围内像场是平坦的,以确保显微照相对焦的清晰,取景框范围以外,往往不一定能保证同样的清晰度。适用于常规检验而又需要作显微照相的工作。

(3)完善平像场消色差物镜(plan-achromats):这也是对两种色光做了校正的高级消色差物镜,主要特点是像场在整个视域中做了完善的校正,适合于作要求较高的显微镜检工作,特别是作显微照相效果更好。由于这种物镜仍采用常用的光学玻璃,不适宜作荧光等类型弱光的观察和照相。

(4)萤石玻璃消色差物镜(neofluar):这也是对两种色光做了色差校正的消色差物镜,其中全部或部分镜片则采用了可透过近紫外光(波长约为365nm)的萤石玻璃(即氟化钙晶体)来制造。因此特别适合于作荧光与相差方法的观察与显微照相,也可用在偏光显微镜中。

(5)完善平像场复消色差物镜(plan-apo-chromats):这是最高一级的消色差物镜,对红、绿、蓝3种颜色都做了很好的色差校正,而视域中的像也做了完善的校正,数值孔径比萤石物镜大,可应用于要求极高的显微观察与显微照相中,但价格十分昂贵,由于所使用的镜片数目多达12片,光能损失较大,不宜用作荧光观察与照相。

(6)已消除内应力又可以调节中心的物镜(pol zobjectives):这是一种适用于作偏光观察的物镜,是从以上所介绍的几种物镜中挑选出来的,在装配时特别注意消除了其中的内应力,以免内应力所引起的干涉条纹干扰了偏光样品中真正的干涉条纹。

(7)完善平像场萤石消色差多种介质浸没式物镜(plan-neofluar imm):这是一种新型物镜,采用萤石玻璃制造其中全部或部分镜片,成像特别明亮,反差十分好,色差接近于复消色差,因此又属于半复消色差物镜。数值孔径特别大,透光能力强,而且分辨率十分好。最大的特点是可用好几种浸没介质,如常用的浸没油、甘油、蒸馏水等,既可使用盖玻片也可以不使用。这种物镜制成干式物镜时,可加上校正环,用来校正盖玻片的厚度不均匀性,以消除盖玻片厚度不规则造成的成像失真,对于厚度在0.12~0.22mm之间的盖玻片都可以作相应的校正。

1986年以来,德国蔡司公司推出的新一代光学显微镜,其中的物镜突破了传统光学显微镜的概念,采用了无限远色差校正的光学系统(infinity color-corrected system,简称ICS物镜),其特点是:由物镜射出的成像光束是一束平行光,可在成像光路中按需要插入任意多的光学部件而不影响成像质量。在显微镜镜体内有一特制的镜筒透镜(tube lens)与物镜相配,两者结合起来对物镜的色差与像差都做了十分完善的校正,而且物镜的视域相当宽阔,比传统物镜的视域扩大约40%。

13.荧光滤光片组插板的插口(slot for the fluorescence slider):这是为作荧光观察时插入荧光滤光片组插板预留的插口。

14.勃氏镜插板的插口(slot for Bertrand-lens slider):这是为作偏光观察时插入勃氏镜插板预留的插口,勃氏镜是偏光显微镜中用做锥光干涉图试验的重要部件。

15.补色器插板的插口(slot for auxiliary objects):这是当做微分干涉相衬观察和偏光需加入的各种补色器预留的插口。

16.双目镜筒或带照像镜筒的双目镜筒(binocular tubes or binocular phototubes):用来安放目镜及照像装置。为便于观察,镜筒制作成具有一定倾斜角度(30°或45°),设有瞳距调节装置,可在55°~75°范围内调节,以适合不同使用者两眼瞳孔距离。双目镜筒内装有一些折光和分光棱镜,能把从物镜出来的一束成像光束等分成两部分,分别由两个目镜作观察。带照像镜筒的双目镜筒一般在右侧装有光束分配棱镜的拉杆,把它全部推入时只作观察,拉出来则一边观察一边照像,或全部作显微照像。

17.目镜(eyepieces):目镜是显微镜中把物镜所成的像作再一次放大的光学部件,显微镜的总放大倍数通常就是物镜与目镜放大倍数的乘积。为方便不同视力者进行显微拍照时调焦同样清晰,一些目镜设计成可调焦式。为了使显微镜获得最大有效放大倍数和最高分辨本领,必须合理选配目镜。到目前为止,由于受光学定律的制约,光学显微镜最大的有效放大倍数为1250~1300倍。10×目镜是最常用而必须配备的目镜,观察荧光时最好选用10×以下的目镜。

(二)显微镜的正确调试和使用

在了解了显微镜各主要部件的名称、构造和功能之后,为了更好地发挥显微镜的各种功能,提高工作效率,保证在显微观察及显微照像过程中取得最佳效果,使用人员必须了解和掌握显微镜正确的调试方法和使用方法。尤其在新一代显微镜中,具备了多种功能,能进行多种显微镜检方法观察,正确的试调方法和使用方法就显得尤为重要。下面以Axioplan万能研究显微镜为例,简述调试及使用方法。

1.显微镜照明光路系统的调整:为了使显微镜的视野照明均匀而又充分,在显微镜初次安装和调试时,就必须把照明光路系统调整好,这是正确使用显微镜,并获得正确、可靠结果的重要手段和最基本的要求。此外,正确掌握照明光路系统的调整,是使用显微镜过程中更换光源灯泡后所必经的步骤,也是在日常使用过程中不时地检验显微镜性能的必要手段。显微镜照明光路系统的调整主要有以下4项内容:

(1)照明光源灯室在显微外的初步调整:①首先将灯室的外壳打开,压弹簧夹子将卤素灯泡装入插座中,安装时避免手指直接接触灯泡(可用柔软的布或纸隔住),以免灯泡上留有指纹等脏物,影响灯泡的使用寿命。②把灯室摆在桌面上,接通电源后,用专用的螺丝刀调节灯的调焦旋钮孔(标有“←→”),使灯丝投影在1~2m外的墙上,将灯丝成像调至清晰;然后调节灯的高低位置调节螺丝孔(标有“—”),使灯丝位置高低适当;再调节灯的左右位置调节螺丝孔(标有“—”),使灯丝左右位置合适。

(2)光源发光体(灯丝)在显微镜内位置的检验和校正:目的是为了把发光体的像端端正正地调入物镜的视域范围内,从光源的角度去确保显微镜的视域照明充分而均匀,这是调整库勒照明系统的前提条件。

需要的基本工具:对中望远镜购置显微镜时已配备。①拔掉灯库内的毛玻璃套筒,把灯室装回显微镜上;②选用10×物镜,开亮光源找样品并调焦清晰,再换用40×物镜把样品调焦清晰(40×物镜可以看清灯丝的全貌);③把聚光镜的孔径光阑和视场光阑均开到最大;④拔掉其中一个目镜,换上对中望远镜,抓住白色部分,另一手伸缩黑色接目镜,就可在视野中看到灯丝像;⑤如灯丝位置不合适,调“—”孔,把灯丝像沿水平方向调好,调“—”孔,把丝像沿垂直方向调好,直至将灯丝像调至刚好充满物镜孔径的光圆像;⑥调整完毕后,将毛玻璃套筒插回原位,拔掉对中望远镜,换回目镜作下一步调整。

以上所述照明光源灯室在显微镜外的调整和光源发光体在显微镜内位置的校验,只需在显微镜初次安装调试及更换灯泡时进行,平时使用显微镜时不能随意乱调乱动。万一调乱时,可按上述步骤调回原状。

(3)库勒照明(Kohler)系统的正确调整:显微镜的正确调试,主要工作之一是照明光路系统的调整,而其中的关键是库勒照明系统的调整。对于每一位使用显微镜的人员,特别是作显微照像的人员来说,应该对库勒照明系统的原理及其调整步骤有一定的了解和掌握,才能充分发挥显微镜应有的功能,拍出来的照片才能在效果上比较一致而又完善。

库勒照明系统的原理简单来说就是:光源发光体上任意一点发出的光,可以照明显微镜的视域范围,而光源发光体上每一点所发出的光汇集起来,在显微镜的视域中就实现了非常充分而又均匀的照明。

调整库勒照明系统的目的,是为了使所观察的视域能获得均匀而又充分的照明,防止杂散光对照像系统造成影响或干扰,以免照像时在底片形成灰雾。调整库勒照明系统的必要部件:视场光阑、可进行合轴调整的聚光镜系统。

①选用10×物镜和10×目镜;②把聚光镜前端透镜摆进光路中,孔径光阑调至适中的位置上(不大不小),再把聚光镜升到最顶的位置上,聚光镜转盘调至明视野“J”位置;③把视场光阑调至最小(0.1);④载物台上放上已封片的生物样品,开亮光源,调焦清晰;⑤视域中会出现一个局部照明的区域或亮斑,这是视场光阑的模糊像,在其中可以清晰地看到样品的细节;在它之外是较暗的视域,不一定能把样品的细节看得清楚;⑥把聚光镜微微地向下调,使视野中的亮斑逐渐收小,慢慢变成一个清晰的多边形像,这便是视场光阑的清晰像;⑦一般情况下,多边形像并不在视域中央,需要调整聚光镜的一对调中螺丝,把视场光阑多边形的像调至中央位置;⑧逐渐开大视场光阑,使多边形像成为视域的内接多边形,进一步核对调中的状况,如对中不够理想,继续微微调对中螺丝;⑨将视场光阑再微微开大一些,使它的多边形像恰好消失在视域的边缘上,至此,库勒照明系统调整完毕。

库勒照明系统调整好以后,整个视域照明均匀,拍摄的显微照片明亮清晰,反差正常。在日后使用过程中应特别注意:①视场光阑不可任意开大,但可随物镜倍数的增大而将视场光阑收小,随物镜倍数的减小而开大;②聚光镜的高低位置不准乱调,否则会破坏已调整好的库勒照明系统;③使用10×以下物镜时要将聚光镜前端透镜摆出光路外,使用10×或10×以上物镜时要将前端透镜摆入光路中;④关于物镜倍数与视场光阑大小配合问题,在实际使用过程中,作为一般观察不一定要收小或开大视场光阑,但作显微照相时,为了避免杂散光线对照相系统的干扰,以便能拍摄到较完善的照片,则应在使用每一个倍数的物镜时,把视场光阑调节到正好消失于所观察的视域边上,这是比较繁杂的工作,但又非做不可。较为简便的方法是把与各个倍数物镜相对应的视场光阑事先调整好,并作好记号,以后使用时根据记号直接调至相应的位置。

(4)孔径光阑的正确使用:由于聚光镜的孔径光阑可以影响显微镜的分辨率,使用时应掌握正确的使用方法。过去由于对孔径光阑的认识不足,往往把它当做是调节视野亮度的工具。虽然调节孔径光阑在一定程度上可以改变视野的亮度,但会直接影响成像的反差、对比度及分辨率,在使用过程中应尽可能避免。

为了发挥聚光镜孔径光阑的作用,以便在观察时尤其在作显微照相时获得最佳分辨率,每换用一个倍数的物镜时,在样品调焦清晰后,需要调节孔径光阑,使它的大小正好等于所用物镜数值孔径(物镜孔径像)的2/3。

调整方法是用对中望远镜对焦于视野中黑色相差环上,调节孔径光阑,可以看到一个多边形的孔径光阑像,然后调到等于物镜孔径像的2/3,即介于黑色相差环外与圆形视域内之间。为方便起见,可把与各倍数物镜相对应的孔径光阑预先调整好,并作好标记,以免每次使用都要重新调整。

2.显微镜成像光路系统的调整及显微镜检术概要:显微镜成像光路系统的调整,是根据不同显微镜检术的需要而进行的。所谓显微镜检术(microscopy),概括而言就是以显微镜观察样品时所使用的照明方式,以及如何使样品所成的像能获得更良好反差的技术与方法。以下简述显微镜检术中已成熟的几种方法及对应的显微镜成像光路系统的调整方法。

(1)透射光明视野法(brightfield):这是自显微镜发明以来最传统、最普遍的应用方法。

基本部件:①物镜:任何物镜都可作明视野观察;②聚光镜:各种聚光镜均可,最好配有孔径光阑。

调整方法:在上述显微镜的库勒照明系统调整好后,即可应用明视野法。

适用范围:所有已染色的组织切片、血液涂片等。

注意事项:①使用明视野方法观察时,一定要将库勒照明系统调整好;②视场光阑不可任意开大,使用10×及10×以下和10×以上物镜时,要将聚光镜前端透镜分别摆出和摆进光路中;③不可用聚光镜的孔径光阑来调节视野的亮度,更不要乱调聚光镜的高低位置,否则,会降低显微镜的分辨率和破坏已调整好的库勒照明系统;④作显微照相时,每换用一个倍数的物镜,就要调节聚光镜的孔径光阑,使它的大小正好等于所用物镜数值孔径的2/3。

(2)透射光相差法(phase-contrast):这是现代显微镜检术中的一种反差增强法。

基本部件:相差物镜、明视野与相差兼用的多用途聚光镜、对中望远镜、绿色滤光片。

调整方法:①在库勒照明系统调整好的基础上,用明视野方法把样品调焦清晰;②把聚光镜转到Ph1对准转盘刻度线位置,选用10×相差物镜,换上待观察的透明样品;③拔掉其中一个目镜,换上对中望远镜,并调焦于视野中的两个相差环上(物镜的黑色相差环和聚光镜的透光相差环);④视野中的两个相差环不一定重合,调节聚光镜上的两个调节装置(调整相差环左右位置的调节杆和调整前后位置的摩擦式转钮),使透光环作前后左右移动而与黑环重合;⑤调整好后,换回观察用目镜,将绿色滤光片按入光路中,即可观察到样品的相差像;⑥用20×和40×物镜观察时,聚光镜应设在Ph2位置上,用100×物镜时,聚光镜应设在Ph3位置上。

适用范围:适用于观察透明、未染色或不能染色的样品,如各种活细胞、活组织、未染色或不染色的组织切片、水生生物等。

(3)微分干涉相衬法(differential interference-contrast,DIC):为了克服相差法观察时样品细节像周围伴随有光晕,会掩没掉本来应该看见的细节,以及样品或组织切片厚度要求相当薄,原则上不能厚于10μm等局限性,利用双光束干涉的原理设计了微分干涉相衬法。

调整方法:①必须在库勒照明系统已调好的基础上才能调好DIC;②选用10×物镜,以明视野先确定好能把样品看清晰的物镜调焦位置;③把起偏器(polarizer)摆入照明光路中,注意其取向应为东-西方向;④把聚光镜转盘转到与10×物镜对应使用的位置上,即DIC0.3~0.4;⑤在物镜后方或物镜转换器上插入10×物镜使用的DIC插片(DIC slider);⑥把检偏器(analyser)插入成像光路中,注意其取向应为南-北方向;⑦换上待观察的透明样品,开亮光源使样品调焦清晰;⑧调节DIC插片,使微分干涉相衬的像达到最佳效果,也就是浮雕效果最为明显;⑨同时可调节聚光镜的孔径光阑,使反差的效果也达到最佳;⑩然后再细微调节样品的细节,可见样品中不同层面上的结构;如果把补色器(first order red retar dation plate)插入,并同时调节DIC插片,可在视野中看到不断变化的绚丽色彩,红、橙、黄、绿、蓝、紫、粉红、粉紫及金黄色都具有。

适用范围:透明或不能染色的组织切片,厚度可达100μm左右,培养中的活组织和活细胞、水生生物等。

(4)落射光激发的荧光法(incident-loght fluorescence Epi-FL):简称为落射荧光法,是近代显微镜检术中新发展出来的一种强有力的反差增强法。它将激发荧光用的光源改在物镜的上方,光由物镜上方经反光镜射入物镜去激发样品,从样品上被激发的荧光经物镜成像并穿透反光镜而由目镜观察。该方法较简便,效率高,50W的光源强度比透射荧光法的250W还强。

荧光方法是利用波长较短的紫外光、紫光、蓝紫光、蓝光及绿光等去激发样品,只要样品中含有可产生荧光的成分,它便吸收短波的激发光而释放出波长较长的荧光。不同物质只能吸收特定波长的激发光,而释放的荧光也会有特定的波长,因而用作特异性的鉴定十分有效,如某些致病的细菌和螺旋体,受紫外光激发后能发出它们特有的荧光,很容易作出鉴定,这种利用物质吸收激发光后放出特有荧光的方法称为自发荧光法。某些物质自身不会吸收激发光,或吸收后不能释放荧光,但可以吸收或吸附特定的荧光色素或染料,而这些特定的荧光色素或染料也只能吸收特定的激发光,再释放出特定的荧光,从而间接地鉴别出某种物质,这称为间接荧光法。上述荧光方法广泛应用于医学、生物学及工业的特异性研究和鉴别上。

