數(shù)字可調(diào)移液器校準(zhǔn)方法研究

汪朝紅，胡良勇，傅憶賓，何淑賢

（廣州市計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院，廣東 廣州 510030）

0 引 言

移液器是廣泛用于醫(yī)院、衛(wèi)生防疫站、輸血站、生化實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境實(shí)驗(yàn)室、食品分析實(shí)驗(yàn)室的精密微量取樣儀器，可以對(duì)少量液體樣品及試液進(jìn)行迅速、準(zhǔn)確的定量取樣和加樣，量限范圍從0.1μL～10mL。由于其取樣準(zhǔn)確、自身輕巧、使用方便、容易維護(hù),因此得到了越來越多行業(yè)的青睞。

隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的高速發(fā)展，在技術(shù)領(lǐng)域中迫切的要求準(zhǔn)確度更高和重現(xiàn)性更好的數(shù)字可調(diào)移液器。作為微量移液時(shí)必要的設(shè)備，其容量的校準(zhǔn)直接影響測(cè)定結(jié)果。為了對(duì)檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量實(shí)施有效控制，保證結(jié)果數(shù)據(jù)具有良好的精密度、準(zhǔn)確度和可信度，并對(duì)數(shù)字可調(diào)移液器進(jìn)行可行性和有效性控制，必須對(duì)其進(jìn)行定期校準(zhǔn)。

1 國(guó)內(nèi)外移液器的分類

移液器的種類繁多，名稱各異，國(guó)內(nèi)關(guān)于移液器的別名就有加液器、加樣器、加樣槍、移液槍、吸液器、微量加樣器、微量移液器等。現(xiàn)對(duì)市面上出現(xiàn)的移液器進(jìn)行歸納并分類有：（1）按是否可調(diào)分為可調(diào)移液器和定量移液器；（2）按排出的通道分為單道移液器、雙通道移液器、8通道移液器、12通道移液器、16通道移液器和24通道移液器；（3）按移液機(jī)理分為手動(dòng)移液器、數(shù)字移液器（電子移液器、電子可調(diào)式移液器、電動(dòng)移液器、數(shù)字微量移液器、數(shù)字微量加樣器等統(tǒng)稱為數(shù)字移液器）。

國(guó)際上移液器主要有A、D 2種型號(hào)，A型是在活塞和液體表面有空氣排放裝置，而D型是活塞直接和液體表面接觸，如圖1所示。在國(guó)際上，數(shù)字可調(diào)移液器屬于A類。

圖1 國(guó)際上移液器分類（ISO 8655）

2 數(shù)字可調(diào)移液器的工作原理和特點(diǎn)

數(shù)字可調(diào)移液器為半自動(dòng)加樣系統(tǒng)，具有穩(wěn)定的電子控制系統(tǒng)，確保移液準(zhǔn)確、高效、再現(xiàn)性好。結(jié)構(gòu)由LCD顯示窗、容量控制部件、活塞、吸引管和吸液嘴等部分組成。

數(shù)字可調(diào)移液器的工作原理：利用空氣排放原理進(jìn)行工作，以活塞在活塞套內(nèi)移動(dòng)的距離確定容量。

數(shù)字可調(diào)移液器的特點(diǎn)：（1）液晶數(shù)字顯示；（2）量程范圍大；（3）多功能移液模式；（4）準(zhǔn)確度更高、重復(fù)性更好；（5）可設(shè)置吸液和排液等多項(xiàng)參數(shù)；（6）可進(jìn)行編程；（7）操作人員即學(xué)即會(huì)，無需熟練；（8）減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。

數(shù)字可調(diào)移液器可以根據(jù)用戶的不同需求選擇不同的工作模式，常用的工作模式有普通模式、粘液模式和分液模式等。

其中，普通模式為數(shù)字可調(diào)移液器準(zhǔn)確吸入設(shè)定體積液體量，排液（或推液）時(shí)排出全部液體，并過量推出少量空氣。該模式為使用最多的工作模式，適用于轉(zhuǎn)移一般水樣溶液。

粘液模式為數(shù)字可調(diào)移液器吸入液體量大于設(shè)定體積，準(zhǔn)確計(jì)量推出體積，剩余的過量吸入液體另外排空。該模式適用于轉(zhuǎn)移粘稠液體、易起跑液體或準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移小體積溶液。

分液模式為數(shù)字可調(diào)移液器一次吸入全部液體，準(zhǔn)確計(jì)量每次分配體積，完成全部分配次數(shù)后，排空少量殘余液體。該模式適用于重復(fù)轉(zhuǎn)移同一體積液體。

3 技術(shù)要求

國(guó)際上對(duì)移液器技術(shù)參數(shù)作出規(guī)定的主要標(biāo)準(zhǔn)是ISO 8655[1-2]，國(guó)外的移液器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到調(diào)校移液器一般也以此為標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)主要是參照國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 646-2006《移液器》[3]。而目前國(guó)內(nèi)外都還沒有專門針對(duì)數(shù)字可調(diào)移液器的標(biāo)準(zhǔn)，也都是參照ISO 8655或JJG 646-2006。

