数字微量加样器检测校准方法的研究

胡良勇，汪朝红

广州市计量检测技术研究院，广东 广州 510030

数字微量加样器检测校准方法的研究

胡良勇，汪朝红

广州市计量检测技术研究院，广东 广州 510030

针对数字微量加样器在几种工作模式下的加样准确性对生化检验结果影响的问题，本文采用称重法对数字微量加样器的普通模式、粘液模式、分液模式等工作模式下检测校准方法、检测校准结果处理和表达进行了研究。此研究对数字微量加样器的使用和生产具有实际指导意义。

微量加样器；移液器；计量校准方法；校准结果处理；生化检验

本文导读 >>

课题背景：数字微量加样器是生物、化学等分析过程中样品采集的必备工具，由于它取样微量，微小的误差将会对生化分析的最终结果产生较大的影响。目前国内尚无数字微量加样器测评的统一标准，因此，对数字微量加样器测评方法和技术指标的规范统一是非常必要的。为此，国家质量技术检验检疫总局向我院下达了《数字微量加样器检测校准方法的研究》的科技计划项目（项目编号：2009QK313）。

应用要点：本检测校准方法操作简单、结果可靠，它的应用对数字微量加样器的普通模式、粘液模式、分液模式和混液模式等工作模式的检测方法和技术指标实现了规范统一，同时也达到了量值统一的目的。

同行评价：本检测校准方法使实验人员可利用自身实验室的条件实现自检测和校准，保证了数字微量加样器准确、可靠，从而保障了生化分析结果的准确、可靠，已获得了使用单位和生产企业的认可。

0 前言

加样器是具有在一定量程范围，将液体从容器内吸出并移入另一容器内的计量器具。它为一活塞式吸管，利用空气排放原理进行工作，以活塞在活塞套内移动的距离确定移液器的容量。它广泛用于生化分析过程中液体的取样和加样，是实现生化分析实验结果的准确和可靠的先决条件。因此，它的准确与否是广大实验人员非常关注和重视的问题。

近年来，随着微电子技术的发展，数字微量加样器随之诞生，因其有稳定的电子控制系统，加样更精确、高效以及复现好等优点，得以广泛应用。但是，现有的JJG646—2006《移液器》国家规程的检定方法和技术要求，对数字微量加样器的检测校准已不适用。因此，必须探索和研究新的检测校准方法，确保数字微量加样器的准确、可靠。

数字微量加样器根据不同需求可选择普通模式、粘液模式、分液模式、混液模式等工作模式。

1 材料与方法

1.1 校准用设备

用于数字微量加样器校准用的设备必须经法定技术机构检定/校准合格且在检定周期内。校准用主要设备见表1。

表1 校准设备

1.2 校准前准备

数字微量加样器应在室温为（20±5）℃，且室温变化不得大于 1℃/h 的条件下进行校准。校准介质应符合 GB/T 6682—2008《分析实验用水规格和试验方法》要求的蒸馏水或去离子水，并提前24h 放入实验室内，使其温度与室温温差不得大于 2℃。被校数字微量加样器应在校准前 4h放入实验室内。选用与被检数字微量加样器相匹配的吸液嘴，在加样器的吸引杆下端，轻轻转动吸液嘴，以保证加样器的密封性，并在完成几次吸液、排液过程中应没有挂水现象。吸液嘴不得有明显的弯曲现象。内壁应光洁、平滑，排液后不得有残留液体存在。

1.3 外观检查

用目测、触摸或用放大镜观察被校数字微量加样器，塑料外壳表面应平整、光滑，不得有明显的缩痕、废边、裂纹、气泡和变形等现象；金属件表面镀层应无脱落、锈蚀和起层；应有产品名称、制造厂或商标、标称容量、型号规格、出厂编号等标示。