调整方法:荧光显微镜或附有荧光部件的显微镜,调整的方法大致相同。

①汞灯的安装:a.打开包装,取出汞灯将其小心安装在上电极散热帽上,安装时注意手指不能直接接触管灯和散热帽的正面,汞灯的封气口要对向散热帽的左侧或右侧;b.把汞灯的上电极引线安装并固定在散热帽底面的小孔上,再把汞灯的下电极及上电极引线的另一端,分别安装在灯座上各自的插孔中并固定;c.锁紧散热片上的螺丝后,把汞灯连同灯座及散热帽小心装入灯室中,锁紧相应的螺丝,再把灯座上的连线和插座插到汞灯电源后部专用的插座上。详细的安装方法请参照有关说明书。

②汞灯灯室在显微镜外的初步调整:a.接通汞灯电源,让汞灯预热10~15min;b.把汞灯灯室摆放在桌面上,让汞弧投影到2~3m外的墙上,画一条与灯室窗口中心线对地高度一样的水平线作为参考线;c.转动灯室调焦旋钮,使汞弧的像清晰地投影于墙上;d.分别调节灯室外壳上的5个调节螺丝孔,把汞弧的像及其反射像调成并排且尽量靠近,但不要重叠在一起。

③汞灯汞弧在显微镜内位置的检验:a.将汞灯照明光路系统中的视场光阑开到最大;b.把荧光滤光片组推到蓝光激发的位置上,以避免汞灯中的蓝光太刺眼;c.把观察的样品或一块载玻片放在物台上,盖上一张比盖玻片稍大且洁白的薄纸;d.取下一个物镜,使激发的蓝光经物镜转换器的空档照在白纸上,白纸上会有一蓝色的圆形照明区域,汞弧的像及其反射像都应该出现在这区域的中央部位,否则,可调节灯室调焦旋钮至最清晰,然后分别调节灯室外壳上的5个调节螺丝孔,直至汞弧的像及其反射像并排在照明区域的中央位置。e.调好之后,把物镜装回去,通过目镜可见白纸被蓝光激发后发射出的黄绿色荧光;f.仔细调焦,可看清白纸的纤维;取去白纸,样品上的荧光细节隐约可见而很容易调焦清晰。

④汞灯使用注意事项:目前通常使用的为50W超高气压汞灯,灯管内通有一对钨电极和液态汞(室温下附在管壁上),未点燃时,管内气压很低,在灯管的两电极间施加电压触发点燃后,汞气化为汞蒸气形成汞弧而产生强光,温度升高,管内气压迅速升到10个大气压。由于是高气压的气体放电,必须了解其特性才能安全地使用汞灯。a.汞灯接通电源后需要10~15min预热时间,汞才能充分汽化并形成汞弧,产生高亮度而稳定的激发光。因此,观察前要提早通电;b.汞灯在使用过程中,不要随意开关汞灯的电源;c.关掉汞灯电源后,必须等待15~20min,待汞灯自燃冷却后才可再次接通电源,违反这一操作规定时,将会造成严重后果!由于汞灯内的汞蒸气未完全液化,汞蒸气内阻很小,一旦通电在两电极间施加电压,汞灯内形成强大的电流,轻则烧断保险丝或烧毁汞灯电源中的扼流圈,重则汞灯爆炸,汞蒸气弥漫整个实验室,造成工作人员中毒,不仅损失了汞灯,还会炸毁灯室内的集光—聚光部件。d.汞灯的使用寿命一般只有300h,使用得当可达600h,使用寿命与开关的次数成反比,应集中一批样品作2~3h的观察。汞灯价格极昂贵,应珍惜使用。e.汞灯寿命终结的标志是点燃困难,灯管发黑。

(5)暗视野法(dark field):许多透明或半透明的样品,如细菌、微生物、细胞内的精细结构及结晶体的内含物等,在明视野显微镜中不容易看清楚,如采用暗视野法就可大大提高样品的可见度。以暗视野法所看到的是衬托在黑暗视野背景中发亮的样品轮廓及其细节。

普通光学显微镜的最高分辨率为0.2μm,而暗视野显微镜虽然对样品的细节构造分辨不清楚,但却可看到0.004μm以上微细颗粒的存在,即可以看到亚显微结构,特别适合用来观察微细的颗粒与细菌等。

调整方法:暗视野法的主要部件是暗视野聚光镜。使用时须先用明视野聚光镜把库勒照明系统调整好。换上暗视野聚光镜时,要把载玻片(样品)移开,将浸没油滴在聚光镜顶部,再把样品载玻片搁在物台上,浸没油便充填在两者之间,这种聚光镜须与装有可变光阑的100×油镜配用,另一种中倍率干式暗视野聚光镜可与中倍率的物镜配用,这种聚光镜具有中央光挡,照明光只能透过光挡与聚光镜边缘之间的透光环才能进入聚光镜内。

对于配备齐全的相差显微镜:与编号为Ph3物镜配用的相差聚光镜相差环,可以和10×及10×以下的相差物镜配用而形成低倍率的暗视野效果。

(三)光学显微镜的保养

显微镜是一种精密的光学仪器,价格普遍较高。从结构上看,显微镜由许多光学部件和较精密的金属零件组成,在使用过程中应特别注意做好保养工作。

1.严格按照有关操作规则使用显微镜,避免因使用不当造成损毁。

2.显微镜在储存和使用过程中,普遍存在着生霉起雾问题,霉和雾会使显微镜的视场模糊,分辨率下降。为了使显微镜保持良好的工作状态,延长使用寿命,显微镜的工作环境应保持清洁、干燥、防尘。

3.显微镜在每次使用完毕后应及时做好清洁工作,特别是目镜、物镜等容易污染的光学部件,如发现表面有灰尘、指纹、脏物等,应及时用镜头纸清洁干净。

4.显微镜工作室最好能安装空调、抽湿及防尘装置。

5.如发现光学部件内部有生霉等现像,最好及时联系有关厂家派人清洁、维修。

二、显微摄影

显微摄影是通过显微镜来拍摄的方法。在动植物检疫工作上是科学研究、经验交流、仲裁谈判不可缺少的手段之一。要取得良好的显微摄影效果,最重要的是要有良好的显微镜设备和良好的显微镜操作技术。显微摄影时可以用带镜头的照相机,也可用不带镜头的照相机(但要装摄影目镜于镜筒上面),后者的使用更为普遍。显微摄影比微距摄影具有更大的物像放大比,一般由几十倍到上千倍(普通光学显微镜)。显微摄影放大倍率可用下式计算:

B2=B1L/250

img1

由上式可知,当底片与目镜距离为250mm时,底片上影像放大倍数与显微镜的倍数相等。

曝光是显微摄影中的重要环节,曝光的正确与否决定着照片的质量。显微摄影时影响曝光的因素非常多,例如底片的性能、照明光源的强度和色温、照明方法、滤光片使用、物镜的孔径和倍数、物镜与摄影目镜的配合、照相机皮腔的伸长量、被摄标本的颜色和光学性质等。难于用计算方法求得正确的曝光时间,通常采用试拍法测定。测定时先用毛玻璃对焦,观察毛玻璃面上的亮度,粗估一个曝光时间。装上有底片的暗盒,关闭照明灯,将暗盒抽开,开灯曝光1s;关灯,遮盖1/5的暗盒,再开灯使余下的4/5干版继续曝光1s(总共2s),关灯,再关上1/5暗盒,再开灯曝光2s(总共4s);关灯,再关上1/5暗盒,再开灯曝光4s(总共8s);关灯;关上1/5暗盒,再开灯将最后剩下的1/5面积底片曝光8s(总共16s),曝光完毕立即冲洗,冲洗后从深浅不同的条纹中选择反差最适当的,就是这种摄影条件下的正确曝光时间。一般试摄测定时,曝光时间多依几何级数增加,即1、2、4、8、16、32等(黑白胶卷易于冲洗)。

先进的光学显微镜均附设有全自动的摄影装置(如OLYMPUS的PM-10AD),使用时只要按其操作指引便可获得良好的摄影效果。

(一)适合显微镜摄影的显微镜

1.照相目镜筒,要能承受得住显微摄影装置的重量。

表1-1 显微镜数值孔径与曝光的关系(设数值孔径为0.5时曝光因素为1)

img2

表1-2 显微镜倍率与曝光时间的关系(设10倍物镜曝光因素为1)

img3

2.通过双目镜筒,要能对图像进行调焦。

3.使用光路选择移动杆(optical path selector)能将光亮调到适合标本需要的强度。

4.物镜要有高分辨率和良好的平场像(整个圆型视场图像都在一个平面上)。

5.载物台能够转动。

6.聚光镜带有孔径光阑和调节光轴中心的机构。

7.显微镜要有视场光阑。

8.光源要保证有足够的亮度,可以按照观察和摄影的需要来调节光亮度。物镜从低倍到高倍变化时,要求光亮度都能均匀。

9.显微镜体要有防止外界震动的能力。

10.要备有插入滤色镜的槽口。

(二)适合显微摄影的显微摄影装置

1.要有能够连接显微照相机附件的装置,如35mm照相机后背或大画面底片暗盒。

2.要能够按照摄影中需要的不同光亮条件进行光路调节。

3.要能够对标本不同的面积进行测光(对30%面积的平均测光,或对1%面积的点测光)。

4.要能够把照相机附件牢固地固定在显微镜上。

5.要有色温的测定装置。

6. ISO/ASA感光度要有广泛的选择范围。

7.要有倒易律失效补偿装置,可以进行长时间的自动曝光。

8.要能够根据标本的具体情况,进行曝光量的调节。

9.要能够进行手动曝光。

10.要能装配特殊用途的装置,如拍16mm电影或35mm胶片的定时定格摄影装置。

11.控制器内装有自动曝光锁机构。

(三)适合显微镜摄影用的物镜与照相目镜

1.物镜:显微摄影需要有高分辨率、广视野平像场的物镜。长筒(10ng-barrel,LB)物镜如Splan-apl-chromat平像场复色差物镜各系列。短筒(short-barrel)物镜如splan-apl-chromat平像场复消色差物镜、plan-achromats平像场消色差物镜系列。

2.照相目镜:照相目镜的作用,是为物镜的色差、像差作光学补偿,使投射到感光底片上的图像、四周与中心都尽可能在一个焦点平面上。因此,正确选用生产厂家推荐的照相目镜,是十分重要的。

3.光阑

(1)视场光阑的作用:视场光阑的作用,一是根据物镜的倍率给予不同直径的光束面积;二是在显微镜摄影时,起着增减影像反差的作用。当光阑扩大到一定的程度,照射到标本上的光,即会有反射与不规则的散射,造成影像反差的损失。当视场光阑收缩到取景框边缘外的时候,摄影图像的反差就会改善。

(2)孔径光阑的使用与其功能:安装在聚光器中的光阑叫孔径光阑。它的作用是使图像的分辨率、反差和焦深处于最佳状况。这些最佳条件的取得,是以所用物镜的数值孔径来调节照明系统的数值孔径(聚光镜的数值孔径)。大多数的标本,如想得到高质量的照片,孔径光阑要调节在物镜数值孔径的60%~80%之间。

(3)怎样调节孔径光阑:有两种方法。第一种,是把标本对好焦点以后,取出左边目镜,用肉眼观察镜筒,边观察物镜的后焦点平面,边用手调节孔径光阑,大小以60%~80%为宜。第二种,是应用聚光镜上刻的数值孔径的标记。例如,用数值孔径0.25的10×物镜,如让孔径光阑缩小到80%,聚光镜上的刻度标记,应该放在0.2(0.25×80%=0.2)上。

(4)孔径光阑的功能:如孔径光阑收缩过小,会使显微照片分辨率降低。除用特殊染色,标本又切得很薄的以外,孔径光阑的收缩不得低于物镜数值孔径的60%。

孔径光阑完全打开,照片整个反差降低。

三、离心机

(一)离心机的用途和分类

离心机是借离心力分离液相非均一体系的设备。可根据物质的沉降系数、质量、密度等的不同,应用强大的离心力使物质分离、浓缩和提纯。离心技术,特别是超速离心技术是分子生物学、生化研究和工业生产中不可缺少的手段。离心机作为一种实验手段,具有许多优点。例如,超速离心可在低温下操作,保护了生物大分子的活性。制备型的离心机负载量大,一次可分离提纯几克样品,比层析、电泳样品量大得多。分析离心机不仅可测物质的分子量,还可检验物质的纯度、构象、沉降系数等。因此,离心技术在生物学研究中占有重要的地位,是分离、纯化细胞、病毒、蛋白、核酸和酶的最方便最有效的工具。离心机的种类繁多,一般实验室常见以下几种。

1.普通离心机:分台式或落地式,一般为中、低速(转速小于6000r/min),无冷冻功能,因此,只适宜对温度要求不严格样品的中、低速离心。

2.冷冻离心机:根据转速(或离心力)的高低,可分为高速冷冻离心机(转速一般小于20000r/min)和超速冷冻离心机(转速大于20000r/min)。根据离心机体积的大小,又可分为台式和落地式两种。冷冻离心机的用途非常广泛,可进行各种情况下样品的低速、高速、超速离心、分离、分析、制备等工作,是目前各检测实验室必不可少的通用设备。

(二)离心原理和结构

当含有细小颗粒的悬浮液静止不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的黏度有关。像红细胞大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。

此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的、绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的、有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。

离心就是利用离心机转头高速旋转产生的强大离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。离心力(F)的大小取决于离心转头的角速度(ω,r/min)和物质颗粒距离心轴的距离(r,cm)。它们的关系是:F=ω3 r。

为方便起见,F常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。即把F值除以重力加速度g(约等于9.8m/s2)得到离心力是重力的多少倍,称作多少个g。例如离心机转头平均半径是6cm,当转速是60000r/min时,离心力是240000g,表示此时作用在被离心物质上的离心力是日常地心引力的24万倍。

因此,转速和离心力值之间并不是成正比关系,还和半径有关。同样的转速,半径大一倍,离心力(g值)也大一倍。高速离心机常备有各转头的转速与离心力对照表。现在较高级的离心机常配有转速和离心力自动转换功能,离心时,既可设定转速,又可设定离心力,较为方便。

(三)转头和离心管

1.转头:离心机的转头是放样品的容器。有以下四种类型。

(1)水平转头:也称吊篮式转头。静止时离心管垂直挂在转头上,当转头转速达600r/min后达到水平位置,通常一个转头挂3个或6个吊篮。用水平转头离心时,样品沉方向是顺管子的轴向移动的,最后沉降在管底,便于收集。但由于转头结构复杂,最高转速相对要低,容量也小一些。

(2)角转头:转头的离心管腔与转轴保持20°~30°的固定角度。由于结构稳定,可装载较多的样品和使用较高的转速。有些梯度离心(如以PercoⅡ为介质时)要求必须用角转头,否则形成的梯度不均一,线性很差。

(3)区带转头:为一空腔,没有离心管,样品液直接放在腔内。适用于大量样品连续离心分离浓缩。

(4)分析转头:是分析小室,专用于分析。

转头都有一定的使用极限,在说明书里可以查到。所以必须建立使用档案,记录使用的时间和次数,到一定时限后(根据使用说明)最高使用转速必须降低10%。若使用又达期限,转速可依次再降低10%使用。

2.超速离心管 由于超速离心产生巨大的离心力,离心管不能用玻璃制作。有塑料和不锈钢两种。下面是常用的几种材料及其特性,可根据实验需要选配。

(1)CAB(cellulose aceto butyrate,醋酸丁酯纤维素):LH型号为0℃~ 15℃使用,HT型号为20℃~40℃使用。透明,可用于较稀的酸、碱、盐。但当样品pH值为8以上、含有机溶剂、重盐如CsCl时仅在有限条件下可用。适用于酒精及蔗糖梯度。

(2)PC(poly carbonate,聚碳酸酯):-150℃~121℃使用。半透明,对中性盐、稀酸稳定,但对有机物、酒精、油、DMSO、碱敏感。很硬,可不装满。

(3)PA(poly allomer,聚丙烯和聚乙烯的聚合物):-40℃~125℃使用。半透明,化学性质最稳定,但高温易变软。

(4)PCR(poly clear,超透明):0℃~20℃使用。与PC相似,但比PC更硬。

(5)PE(polyethylene,聚乙烯):-180℃~90C℃使用。不透明。对丙酮、醋酸、盐酸等稳定。高温易变软,必须装满。

(6)PP(poly propylene,聚丙烯):-180℃~145℃使用。半透明,化学及温度性能稳定,但低温下发脆。不要在4℃以下离心。

(7)PS(poly styrol,聚苯乙烯):透明,坚硬。对大多数水溶液稳定,但不能沾许多有机物,一次性使用。多用于低速离心。

(8)PF(poly flor,聚氟):-100℃~140℃使用,半透明。

(9)不锈钢能抗热、抗化学腐蚀,能高压消毒,但较重,也较贵。

(四)离心机的使用和维护

各种型号离心机的操作稍有不同,这里主要强调样品的装载和平衡。由于离心时产生很大的离心力,当转头所带的样品处于不平衡状态时,会产生很大的力矩。轻者引起机器发抖和震动,重者会扭断转轴造成事故。因此离心样品的平衡装载是要特别注意的问题。

离心管至少要两两平衡,放在转头的对称位置,装管数是6、12、18的转头可3个一批平衡。最好是所有的离心管一样重。水平转头不允许有空档(即不挂吊篮的现象),否则会损坏转头。