以標(biāo)稱容量為100μL的數(shù)字可調(diào)移液器為例，在標(biāo)準(zhǔn)溫度為20℃時(shí)，ISO 8655和JJG 646-2006的允差對(duì)比如表1所示。

4 校準(zhǔn)方法探討

國(guó)內(nèi)外對(duì)于移液器的校準(zhǔn)方法有衡量法（水稱重法）[4-6]、光電比色法[7-8]、滴定法[9]和 γ 計(jì)數(shù)法[10]等，卻沒有專門針對(duì)數(shù)字可調(diào)移液器的校準(zhǔn)方法，而對(duì)其校準(zhǔn)國(guó)外是參照ISO 8655－6[11]，國(guó)內(nèi)是參照J(rèn)JG 646-2006，兩者都是采用衡量法。比較ISO 8655和 JJG 646-2006 得出結(jié)論：（1）相同點(diǎn)：1）方法和原理相同，即都是采用衡量法；2）檢測(cè)點(diǎn)相同，都是至少包括3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，分別為標(biāo)稱容量、50%的標(biāo)稱容量和10%的標(biāo)稱容量；3）計(jì)算公式基本相同，分別用平均值的偏差表達(dá)系統(tǒng)誤差和容量誤差，而標(biāo)準(zhǔn)偏差表達(dá)隨機(jī)誤差和重復(fù)性。（2）不同點(diǎn)：1）ISO 8655每個(gè)測(cè)量點(diǎn)取10次數(shù)據(jù)，JJG 646-2006取6次數(shù)據(jù)；2）技術(shù)要求不同，如表1所示。

5 應(yīng)用舉例

以具有多種工作模式、容量為5～100μL的數(shù)字可調(diào)移液器為例，以蒸餾水作為介質(zhì)，采用衡量法對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。取 10，50，100 μL共 3個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)其3種模式（普通模式、粘液模式和分液模式）分別進(jìn)行校準(zhǔn)。

表1 ISO 8655與JJG 646-2006允差對(duì)比

根據(jù)式（1）、式（2）分別計(jì)算容量相對(duì)誤差和容量重復(fù)性，其結(jié)果如表2、表3、表4所示。

式中：V——校準(zhǔn)點(diǎn)容量，μL；

Vi——單次測(cè)量值，μL；

n——校準(zhǔn)次數(shù)；

E——容量相對(duì)誤差；

S——容量重復(fù)性。

表2 普通模式

表3 粘液模式

表4 分液模式

對(duì)比和分析表2、表3和表4可知，參照J(rèn)JG 646-2006里的容量允許誤差和測(cè)量重復(fù)性表，該數(shù)字可調(diào)移液器普通模式下容量誤差和重復(fù)性全部符合要求，而粘液模式和分液模式的容量誤差和重復(fù)性會(huì)出現(xiàn)超差現(xiàn)象，如：粘液模式校準(zhǔn)點(diǎn)10μL和50 μL的容量誤差超差，而分液模式10 μL校準(zhǔn)點(diǎn)的重復(fù)性超差，50μL校準(zhǔn)點(diǎn)的容量誤差超差。所以，是否考慮粘液模式和分液模式的數(shù)據(jù)，將會(huì)直接導(dǎo)致2種不同的判斷結(jié)果。

當(dāng)然，對(duì)于粘液模式和分液模式超差，可能存在以下8種原因：（1）電子天平的準(zhǔn)確度和測(cè)量重復(fù)性引起的誤差；（2）蒸餾水質(zhì)量值的測(cè)量重復(fù)性引起的誤差；（3）實(shí)驗(yàn)室條件（特別是在濕度比較低的條件下，蒸餾水容易蒸發(fā)）引起的誤差；（4）溫度計(jì)本身引起的誤差；（5）蒸餾水校準(zhǔn)過程水溫的變化引起的誤差；（6）粘液模式和分液模式都是吸入液體量大于設(shè)定體積，需要準(zhǔn)確計(jì)量推出體積引起的誤差；（7）JJG 646-2006的容量允許誤差和測(cè)量重復(fù)性不適用于除了普通模式以外的其他模式，需要重新修改；（8）衡量法不適用于除了普通模式以外的其他模式，需要重新選擇新的方法對(duì)數(shù)字可調(diào)移液器其他模式進(jìn)行校準(zhǔn)。

針對(duì)以上問題，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，選擇更高準(zhǔn)確度電子天平和溫度計(jì)，減小標(biāo)準(zhǔn)器和環(huán)境條件帶來的不確定度，并結(jié)合衡量法和光電比色法，針對(duì)大于500 μL數(shù)字可調(diào)移液器結(jié)合滴定法對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，提高了測(cè)量準(zhǔn)確性。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著用戶對(duì)移液器的不同使用需求，現(xiàn)在的數(shù)字可調(diào)移液器不僅僅局限于普通移液模式，它還有粘液模式、分液模式、混液模式和反轉(zhuǎn)移液模式等。所以，制定一種適用于數(shù)字可調(diào)移液器的校準(zhǔn)方法，特別是對(duì)其不同移液模式進(jìn)行針對(duì)性和有效性的檢測(cè)和校準(zhǔn)，是計(jì)量部門以及相關(guān)儀器生產(chǎn)廠家的迫切需要。

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