1.4 密合性校准

用一只装满清水的透明广口试剂瓶，瓶塞上分别有3个孔，将真空表、测试玻璃管及抽气设备（可选用注射器）分别安装在瓶塞上（见图1）。

图1 密合性检验装置

将已安装吸液嘴的待检数字微量加样器连接在浸入液体5cm的测试玻璃管上端，启动抽气设备，使真空表指针指示在0.04MPa，达到平衡后，持续5s，此时测试玻璃管下端不得有气泡产生。

1.5 普通模式容量校准

普通模式是数字微量加样器准确吸入设定体积液体量，排液（或推液）时排出全部液体，并过量推出少量空气。

（1）将数字微量加样器的工作模式选定为普通模式，并将其容量调至被校点。

（2）将称量杯放入电子天平中，待天平显示稳定后，按下清零键使电子天平复零。

（3）垂直地握住加样器，将吸液嘴浸入装有蒸馏水的容器内，并保持在液面下2～3mm处，按下吸液体按钮，等待1～2s后离开液面，擦干吸液嘴外的液体（此时不能碰到流液口，以免吸液嘴内的液体被带走）。

（4）从电子天平中取出称量杯，将吸液嘴流液口靠在称量杯内壁并与其成45°角，按下排液按钮，然后将吸液嘴沿着称量杯的内壁向上移开。

（5）将称量杯放入天平称盘上，记录此时天平显示出的示值，同时测量并记录此时容器内蒸馏水的温度。

（6）按上述操作步骤重复做6次，并记录每次的测量结果。

1.6 粘液模式容量校准

粘液模式是数字微量加样器吸入液体量大于设定体积，准确计量推出体积，剩余的过量吸入液体另外排空。

（1）改变数字微量加样器的工作模式为粘液模式。

（2）依次执行1.5的（2）～（6）条操作。然后将加样器中的残余蒸馏水排出。

（3）重复执行1.6的（2）条操作6次，并记录每次的测量结果。

1.7 分液模式容量校准

分液模式是数字微量加样器一次吸入全部液体，准确计量每次分配体积，完成全部分配次数后，排空少量残余液体。

（1）改变数字微量加样器的工作模式为分液模式。

（2）选用一个新的称量杯，放入电子电平中，待天平显示稳定后，按下清零键使电子天平复零。

（3）从电子天平中取出称量杯，将吸液嘴流液口靠在称量杯内壁并与其成45°角，按下排液按钮，然后将吸液嘴沿着称量杯的内壁向上移开。再将称量杯放入天平称盘上，记录此时天平显示出的示值，同时测量并记录此时容器内蒸馏水的温度。

（4）重复执行1.7的（3）条操作6次，并记录每次的测量结果。

2 校准结果的处理和表达

2.1 实际容量计算

将上述各种模式下所测得的质量值、温度值和空气密度值分别按公式(1)计算，求得被检数字微量加样器在标准温度20℃时的实际容量值。

式中:V20为标准温度20℃时的加样器的实际容量（mL）；

m为被检加样器所排出的蒸馏水表观质量（g）；

βB为砝码密度，取8.00 g/cm3；

βA为校准时实验室内的空气密度，取0.0012 g/cm3；

βW为蒸馏水在 ℃时的密度( g/cm3)；

β为被检加样器的体胀系数，取4.5×10-4/℃；

t为校准时蒸馏水的温度℃。

为简便计算过程，也可将式(1)化为形式：

K(t)值可在不同温度下的K(t)值表中直接查找。这样根据测定值m和校准时蒸馏水的温度所对应的K(t)值，即可求出被检加样器在标准温度20℃时的实际容量值。

2.2 容量相对误差计算

式中：V为标称容量（μL）；

2.3 容量重复性计算

n为校准次数；

Vi为单次测量值 ；

2.4 校准结果的表达

检测校准结果用校准证书来表达。校准证书由封面和检测校准项目及校准数据组成，信息来源于原始记录。证书至少包括以下内容：标题，如“校准证书”、检测校准实验室名称及地址和考核授权机构及法律效力或批准授权的校准/检测实验室机构标示及互认状况。证书的唯一性标识（如证书编号）及页码标识、被检测校准单位的名称和地址、被校仪器名称描述和明确标识（如型号、产品编号等）、校准证书的有效日期、检测校准所依据的技术规范（包括名称和代号）、检测校准所用测量标准器具及其溯源性和有效性说明、检测校准环境的描述、检测校准数据的处理结果及其测量结果的不确定度的表达、校准证书校准员及核验员和批准人的签名等内容。