离心转速越高,对平衡的要求也越高。如超速离心机不仅要求在对称位置的离心管一样重,吊篮一样重,而且吊篮还有编号,需对号放置。但有种小型台式离心机,样品用0.5~1.5ml的塑料尖底离心管装载。由于转轴较软,有一定调节能力,允许仅用目测平衡。除此之外,所有离心机均要求用天平平衡样品。

在平衡时不仅要保证静平衡,即对称的两管样品等重,还要保证动平衡。因为离心时产生的力矩不仅与样品的重量有关,还和样品的旋转半径有关。例如,一管水和半管砂子虽然重量相等,但半管砂子的旋转半径要大一些,所以力矩相差很大,转动起来并不平衡。所以处于对称位置的两个离心管必须装载密度相近的样品。例如,要同时离心两个样品,一管是用蒸馏水稀释的,另一管是用60%的蔗糖配制的,虽然两管重量相等,但不可配成一对离心,而必须另装一管水和一管60%的蔗糖作为平衡物分别配重,否则不能正常运转。

在超速离心时为了减小阻力,都是在真空状态下运行。所以除了不锈钢和厚壁聚碳酸脂(PC)离心管外,样品必须装满,否则离心管会因真空而变形或破裂。同时吊篮盖也要盖紧,不然样品会挥发和浓缩。

从国内多年离心机的使用情况看,各类型离心机应由专人负责管理和维护。高、超速离心机要求定期检查维修,使用者应详细记录实验状态及维修情况,以保证离心机的安全使用。高、低速离心机由于操作简单,通过阅读说明书,训练操作后可以自己使用,而超速离心机结构复杂,工作程序也较繁琐,使用不当易发生事故,特别对离心转头更应谨慎维护、使用。从国内多年使用、管理情况来看,专人保管、操作是仪器处于良好状态的保证。对管理、操作人员应进行培训,使他们不但熟悉操作,而且对仪器也应有所了解。

离心机的型号、种类繁多,使用时应注意配套问题:一台离心机不可能同时在低速、高速和超速条件下运行。一般超速离心机只限于超速离心,不宜做高速离心,更不宜做低速离心。同样高速离心机也不宜于低速离心。因此买超速离心机要考虑配备高速离心机,否则发挥不了优势。一般低速、高速离心机的使用频率较高,而超速离心机的利用率较低,超速离心机经常使用的实验室可考虑购置,否则可考虑使用地区性的公用设置。

选用离心转头时主要考虑的是样品的容量及离心的条件。通常有水平转头和角转头各一个,或大容量(相对较低速)的转头和小容量高速转头各一个即可满足工作中的不同需要,不可追求越全越好。因为离心转头种类很多,许多是相似的,而超速离心机的转头价格相当昂贵,如果全部配齐,其价格要比离心机主机高出好几倍,也没有必要。由于转头转速的不同价格相差很大,从转速上讲不宜追求越高越好,但应有离心机允许的最高转速的转头,否则对离心机而言是个浪费。有两台离心机的单位可考虑转头型号互补,以节省经费。

四、培养箱

(一)培养箱的用途和分类

培养箱是培养微生物的主要设备,可用于细菌、细胞的培养繁殖。目前使用的培养箱主要分为4种:直接电热式培养箱、电热隔水式培养箱、生化培养箱和CO2培养箱。

(二)培养箱的原理和结构

其原理是应用人工的方法在培养箱内造成微生物和细胞生长繁殖的人工环境,如控制一定的温度、湿度、气体等。其结构分述如下。

1.直接电热式和电热隔水式培养箱:直接电热式和电热隔水式培养箱的外壳通常用石棉板或铁皮喷漆制成,隔水式培养箱内层为紫铜皮制的贮水夹层,直接电热式培养箱的夹层是用石棉或玻璃棉等绝热材料制成,以增强保温效果。培养箱顶部设有温度计,用温度控制器自动控制,使箱内温度恒定。隔水式培养箱采用电热管加热水的方式加温,直接电热式培养箱采用的是用电热丝直接加热,利用空气对流,使箱内温度均匀。

2.生化培养箱:这种培养箱同时装有电热丝加热和压缩机制冷装置,因此适用范围很大,一年四季均可保持在恒定温度,因而逐渐普及。

在培养箱的正面或侧面,有指示灯和温度调节旋钮,当电源接通后,红色指示灯熄灭,表示箱内已达到所需温度,此后箱内温度可靠温度控制器自动控制。

3.CO2培养箱:CO2培养箱是在普通培养箱的基础上加以改进,能加入CO2,以满足培养微生物所需的环境。主要用于组织和一些特殊微生物的培养。

(1)恒温控制:为保持稳定的恒温效果,应具有不容易受周围温度影响的保温及温度调节。一般的培养箱常用水套式借以阻隔外界温度变化对箱内温度的影响,此型箱体较适于外部环境温度变化较大的实验室,另一种箱体是气套恒温,温度恢复速度快。控温范围在室温~40℃间,控温精度为±0.1℃~±0.5℃。为防止万一温度调节器有故障时温度失控过热,培养箱有报警装置。使用时间较长的培养箱,要进行温度校准。

(2)CO2浓度控制:为维持长时间细胞培养所需的pH值,经一定方式控制间歇性地向箱内注入CO2气体,以使pH值精确地控制在7.2~7.4,对应的CO2浓度控制是5%±0.1%,要求CO2的浓度应长期处于稳定状态。CO2浓度控制是通过置于箱内的传感器来进行的,传感器将感受信号反馈给控制器,控制器控制着CO2气路阀门的开关。CO2传感器有热导、红外线及超声3种形式,以热导式最为常见,但其灵敏度受湿度的影响较大,故有时选用非分散红外线式。需要对CO2浓度控制进行校准,校准常使用经典的Fyrite法,当然还可利用血气分析仪等气体标测仪器。在实验中,开门取放样品时,会造成箱内CO2浓度改变。故要求培养箱要有CO2快速恢复注入机制。

(3)湿度控制:为减少因培养液蒸发所引起的渗透压变化,理论上培养箱内需要100%的饱和水蒸气;但为避免箱内结露,以保持98%相对湿度为适。控制湿度的方法多数是在培养箱底部放置盛满水的水盘,靠水的蒸发来维持湿度;有的培养箱带有数字显示湿度监测,用以指示到一定时间要补充加水。现代较高档的培养箱还设有自动湿度控制功能,这是通过控制一个雾化器来实现的。

(4)无菌控制:CO2培养箱的无菌控制主要体现在3个方面:一是箱体的内部构造要适于清洗灭菌,避免死角。格盘、沟槽等零件应能够简单拆卸便于灭菌处理,并严格进行通气管理,进入箱内的CO2气路及空气气路要连接0.22μm以下的空气滤器。二是定期用消毒剂消毒,如用酒精擦拭盘架和箱体内侧,放叠氮钠溶液等。三是通过培养箱自装的灭菌设施,如有的培养箱装有紫外灯,近代生产的培养箱有的机型还可以进行24h或48h电热高温消毒。

(三)培养箱使用和维护

1.普通、生化培养箱

(1)箱内的培养物不宜放置过挤,以便于热空气对流,无论放入或取出物品应随手关门,以免温度波动。

(2)电热式培养箱应在箱内放一个盛水的容器,以保持一定的湿度。

(3)隔水式培养箱应注意先加水再通电,同时应经常检查水位,及时添水。

(4)电热式培养箱在使用时应将风顶适当旋开,以利于调节箱内的温度。

(5)生化培养箱由于安装有压缩机,因此也要遵守冰箱维护的注意事项,如保持电压稳定、不要过度倾斜、及时清扫散热器上的灰尘等。

2.CO2培养箱

(1)安装与调试

①培养箱应放置于位置比较平衡并远离热源的地方,以防止温度波动和微生物的污染。

②在接通电源前,应按照使用说明书,在培养箱内加入一定的蒸馏水(所加入的水中最好加入一定量的消毒剂,详见说明书),以免烧坏机器。

③当水加到一定量后,报警灯亮,即停止加水,打开电源开关,即开始加温,将温度控制器调到所需温度。

④当温度达到所需温度时,则自动停止加热,超过所需温度时,超温报警灯亮,并发出报警声。

⑤培养箱所用的CO2可以用液态CO2或气体,供CO2的管子不能太弯曲,以保证气体的畅通。一般选用CO2钢瓶,接上压力控制表即可。

⑥CO2含量的调零:在箱内温度和湿度稳定后(一般需3天),旋动CO2调节旋钮,使显示盘的数字调到0.00,过5min后如需要再重复调整,直到显示盘上的读数稳定为止。打开CO2注入开关(注入灯亮),将CO2设定值调到所需浓度,使浓度达到设定值浓度后(注入灯熄灭)至少维持10min。此后则由CO2控制器自动调节箱内的CO2含量。

⑦CO2培养箱湿度的调整:先将湿度调节旋钮按下,再将湿度调节旋钮转动至所需培养湿度,此后由湿度调节器自动调整湿度。

(2)CO2培养箱使用注意事项

①培养箱应由专人负责管理,操作面板上的任何开关和调节旋钮一旦固定后,不要随意扭动,以免影响箱内温度、CO2含量及湿度,降低机器的灵敏度。

②所加入的水必须是蒸馏水或无离子水,防止矿物质贮积在水箱内产生腐蚀作用。每年必须换一次水。经常检查箱内水是否够。

③箱内应定期用消毒液擦洗消毒,搁板可取出清洗消毒,防止其他微生物污染,导致实验失败。

④定期检查超温安全装置,以防超温。方法为按下监测报警按钮,转动固定螺丝,直到超温报警装置响,然后关闭超温安全灯。

⑤如长期不使用CO2时,应将CO2开关关闭,以防CO2调节器失灵。

⑥所用的CO2必须纯净,否则会降低CO2传感器的灵敏度和污染CO2过滤装置。

⑦在无湿度控制的培养箱内,为保持箱内CO2的稳定,要在箱内底层放入一个盛水的容器。

五、超净工作台

(一)超净工作台的用途和分类

超净工作台是为实验室工作提供无菌操作环境的设施,以保护实验免受外部环境的影响,同时为外部环境提供某种程度的保护,以防污染并保护操作者。与简陋的无菌罩相比,超净台具有允许操作者自由活动、容易达到操作区的任何地方以及安全性较高等优点。目前我国使用的超净工作台有双开门侧向通风型、双开门垂直通风型、双人单开门垂直通风型、垂直通风负压型(生物安全柜)等。应根据用途选择合适的工作台。用于细胞培养等要求严格的无菌操作,应当选用空气从操作口流出的工作台;用于操作传染性生物材料时,则应选用负压型的生物安全柜。

(二)超净工作台原理和结构

超净工作台的洁净环境是在特定的空间内,洁净空气(过滤空气)按设定的方向流动而形成的。以气流方向来分,现有的超净工作台可分为垂直式、由内向外式及侧向式。从操作质量和对环境的影响来考虑,以垂直式较优越。由供气滤板提供的洁净空气以一个特定的速度下降通过操作区,大约在操作区的中间分开,由前端空气吸入孔和后吸气窗吸走。在操作区下部,前后部吸入的空气混合在一起,由鼓风机泵入后正压区,在机器的上部,30%的气体通过排气滤板顶部排出,大约70%的气体通过供气滤板重新进入操作区。为补充排气口排出的空气,同体积的空气通过操作口从房间空气中得到补充。这些空气不会进入操作区,只是形成一个空气屏障。工作区的上方装有紫外线杀菌灯,可对工作台内表面和空气消毒。有的进口工作台内还设有电源插座和气体喷嘴,控制系统装有空气压力表和报警装置。

(三)超净工作台的调试和使用

所有的超净工作台出厂前都经过严格的测试,以保证正常的使用。但这并不是说,厂家的测试就能代替操作者使用前作必要的检验和调试。因为超净工作台所处的环境各异,只有经过适当的检验和调试,才能最大限度地发挥设备的作用。

在调试前应为机器选定一个较好的环境。最好将其置于一间有空气消毒设施的无菌室,如果条件不具备,就应将机器安放于人员走动少、较清洁的房间中。调整各脚的高度,以保证稳妥和操作面的水平。超净工作台的供电应采用一条专门电路,以避免电路过载造成空气流速的改变。

紫外线杀菌灯、照明用日光灯、鼓风机,这些部件是否正常工作,最困难也是最重要的是检查空气滤板及其密封性,它直接关系到机器的正常使用。最简单的检查方法是营养琼脂平板法。

新购买的和久置未用的超净工作台除用紫外灯等照射外,最好能进行熏蒸处理,然后在机器处于工作状态时在操作区的四角及中央位置各放一个打开的营养琼脂平板,2h后盖上盖并置37℃培养箱中培养24h,计算出菌落数。平均每个平皿菌落数必须少于0.5个。

超净工作台使用前应用紫外灯照射30~40min,并检查操作区周围各种可开启的门窗处于工作时位置。最好在操作区的中心位置操作,在设计上,这是一个较安全的区域。

在进行操作前应对实验材料有一个初步的认识,同时了解自己所使用的设备的性能及安全等级。严格执行实验室安全规程。特定病原在任何超净工作台中的使用必须进行安全性评估。如果实验材料会对周围环境造成环境污染,应避免在无排气滤板的超净工作台内使用。

任何先进的设备并不能保证实验的成功,动物疫病诊断实验室超净工作台的使用是以无菌和避免交叉污染为目的的,因此熟练操作和明确的无菌要领是必不可少的。

(四)超净工作台的维护

超净工作台是一台较精密的电气设备,对其进行经常性的维护是非常重要的。

首先要保持室内的干燥和清洁,潮湿的空气既会使制造材料锈蚀,还会影响电气电路的正常工作,有利于细菌、霉菌的生长。清洁的环境还可延长滤板的使用寿命。另外,定期对设备进行清洁是正常使用的重要环节。清洁应包括使用前后的例行清洁和定期的熏蒸处理。熏蒸时,应将所有缝隙完全密封,如操作口设有可移动挡板封盖的超净工作台,可用塑料薄膜密封。

超净工作台的滤板和紫外杀菌灯都有标定的使用年限,应按期更换。超净工作台还应随时作好消毒工作。

六、酶标仪

(一)酶标仪的用途

酶标仪主要用于酶联免疫吸附试验中比色测定、数据计算及结果输出。早期的酶标仪只能进行逐个单孔测定。目前新型酶标仪可以进行多通道自动连续测定,有的还能实现取样、加试剂、洗涤、比色计算、结果输出的全自动化。

(二)酶标仪的原理和结构

根据比耳(Beer)定律,当一束平行单色光通过溶液时,由于溶液吸收光能量会导致光强度降低。并且某一单色光束通过溶液时,吸光度与被测溶液的浓度成线性关系,这就是分光光度定量分析的理论根据。测定某一溶液浓度的变化,可以通过测定其吸光度的变化来实现,也就是说,测定溶液的吸光度,就可以得到其相应溶液浓度的数值,这就是分光光度计的基本原理,通过分光光度计可以进行溶液的比色分析。比耳定律只有在入射光是单色光的前提下才能成立。单色光是一个理论概念,实际中使用滤光片来使入射光线接近理论上的单色光。高级的分光光度计或酶标仪具备有多个波长段的滤光片(波长为380~700nm)可供选择,而且滤光片的性能良好,以提高仪器的分辨率,减少散光。

酶标仪由一个分光光度计和微处理机构成,因而它也叫酶标判读仪或酶标分光光度计。分光光度计包括光源、不同波长的滤光片、放置微孔板的读板室和接收器等;微处理机则由微电脑和键盘组成。另外,许多酶标仪都带有打印机或与打印机连用,使各种测定的数据能直接打印出来。其光学原理与分光光度计的原理相同。它主要是用于测定酶联免疫吸附试验(ELISA)的微量反应板上各孔的光吸收值。通过测量各孔的光吸收值,测定出各孔中溶液的浓度,以说明试验反应中抗原抗体的结合反应情况(ELISA试验的原理可参阅有关的资料)。由于与微处理机联用,不但能完成光谱数据的测定和计算,而且提高了仪器的自动化程度。例如自动调零、自动筛选和设置参数、设置上下限、自动记录和自动打印等。

(三)酶标仪的调试和使用

酶标仪的型号很多,由于各种型号的酶标仪操作程序和功能都各有不同,因而调试和使用前一定要仔细阅读该型号的酶标仪的使用说明书。

首先,要看使用的电压是否与酶标仪所需的电压相符。然后,检测各种键的功能是否符合要求。按开始键(START)开始读板,按停止键(STOP)停止读板,按模式键(MODE)选择不同的模式,包括有单波长、双波长、空白设定、设限等,可根据需要而选用;还有输入键(ENTER)、打印键(PRINT)等,看是否能把你需要的报告格式输入和读数后能否把数据打印出来。如果各个功能键都符合说明书的要求,则可使用该机来进行ELISA试验的读数。

