一种滴定管、移液管组合仪器橱的设计与制作
李学喜
一、技术发明的目的：
1．解决滴定管的存放和管理问题，保护滴定管不被损坏，提高仪器橱的空间利用，方便对仪器进行规范管理，节约资源；
2. 解决实验室布置中滴定管的搬运问题，提高实验室中滴定管的布置效率；
3. 解决移液管的存放和管理问题，保护移液管不被损坏，方便对仪器进行规范管理，节约资源；
4. 解决实验室布置中移液管的搬运问题，提高实验室中移液管的布置效率；
二、技术背景
滴定管、移液管、容量瓶是实验室计量溶液体积的常用精密玻璃仪器，是滴定分析中常用的仪器，在普通中学、职业学校、高等学校、工厂化验室、环境检测中心及科研院所使用非常普遍。但是，由于其构造特殊，玻璃材质质地易碎，滴定管和移液管的保存、管理和搬运一直是令实验室管理人员头疼的事情。
再则，由于仪器生产技术的限制，出厂滴定管、移液管、容量瓶标注的容积往往存在一定的误差。在滴定分析中，为保证测定结果的准确性，需要对滴定分析仪器进行校准。移液管和容量瓶常采用相对校正的方法进行，经过校正后的仪器需配对使用。
三、选题原因
（一）传统仪器橱存放滴定管、移液管仪器破损严重、管理不便
1.将滴定管、移液管直接堆放在实验室仪器橱中，由于滚动、碰擦和挤压，仪器破损严重；
2.带盒存放，空间利用率低，取用也极其不便；
3.对要求较高、已经校正的滴定管来说，每支管子都有份对应的校正曲线，上述两种方法给管理带来了明显的不便；
4.移液管和容量瓶常常配对使用，传统的分开存放，给使用带来了很大的不便。
（二）传统将滴定管、移液管从仪器室布置到实验室，工作强度大、效率低
目前要将滴定管、移液管从仪器室布置到实验室，一般是实验员手拿的方法进行，一只手只能拿2-3支，工作效率低下。
（三）滴定分析时移液管和容量瓶常采用相对校正的方法配对使用。传统的将移液管和容量瓶分开存放方式，在使用移液管时不易找到配对的容量瓶，造成还要重复校正，工作量巨大。
四、设计思路(创新点)：
改进1：在普通仪器橱的櫊板上设置滴定管支架，用于固定滴定管，防止滴定管碰擦、滚动；
改进2：增加櫊板层数，由原来的5层增加到16层，以增大空间利用率；
改进3：櫊板两端设置导轨，可以自由抽出，解决增加櫊板层数后带来的仪器取用不便；
改进4：采用可拆卸导轨，方便櫊板（连同仪器）整体搬动；
改进5：滴定管支架之间设置吸量管架，对滴定管下面的空间予以充分利用；
改进6：对滴定管架的槽位进行编号，方便对仪器进行规范管理；
改进7：滴定管支架与滴定管座之间增加了一个支架，用于放置移液管；
改进8：橱门改为全开式，方便櫊板抽出。
改进9：橱体分为上下两节，下节橱底部设置4个万向轮，可以兼作实验室推车使用，方便仪器整体移动。
改进10：改变櫊板样式，可实现橱柜功能的进一步拓展。如图所示，支架櫊板改为多孔櫊板，用于放置容量瓶。与支架櫊板配合使用，可实现移液管与容量瓶一一对应，以解决已配套的移液管与容量瓶分开放置的管理难题。
五、基本结构
本多功能高容量滴定管橱由橱体、櫊板、支架、导轨、橱门和滚轮组成，分为上下两节。如图所示。其特征在于：所述橱体内安装有搁板，櫊板分带支架和多孔两种，橱体内部两侧设置有导轨，带支架搁板上设置有滴定管架和吸量管架，滴定管架用于放置并固定滴定管和移液管，多孔板用于放置容量瓶和锥形瓶。搁板可以前后推进拉出，方便仪器取放；采用可拆卸导轨，搁板向上托举可以与仪器一同取下整体搬运。橱体分为上下两节，下节橱底部安装万向轮，下节橱柜单独使用，可作实验室推车使用，方便仪器整体搬运，减少仪器破损，提高工作效率。
