管 樺 趙 穎 李 英 榮海博 阮德林

(公安部第一研究所，北京 102200)

高通量半自動(dòng)移液工作站校準(zhǔn)方法的研究

管 樺 趙 穎 李 英 榮海博 阮德林

(公安部第一研究所，北京 102200)

提供一種針對(duì)高通量半自動(dòng)移液工作站校準(zhǔn)的試驗(yàn)方法。采用衡量法對(duì)96通道半自動(dòng)移液工作站進(jìn)行準(zhǔn)確性校準(zhǔn)， 利用SPSS分析軟件對(duì)各排移液結(jié)果進(jìn)行組間差異性分析，同時(shí)對(duì)各通道吸液進(jìn)行觀測(cè)，驗(yàn)證設(shè)備的均一性。結(jié)果顯示，96通量半自動(dòng)移液工作站10μL和5μL檢定點(diǎn)下容量誤差和重復(fù)性分別在±8.0%和≤4.0%范圍內(nèi)，1μL檢定點(diǎn)下容量誤差和重復(fù)性分別在±12.0%和≤6.0%范圍內(nèi)，所有結(jié)果全部符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。96孔各排數(shù)據(jù)均無(wú)顯著性差異(P>0.05)，吸頭吸液均勻，無(wú)漏吸和滴落現(xiàn)象。此方法可以對(duì)高通量半自動(dòng)移液工作站的準(zhǔn)確性和均一性進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)準(zhǔn)確。

高通量移液 校準(zhǔn)方法 衡量法 統(tǒng)計(jì)分析

1 前言

高通量移液工作站是實(shí)驗(yàn)室人員極為有用的精細(xì)研究工具。其工作原理與移液器工作原理基本一致，為活塞式容量?jī)x器，當(dāng)活塞處于排氣行程最下方時(shí)，管嘴浸入需要被分量的液體內(nèi)，當(dāng)活塞處于排氣行程最上方時(shí)，活塞將吸入液體，通過(guò)壓下活塞或?qū)⒒钊苿?dòng)到需要排出容量的位置，一定容積的液體將被排出[1]。高通量半自動(dòng)移液工作站是將單通道移液器組合起來(lái)，并結(jié)合一定的自動(dòng)化和手動(dòng)控制，能快速準(zhǔn)確的完成大批量液體的轉(zhuǎn)移、分液、稀釋、混合等多種液體處理工作的設(shè)備，其使用極大簡(jiǎn)化了工作流程，避免了不同人員操作差異造成的結(jié)果誤差，使工作效率大幅提高。

隨著科研水平的不斷提升，技術(shù)發(fā)展的日新月異，準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好的高通量移液工作站在各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室中的作用逐漸凸顯。作為微量移液時(shí)的必要設(shè)備，其容量的校準(zhǔn)直接影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了對(duì)實(shí)驗(yàn)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)高通量移液工作站進(jìn)行可行性和有效性控制，必須對(duì)其進(jìn)行定期校準(zhǔn)[2]。但由于高通量半自動(dòng)移液工作站的設(shè)計(jì)原因，對(duì)其的校準(zhǔn)就相對(duì)難以管控，往往使用者只依靠出廠參數(shù)默認(rèn)儀器的工作狀態(tài)，目前未見(jiàn)有相關(guān)高通量移液設(shè)備的自檢方法報(bào)道，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JJG 646-2006 《移液器檢定規(guī)程》，并引入分析軟件協(xié)同分析的方法，以96通量半自動(dòng)移液工作站為例進(jìn)行校驗(yàn)，證實(shí)該方法很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)高通量移液工作站的校準(zhǔn)檢驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單方便，可以對(duì)多通道多排設(shè)計(jì)的移液設(shè)備的準(zhǔn)確性進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)。

2 儀器與方法

2.1 儀器

GA816-96A iPlate半自動(dòng)移液工作站，96通道，量程10μL，經(jīng)出廠檢驗(yàn)合格，公安部第一研究所生產(chǎn)。

2.2 條件及器具

(1)校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室溫度為20℃，空氣濕度50%，大氣壓101千帕，使用3級(jí)實(shí)驗(yàn)室用水[3]。實(shí)驗(yàn)用水提前24小時(shí)放進(jìn)校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，其溫度與室溫之差不大于2℃。被校驗(yàn)儀器提前4小時(shí)放進(jìn)校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室。

(2) 電子天平一臺(tái)，經(jīng)計(jì)量部門(mén)定期檢驗(yàn)合格，測(cè)量范圍220g,分辨率0.1mg，德國(guó)Sartorius公司生產(chǎn)。