使用时先接通电源开关,然后按模式键,选择你需要的模式,例如双波长、单波长等,按下报告键(REPORT),选择你需要的模式,例如原始数据或光吸收值。光吸收值报告是经空白校正过来的光吸收值,因为微处理机能够将每一个空白对照孔的吸收值都予以平均,而后每一个孔的原始数据都各自减去平均空白对照值,这样就得出了光吸收值报告。各种程序选择好,则按下输入键(ENTRE),使一切的设定都固定下来。

检查所用的滤光片波长是否正确,然后把所需读的微孔板放在读板架上,并把门关妥。按下开始键。这时,显示屏上就展示出读数的进程,读数完成后,即可自行把数据打印出来。

(四)酶标仪的维护

仪器一定要放在一个干净、平整的工作台上,要注意防尘、防潮、防晒、防震、防撞。一定要使用符合仪器需要的电压,电压不稳定的则要使用稳压器,使输入酶标仪的电压保持稳定。使用读板之前,仪器有15min的预热过程,以使仪器工作稳定。使用完毕后,先关掉仪器后面的开关,此时仪器会进行初步的自检,自检完成后,才可以拔下电源插头。

对酶标仪进行清洁工作或需开盖查看和更换零件,一定要先切断电源才可以进行。

七、分光光度计

(一)分光光度计的用途和种类

分光光度计在光谱分析方法中是不可缺少的仪器。分光光度计广泛应用在各个领域中,其种类包括紫外—可见分光光度计、红外分光光度计、原子吸收分光光度计、分光荧光计等。而现行应用最为广泛的是紫外可见分光光度计。分光光度计按用途又可分为两类:一类是用连续的波长对样品进行扫描,以测定其样品的光吸收特征曲线,如扫描式分光光度计;另一类是用某一特定波长对样品进行照射,测定样品的吸收值。

有些分光光度计已专门化,如核酸—蛋白分析仪,即把入射光调整到核酸蛋白的最大吸收波段,专门用于生化分析蛋白或核酸层析等用。

(二)分光光度计原理

当光线穿过某种化学溶液时,总要被吸收一部分,即出射光总要小于入射光,两者之间的比值称做吸收值。就某一溶液来说,虽然对各种波长的光都有所吸收,但其吸收值是不一样的。有其特征的吸收峰,即对某一个(或几个)波段的光吸收特别强烈。并且其吸收率与溶液中该成分的浓度有一定的关系。因此,根据溶液在全波段光扫描中的特征峰,可以判断溶液中的某些组分,达到定性的目的,或者用某一特定波段的光穿透样品,根据样品对光的吸收程度,确定该组分的浓度,达到定量的目的。

许多物质的吸收峰在可见光波段以内,由于有些生化物质如蛋白、核酸等,其吸收波在紫外光波段内,因此有时将紫外和可见光发生器安装在一台仪器中,此即紫外—可见光分光光度计。

(三)分光光度计的调试和使用

分光光度计是光学、精密机械和电子技术三者紧密结合的仪器。正确安装、使用和定期检查仪器的性能,加强维护和维修,才能保证获得准确的分析结果,延长仪器使用寿命和提高仪器使用效果。

1.装备分光光度计实验室的基本要求

(1)温度:装备中高档的分光光度计的实验室最好安装空调设备,使室温保持在20℃±2℃,条件较差的实验室,最高温度也不宜超过28℃,最低不低于15℃。棱镜的折射率随温度而改变,因而温度的变化影响棱镜色散特性,也会影响光学零件的成像质量。

(2)湿度:一般控制在45%~65%,上限不超过70%。湿度大,容易使光学零件表面发霉、生雾,特别严重时,水蒸气对359~450nm辐射产生吸收而干扰测定,潮湿气体因易产生漏电而影响光电转换元件的暗电流。

(3)防尘:尘土对光学和电子系统都有不良的影响,如尘土散落在光学部件表面,会增加仪器的杂散光和降低透光性和反射率。也会导致电子元件的旁路、短路或接触不良。因此应尽可能减少实验室的尘土污染。

(4)防震和防电磁干扰:震动可导致棱镜和光栅的位移而产生波长差异,也使测量系统产生波动。外界的电磁场使仪器电子系统产生扰动,尤其影响光源灯稳定性,导致整机电子系统工作不稳定。因而应尽可能远离震源,避免与用电量变化大的其他大型仪器共用电源。

(5)防腐蚀:分光光度计工作室与化学操作室必须分开,避免化学操作室的酸雾及其他腐蚀性气体进入仪器室,当测量具有挥发性或腐蚀性样品溶液时,应加样品池盖,实验结束时,应及时对样品室进行清理。

2.分光光计度波长的测试及校正:波长的变化对分析结果的质量影响极大,对于购置的新仪器,必须对其波长进行检测,正在使用的仪器也要定期每年检查2~3次。产生波长误差的原因,主要是仪器在装备或运输过程中,波长装置中各种部件与出射狭缝间相对位置发生变化,或是工作室温度、湿度变化过大,记录系统的机械零件的磨损、积尘而不能正常转动,记录纸受潮变形等。常用的检查和校正的方法如下。

(1)用标准镨钕滤光片、钬玻璃滤光片等,主要用于检测可见光。以镨钕滤光片为例,方法是测量529nm和808nm两个吸收峰,如测出的吸收峰与名义值(刻度值)不同,即通过调节准直镜反射角度,使出的单色光波长发生改变,或者通过调整刻度来校正。

(2)用氢灯、氘灯或低压汞灯发射的光谱线进行检查和校正。以汞灯为例,其方法如下:将仪器预热到正常工作温度,保持一定的室温,将汞灯置于靠近单色器的入射狭缝处,使孤光形成一直线聚焦于入射狭缝,狭缝宽度调至最小,以最慢速度进行扫描,全部测量应按仪器正常扫描方向进行,避免反转。对手动式仪器。最常用的谱线是579.0nm、576.9nm、435.8nm、404.5nm、364.9nm和253.7nm,将观测到的最大透光率谱线位置与上述相应的谱线之间的差值(波长误差)作图,得出校正曲线,全波段的波长误差一般不应超过±1nm。

(3)采用Ho(ClO43、CuSO4、C o SO4、K2Cr2O4、K2Cr2O7等标准样品溶液。Ho(C1O43在紫外—可见光谱区有狭窄的锐带,吸收峰值可以精确到1nm,是最常用的标准溶液。

(四)分光光度计的维护

1.光源:光源灯有一定的寿命,仪器不工作时不要开灯,若工作间歇时间短,可不关灯和停机,一旦停机,则要待灯冷却后再重新启动,并预热15min。灯泡发黑或亮度明显减弱或亮度不稳定时,应及时更换;移动光源不要用手直接接触窗口(要戴手套),以免手上油污沾附在窗口上,经紫外光照后形成结痕(可用无水乙醇去除)。更换光源时要注意调好灯丝和进光窗的相对位置,使光尽可能多地进入光路,否则灵敏度下降。

2.单色器:是分光光度计的核心部分,装置在一密封盒内,一般不宜拆开,要经常更换单色器盒的干燥剂,以防色散元件受潮生霉;仪器使用半年以上或搬动后,要进行波长读数校正。

3.吸收池:是光度测量最常用的器件,要注意保护吸收池的光学面,不允许将容易擦伤光学面的物体放入吸收池内。一般用柔软的棉织布物或绸布擦干,不用时拭干置于吸收池盒内或浸泡在蒸馏水中。用后的吸收池应立即清洗。

测试样品时必须根据波长选用吸收池,用紫外光测定时须用石英杯,否则紫外光无法透过。

八、电泳仪

(一)电泳仪的用途和种类

电泳仪是为电泳技术提供电源的装置,它和电泳槽配合成一体,是血清学诊断和分子生物学诊断技术必不可少的设备,如对流免疫电泳、圆盘电泳、火箭电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳和琼脂糖电泳等。目前使用的电泳仪主要有稳压电泳仪、稳压稳流电泳仪、直流电泳仪和高压电泳仪等。电泳仪电压一般在600V,电流为100mA,可用于对流免疫电泳、圆盘电泳、火箭电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。高压电泳仪电流和电压较高,可用于各种不同用途的电泳,如转移电泳(蛋白印迹)需要较高的电压。

(二)电泳仪的调试和使用

新购入电泳仪首先应认真阅读使用说明书。接通电源开关,检查电压表指针和电流表指针是否在“0”的位置。如偏移,可用调谐旋钮慢慢调整。现有的电泳仪的电压、电流强度一般在显示面板上直接显示。

现将使用程序介绍如下。

1.选择工作状态,如“稳压”“稳流”等。

2.选择工作量程,如“电压0~100V”或“100~200V”等。

3.接通电源,观察电流是否有指示。否则应检查是否是接触不良。

4.观察电流或电压是否达到设定值。

(三)电泳仪使用注意事项和维护

1.电泳仪应放置在干燥、通风的地方,以免受潮,引起短路或失灵。

2.电泳仪工作时,不能触摸缓冲液,以免造成危险。

3.电泳时,正负极必须接正确,否则电泳区带会朝相反的方向迁移。

4.在做转移电泳时,应注意电泳仪的通风散热,否则由于时间过长造成某些部件烧坏。可用电风扇进行散热(有的电泳仪配有风扇)。

5.电泳时应该经常检查电压和电流是否稳定,否则将影响试验结果。同时检查电泳槽的缓冲液是否有泄漏现象,如发现应及时加补缓冲液。

6.电泳仪为一种较精密的试验仪器,应注意防尘,以免影响精确度,一般不用时应加盖防尘罩。

九、PCR基因扩增仪

(一)PCR基因扩增仪的用途和类型

PCR技术是20世纪80年代中期美国Cetus公司Mullis等发明的快速体外基因扩增技术。在建立PCR方法的初期,使用大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段,在两个不同温度的水浴槽中完成模板DNA的扩增,出现了PCR基因扩增仪的雏形。由于DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段在DNA变性温度下失活,每轮反应都要补加酶,不利于自动化;1988年Saiki等将耐热DNA聚合酶(Taq酶)引入PCR,使操作大为简化,从而加速了PCR的自动化,各种类型的PCR基因扩增仪相继问世,推动了PCR技术的发展和应用。PCR基因扩增仪的设计,均按照DNA变性、复性和延伸3个环节,以及温度均恒、传导快和升降温迅速等原则,结合传感技术、微电子技术和电子计算机等技术发展而成的自动化和智能化的仪器设备。其种类包括水浴式PCR基因扩增仪、气流式PCR仪、金属模块式PCR基因扩增仪。

(二)PCR基因扩增仪的原理

1.水浴式PCR基因扩增仪:水浴式PCR基因扩增仪一般由3个不同温度的水浴槽和机械臂组成,样品管分别浸于3个水浴槽中,完成变性、复性和延伸3个过程,反应管在每个槽中停留的时间和槽间移动通过微电脑及其控制的机械臂完成。该仪器温度可调,恒温精度高,温度均匀,价格低廉,适用于基层实验室使用。但机械臂易出故障,水浴槽中水分易蒸发(覆盖矿物油可防止蒸发),体积较大。还有一类水浴式PCR仪,只有一个固定样品槽,通过微机控制将不同温度的水泵入或排出达到温度控制完成DNA扩增的目的。此类型的PCR仪问世较早,目前应用较少。

2.气流式PCR基因扩增仪:气流式PCR仪主要由对流恒温箱(机壳)、热气源、冷气源、控制器等组成。将样品管置于对流恒温箱中,由控制器控制热空气枪、热辐射源和大功力风扇,以提供冷热空气,变换反应管的温度。该仪器成本低,整个系统没有液体流动,安全度高。

3.金属模块式PCR基因扩增仪:此类扩增仪的核心为铝或不锈钢加热块,上面分布数量不等的样品管孔,采用电阻加热、压缩机制冷、半导体调制温度或电子调制温度。该机体积小,升降温速度快,样品基座温度准确,均一度高,自动化程度高,扩增程序容量较大,检测样品的数目多,可用于普通0.5ml管、薄壁DNA扩增和原位DNA扩增。操作简单、方便,检测结果稳定,可靠性高,但价格较贵,是目前国内外生产和使用较为普遍的PCR基因扩增仪。

(三)PCR基因扩增仪的使用与维护

虽然PCR基因扩增仪的生产厂家、型号很多,工作原理不尽相同,使用方法也不尽一致,但都具有向自动化和智能化发展的趋势。这对于使用者来说比较方便,只要参考说明书轻轻触动键钮,输入或改变扩增程序、反应时间、温度等,置入扩增样品,扩增仪就会自动完成整个扩增过程。

十、酸度(pH)计

(一)酸度计的用途

酸度计是用来测量溶液pH值的仪器,通过测量原电池的电动势来求出被测物的含量。pH计反映的是溶液的酸碱度。用酸度计进行电位测量是测量pH值最精密的方法。

(二)酸度计的原理和结构

酸度计由3个部件构成:①一个参比电极;②一个玻璃电极,其电位取决于周围溶液的pH值;③一个电流计,该电流计能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差。由于采用最新的电极设计和固定电路技术,现在的pH计可分辨出0.005pH单位,而且采用数显的方式显示测量结果。

参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位,作为测量各种偏离电位的对照。银-氧化银电极是目前pH计中最常用的参比电极。玻璃电极的功能,是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。把对pH值敏感的电极和参比电极放在同一溶液中,就组成一个原电池,该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和,E电池=E参比+E玻璃。如果温度恒定,这个电池的电位随待测溶液的pH值变化而变化,而测量酸度计中电池产生的电位是困难的,因其电势非常小,且电路的阻抗又非常大(1~100MΩ);因此,必须把信号放大,使其足以推动标准毫伏表或毫安表。电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍,放大的信号通过电表显示出来,电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度。为了使用上的需要,pH电流表的表盘刻有相应的pH数值;而数式pH计则直接以数字显出pH值。

(三)酸度计的调试和使用

目前实验室常用的酸度计均为数字式酸度计。数字式酸度计的设定温度和pH值都在屏幕上以数字的形式显示。无论哪种酸度计在使用前均需用标准缓冲液进行二次重点校正。

首先阅读仪器使用说明书,接通电源,安装电极,指示灯亮后,最好预热半小时以上,使零点有较好的稳定性。在小烧杯中加入pH值为7.0的标准缓冲液,将电极浸入,轻轻摇动烧杯,使电极所接触的溶液均匀。按不同的酸度计所附的说明书读取溶液的pH值,校正pH计,使其读数与标准缓冲液(pH7.0)的实际值相同并稳定;然后再将电极从溶液中取出并用蒸馏水充分淋洗,在小烧杯中换入pH4.01或pH0.01的标准缓冲液,把电极浸入,重复上述步骤使其读数稳定。这样就完成了二次重点校正。校正完毕,用蒸馏水冲洗电极和烧杯。校正后切勿再旋转定位调节器,否则必须重新校正。

所测溶液的温度应与标准缓冲液的温度相同。因此,使用前必须调节温度调节器或斜率调节旋钮。先进的pH计在线路中安插有温度补偿系统,仪器经初次校正后,能自动调整温度变化。

测量时,先用蒸馏水冲洗两电极,用滤纸轻轻吸干电极上残余的溶液,或用待测液洗电极。然后,将电极浸入盛有待测溶液的烧杯中,轻轻摇动烧杯,使溶液均匀。按下读数开关,指针所指示的数值即为待测溶液的pH值。重复几次,直到数值不变(数字式pH计在约10s内数值变化少于0.01pH值时),表明已达到稳定读数。测量完毕,关闭电源,冲洗电极,玻璃电极要浸泡在蒸馏水中。

(四)酸度计维护

玻璃电极在初次使用前,必须在蒸馏水中浸泡一昼夜以上,平时也应浸泡在蒸馏水中,以备随时使用。玻璃电极不要与强吸水溶剂接触太久,在强碱溶液中使用应尽快操作,用毕立即用水洗净。玻璃电极球泡膜很薄,不能与玻璃杯及硬物相碰;玻璃膜沾上油污时,应先用酒精,再用四氯化碳或乙醚,最后用酒精浸泡,再用蒸馏水洗净。如测定含蛋白质溶液的pH值时,电极表面被蛋白质污染,导致读数不可靠,也不稳定,出现误差,这时可将电极浸泡在稀HCl(0.1mol/L)中4~6min来矫正。电极清洗后只能用滤纸轻轻吸干,切勿用织物擦抹,否则会使电极产生静电荷而导致读数错误。甘汞电极在使用时,注意电极内要充满氯化钾溶液,应无气泡,防止断路。应有少许氯化钾结晶存在,以使溶液保持饱和状态,使用时拔去电极顶端的橡皮塞,从毛细管中流出少量的氯化钾溶液,使测定结果可靠。

另外,pH测定的准确性取决于标准缓冲液的准确性。酸度计用的标准缓冲液,要求有较大的稳定性,较小的温度依赖性。

十一、切片机

(一)切片机的用途和类型

在近代组织学和细胞学的研究中,显微制片是最基本的技术,是进行教学和科研的一个重要环节,也广泛应用于临床,这是病理学诊断的一个基本方法。

显微制片有许多不同的方法,切片法是其中的一种,切片机就是在制作各种组织切片时要用到的一种专用精密机械。切片机的种类很多,根据其性能大致可分为旋转式切片机和滑行式切片机两大类。外加制冷装置就成为冷冻切片机。