所述橱体分上下两节，每节设置8-10层搁板；吸量管架由两组管架相配合，其中一组管架半圆小于另一组管架半圆，与吸量管颈部配套，以固定吸量管，防止脱落和滑动；所述搁板上还设置有滴定管座，与滴定管架配合，对酸式滴定管具有固定作用，防止酸式滴定倾斜和碰撞；滴定管座的高度与管架高度适应，宽度扩展到6cm，兼用于放置碱式滴定管；在滴定管架与滴定管座之间增加了一个支架，用于放置移液管；用于搁置所述滴定管架与吸量管架采用垂直组合方式设置在搁板上，互相不影响，节省空间。与多孔櫊板配合使用，可对已校正的移液管和容量瓶进行配对管理。
所述橱门设置为玻璃门，具有透光防尘作用，风格与实验室普通仪器橱一致。
附图：
图1 整体结构示意图 图2 内部结构示意图
图3 带支架櫊板结构
七、操作说明
1.支架1、2和滴定管座架3配合使用，用于放置并固定滴定管，防止滴定管滚动和碰撞，酸碱式皆可；
2.支架1与支架2配合使用，用于放置移液管，防止滚动和碰撞；
3.支架4、5和支架6、7配合使用，用于放置吸量管，防止滚动和碰撞；
4．支架1、2、3与支架4、5（6、7）联合使用，可同时放置滴定管和吸量管；
5. 多孔櫊板可用于放置并固定容量瓶、锥形瓶、量筒等仪器；
6. 支架1、支架2和多孔櫊板联合使用，可实现移液管与容量瓶的配对管理；
7．可拆卸导轨的设置一是解决了增加櫊板层数带来的取用不便；二是为了实现櫊板连同仪器的整体移动；
8.下节橱柜底部设有带刹车万向轮，独立使用，可兼作实验室推车，连同橱内仪器整体移动，提高工作效率。
八、橱柜效率对比分析
| 项目 | 普通仪器橱 （5层櫊板） | 多功能滴定管橱（每节8层） | 效率提高 |
| 储存容量比较 | 50支滴定管或50支移液管 | 可放置：240滴定管+640支吸量定管； 或240支移液管500支吸量管 或180支移液管+64只250mL容量瓶 或180支滴定管+480支吸量管+64只250ML容量瓶 | 容量明显增大 |
| 仪器安全性比较 | 不安全，易滚动、易碰撞、易碎 | 安全，不滚动、不碰撞、不易碎 | 安全性明显提高 |
| 运输性比较 | 只单件取放 | 既可单件取放，也可整櫊板移动； 还能通过万向滚轮实现整个橱柜移动（包含橱内仪器） | 运输效率提高 |
| 管理规范性比较 | 无法进行规范性管理 | 通过对支架编号，可实现对橱内仪器的规范性管理 | 方便对仪器进行集中管理和规范化管理 |
| 配组管理 | 无法实现配组管理 | 通过对支架和櫊板孔编号，可实现仪器的配组管理 | 解决了已校移液管和容量的配组管理的难题 |
| 制作成本比较（以240支滴定管和640支吸量管存放为例） | 需7个仪器橱 | 只需1个仪器橱 | 同容量材料用量约为原来的1/5,节约资源。 |
| 工作效率比较（以1 个实验员为距仪器室100米的实验室布置240支滴定管和640支吸量管为例） | 行程：（每次移送滴定管6支或吸量管16支吸量管计算，需往返80趟，行程80×200=16000米 | 使用推车功能，一个实验员需往返2趟，行程2×200=400米 | 工作效率提高16000÷400=40倍 |
九、制作过程
（一）发现问题（2012年7月）
1．实验室滴定管、移液管堆放，易滚动，破损严重，查找特定仪器非常不方便；
2. 滴定管平放，空间利用率低，易滚动，易破损；
3. 带盒存放，取用查找都不方便（如图3）；
4. 原本配对的移液管和容量瓶因为分开存放，想找到原来配对的移液管和容量瓶非常困难（如图4）；
5. 要将数十支滴定管、移液管从仪器室布置到实验室，实验员需要跑很多趟才能完成，工作强度大，效率低下（图5）；
（二）解决问题
1.社会调查（2012年8～9月）
目前，实验室设备厂家只有普通仪器橱销售，没有发现有滴定管橱或移液管橱销售；通过对淘宝网、京东商城等网站调查，发现有移液管架出售（如图6）；经中国专利网等查询，没有相同专利产品。中国知网、百度、搜狗等查询未发现相关研究论文。
2.确定思路（2012年10～11月）