3 讨论

数字微量加样器是生物、化学等分析过程中样品采集的必备工具，由于它取样微量，“差之毫厘，缪之千里”，微小的误差对取样总量的影响非常大，同时微小的样品误差对生化分析的最终结果影响很大，对定性分析结果影响尤为重要，可能是阴性和阳性的差别。目前国内尚无数字微量加样器校准的标准方法和技术要求。尽管生产数字微量加样器的厂家较多，功能也大致相同，有些数字微量加样器出厂时也自带校准功能，但只是对普通移液模式的校准。计量部门目前对数字微量加样器的检测也是参照机械式微量加样器规程，这样无法对数字微量加样器及其多种工作模式进行完整的检定。因此，对数字微量加样器校准方法的研究以及性能测评方法的制订是非常必要的，以保证数字微量加样器的定量准确性，达到各种检测和分析的准确、可靠，同时也为了达到量值统一的目的。

随着微电子控制技术的高速发展和客户对微量加样器的不同需求，精度更高、复现性和重复性更好的数字微量加样器代替手动机械式微量加样器是时代的必然选择。这就要求我们更深入地研究数字微量加样器的测评标准及校准方法。

本校准方法与其他方法相比，操作简单、结果可靠，实验人员可利用自身实验室的条件实现自校准。利用本检测和校准方法，我院对部分在用的和广州某企业生产的100多支数字微量加样器进行了检测校准。对其中容量相对误差或容量重复性相差较大的数字微量加样器进行了调修或作报废处理。从而保证了数字微量加样器准确、可靠，已获得了使用单位和生产企业的认可。

[1]JJF646-2006《移液器》,中华人民共和国计量检定规程[S].北京:中国计量出版社,2006.

[2]JJF1001-1998,通用计量术语及定义[S].北京:中国计量出版社,1998.

[3]JJF1071-2000,国家计量校准规范编写规则[S].北京:中国计量出版社,2000.

[4]GB/T 6682-2008,分析实验室用水规格和试验方法[S].北京:中国标准出版社,2008.

[5]JJF1059-2008,测量不确定度评定与表示[S].

[6]JJF 1094-2002,测量仪器特性评定[S].

[7]GB/T 15481-2000,检测与校准实验室能力的通用要求[S].

[8]胡良勇.血液净化装置检测校准方法的研究[J].中国医疗设备,2009,(12):53-57.

[9]李中培.应用光电比色法校准微量移液器[J].医疗装备,2001,(1):29.

The Study of the Testing and Calibration Method of Digital Pipette

HU Liang-yong, WANG Chao-hong Guangzhou Institute of Measuring and Testing Technology, Guangzhou Guangdong 510030, China

R446

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.03.004

1674-1633(2011)03-0010-03

2010-08-26

2011-01-05

国家质量检验检疫总局科技计划项目（2009QK313）；广东省质量技术监督局地方标准制定计划项目(〔2010〕354-26)。

本文作者：胡良勇，高级工程师，担任广州市计量检测技术研究院生命医学与光学研究所所长，全国临床医学计量技术委员会委员等职务。

作者邮箱：huliangyong2008@126.com

Abstract:The accuracy of the digital pipette with multi-working modes will directly affect the biochemical testing result, so calibrating the digital pipette at regular intervals is an urgent need. This paper uses the gravimetric methods to calibrate the digital pipette in the several working modes, such as PIPETTE, RPIPET and STEPPER, and studies how to process the measurement data and express the measurement results. It has practically guiding significance for the digital pipette's use and production.

Key words:digital pipette; pipettor; calibration method; processing of measurement result; biochemical testing