旋转式切片机最适于做石蜡切片,装上冷冻装置后,就可做冷冻切片。

滑行式切片机用途很广,不但可切一般未包埋的材料,如木材、木质茎和坚韧的草质茎,也可用来做火棉胶切片、冰冻切片和石蜡片,缺点是不能做连续切片,故石蜡切片一般不用此种切片机制作。

冷冻切片前无需经有机溶剂脱水透明及高温浸蜡等处理,可避免许多人工效应,且切片不易收缩,有利于许多神经组织切片,适于保存脂肪组织和组织化学的研究。其缺点是不适于制作连续切片,切片一般较厚,多在8μm以上。

(二)切片机原理和结构

切片机的结构均包括3个部分。

1.控制切片厚度的微动装置,也就是供料装置。

2.供装置切片刀的部分。

3.供装置组织块的夹物。

将切片机装置在特别设计的冷冻器内就是冷冻切片机。旋转式切片机的夹物部分是能够上下移动、前后推进的,而夹刀部分则固定不动。夹物部分后面连接着控制切片厚度的微动装置。夹刀部分在切片机的前面,其刀口与夹物部分上的组织垂直。用手将旋转轮摇转一次,夹物部的水平圆柱体也随着上下来回移动一次。向下移动经过刀口时组织块即被切去一片,然后向上移动,经过刀口后,就按所调节的厚度由微动装置以水平方向将组织块向前推进一片的厚度,这样连续地摇转,石蜡块就被切成连续的蜡带,最薄可达2μm。

滑行式切片机的夹刀部分是滑动的,夹物部分可上下升降。夹物部分也连接着控制切片厚度的微动装置,当夹刀部分在滑行的轨道上向后滑行一次,组织块就被切去一片,当夹刀部再从轨道上退回原处时,微动装置就自动地将组织块上移一片的厚度,切片厚度可用微动装置上的厚度计来调节。一般在2~40μm范围之内。冷冻式切片机由控制台分别调控冷冻箱和冷冻材料的温度,由于恒冷箱切片机使用的切片刀、组织材料切片及贴片的操作都保持在恒温环境下,因而可达到较好的切片效果。

(三)切片机的调试和使用

1.旋转式切片机

(1)将修整好的蜡块装在切片机的夹物部分。

(2)装夹切片刀,刀口向上,并调整切片刀角度。一般切片刀的斜度应调至4°~6°。

(3)移动切片刀固定器,调整夹刀部与夹物部之间的距离,蜡块端部不可超过刀口,以石蜡块的表面刚贴近刀口为度,再旋紧切片刀固定器的螺旋。

(4)调整石蜡块与刀口之间的角度与位置,石蜡块的切面和下边须与刀口平行,如不平行可调节夹物部上的螺旋钮。

(5)调整厚度计到所要切片的厚度,一般石蜡切片的厚度在4~8μm之间。

(6)右手握住旋转轮手柄,摇动一圈就切下一片。切下的蜡片粘在刀口上,待第二片切下时就连在一起,所以连续摇转就可将切下的蜡片连成一条蜡带。这时左手就可持毛笔(或解剖针)将蜡带提起,边摇边移蜡带,摇转的速度不可太急,通常以40~50r/min为宜。

(7)成的蜡带到所需长度,即以右手用另一支毛笔轻轻将蜡带挑起,立即进行展片、贴片或暂时平放在蜡光纸上。

2.滑行式切片机

(1)将所要切的材料固定在夹物部分,调整好松紧度,材料应深入,仅留极短的部分(约2mm)露在夹物部上。

(2)将夹刀部推到顶端,旋松刀片夹的螺旋钮,将切片刀按适当角度安装好,并旋紧螺旋。

(3)调节切片机上的微动装置,使厚度达到所需切片的厚度。调节时应注意指针不可在两个刻度之间,否则容易损伤切片机。

(4)将夹刀慢慢推向夹物部,使刀口接近组织块,此时应查看材料与刀口上下的距离,同时调节升降器,使材料的刀面在刀口之下,以稍稍接触为度。

(5)调试完毕,右手推动夹刀部,使切片刀沿滑行轨道来回移动一次,当刀口由顶端向后移动经过材料时,夹物部就按规定厚度上升。切下的片子用毛笔取下或作展片。

3.冷冻切片机

(1)启动冷冻箱开关,并调节达到合适的冷却温度(一般约-30℃)。

(2)开启材料冷冻台制冷开关,在冷冻台滴加适量冻胶液,将所需切片的组织材料埋置妥当,使材料迅速冻结。

(3)调整切片刀的角度与切削厚度,进行试切。温度适宜时,切片的效果较好,这因材料不同而各异,要多实践摸索掌握。一般材料的切片温度在-25℃~-20℃。

(4)切片操作分别与上述两类切片相同。切片切出后即进行贴片,将组织材料停在切片刀下面,用干净的室温载片轻触切片,切片便会自动平展贴于载片上。

(四)切片机的维护

切片完毕,切片刀和切片机都要进行清理,妥善维护。

1.切片刀刀口很薄也很锋利,故应避免触及坚硬物体,以免碰伤;盐分、汗水或水分沾在刀上都易使刀生锈,故用后需用酒精棉球将刀面擦干净,再用纱布抹干后,放入切片刀盒中保存,如在较长时期内不用,须涂上一薄层凡士林或液体石蜡加以保护。

2.切片机各部分应擦拭干净,加入机油润滑机件,然后盖上护罩或护盖,以备下次再用。

3.冷冻切片机由于冷冻的关系,须在关闭制冷开关后温度达到室温时才进行,若在短期内还要切片,可调整箱温在-10℃左右备用,但切片机和切片刀要清扫干净,备用。

十二、洗板机

(一)洗板机的用途和类型

用于96孔反应板洗涤、加液。适用于ELISA、FS、化学发光、细胞试验等。根据工作方式可分为手动洗板机和自动洗板机。

(二)洗板机的原理和结构

手动洗板机由储洗液瓶和8或12通道分液器组成,结构简单。全自动洗板机由微电脑控制系统、水泵、控制阀门和8或12通道、96通道加样头组成,可以编写、储存多个程序,设置流速、流量、洗涤方式,自动加液和吸弃废液,实现洗板、低精度分配液体的自动化。

(三)洗板机的使用

洗板机型号很多,现以El×50全自动洗板机为例,介绍使用方法。

1.按ON/OFF键,打开电源,仪器自检后显示主菜单“RUN DEFINE MAINTUTIL”。

2.按键RUN键,仪器显示“SELECT PROGRAM TYPEWASH PRIME DISP ASPIR”,选择WASH(选择DEFINE可以编程)。

3.选择清洗程序号,显示PRIME THE WASHER,选择YES,仪器进行初始化清洗。

4.仪器显示“NUMBER OF STRIPS”(板孔行数),输入所需数量。

5.将微量反应板放入载板台,按键,开始洗涤。

6.仪器显示“WASH PROGRAM RUNNING……”,按STOP键,可退出清洗程序。

7.清洗程序运行完毕,按ENTER键确认,回到主菜单。

8.取出板条,清理板台,关闭电源,做好使用记录。

(四)洗板机的维护

洗板机应随时保持干燥,擦拭前先切断电源,以防触电。应避免使用次氯酸钠等腐蚀性液体。日常维护通常用去离子水,在使用后当天清洗,防止阻塞。清洗时可选用MAINT程序中的前3种方式。如果El×50洗板机长期放置不用,应使用MAINT下的“LONG SHUT DOWN”进行去污洗涤、清洗和晾干。该程序启动时需50ml去污剂和100ml去离子水,按提示信息接入。

十三、颗粒制冰机

(一)颗粒制冰机的用途

用于制备片状、颗粒状、雪花状冰块,供生物学实验中随时降温、冰浴使用。

(二)颗粒制冰机的使用

1.该机由电子部分、制冰部分和颗粒冰推进部分组成,按程序工作。每小时可制冰5kg,储冰量可达20kg,24h连续制冰(制冰机型号不同,制冰量有所不同)。

2.开机前切记检查水源是否接通,机器背面左下侧粗的进口用橡胶管套紧并接自来水,接好扎牢后方可打开水源(注意:进水压在1.4~ 4.0kg/cm2

3.开启水源后,只需打开正面的电源开关,机器就会按程序工作。若水源停止供水时,应关闭机器。

4.在制冰过程中应关闭储冰室门,整机在开机15min后方可出冰;1h后取冰,这时的冰温度最低(-8℃),硬度最强。

5.机器背面右下侧有个放水口,接上一根长30cm的橡胶管引至一只存水盆,收集致冷过程中的水滴和融化的冰水。

6.当储冰室冰满后通过电子控制自动停机,当取出部分冰后,机器又自动工作制冰。

(三)颗粒制冰机的维护

1.本机为水冷散热型机组,要求通风良好,离墙和其他物之间距离应大于30cm。

2.整机应保持干净,机器上面不应放杂物,严禁通电时搬动。

3.关机后,应关闭水源。当较长时间不使用时,应清理擦干储冰室等部件。

十四、微量振荡器

(一)振荡器的用途

振荡器为医院、科研单位、大专院校、卫生防疫站等单位开展免疫学、病毒学、细菌学、流行病学以及生化检验必不可少的器材,用于微量样品的振荡混合。

(二)振荡器工作原理

振荡器是利用微型电机的转动,带动偏心轮产生力矩使之形成机械振动。当电机上的电压改变时,电机转速相应改变,而按一定的力学原理改变由此产生的机械振动,使之托盘上的血凝板同时振动,达到孔内液体的均匀混和。

(三)使用方法

将本仪器放在平稳的桌面上,取出托盘下面的衬纸,将混合微量反应板平放在托盘上,将插头接通附近的220V电源,拨动台面上的电源开关,调整你所需要的振荡频率,即“转速旋钮”使之达到所需的工作频率。

(四)振荡器的维护

1.仪器供电电源标准值为220V,仪器备有熔丝保险装置,在超载时能自动断路,只需更换熔丝管,即可正常运转。

2.仪器在运输、存放或移动时,切勿在仪器托盘上重压,防止损坏机件。

3.仪器必须防潮、防湿,妥善保管。

十五、旋涡混合器

(一)旋涡混合器的用途

旋涡混合器是化验分析的常规设备,取代科研人员频繁的挥臂摇动操作,减轻劳动强度,它可使容器中的液体,及少量的固体充分混合和溶解,达到快速混匀、反应等功能,用于生物化学、医药卫生、环保、化工、工矿企业等单位的化验分析。

(二)旋涡混合器的功能

该仪器耐腐蚀、操作简便、效率高,只要手拿试管或三角烧瓶放在海绵振动面上,就可以获得满意的振荡,其振荡强弱还可以根据手拿器具压在海绵振动面上的压力大小来调节。

(三)旋涡混合器的使用和维护

1.该仪器应放在较平滑的地方,最好在玻璃台面上。轻轻按下该仪器。使仪器底部的橡胶脚与台面相吸。

2.电源插头插入220V交流电源,开启电源开关,选择点动/连动档。选择点动时,用手拿住试管或三角烧瓶,平放在海绵振动面上并略施压力,机器开始转动,在试管内的溶液就产生旋涡,而三角烧瓶中则起高低不等的水泡,达到混合的目的;选择连动时,开启电源后机器即连续转动,只需将试管或三角烧瓶轻放在海绵振动面上即可进行操作。注意容器中被混合液体的体积,一般以不超过容器容积的1/2为佳。

3.如开启电源开关后,电机不转动,应检查插头接触是否良好,保险丝是否烧断(应断电进行)。

4.使用中切勿使液体流入机芯,以免损坏器件。用后应擦干,放在干燥无腐蚀气体之处。

十六、生物组织切片刀刃磨机

(一)生物组织切片刀刃磨机的用途

生物组织切片刀刃磨机是为快速、精确地刃磨切片刀而设计的专用设备,是生物组织切片刀刃磨时必不可少的设备。目前,一些新型的切片机常配备一次性切片刀和固定一次性刀片的刀架,因此,不需要刃磨机。

(二)生物组织切片刀刃磨机的功能

采用旋转式机械定时器,操作简便,使用可靠。配有固定刀夹,切片刀装卸方便。固定频率自动翻刀机构,翻刀平稳、可靠、无拍刀、冲击抖动现象。有磨盘矫磨、刀片粗磨和精磨三档以供选择。带有有机玻璃防护罩及揭盖停机功能。使用时安全,能避免刀刃伤人。

(三)生物组织切片刀刃磨机的使用

1.粗磨和精磨

(1)把电源线插头插到单相交流220V、50H z的电源插座上(注意:插座必须有良好的接地线),把电源线另一插头插到机器后面的电源插孔上。

(2)根据研磨要求选择好磨盘,用酒精或汽油清洁干净。

(3)揭开有机玻璃防护罩,装好磨盘,固定好刀夹。

(4)选好磨料:根据粗精磨的需要,选择好研磨膏,将其涂在磨盘上,用石蜡油稀释,并刮均匀。

(5)选择好档位:按研磨需要按下粗磨按键或精磨按键,把磨盘调节旋钮调到相应位置(粗磨或精磨)。

(6)固定切片刀:切片刀左右边缘到刀夹左右边缘的距离尺寸应相等,不得装偏,带刀柄的切片刀必须把刀柄卸下来。

(7)选择研磨时间:当逆时针旋动机器前面板上定时器旋钮至M位置时,为连续常磨状态,顺时针旋动定时器定时旋钮,可确定磨刀时间(0~ 120min)。

(8)开机:合上有机玻璃防护罩,将电源开关处于ON处即开机,磨刀机即进入研磨工作状态。

(9)停机:预定磨刀时间结束,即自动停机,此时刀夹处于水平位置。若提前停机,可断开电源开关,或揭开防护罩,或把定时器旋钮旋到OFF位置均可停机。

(四)生物组织切片刀刃磨机的维护

1.刃磨机应放在常温、干燥、空气流通、无腐蚀介质的室内,最好由专人使用维护。

2.通电前应检查单相交流电源是否符合本机要求。

3.各传动部位、运动部位每月应清除旧润滑脂及油污,换用新的清洁卫生润滑脂。

4.若切片刀刃口损伤严重,应在磨床上修磨后,才能在刃磨机上研磨。

5.研磨前,应检查切片刀刃口顶角是否为14,顶角不符的切片刀则应在磨床上修磨成14顶角后方可上刃磨机研磨。

十七、鼓风干燥箱

(一)鼓风干燥箱的用途

用于洗涤后物品干燥、干热灭菌。

(二)鼓风干燥箱的原理和结构

干燥箱外壳体均采用优质钢板表面烘漆,工作室采用不锈钢隔板,室内设有2~5层由不锈钢丝制成的隔板,中间层充填超细玻璃棉隔热。台式箱门采用双层钢化玻璃门,立式箱门中上方设有双层钢化玻璃观察窗,能清晰观察到箱内加热物品。工作室与箱门连接处装有耐热硅橡胶密封圈,以保证工作室与箱门之间密封。干燥箱电源开关、电源指示灯、风门调节旋钮、控温仪等操作件均集中于箱体前面的控制面板处。

箱内加热恒温系统主要由装有离心式叶轮的电动机、电加热器、合适的风道结构和控温仪组成。当接通干燥箱电源时,电动机即同时运转,将直接置于箱内底部的电加热器产生的热量通过风道向上排出,经过工作室内干燥物品再吸入风机,如此不断循环使温度达到均匀。

控温仪具有控温、设定温度和箱内温度数字显示功能,设定温度带有保护装置,还具有跟踪报警功能。当箱内温度超过设定温度5℃时,跟踪报警切断加热器电源,并发出声光报警。风门调节器能通过开启风门调节旋钮,调节箱内进出空气量。

(三)鼓风干燥箱的使用

以DHG型干燥箱为例,说明干燥箱的使用方法。

1.把需干燥处理的物品放入干燥箱内,关好箱门,把风门调节旋钮旋到“Z”处。

2.把电源开关拨至“开”处,此时电源指示灯亮,控温仪上有数字显示。

3.把控温仪的温度调节旋钮按下不放,此时数字显示温度为设定温度。同时旋转温度调节旋钮选择所需设定温度。松开温度调节旋钮,此时显示温度为箱内温度,加热指示灯亮,开始进入加热升温状态。过一段时间,当显示温度接近设定温度时,加热指示灯忽亮忽熄,反复多次。一般情况下,加热90min后温度控制进入恒温状态。

4.当所需工作温度较低时,可采用二次设定方法,如所需工作温度为80℃,第一次可先设定70℃,等温度过冲开始回落后,再第二次设定80℃,这样可降低甚至杜绝温度过冲现象,使箱内尽快进入恒温状态。

5.根据不同物品不同的潮湿程度,选择不同的干燥时间,如被干燥的物品比较潮湿,可旋转风门调节旋钮至“三”处,排出箱内湿空气。

6.干燥结束后,如不马上取出物品,应先旋转风门调节旋钮把风门关上,否则仍将风门打开,再把电源开关拨至“关”处,打开箱门。取出物品时小心烫伤(高温干燥灭菌时,严禁立即取出灭菌物品,必须待温度降至50℃以下方能进行操作)。