(3)水銀溫度計(jì)一支，溫度范圍0～50℃，分度值0.1℃。

(4)0.2mL八連管，含蓋，美國(guó)Axygen公司生產(chǎn)。

2.3 方法

按照GA816-96A iPlate半自動(dòng)移液工作站操作說(shuō)明進(jìn)行操作,試驗(yàn)方法參照中國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程 JJG 646-2006《移液器檢定規(guī)程》要求的衡量法操作，檢測(cè)標(biāo)稱(chēng)容量為10μL。采用八連管替代規(guī)程中的稱(chēng)量杯，逐排檢測(cè)，加液后迅速封蓋，稱(chēng)取的每排質(zhì)量求平均值作為每排單孔測(cè)量值,并抽檢10μL和1μL每排兩端的A孔、H孔和位于中間的D孔的實(shí)際容量值，計(jì)算上述測(cè)量值的容量允許誤差(±%)和測(cè)量重復(fù)性(%)[4]，檢驗(yàn)設(shè)備的移液準(zhǔn)確性，試驗(yàn)重復(fù)6次。使用IBM SPSS Statistics 19.0軟件對(duì)各排測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩比較，通過(guò)各排間差異程度確定設(shè)備均一性。測(cè)試完成后，給每道都裝上吸嘴并吸液，檢查每道吸液是否均勻。

3 結(jié)果與分析

3．1 檢測(cè)點(diǎn)的檢驗(yàn)

3.1.1 逐排檢驗(yàn)

JJG 646-2006《移液器檢定規(guī)程》中對(duì)容量10μL的移液器檢定點(diǎn)的容量允許誤差和測(cè)量重復(fù)性要求如表1所示，標(biāo)稱(chēng)容量10μL體積下對(duì)1μL、5μL和10μL檢定點(diǎn)的要求為容量相對(duì)誤差的允許范圍分別小于12.0%、8.0%和8.0%，而測(cè)量重復(fù)性不大于6.0%、4.0%和4.0%。容量相對(duì)誤差和測(cè)量重復(fù)性計(jì)算公式如下：

移液器的容量相對(duì)誤差計(jì)算：

(1)

式中：V-檢定點(diǎn)，μL；

移液器的測(cè)量重復(fù)性計(jì)算：

(2)

(3)

式中：σn-1-標(biāo)準(zhǔn)偏差；

n-檢定次數(shù)；

Vi-單次測(cè)量值與被測(cè)量的平均值之差，μL；

S-重復(fù)性。

由(1)、(2)、(3)公式獲得10μL、5μL、1μL的實(shí)際容量和容量相對(duì)誤差結(jié)果分別見(jiàn)表2、表3、表4，由表2～表4顯示，10μL檢定點(diǎn)下移液器各排容量相對(duì)誤差范圍為-6.2%～-5.2%，重復(fù)性在0.6%～3.9%之間，5μL檢定點(diǎn)下移液器各排容量相對(duì)誤差和重復(fù)性跨度范圍分別在-5.4%～-3.2%和1.0%～3.9%間，1μL檢定點(diǎn)下，每排的容量相對(duì)誤差和重復(fù)性范圍分別是2.1%～9.6%和0.5%～3.4%。上述數(shù)據(jù)與表1比對(duì)可知,各檢定點(diǎn)下實(shí)際容量的容量相對(duì)誤差和測(cè)量重復(fù)性均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)。

表1 移液器容量允許誤差和測(cè)量重復(fù)性

表2 10μL檢定點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果

表3 5μL檢定點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果

表4 1μL檢定點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果

3.1.2 抽檢

抽檢10μL和1μL的結(jié)果見(jiàn)表5、表6，結(jié)果顯示兩個(gè)檢定點(diǎn)下容量相對(duì)誤差分別在±8.0%和±12.0%范圍內(nèi)，測(cè)量重復(fù)性分別≤4.0%和6.0%，均符合表1的限定要求。

表5 10μL檢定點(diǎn)的各排抽檢結(jié)果

續(xù)表5

表6 1μL檢定點(diǎn)的各排抽檢結(jié)果

續(xù)表6

3．2 均一性的驗(yàn)證

IBM SPSS Statistics 19.0軟件對(duì)3個(gè)檢定點(diǎn)下各組間差異性分析的結(jié)果分別如表7、表8、表9所示。各檢定點(diǎn)下每排的同一孔位間概率P值均大于0.05。將96道按儀器操作同時(shí)加上吸嘴吸液后，觀察發(fā)現(xiàn)每道吸液均勻，無(wú)漏吸或液體滴落現(xiàn)象，證明移液器達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。

表7 10μL檢定點(diǎn)下各排間差異程度(P>0.05時(shí)差異不顯著)

表8 5μL檢定點(diǎn)下各排間差異程度(P>0.05時(shí)差異不顯著)

