什么是移液？手持与自动化移液的流程、优势与区别
移液是按照所需体积，将液体从一个位置转移到另一个位置的操作。例如，从样本管中取出 100 µL 液体加入反应容器，或者按比例添加样本和稀释液，都涉及移液。
完成一次移液，需要确认液体来源、目标位置和转移量，并按合适的方式完成吸液与排液。手持移液主要由操作人员完成这些工作；全自动移液则由设备按设定程序执行。两种方式的区别，可以从同一个“转移 100 µL 液体”的任务来理解。
- 人取液
- 移动工具
- 向目标排液
- 处理下一份
- 泵吸液
- 阀切换液路
- 泵经针排液
- 托盘换杯
01手持移液：由操作人员完成取液与转移
手持移液是操作人员使用移液器，或移液管与助吸器等工具完成液体转移。机械手动移液器由人控制吸排液动作；电动手持移液器可以驱动吸排液，但选择样本、移动工具和确认目标位置等工作，仍由人完成。
一个人怎样完成一次移液？
以下以使用一次性吸头的手持移液器，将 100 µL 液体从样本管转移到反应容器为例。
- 确认任务，选择工具。 操作人员核对样本与目标容器，选择适合目标液量的移液器和吸头，将液量设为 100 µL。选择时既要看量程是否覆盖目标液量，也要看工具在这个液量点的计量表现。
- 安装吸头，准备吸液。 检查吸头是否装妥、密封是否可靠，并按所用方法完成必要的准备。吸头与工具配合不良，会影响后续吸排液。
- 将吸头移入液体，完成吸液。 人控制工具的位置、浸入深度和吸液动作，等待液体进入吸头后再移出。操作过程中观察是否有明显气泡或滴漏。
- 移动到目标容器，完成排液。 人确认目标位置后，按既定方法排液，控制排液速度、位置和停留时间，使液体进入目标容器。
- 结束本次操作，准备下一份。 按样本与污染控制要求更换吸头，记录已完成的样本，再继续下一次转移。
在这个过程中，人既负责判断和定位，也负责组织执行顺序。观察吸头有助于发现明显异常；实际转移了多少液体，还需要通过测量确认。
手持移液的优势与局限
手持操作便于调整。 样本位置改变、临时增加一个加样步骤，或者需要观察液体状态时，操作人员可以直接处理。这种灵活性适合方法探索、小批量实验和临时补样。常规手持工具占用空间较少，通常也比完整自动化系统更容易投入使用。
多通道或电动工具可以减轻部分重复动作。 多通道工具可同时处理多个位置；支持重复分液功能的电动工具，可以减少反复吸液的次数。但样本对应关系、工具移动和任务衔接，仍需要操作人员管理。
重复任务会持续占用人的时间和注意力。 每次取液、移动、排液和换头都需要操作。随着任务增加，需要同时保持动作一致、确认样本顺序并做好记录。操作节奏、吸头浸入深度和等待时间的变化，都可能影响实际液量。
怎样理解具体的移液精度？
对于 100 µL 的移液任务，应分别看平均移出了多少，以及多次结果之间相差多少。
| 判断项目 | 示例中的结果 | 说明什么 |
|---|---|---|
| 平均偏差 | 99.5 − 100 = −0.5 µL | 平均每次比目标少 0.5 µL |
| 相对平均偏差 | −0.5 ÷ 100 × 100% = −0.5% | 平均偏差占目标液量的比例，用于评估系统误差 |
| 重复性 CV | 0.20 ÷ 99.5 × 100% ≈ 0.20% | 同一条件下，多次结果相对于平均值的离散程度 |
CV 是标准差与平均值之比，此处用百分数表示。CV 较小，说明重复结果比较接近；如果平均值偏离目标，仍需检查和调整。CV 0.20% 也不意味着每一次移液的误差都在 ±0.20% 内。
判断是否满足要求，还要看当前任务允许多大的偏差。例如，假设某项任务要求相对平均偏差不超过 ±1%，那么 100 µL 对应的平均偏差限为 ±1 µL，10 µL 则为 ±0.1 µL。这个 ±1% 是需求算例，不是手持或自动化设备的通用标准。重复性要求还应另行明确。
因此，评估手持移液时，需要在目标液量、实际液体和吸头条件下测量平均偏差与重复性，而不能仅凭量程大小或显示的小数位数判断。
02全自动移液：设备怎样把试剂加入一排反应杯？