(四)干燥箱的维护

1.干燥箱外壳必须有效接地,以保证使用安全。

2.干燃箱应放置在具有良好通风条件的室内,在其周围不可放置易燃易爆物品。

3.干燥箱无防爆装置,不得放入易燃易爆物品干燥。

4.箱内物品放置切勿过挤,必须留出空间,以利热空气循环。

5.箱内外应经常保持清洁,长期不用应套好塑料防尘罩,放在干燥的室内。

十八、纯水器

(一)纯水机的用途

用于制备检测分析、细胞培养等生物学实验用途的去离子水。

(二)纯水机的原理和结构

纯水机由水泵系统、控制系统、过滤系统、出水枪组成。过滤系统是核心部分,由初滤柱和超滤柱构成。该系统以蒸馏水为水源,制备电阻达18.2兆欧的纯水。配以不同的过滤系统,可以直接以自来水为水源,制备超纯水。

(三)纯水机的使用

以Milli-Q纯水机为例,说明纯水的主要操作及注意事项。

纯水机可24小时连续使用。当不需用水时,应将机器停在“Preoperate”状态。在此状态系统有一长时间的低流速循环,以保证水质。若想停机一周以上,则应将Q-gard柱、Quantum柱放在4℃~7℃的冷藏箱中保存,以防止长菌。但注意不要使柱子受冻。对于超滤柱,则最好将其从套筒中取出,放入双层塑料袋中,并倒入20%的福尔马林,将塑料袋封好,放到4℃~7℃冷藏箱中。超滤柱套筒应用中性洗涤剂和软布将筒内外清洗干净、擦干,再将套简装回到仪器中,连接好管路。

超滤柱(UF柱)的清洗:为了保证系统的出水水质和最长时间使用过滤柱,系统每两星期会出现提示信息,“START SANIT”来提示该清洗了。该系统有两种清洗程序可供选择。程序1(CYCLE 1)是一个短的清洗程序,可在下班前进行,让机器在晚上自动进行清洗。程序2(CYCLE 2)是一长时的清洗程序,这个程序只用于当系统出水量减少或UF柱被严重污染时。平常的清洗用程序1即可。步骤如下。(清洗前,应准备好25L的原水)

1.首先,将系统进入“STANDBY”状态,然后将产水开关扳下,放掉一些水,以使机器内部管道压力与外界一样。

2.将Millipak 40拆下,直接将水枪出口对准排水池或一容器上方。

3.打开机器顶部“r”形清洗入口盖,放入一粒药片,拧上卸下的盖子。用手拧紧即可,不要过分紧拧。

4.按“CLEANING”键两秒钟,系统显示“CLEANING:1”(再按一次该键,则显示“CLEANING:2”,即清洗程序2)。

5.等待10s钟。10s后,系统将自动确认你的选择,并显示“CLEANING:1 OPEN THE VALE”。

6.将水枪扳手扳下,则启动该清洗程序,并显示CLEANING:421min,即清洗时间为421分钟,并开始倒计时。

7.当倒计时间到400min时,系统出现显示CLEANING:400min,CLOSE THE VALE,则将水枪扳手扳到竖直位置,即关掉水阀。

8.在此后的清洗过程中,只要保证有大约5升的原水即可进行自动清洗。清洗结束后,系统自动进入“PREOPERATE”状态。

9.清洗完后,装上Millipak40即可,在启动清洗程序前,应保证有大约25L的原水。因清洗时间为420min,故在晚上下班前进行比较合适。只要启动程序并在其执行到倒计时400min时,按照提示关掉阀门,即第8步,然后就可以让系统自动进行余下的部分。清洗结束后,系统自动回到“PREOPERATE”,状态。

(四)纯水机的维护

当系统开启运行后,系统对柱子的使用有一自动计时装置。当使用时间达到其设定的时间后,系统Service灯会闪烁,并出现“EXCH CARTRIGES”显示。此时,若出水电阻率仍高于18兆欧姆或仍能满足你的使用要求,你可不必更换新的Q-gard和Quantum柱,但你需要进行一次假换,用来消除“EXCH CARTRIGES”显示。步骤如下:

1.按Operate/Standby键,使系统进入“STANDBY”状态。

2.将水枪扳手扳下,放掉系统内多余的水,即泄掉系统回路内压力。

3.将水枪扳手扳起,打开蓝色的门,拔出Quantum柱。

4.等待约10s后,再将该柱重新装上,并关好蓝色的门。并确认门右边两个卡口全部卡好。柱子装好后,将系统进入到“PREOPERATE”状态。此时若将水枪扳手扳下,系统会自动进行5min的排气,并显示“AIR PURGE 5min”。此时的出水可以作为原水或弃掉。

当出水电阻率低于18兆欧姆或达不到你的使用要求时,则需要更换一套新的柱子。

当产水量低于0.5L/min,应更换Millipak40,若换后时间不长出水量又减少,则应检查进水水质。

十九、电子天平

(一)电子天平的用途

用于实验室药品准确称量。诊断实验室常用的电子天平精度为10~0.01mg。

(二)电子天平的操作和使用

以AE500为例加以说明。

1.天平开机预热1h后,进行首次称量前应进行校准。为提高称量的准确性,以后应定期用标准砝码进行检查,如有误差应立即进行校准。校准方法:清零,按去皿键,使天平显示值为0.00g,按校准键,此时天平显示“C”和占用符“O”(如果显示CE表示出错,则须按去皿键重新开始进行校准),将500g标准砝码置于秤盘上,等待天平显示500.00g,并发出“嘟”声,天平校准完毕,并自动回复到称重状态,取下校准砝码即可进行称量。

2.称量:放上称量容器(或称量纸),按去皿键,加入待称量物品,显示值即为物品的重量;按去皿键显示值即回复到0.00g,再将第二种物品放在称量容器(纸)上,显示值即为第二种物品的重量。依此类推,可重复操作。天平可在称量范围内连续去皿,当秤盘上的总重量超过520g时,天平显示超载报警符号“H”,此时应将物品拿去。当稳定指示信号“g”出现时,表示读数已进入稳定状态。天平显示占用符号“O”表示天平内电脑正在进行处理工作,请耐心等候。

3.信号输出:天平可带有标准的RS232C数据输出接口,可与计算机、打印机等外围设备联用。

(三)电子天平的维护

1.经常使用天平时,应使天平连续通电以减少预热时间,使天平处于相对稳定状态。如果天平长期不用,应关闭电源。

2.天平应保持清洁,谨防灰尘等物钻入,每次称量完毕,应及时清洁。天平不应该放在有腐蚀性气体和空气流动大的环境中。

3.根据天平的使用程度,应作周期性的检查校准。

4.在搬动天平、安装和擦卸外围设备前,一定要关掉显示开关,拔掉电源插头,以免损坏天平。

5.天平具有自动故障检测功能,故障是以代码形式显示(CH1,8),一旦出现故障代码表示天平已不能正常工作,应通知有关部门进行维修。

二十、过滤装置

(一)过滤装置的用途

过滤是最常用的操作技术之一,现代过滤操作中所要求的过滤程度差异很大。如用一个玻璃漏斗加一张滤纸就构成一个简单的过滤装置。但在诊断实验室中,最常用也较复杂的过滤是除菌过滤。这类过滤的目的是除去各种液体中的细菌,如培养基除菌,制备接种样品等。

(二)过滤装置的原理和结构

通常使用的滤器有玻璃滤器和蔡氏滤器。玻璃滤器以烧结玻璃为滤板,其G6级能保证除菌。由于用完需做复杂的处理,现已较少使用。蔡氏滤器常用不锈钢制成,可拆的夹子中间有一块支撑滤膜用的带孔钢板,其操作较为简单,滤膜用后弃掉,故使用较普遍。

蔡氏滤器分不带贮液罐和带贮液罐两种,前者实际上就是一个固定滤膜的夹子,适用于大量液体的连续过滤;后者在加液端连有一个贮液罐,出液口带有钟罩结构,保护出液口免受污染,该类型适用于一般实验室过滤营养液、血清及其他液体。

除菌过滤的滤膜是过滤装置的核心部件,除菌过滤对滤膜(板)的孔径有特殊要求,对其质量要求很高。以其阻挡颗粒通过的方式,可把滤膜分为两类,即深度滤膜(depth fliter)及筛状滤膜(screen filter)。深度滤膜通常由纤维颗粒和几种细碎材料压紧或缠在一起,形成错综曲折的渠道。虽然深度滤膜的孔径按紧压的程度或纤维的粗细可大可小,但液流渠道必然是任意排列和粗细不一的,因为深度滤膜的孔一般比积聚的颗粒大得多,所以颗粒或微生物被积聚在它的基质里。标定一定深度的滤膜,通常用主观,完全基于经验的方法或基于制成后的测定。实验室常用的石棉除菌滤膜就是深度滤膜。表1-3列出除菌级石棉滤膜(Carlson Ford牌)的产品特点。由于石棉有碍人体健康,现在逐渐减少使用。

表1-3 除菌级石棉滤膜(Carlson Ford牌)的标准速

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筛状滤膜的特点是小孔高度均匀,分布规则,能准确地阻拦颗粒,也就是说定级是绝对的。但一般的筛状滤膜满足不了除菌的要求。近几十年来膜状滤板即微孔滤膜的成功发展为筛状滤膜提供了10、0.025μm不同孔径的产品。表1-4中列出了微孔滤膜通常生产的12种不同孔径以及水和空气流速数据。

表1-4 MF型微孔滤膜的空气与水的流速

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注:①水流速为在25℃,分压9.33kPa时,每分钟每平方厘米滤膜面积所通过的水的毫升值。②空气流速为25℃,分压9.33kPa时,每分钟每平方厘米滤膜面积所通过的空气的毫升值。

在微孔膜发展中应用最多的就是除菌过滤。与深度滤膜相比,微孔滤膜具有较多的优越性。由于结构特点,深度滤膜对压差的耐受性较差,其最高压差被限制在1.1kg~1.4kg/cm2。当长时间过滤时,有机体在过滤介质内生长而通过滤膜(grow-through)。另外还有介质成分容易出现洗脱和移动。这对一般用途并不重要,但对准备给人或动物注射用的溶液时要特别小心。微孔滤膜是高度有孔的,85%表面为孔占有,经过适当支撑,滤膜材料可以耐受至少704kg/cm2的压差,而实际限度经常是在于滤膜夹子的强度。滤膜很薄,约150μm,在基质中不滞留液体,加热干燥到200℃时仍保持稳定。因此在过滤前可以放心地将它们用高压蒸气消毒。经广泛试验证明,微孔滤膜无致热源及无毒,当然不存在“生长通过”问题。但不很适合过滤有大量细菌的液体。在实际工作中,有时将深度滤膜和微孔滤膜结合使用,以扬长避短。

使用微孔滤膜的滤器结构与蔡氏滤器基本相同。在使用石棉滤膜的蔡氏滤器的夹子间加入一个橡胶垫圈就可使用微孔滤膜。除菌过滤的滤器有不同的尺寸。过滤极少量(数毫升)液体时,使用1个25mm塑料滤膜夹是很方便的,它能用一个普通注射器贮液和加压,滤液流入一个小瓶中即完成过滤。如过滤营养液等较大量的液体,应使用47mm或142mm的滤器。一个实验室具备数个25mm塑料滤夹和一个142mm带2000ml贮液罐的不锈钢滤器就能基本满足要求。一个可以工作的过滤装置由滤膜(板)、滤膜夹以及相应的管道系统、贮藏罐和加压或抽真空设备组成。鉴于真空抽滤有诸如流速低、易污染、操作麻烦以及不适合于低沸点和蛋白质溶液的过滤等缺点,目前已较少应用,多用加压过滤装置。作为液体贮存器的不锈钢瓶受压缩氮气或空气的压力,迫使液体通过滤膜夹中的滤膜进入一个无菌的接受器里。而如使用带贮液罐的滤器,则从罐顶部的加压口用泵直接加压,滤液直接流入贮存瓶中,节省分装步骤。

(三)过滤装置的使用

一个完整的使用操作程序包括滤膜的安装、高压蒸气灭菌、管道和仪器的连接、滤膜安全性检查、过滤等步骤。

1.滤膜安装:组装滤器之前,所有组件必须彻底干燥,以防高压灭菌时滤膜(板)受到损伤。安装时,应将滤膜小心置于支网架上。注意:石棉除菌滤膜应光滑面朝下(出液口),微孔滤膜应光面朝上。检查密封圈是否有杂物,然后把滤膜夹两半拼拢(如需一个预滤膜,必须将后者同心圆位置放于微孔滤膜上,使它确实完全在封垫之内),用螺栓栓紧或把两半旋紧(微型塑料滤器)。

2.高压灭菌:将安装好的滤器包裹在高质量牛皮纸或其他代用品如较厚的纺织品中,并把滤液出口单独包扎好。带耐压贮液罐的滤器,应将加液口的密封盖拧松,以便湿热空气进入,高压灭菌必须在121℃下进行,时间40min。注意从高压锅中刚取出时,不要再拧紧螺栓,只有在滤膜夹冷却并待滤液体已放进后才可这样做。高压灭菌后,仪器温度一旦降至室温或过滤温度即可使用。

3.管道和仪器的连接与安全检查:将已经过高压灭菌的过滤装置放在一个已充分消毒的超净台或无菌罩中,连接好加压管道,放好无菌接受瓶,然后加入少量液体湿润滤膜,密封后即可加压进行气泡点测量。气泡点测定是检查滤膜(板)在安装、高压灭菌过程中是否发生损坏的方法。其原理是一个饱和了液体的滤膜(板)能阻止在某些压力下空气或液体的通过(这个压力通常是能通过一个干滤膜的),但随着压力的增加而达到某点,克服了较大孔隙的表面张力,致使气体从孔隙中排出,如将排出管浸没水中,出口就会突然出现气泡,这时的压力就是所谓气泡点。每个型号的微孔滤膜都有固定的气泡点压力,如GS级0.22μm孔径的产品为3.87kg/cm2。使用该方法可防止滤膜的失效。最好在过滤前和结束后都进行一次测定,以保障安全。但气泡点测定不能有效地用于深度滤膜。

4.过滤:完成上述准备工作,过滤就是一个简单的过程,要注意的就是无菌操作,滤液要进行菌检。因为整个过滤进程受诸多因素影响,任何疏忽都可能导致滤过失败。另外对于难滤液体,事前进行预处理是必要的。这类液体中最常见的就是血清。以下原则可提供对处理大量液体时参考:

(1)尽量新鲜过滤,因为冷却后常有凝块析出;

(2)过滤开始前加温至30℃~35℃;

(3)正压过滤,可防止出现大量气泡;

(4)如体积允许时,可用最大离心力沉淀至少30min;

(5)在滤膜前加数层普通滤纸(3~6层)。

(四)过滤装置维护

过滤结束后,立即打开滤器,并仔细检查滤膜是否有破损;滤膜夹的每个部件必须用海绵蘸热水和洗涤剂清洗。用硬毛刷刷除各沟槽中污物。不可带有滤液放置过夜。最后用蒸馏水或去离子水冲洗数次。

二十一、冻干机

(一)原理

冷冻干燥器是将被干燥物料冷冻至冰点以下,放置于高度真空的冷冻干燥器中,物料中水分由固态冰直接升华变为气态而被除去,从而达到干燥的目的。干燥过程是在低温低压下水的物态变化和移动的过程。因此,干燥后的物料保持原有的化学组成与物理性质(多孔结构、胶体性质等)。冷冻干燥时,所消耗的热量较其他干燥方法为低,所以常温或稍高温度的液体或气体是良好的载体。冷冻干燥器往往不需绝热,甚至用导热性较好的材料制成,可直接利用外界热量。

(二)使用

冻干机分3个部分:干燥室、冷凝器和真空泵。干燥室用于放置需要干燥的样品。台式机的干燥室备有不同型号的管道,并连接有阀门,阀门的另一个出口可连接安瓿或玻璃冻干瓶。冷凝器分别与干燥室和真空泵连接,其工作温度应能达到-50℃或更低。一般升华干燥时,对干燥室内的真空度要求在20~30Pa,为达到这个数值,要保证设备在空载时极限真空度能达到2~3Pa。

冻干机的运行主要有以下4个步骤:①先起动冷凝器,使其达到要求的温度。②再起动真空泵,使干燥室达到要求的真空度。③如果是台式冻干机,则连结安瓿或玻璃冻干瓶。④冻干过程完成后,按顺序关机,充入无菌气体,然后加盖压封。

(三)冻干程序

1.保护剂:保护剂是生物制品冻干时所加的某种物质,在干燥后起支撑作用。保护剂的作用概括为:使细胞等活物质不至在冻结、升华或贮存中发生细胞膜破裂、脱水或细胞质浓缩而死亡;充当填充剂,使冻干后的微量活物质形成团块结构,不至于因溶液浓度太低(<4%)而随水蒸气一起飞散;加入胶状物质,可防止冻结前溶质沉淀和冻干后发生破坏;某些添加物质可使产品变得易于冻干或增加已干产品的复水效应。