（1）借鉴。借鉴移液管架原理和超市推车原理；（2）移植。将移液管支架、多孔板结构、可拆卸导轨和推车万向轮移植仪器橱中；（3）组合。将支架与櫊板进行组合，櫊板与导轨进行组合，万向轮与橱体进行组合；（4）分割。将橱体分割成上下两节，方便运输和下节橱功能的拓展。
3.制作过程（2012年12～2013年5月）
（1）测量并分析。测量仪器橱长度、宽度、高度、櫊板的长度、宽度、厚度，研究橱门的结构、特点；测量酸式滴定管长度、直径、活塞槽直径、活塞深度、管尖长度；测量碱式滴定管长度、直径、管尖长度；测量移液管的长度、直径、管体位置、长度、直径；测量吸量管的长度、管体直径、管颈直径；测量容量瓶高度、瓶体直径、瓶颈直径；并进行统筹分析确定支架的长度、孔径、管孔与櫊板的距离；研究多孔櫊板的孔径、孔距。
（2）制图。根据测量分析的数据绘制图纸，结合实物对图纸进行修改最终定稿；
（3）改进过程。2013年1月，櫊板上增加支架1和支架3（原支架宽25mm），实现酸式滴定管放置固定，但放置碱式管时管尖下垂严重，容量不高；2013年2月，增加了支架3的宽度，解决了放置碱式管的管尖下垂问题；增加了櫊板层数，扩大了橱柜容量，带来了新的问题，仪器取用不方便；2013年3月，将櫊板的固定连接改为导轨连接，解决了仪器取用不便问题，对不同导轨研究，最终采用了简单且可拆卸的导轨，实现了櫊板的整体移动；2013年4月，在支架1和支架3之间增加支架2，使得滴定管架可兼作移液管架使用；增加支架4、5、6、7；充分利用滴定管下方空间，用于放置5mL或10mL吸量管；2013年5月，橱体分割，橱底安装万向轮，使得下节橱柜可兼作实验室推车使用，大大提高在实验室布置数量较大滴定管或移液管的工作效率。
（4）制作。材料选择及购买，钢质框架，条件不具备，厂家不愿做单件加工，放弃；櫊板，PVC成型，条件不具备，放弃；最终选择以免漆板制作，但在加工支架时，免漆板易散，无法加工；木板，还是不行；只得选择高密度板进行制作，但对整体风格略有影响。90度定位铰链，不便櫊板抽出；360度定位铰链，没有买到，只得改用普通合页。
（5）印制编号。方便对仪器进行统一管理。
4.检验与完善。对样品进行实际操作检验，效果良好。
5.申报专利。专利申请号201320239318.6。
（三）关键技术
1.櫊板长度大于滴定管的长度；2.吸量管颈支架直径略小于吸量管体直径，用以固定吸量管；3.滴定管架半圆直径与滴定管直径配套，且略大；4.滴定管座直径与酸式滴定管活塞座直径配套，且略大；5.滴定管架、滴定管座圆心在同一轴线上；6.櫊板与导轨采用搭接方式，既易于固定，又方便取下；7.滚轮采用可止动万向轮。
十、总结与展望
本仪器橱很好地解决了滴定管、移液管的存放、大量移动和规范管理的问题，对櫊板加以改进可进一步实现功能扩展。与普通仪器橱相比有如下特点：
1.安全性好。由于櫊板上支架的控制，滴定管、移液管、吸量管等相互之间不会碰撞，有效地保护了仪器不被损坏。
2.功能多。本设计不但可以放置滴定管，还可能用于放置移液管、吸量管、容量瓶、锥形瓶；既可以作为仪器橱使用，也可以作为实验室推车使用。
3.容量大。用于存放滴定管、移液管时，本设计一个橱可相当于5个普通仪器橱的容量，可节约大量木材等资源。
4.效率高。由于櫊板抽出整体移动和下节橱可以作推车使用，使得实验室在布置大量滴定管和移液管时轻松而高效，按仪器室与实验室50m估算， 工作效率可提高近40倍。
5.实用性。本设计可广泛用于厂矿、学校、科研院所及实验室。
在未来的改进过程中，我们还将与工厂进一步配合，在选材和加工工艺等方面进一步创新，例如，櫊板采用塑料一次成型，以节约木材、减轻櫊板自重和制作成本；框架采用钢质结构；橱柜、推车、櫊板实行标准化生产，以实现橱柜与推车的联合使用；橱门设置磁条以防止橱门的摆动问题等。创新无止境，我们将通过创新，使本设计更加完善。