假设需要给一排反应杯分别加入 100 µL 同一种试剂。手持操作时，人要反复取液、移动和加液。下面用一种“固定加液针＋移动反应杯”的设备配置，说明这些动作怎样自动完成。100 µL 是本例的目标液量。
通过哪些部件，实现什么动作？
| 部件 | 在这个例子中实现什么 |
|---|---|
| 电机驱动的注射泵 | 拉回注射器活塞吸入试剂，推进活塞排出试剂；通过设定活塞行程控制目标液量 |
| 电控三通切换阀 | 吸液时接通“试剂瓶—注射器”，排液时接通“注射器—加液针”，同时隔断另一条支路 |
| 固定加液针 | 将排出的试剂送入针下的反应杯 |
| 电机托盘 | 把反应杯逐个送到加液针下方 |
| 控制程序 | 按顺序控制阀的切换、活塞的运动和托盘的换位 |
这是解释自动加液的一种配置，自动移液也可以采用其他结构。程序协调注射泵的吸排液量、运动方向与阀位置，在自动液体处理研究中已有具体实现。
- FOREACH HMD 电磁阀注射泵：了解注射器计量与电磁阀选路的配置，用于评估这类固定针加液任务。
- FOREACH HLD 旋转阀注射泵：了解旋转阀选路的另一种配置，按液源和出口数量确认阀端口与液路连接。
- FOREACH 液路控制阀：独立配置切换阀时，核对端口关系、接液材料、压力和控制方式。
泵阀模块负责计量与选路；反应杯定位、托盘运动及各动作的联动仍由整机配合完成。上例用于说明流程，具体液量表现应在所选注射器、管路和加液针条件下验证。
一杯试剂怎样加进去？
运行前，人员放好试剂和反应杯，设定每杯液量及杯数，并完成液路预充、排气。针固定在杯口上方，按本例的非接触方式加液。
第一步：注射泵从试剂瓶吸液。 阀先接通试剂瓶与注射器，关闭通向加液针的支路。电机拉回活塞，注射器内的容积增大，试剂沿管路进入注射器。
- 试剂瓶液体来源
- 切换阀接通进液
- 注射器活塞拉回
第二步：切换液路，向反应杯排液。 吸液完成后，注射泵停止运动，阀切换到注射器与加液针相通的位置，并关闭试剂瓶支路。托盘将第一只反应杯送到针下并停稳，电机再推进活塞，试剂通过加液针进入杯中；活塞按对应目标液量的设定行程运动后停止。
- 注射器活塞推进
- 切换阀接通出液
- 加液针固定位置
- 反应杯接收试剂
第三步：托盘换杯，设备重复执行。 本杯排液结束后，托盘电机把下一只杯送到针下。程序让阀切回进液支路，再次吸液、切阀和排液，直到设定杯数完成。
这样，注射泵让液体流动，切换阀决定液体走哪条路，托盘让下一只杯到达加液位置，程序决定各动作何时执行。 人在启动前完成准备，设备接管本批次逐杯取液、加液和换位的重复操作。
这个自动过程带来什么优势？
对同一种试剂、同一液量的连续加液任务，人员不必每加一杯都重新拿起工具、取液和对准杯口。已经确认的活塞行程、吸排液速度和换杯顺序可以随程序重复执行，减少人工操作节奏变化带来的影响。
相应地，设备需要事先确定杯位、针的位置和加液程序。更换试剂时还要处理共用液路中的残留并确认清洗效果；更换杯型或液量时需要调整并验证方法。任务经常临时变化、数量很少时，这些准备工作也应计入总耗时。
设定 100 µL，怎样确认实际加了多少？
注射泵通过活塞位移控制排液：理想情况下，注射器有效截面积乘以活塞移动距离，就是排开的体积。但液路里的气泡、泄漏以及针口残留等因素，会使杯中收到的液量偏离设定值。因此，液路预充和排气是本例开始运行前的必要准备。
确认效果时，应测量反应杯实际收到的液量，按前文方法计算平均偏差和 CV，并检查本批次前、中、后的结果。设定行程对应 100 µL，不等于已经证明每杯都准确收到 100 µL。
手持方式由人完成取液、转移和加液，便于临时调整；自动方式把适合重复执行的动作交给设备配合完成。选择时，应结合任务是否固定、重复次数以及准备和清洗所需的时间判断。
延伸阅读
若任务采用一次性吸头在不同容器间取液与排液，可了解 FOREACH SMTP2 可编程自动气体置换式移液泵。它是另一类移液配置，仍需由整机提供定位与流程控制，并按液体、吸头和目标液量验证效果。