保护剂要求:①不含任何毒性或过敏原;②在冻干过程中,对活菌存活率能达到50%以上,对活病毒一般要求滴度下降小于0.5;③在冻干和贮存期中对产品有保护作用,但不与被冻干物质的成分产生化学反应,不损害生物制品的活性;④冻干时不起泡,干燥后受水性好;⑤崩解温度应尽量地高。

一般的活菌保护剂有:①明胶1.5%,蔗糖8%;②蔗糖5%,明胶1%,味精1%,硫脲1%,尿素0.25%;③乳糖5%。

一般的活毒保护剂有:①蔗糖4%~6%;②谷氨酸钠0.3%,牛血清蛋白0.11%;③精氨酸3%,蔗糖5%,明胶0.2%,谷氨酸钠0.1%。使用时可根据需要选择或自行配制。

保护剂配制后应作除菌保存。

2.生物制品的预冻处理:根据被冻物料的共晶点温度选择预冻温度,根据被冻物料的结构、形状和大小选择冻结的时间。要求一定要冻透,否则,抽真空时会有少量液体“沸腾"而产生气泡,使产品表面凹凸不平,影响冻干产品的质量。现列举一些物质的共晶点以供参考,纯水为0℃,10%葡萄糖溶液-27℃,10%蔗糖溶液-26℃,脱脂奶-26℃,马血清-35℃,一般生物制品-30℃,甘油水-46.5℃。

预冻的样品,最好是采用片状冻干法。在预冻过程中,定时转动瓶内的液体样品,使样品成为薄片附在瓶壁。

3.生物制品的冻干:按要求封闭干燥器,启动机器。台式冻干机则需逐个连接样品瓶,打开阀门;操作的室内温度应保持在20℃,太高会导致样品解冻,太低则影响水的升华。

4.冻干完成:样品达到冻干终点,按顺序关机,充入无菌气体,然后加盖压封;在台式机,则需用喷灯封口。每次工作完成后,应用布擦干冷凝器和干燥室,需要时作针对性的消毒。

(四)主要故障的排除

1.漏气:真空表达不到要求的刻度。这时应检查管道连接部位是否紧密,真空油脂是否均匀抹上;密封圈是否有杂物(头发、棉线、砂粒等);阀门是否已抹上真空油脂;真空泵工作是否正常。

2.正在冻干的样品解冻:这时应检查样品外界环境温度是否符合要求,应及时处理,否则会导致整批冻干失败。

二十二、气相色谱仪和液相色谱仪

(一)色谱法基本原理

色谱法是根据样品中的不同组分在二个非互溶相(一相为流动相,另一相为固定相)之间平衡分配系数的不同而分离的测定方法。以气体如H2、N2、He、Ar等作为流动相的色谱法称为气相色谱法,以液体如甲醇-水混合液作为流动相的色谱法称为液相色谱法。气相色谱法的基本原理,是用载气(流动相)将汽化的待测物质以一定的流速通过装于柱中的固定相,由于待测物质各组分在两相间的吸附能力或分配系数不同,经过多次反复分配(吸附-脱附或溶解-放出),逐渐使混合物的各组分得到分离。分配系数小的组分最先流出柱外,分配系数大的组分最后流出柱外。组分流出柱外的信号,由检测器传送给记录或数据处理系统,得到一系列的谱峰,称之为色谱图。一个色谱峰即表示一个单一组分。出峰的时间是定性的依据,峰面积或峰高是定量和浓度的依据。

在液相色谱中,常常按不同的机理来分类,这可分为(液-液)分配色谱、(液-固)吸附色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱等。

(二)仪器的调试

气相色谱仪主要由气路系统、进样系统、分离系统(色谱柱)、温控系统、检测系统及记录、数据处理系统所组成。液相色谱仪主要由输液系统(贮液器、高压泵、梯度洗脱装置),进样器,色谱柱,检测器,组分收集和数据处理系统所组成。在一台仪器中,检测器的优劣程度直接影响到色谱仪的操作性能。通过检测器的性能测试,可以反映整机的质量。由于各种检测器的构造和工作原理差别很大,因此要用厂方提供的评价试样,按照说明书要求的色谱条件和操作步骤对每个检测器逐一进行测试,对照色谱图,计算性能指标。

1.准备工作

(1)检查包装与清点仪器零部件。

(2)仪器室的设置和要求:仪器室内应注意防尘、防潮和防有害挥发性气体的污染。室内温度宜在l0℃~30℃,相对湿度在80%以下。有条件的地方,尽可能安装抽湿机和空调设备。实验台与墙壁之间应留出一定空间,以便于仪器电缆、管道的连接和对仪器进行检修。为了安全,仪器室宜装有排风装置,气相色谱实验室宜装有氢气报警器。

(3)对供电线路的要求:用单独的稳压电源供电。仪器需有效地接地,最好能设立仪器使用的专用地线。

(4)对使用气体的要求:气相色谱仪使用气体的种类和要求的纯度取决于所配置的检测器。表1-5为气相色谱所用气体的种类及纯度。

表1-5 气相色谱所用气体及纯度要求

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2.检测器性能指标

(1)气相色谱检测器性能指标

①灵敏度:单位浓度或质量的物质通过检测器时所产生的信号大小,称为该检测器对该物质的灵敏度。

浓度型检测器如TCD、ECD:

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式中,Sc为浓度型检测器的灵敏度,单位为mV·ml/mg;A为色谱峰面积,单位为cm2;C1为记录器灵敏度,单位为mV/cm;C2为记录器纸速的倒数,单位为min/cm;Fc为载气流量,单位为ml/min;m为被测样品重量mg,单位为

质量型检测器如FID、FPD、NPD:

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式中,Sm为质量型检测器的灵敏度,单位为mV·s/g;m为试样重量,单位为g。

②检出限:检测器的响应信号等于平均噪声的二倍值时,单位时间所需引入检测器中该组分的质量或单位体积载气中所含该组分的量计算公式为:

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式中,D为检测器的检出限;N为检测器的噪声;S为检测器的灵敏度。

③最小检测量:检测器恰能产生二倍噪声信号值时所需进入色谱柱的最小量(或最小浓度)。

浓度型检测器的最小检测量:Qc=1.065Wh/2FcDc

质量型检测器的最小检测量:Qc=1.065Wh/2Dm

式中,Qc为浓度型检测器的最小检测量(mg/m1);Wh/2为半高峰宽;Dc为检测器的检出限;Qm为质量型检测器的最小检测量(g)。

④线性范围:即在检测器的响应为线性时,最大允许进样量(或浓度)与最小检测量(或浓度)之比。线性范围越宽,使用范围越广。

(2)液相色谱检测器性能指标

(三)仪器的使用

由于生产厂家的不同,各公司的仪器在某些结构性能上有所区别,即使是同一厂家的产品,往往由于型号不同或选购部件的不同,在结构、组件装配和操作上是有区别的。

表1-6 气相色谱常用检测器性能

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表1-7 液相色谱常用检测器性能

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1.气相色谱仪操作(以FPD检测器美国惠普公司生产的pH5890Ⅱ为例)

(1)通入载气:将高纯氮、干燥空气的钢瓶输出气压调到0.5MPa,氢气调到0.2MPa。用肥皂水检查气源管道、色谱柱等连接点有无泄漏。

(2)开启仪器:打开稳压器电源开关;打开GC主机电源开关,仪器自检;打开计算机电源开关,键入HPCHEM,进入化学工作站。可在化学工作站的Method下,亦可在GC主机面板上编辑整个分析方法。

(3)选择合适的进样口位置:(Front前,填充柱进样口;Rear后,毛细柱进样口),进样方式(Manual手动进样;Valve阀进样;Auto自动进样器进样)。

(4)设置被加热区域的温度,输入需要的温度和时间值。

(5)设置气路流速:用皂膜流量计,借助于仪器内部的停表功能调定所有最初流量。柱流速、燃气和助燃气流速在检测器排气口处测量,对于毛细管系统的隔膜吹扫和分流比在量流板前的排气口上测量。

注意:对于FID、NPD或FPD,应当分别测量氢气和空气的流量,以使爆炸的危险降到最小。

(6)开检测器:调好所有温度、气体流量后,FPD点火,监测检测器的输出信号值(约为224);如果需要,打开辅助氮气阀AUX GAS;打开空气或氧气阀OXYGEN OR AIR:按住点火钮IGNITOR(信号值应为65535);打开氢气阀HYDROGEN;松开点火钮(信号值应为280以上)。

(7)运行:待基线稳定后,进样,开始运行,计算机采集数据。运行结束后自动打印分析报告单。温度没有达到给定值时,不能运行。

(8)关机:试验完毕后,先关闭空气阀和氢气阀,熄灭火焰;然后关闭检测器、进样口,降低炉温。计算机退出化学工作站。切断GC主机电源。关稳压器电源开关。

(9)关载气:等炉温降至室温时关掉载气。

2.液相色谱仪操作规程(以美国Waters公司生产的600液相色谱仪为例)。

(1)打开稳压器电源开关。

(2)打开600四元梯度泵、996二极管阵列检测器及Millennium-2010色谱管理系统电源开关,等待仪器自检完成。

(3)进入2010系统,并设置仪器工作参数。

(4)进样分析。

(5)完成测试后,冲洗HPLC系统。

(6)色谱管理系统从2010退回DOS系统。

(7)关600泵、996检测器及2010管理系统电源开关。

(8)关稳压器电源开关。

注:在整个分析过程中注意柱压有无异常变化。

(四)仪器的保养

1.气相色谱仪的保养

(1)色谱柱的老化:新柱或长期不用的柱子需老化以去除挥发性的污染物。做法:柱子的一端接在进样器上,与检测器连接的一端拆下来,用螺帽盖好检测器入口,通入载气,设定炉温100℃约1h,然后逐渐升温至比使用温度高约25℃(切勿超过柱子的最高温度极限),保持12~24h。毛细柱时间可短一些。

(2)进样器换垫:隔垫的使用寿命取决于使用次数和针头质量,一般的规律是,每天换一次隔垫。

(3)进样器衬套、内衬管、检测器喷嘴被污染时要用合适的溶剂清洗。

(4)当TCD检测器开着时,如果没开或中断气流,灯丝会永久性损坏。每当改变调节影响到通过检测器的气流时,检测器一定要关着。

(5)用氢气作燃料的检测器(FID、FPD、NPD),一旦氢气接入仪器,进样口接头就必须始终接一根色谱柱或一个帽,否则氢气会流进加热室引起爆炸事故。

(6)当用FID、FPD、NPD时,检测器温度一定要高于100℃,以免积水。

(7)ECD检测器的废气必须排出室外,以防止放射性活性材料污染实验室。有ECD的用户每6个月必须执行一次放射活性泄漏检查。

(8)所用气体需经净化器(内装变色硅胶、分子筛等)过滤以除去水分、氧气等杂质。

(9)检测器温度应在柱温以上,以防样品或流失的固定液冷凝在检测器里。

(10)每次完成测试后,进几针溶剂清洗柱子。

2.液相色谱仪的保养

(1)至少每天进行一次检漏。

(2)泵正在带压工作时,不可拆卸其部件(除非有经验的维修人员在进行故障处理)。

(3)配制两种或两种以上洗脱液时,一定要先脱气再使用,保证流动相系统中不形成气泡。

(4)定期检查泵的润滑,只使用仪器说明书指定的润滑油。

(5)定期检查检测器噪声、漂移,定期进行检测器校正。

(6)除非实践证明其他纯度级别的溶剂可用,否则使用高效液相色谱流动相专用试剂。

(7)更换溶剂时,一定要对系统进行冲洗。如果两种溶剂互不相溶,则应先用与这两种溶剂都能互溶的溶剂进行冲洗,再用新溶剂进行冲洗。

(8)柱子不论何时都不能拆卸下接头,以免损失柱效,废掉柱子。

二十三、原子吸收光谱仪

(一)基本原理

原子吸收光谱仪的工作原理,是将待测试样的一部分转变成原子蒸气,再测量原子蒸气对特定波长辐射的吸收,通过比较标准与试样吸收值来确定试样中元素的浓度。

(二)仪器的安装调试

1.安装

(1)仪器应放在防潮、防尘、防震、无腐蚀性气体、空气相对湿度小于70%、通风良好的实验室里。

(2)仪器主机一定放在固定的平台上,离墙约0.5m,避免日光直接照射。

(3)主机烟窗上方应装排风罩,排风罩离主机烟窗约25cm,绝对禁止直接接到仪器烟窗口上,管道应采用防腐材质,排风要适量。

(4)主机和附件的电源最好通过一台电子交流稳压器,稳压后再进仪器,仪器应接地线。

(5)所有气体管道应清洁、无油污、耐压,空气管道要安装“空气过滤减压阀”。各管道接头处要密封、牢靠,并经过试漏检查。

(6)在雾化室下面30cm处,将13~18cm长的排水管弯成圆环,充入一定量的水作为水封。管子的一端与雾化室废液出口相联结,用夹子夹牢,另一端浸入废液瓶中液面下15cm左右。废液排水导管应时刻保持畅通无阻。

2.调试:调试仪器应选用波长大于250nm、辐射强度大、发光稳定、对火焰状态反应迟钝的元素灯作为光源,最好是铜灯,镁、镍等元素灯也可以。

(1)对光调整

①光源对光:接通220V电源,开启交流稳压器,点燃某元素灯,调单色器波长至该元素最灵敏线位置,使仪表有信号输出。移动灯的位置,使接收器得到最大光强。用一张白纸挡光检查,阴极光斑应聚焦成像在燃烧器缝隙中央或稍靠近单色器一方。

②燃烧器对光:燃烧器缝隙位于光轴之下并平行于光轴,可以通过改变燃烧器前后、转角、水平位置来实现。先调节表头指针满刻度,用对光棒或火柴杆插在燃烧器缝隙中央,此时表头指针应从最大回到零,即透光度从100%~0%,然后把光棒或火柴杆垂直放置在缝隙两端,表示指示的透光度应降至20%~30%。如达不到上述指标,应对燃烧器的位置再稍微调节,直到合乎要求。也可以点燃火焰,喷雾该元素的标准溶液,调节燃烧器的位置,到出现最大吸光度为止。

(2)喷雾器调整:喷雾器中的毛细管和节流嘴的相对位置和同心度是调节喷雾器的关键,毛细管口和节流嘴同心度愈高,雾滴愈细,雾化效率愈高。一般可以通过观察喷雾状况来判断调整的效果,拆开喷雾器,拿一张滤纸,将雾喷到滤纸上,滤纸稍湿则是恰到好处的位置。

有些仪器的喷雾器是可调的,在未点火时,先将喷雾器调节到反喷位置,即插入液面的毛细管出现气泡,然后点燃火焰喷雾标准液,按相反方向慢慢移动,得到最大吸光度便可固定下来。

(3)碰撞球的调节:碰撞球位置以噪音低、灵敏度高为好。将喷雾器卸下,吸喷蒸馏水,改变碰撞球位置,当喷出的雾远而细并慢慢转动前进时,就是它的最佳位置。这项调节有较大难度,一般情况下使用出厂时的位置不再调节。

(4)试样提取量的调节:试样提取量是指每分种吸取溶液的毫升数,表示为ml/min,溶液提取量与吸光度不成线性关系,在4~6ml/min有最佳吸收灵敏度,大于6ml/min灵敏度反而下降。通过改变喷雾气流速度和聚乙烯毛细管的内径及长度,能调节试样提取量,以适应各种不同溶液的喷雾。

(5)测试项目

①稳定性:常以基线稳定度来表示,指仪器在正常运行中,仪表指示基线的漂移与波动的程度。选用质量优良的铜空心阴极灯,在不点火、不进样的情况下,将“标尺扩展”开到最大,灯预热半小时后测定基线漂移应小于0.004单位吸收值。

②波长精度:指谱线波长理论值与仪器波长实际读数的差值。允许的差值范围为:(190±0.5)~(600±0.5)nm;(600±1.0)~(900±1.0)nm。采用汞灯的下列谱线进行检查:Hg 230.2、253.7、296.7、366.3、404.7、435.8、546.1、577.0、579.0、690.7和737.2nm。

③单色器的分辨率:表示仪器分开相邻两条谱线的能力,常用镍灯或汞灯来测试。有波长扫描装置的仪器,对共振线进行自动扫描,配一台10mV的记录仪记录波形。没有扫描装置的仪器,可以手动“波长鼓轮”,观察表头指针偏转的程度,用镍灯时,应明显地看到230.0、231.6和231.0nm三个波峰的起落。