表9 1μL檢定點(diǎn)下各排間差異程度(P>0.05時(shí)差異不顯著)

4 結(jié)果與討論

微量移液設(shè)備是近些年發(fā)展起來(lái)的精細(xì)實(shí)驗(yàn)儀器，是進(jìn)行法庭科學(xué)研究、生化實(shí)驗(yàn)或分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的必備工具[5]。 作為微量移液設(shè)備的代表之一，高通量移液工作站能夠快速準(zhǔn)確的完成大批量液體的轉(zhuǎn)移、分液、稀釋、混合等多種液體處理工作，使工作流程和工作效率分別得到了簡(jiǎn)化和提高。

本實(shí)驗(yàn)以 JJG 646-2006《移液器檢定規(guī)程》為依據(jù)，以出廠檢驗(yàn)合格的 96通道半自動(dòng)移液工作站及較小標(biāo)稱(chēng)容量10μL為試驗(yàn)對(duì)象，針對(duì)高通量移液設(shè)備的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行校驗(yàn)方法改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高通量半自動(dòng)移液工作站的校準(zhǔn)。經(jīng)單排及具體μL孔位檢測(cè)試驗(yàn)證實(shí)，在10μL 檢定點(diǎn)下，96通量半自動(dòng)移液工作站各孔的容量誤差和重復(fù)性分別在-6.2%～-5.2%和0.6%～3.9%范圍內(nèi)；在5μL檢定點(diǎn)檢定點(diǎn)下，各孔的容量誤差和重復(fù)性跨度范圍分別在-5.4%～-3.2%和1.0%～3.9%間；而1μL檢定點(diǎn)下，工作站各孔的容量誤差和重復(fù)性范圍分別是2.1%～9.6%和0.5%～3.4%，上述結(jié)果全部符合JJG 646-2006《移液器檢定規(guī)程》的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明移液準(zhǔn)確性達(dá)到國(guó)家校驗(yàn)要求。

利用IBM SPSS Statistics 19.0軟件對(duì)各排同一孔位測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩比較，結(jié)果顯示， A、D、H孔的各排比較均未達(dá)到顯著水平(P>0.05),證明各排間均一性好，結(jié)果一致性高。觀察96道同時(shí)吸液情況也表明各道吸液均勻，無(wú)漏吸或液體滴落現(xiàn)象。

綜上所述，在96通道、標(biāo)稱(chēng)容量10μL這樣較為嚴(yán)苛的試驗(yàn)要求下，此方法能良好的實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的校驗(yàn)，并對(duì)準(zhǔn)確性和均一性都做出了驗(yàn)證，結(jié)果真實(shí)可信。因此認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)所研究的校驗(yàn)方法可以對(duì)高通量半自動(dòng)移液工作站的準(zhǔn)確性和均一性進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)準(zhǔn)確。

[1]ISO 8655-2 Piston-operated volumetric apparatus-Part 2：Piston pipettes[S]，2002: 1-17.

[2] 汪朝紅，胡良勇，傅憶賓，等.數(shù)字可調(diào)移液器校準(zhǔn)方法研究[J].中國(guó)測(cè)試，2011,37(3): 23-25.

[3] ISO 3696-1995 Water for analytical laboratory use-Specification and test methods[S], 1995: 1-6.

[4]JJG646 -2006 移液器檢定規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2007: 1-13.

[5] 宋春麗.微量移液器準(zhǔn)確性的日常監(jiān)測(cè)[J].醫(yī)療裝備，2013，(7): 41-42.

A method for calibration of high-throughput semi-automatic pipetting workstation.

Guan Hua, Zhao Ying, Li Ying, Rong Haibo, Ruan Derlin

(TheFirstResearchInstituteoftheMinistryofPublicSecurity,Beijing102200,China)

We conduct an accuracy calibration on the 96 throughput semi-automatic pipetting workstation based on weighting method . SPSS software is used to analyse the difference between each group and observation is simultaneously carried out for each channel, which can verify the uniformity of the equipment. The capacity error and repeatability are within ±8.0% and≤4.0% for 10μl and 5μl of 96 throughput semi-automatic pipetting workstation respectively， and they are within ±12.0% and≤6.0% for 1ul respectively. All of the results conform to the standard regulation. Data of each row of 96 hole are no significant difference (P>0.05) and liquid is absorbed uniformly by suction head without the phenomenon of leakage and dripping. This method can be used for the routine detection of accuracy and homogeneity of high-throughput semi-automatic pipetting workstation, which can improve the experiment quality and ensure the scientific and accurate results.

high-throughput pipetting；calibration method; weighting method; statistical analysis

管樺，女，1983年出生，工程師，主要從事法醫(yī)物證學(xué)研究。

10.3936/j.issn.1001-232x.2015.04.018

2015-02-03