④灵敏度:国际提纯与应用化学联合会(IUPAC)规定,某种分析方法在一定条件下的灵敏度,是表示被测物质或含量改变一个单位时所引起的测量信号的变化。在原子吸收光谱法中可以理解为校正曲线的斜率(dA/dC)。但我们经常用另一个概念来作为仪器对某个元素在一定条件下的分析灵敏度,这就是特征浓度S。根据国际统一标准,在原子吸收光谱分析中,把产生1%光吸收或0.0044吸光度所对应的元素浓度定义为特征浓度,用μg/ml1%来表示。通过测定某一浓度C的标准溶液的吸光度A,可计算出相应的特征浓度。在火焰原子吸收法中,其表达式为:S=C×0.0044/A/(μg/ml 1%);在石墨炉原子吸收法中为:S=C·V×0.0044/A(μg/ml 1%);式中C为被测元素的含量,V为进样量,A为吸光度。

⑤检出极限:一个有用信号能否被检测出来,同噪声大小有直接关系,噪声大,表明仪器波动范围大,即稳定性差。对一台仪器稳定性好坏,可以用测定同一浓度的标准溶液所得到的标准偏差来衡量,也可用检出极限来表示。它的定义是:在选定的实验条件下,被测元素溶液能给出的测量信号两倍于标准偏差δ时所对应的浓度,单位是μg/ml,计算公式如下:

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式中,D·L为检出限;C为试验溶液浓度,单位为μg/ml;A为试验溶液平均吸光度;δ为用空白溶液进行10次以上的吸光度测定所计算得到的标准偏差。石墨炉法中常用绝对检出限表示。

检出极限意味着仪器能检测的元素最低浓度,它比灵敏度有更明确的意义,是原子吸收光谱仪最重要的技术指标,它既反映仪器的质量和稳定性,也反映仪器对某元素在一定条件下的检出能力。

(三)仪器的使用

电子计算机技术引入原子吸收光谱仪后,性能较好的仪器一般都由微机来控制操作,但由于仪器的型号不同,使用方法也不尽一致。现以美国ATI UNICAM公司生产的Solaar-929型原子吸收光谱仪为例,介绍原子吸收光谱仪的使用方法。

1.打开主机,计算机进入Windows窗口,选择Solaar-929光标连续压两下,进入此页面,进入Spectmeter中的Lamp,设定所需用的灯及灯电流,进入element,选择要分析的元素。

2.点灯,然后到Action中的Setup optics设定光路,进入System,选择要用火焰还是石墨炉。

3.输入Calibration参数。

4.如用石墨炉,则需要输入炉程序及自动器参数。

5.进入Sequence输入程序。

6.点火,优化气体流量、撞击球及火焰头位置。

7.石墨炉则要优化炉头位置及自动进样器位置。

8.选择Action中的Analyse进行分析。

9.分析完毕到File中选Save存数据并打印结果。

10.退出Windows,关机、关气、关水。

(四)仪器的保养

1.开机前,检查各插头是否接触良好,调好狭缝位置,将仪器面板的所有旋钮回零再通电。开机应先开低压,后开高压,关机则相反。

2.空心阴极灯需要一定预热时间。灯电流由低到高慢慢升到规定值,防止突然升高,造成阴极溅射。有些低熔点元素灯如Sn、Pb等,使用时防止震动,工作后轻轻取下,阴极向上放置,待冷却后再移动装盒。装卸灯要轻拿轻放,窗口如有污物或指印,用擦镜纸轻轻擦拭。空心阴极灯发光颜色不正常,可用灯电流反向器(相当于一个简单的灯电源装置),将灯的正、负相反接,在灯最大电流下点燃20min~30min;或在大电流100~150mA下点燃1min~2min,使阴极红热。阴极上的钛丝或钽片是吸气剂,能吸收灯内残留的杂质气体,这样可以恢复灯的性能。闲置不用的空心阴极灯,定期在额定电流下点燃30min。

3.喷雾器的毛细管是用铂-铱合金制成,不要喷雾高浓度的含氟样液。工作中防止毛细管折弯,如有堵塞,可用细金属丝清除,小心不要损伤毛细管口或内壁。

4.日常分析完毕,应在不灭火的情况下喷雾蒸馏水,对喷雾器、雾化室和燃烧器进行清洗。喷过高浓度酸、碱后,要用水彻底冲洗雾化室,防止腐蚀。吸喷有机溶液后,先喷有机溶剂和丙酮各5min,再喷1%硝酸和蒸馏水各5min。燃烧器如有盐类结晶,火焰呈锯齿形,可用滤纸或硬纸片轻轻刮去,必要时卸下燃烧器,用1∶1乙醇-丙酮清洗,用毛刷蘸水刷干净。如有熔珠,可用金相砂纸轻轻打磨,严禁用酸浸泡。

5.单色器中的光学元件严禁用手触摸和擅自调节。可用少量气体吹去其表面灰尘,不准用擦镜纸擦拭。防止光栅受潮发霉,要经常更换暗盒内的干燥剂。光电倍增管室需检修时,一定要在关掉负高压的情况下,才能揭开屏蔽罩,防止强光直接照射,引起光电倍增管产生不可逆的“疲劳”效应。

6.点火时,先开助燃气,后开燃气,关闭时,先关燃气,后关助燃气。

7.使用石墨炉时,样品注入的位置要保持一致,减少误差。工作时,冷却水的压力与惰性气流的流速应稳定。一定要在通有惰性气体的条件下接通电源,否则会烧毁石墨管。

二十四、微量加样器

(一)微量加样器的原理及分类

微量加样器最早出现于1956年,由德国生理化学研究所的科学家Schnitger发明,其后,在1958年德国Eppendorf公司开始生产按钮式微量加样器,成为世界上第一家生产微量加样器的公司。这些微量加样器的吸液范围在1~1000μl之间,适用于临床常规化学实验室使用。微量加样器发展到今天,不但加样更为精确,而且品种也多种多样,如微量分配器、多通道微量加样器等,其加样的物理学原理有下面两种:①使用空气垫(又称活塞冲程)加样;②使用无空气垫的活塞正移动(positive displacement)加样。上述两种不同原理的微量加样器有其不同的特定应用范围。

1.空气垫加样器: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1μl至10ml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、材料特性及与加样器的吻合程度均对加样的准确度有很大的影响。

2.活塞正移动加样器: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2.0g/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,其内含一个可与加样器的活塞耦合的活塞,这种吸头一般由生产活塞正移动加样器的厂家配套生产,不能使用通常的吸头或不同厂家的吸头。

3.多通道加样器、电子加样器和分配器:多通道加样器、电子加样器和分配器的原理与上述相同。多通道加样器通常为8通道或12通道,与8×12=96孔微孔板一致。多通道加样器的使用不但可减少实验操作人员的加样操作次数,而且可提高加样的精密度。电子加样器和分配器为半自动加样系统,电子加样器最大的优点是其具有很高的加样重复性,应用范围广。

(二)加样器的使用

在免疫测定及其他生物医学研究中,加样器的使用离不开一次性的塑料吸头,尽管一次性塑料吸头的使用增加了实验费用,但降低了实验技术人员接触传染性病原体及有害实验材料如放射性核素的可能性,并且避免了吸头多次重复使用所必需的清洁过程和腐蚀性去垢剂的使用。此外,在有些应用上,如PCR测定中,吸头必须是一次性的,以避免潜在污染发生的可能性。

加样器根据使用的要求,也在不断发展。如可整体高压灭菌加样器的出现。使用UV线稳定的塑料制作加样器对于加样器在许多方面的应用非常重要,使得在实际工作中,在超净台或抽风柜的紫外线照射杀菌中,不必担心置放其中的加样器会因紫外线的作用而损坏其制作材料,进而影响加样功能。

1.加样器使用的一般原则: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,可使用在底部有磁的吸头,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本积的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。

(1)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。如果加样器在30℃下以垂直方式吸取液体,可吸取至0.15%更多的液体。

(2)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,残留的液体是一个常数,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。对于蛋白溶液等黏度高的液体,建议在加样前吸打液体数次,以保证加样的一致性。

(3)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,于是,液体可顺着管壁流出,而不出现液滴,液滴的形成可由于其表面张力的作用而阻止液体从吸头中释放。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,但其优点也是很明显的,其所覆盖的体积范围大,使用易于掌握。此类加样器很轻,可很容易地应用于各种情况下的加样。

2.主要加样器的介绍:目前在国内所使用的加样器主要为进口加样器,如德国Eppendorf公司的Eppendorf Re-search®,法国Gilson公司的Pipetman®P以及芬兰Labsystems公司的加样器等,其型号、加样的精密度和准确度及应用范围见表1-8,表1-9。这两种加样器均为高性能仪器,有极高的准确度和精度。只有配用其相同品牌的优质吸头,才能确保下表给出的各项技术指标。

表1-8 两种主要品牌加样器(单通道)的有关参数

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续表

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注:①技术规范中的数据以重量法测定,蒸馏水及测试环境温度保持在21℃~22℃之间,列出的数值包括了正常操作时由于手的传热以及更换吸嘴所造成的一切误差因素在内;②容量大于2μl的、精度值由同一支移液器及同一个吸嘴做30次移液测试而确定;容量小于2μl的,精度值由精度值由同一支移液器及同一个吸嘴做10次移液测试而确定

表1-9 多道加样器的有关技术参数

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3.加样器的具体操作

(1)设定容量值

Pipetman®P加样器容量计读数由三位数字组成(显示所转移液体容量),读数精确到个位数。Eppendorf Research®加样器容量计读数则由四位数字组成,读数精确到小数后一位。从上(最大有效数字)到下(最小有效数字)读取。利用底部刻度可将容量调节到更精确的分度。Pipetman®P根据型号不同,数字可能是黑色或红色的,见(表1-10)。Eppendorf Research加样器的数字不同型号均为白色。下面以Pipetman®P加样器具体举例说明如下。

表1-10 Pipetman®P加样器型号的计数颜色

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举例如下:

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转动加样器的黑色调节环或按钮的白色调节旋钮均可设定容量。用白色调节旋钮设定容量比较方便和快速,尤其是穿戴手套时。使用黑色调节环可较准确调节到设定值。

(2)吸液:首先选择一支合适的吸头安放在加样器套筒上。使用P5000及P10ml时,装吸头前必须在套筒上加插一过滤芯。稍加扭转压紧吸头使之与套筒间无空气间隙。未装吸头的加样器绝不可用来吸取任何液体。

标准吸液步骤:①把按钮压至第一停点;②垂直握持加样器,使吸头浸入液样中,浸入液体深度视型号而定(见表1-11)。③缓慢、平稳地松开按钮,吸液样。等ls,然后将吸头提离液面。用药后用吸纸抹去吸嘴外面可能附着的液滴。小心勿触及吸头口。

表1-11 加样器型号与吸头浸入液体深度的关系

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(3)放液:①将吸头口贴到容器内壁并保持10°~40°倾斜。②平稳地把按钮压到第一停点。等1s后再把按钮压至第二停点以排出剩余液体。③压住按钮,同时提起加样器,使吸头贴容器壁擦过。④松开按钮。⑤按吸头弹射器除去吸头(只有改用不同液体时才需更换吸头)。

(4)预洗:当装上一个新吸头(或改变吸取的容量值)时应预洗吸头,先吸入1次液样并将之排回原容器中。预洗新吸头能有效提高移液的精确度和重现性。这是因为第一次吸取的液体会在吸头内壁形成液膜,导致计量误差。而同一吸头在连续操作时液膜相对保持不变,故第二次吸液时误差即可消除。

(5)致密及黏稠液体:对于密度低于水的液体,可将容量计的读数调到低于所需值来进行补偿。例如:用P20移液器转移10μl血清。先将读数调到10μl,吸取后以重量法测定。如实测体积为9.5μl,即偏差0.5μl,则将读数调到10.5μl并重复1次。如第二次测定仍不够准确,根据偏差再作调整。排放致密或黏稠液体时,宜在第一停点多等1s~2s再压到第二停点。对密度高、黏稠大或挥发性的液体,推荐使用活塞正移动加样器。

(6)加样器吸头:加样器吸头是整个移液系统的有机组成部分,对其基本要求是,必须有高机械、热力学和化学稳定性,且纯度高,生产过程纯净,无有机或化学物质(如染料)和重金属污染。选择密封良好的环口、薄壁和嘴口尖细的吸头,将使得在加样时,吸头的安装或卸脱更加容易。吸头管壁有弹性,加样吸液时不会产生漩涡,这样加样的精度就更高。吸头嘴口无毛刺,表面光洁平滑使得其沾湿性极小,可避免液体滞留外壁引起的误差。吸头应与加样器上吸头套筒密封完防止由于空气泄漏而造成加样精度或准确度的误差。此外,吸头还应有液体容积刻度线。D200吸头在20μl和100μl处有标记;D1000吸头在300μl处有标记,D10吸头在2μl处有标记。最后,吸头应可在121℃下消毒20min。

如果在使用加样器加样中,想绝对避免样品与样品、样品与加样器或样品与操作人员之间的污染,建议使用Diamond带滤芯吸头。Diamond带滤芯吸头可以经高温消毒,其内置滤芯不会损坏。有关Diamond吸头的类型、容量、相应的加样器型号及适用试管等见表1-12。

表1-12 Diamond吸头的类型、容量、相应的加样器型号及适用试管

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注:①只有Gilson Diamond吸头方可保证P型加样器达到前面列出的各项技术规范,使用品质低劣的吸头将严重降低P型移液器的性能;②使用小口径容器(如细长试管)的情形下,可选用比D1000吸头更窄的C1000吸头

(7)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。①取液之前,所取液体应在室温(15℃~25℃)平衡。②操作时要慢和稳。③连续可调式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、避免污染为原则。④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。⑤吸头浸入液体深度要合适,吸液过程尽量保持不变。⑥改吸不同液体、样品或试剂前要换新吸头。⑦发现吸头内有残液时必须更换。⑧新吸头使用前应先预测。⑨为防止液体进入加样器套筒内,必须注意以下几点:A.压放按钮时保持平稳;B.加样器不得倒转;C.吸头中有液体时不可将加样器平放;D.P5000及P10ml加样器一定要加滤芯。⑩勿用油脂等润滑活塞或密封圈。輥輯訛不可把容量计数调超其适用范围。輥輰訛液体温度与室温有异时,将吸头预洗多次再用。輥輱訛移液温度不得超过70℃。輥輲訛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。輥輳訛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。

(8)故障排除:工作中如发现加样器漏气或计量不准,其可能原因及解决方法为:①套筒螺帽松动用手拧紧螺帽。②套筒刮花或破裂卸下弹射器,检查套筒。P2,P10或P20加样器套筒破损时,活塞也可能变形。安装套筒时应用手拧紧螺帽。③活塞或密封受化学腐蚀更换活塞和密封圈。用蒸馏水洗涤套筒内壁。发现套筒内有液体,可依下法清洁:卸下弹射器,拧下螺帽并用蒸馏水洗涤套筒、活塞、密封圈及O形环,待完全干燥后重新组装。发现P5000及P10ml滤芯变湿必须更换。需要时,可将套筒、螺帽和弹射器在121℃消毒20min。注意密封圈及O形环不能高温消毒。④发现吸液时有气泡:A将液体排回原容器;B检查吸头浸入液体是否合适;C更慢地吸入液体,如仍有气泡应更换吸头。凡是更换了活塞或操作杆的加样器需进行全面调校。

(三)加样器的校准

加样器容量性能的鉴定,可依据国际标准化组织(ISO)文件ISO/DIS 8655和国家技术监督局颁发的有关定量、可调移液器的中华人民共和国国家计量检定规程《定量、可调移液器试行检定规程》(JJG646-90)规定的重量测试方法。这是目前用于此类仪器有效的校准方法。实验室可根据上述文件建立本室加样器校准的标准操作程序(SOP),下面是一个有关加样器校准的具体实例。加样器校准标准操作程序:

1.适用加样器范围:各种品牌、型号的固定、可调和多通道加样器。

2.校准环境和用具要求:①室温:20℃~25℃,测定中波动范围不大于±0.5℃。②电子天平:放置于无尘和无震动影响的台面上,房间尽可能有空调。称量时,为保证天平内的湿度(相对湿度60%~90%),天平内应放置一装有10ml蒸馏水的小烧杯。③小烧杯:5ml~10ml体积。④测定液体:温度为20℃~25℃的去气双蒸水。

3.选定校准体积:①拟校准体积;②加样器标定体积的中间体积;③最小可调体积(不小于拟校准体积的10%)。如为固定体积加样器,则只有一种校准体积。

4.校准步骤:①将加样器调至拟校准体积,选择合适的吸头;②调节好天平;③来回吸吹蒸馏水3次,以使吸头湿润,用纱布拭干吸头;④垂直握住加样器,将吸头浸入液面2~3mm处,缓慢(1s~3s)一致地吸取蒸馏水;⑤将吸头离开液面,靠在管壁,去掉吸头外部的液体;⑥将加样器以30o角放入称量烧杯中,缓慢一致地将加样器压至第一档,等待1~3s,再压至第二档,使吸头里的液体完全排出;⑦记录称量值;⑧擦干吸头外面;⑨按上述步骤称量10次;⑩取10次测定值的均值作为最后加样器吸取的蒸馏水重量,按表1-13所列蒸馏水重量与体积换算因子计算体积。然后,按校准结果调节加样器。

表1-13 蒸馏水重量与体积换算因子hPa(mbar)

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续表

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