高通量半自动移液工作站校准方法的研究

管 桦 赵 颖 李 英 荣海博 阮德林

(公安部第一研究所，北京 102200)

高通量半自动移液工作站校准方法的研究

管 桦 赵 颖 李 英 荣海博 阮德林

(公安部第一研究所，北京 102200)

提供一种针对高通量半自动移液工作站校准的试验方法。采用衡量法对96通道半自动移液工作站进行准确性校准， 利用SPSS分析软件对各排移液结果进行组间差异性分析，同时对各通道吸液进行观测，验证设备的均一性。结果显示，96通量半自动移液工作站10μL和5μL检定点下容量误差和重复性分别在±8.0%和≤4.0%范围内，1μL检定点下容量误差和重复性分别在±12.0%和≤6.0%范围内，所有结果全部符合标准规定。96孔各排数据均无显著性差异(P>0.05)，吸头吸液均匀，无漏吸和滴落现象。此方法可以对高通量半自动移液工作站的准确性和均一性进行日常监测，从而提高实验质量，保障实验结果的科学准确。

高通量移液 校准方法 衡量法 统计分析

1 前言

高通量移液工作站是实验室人员极为有用的精细研究工具。其工作原理与移液器工作原理基本一致，为活塞式容量仪器，当活塞处于排气行程最下方时，管嘴浸入需要被分量的液体内，当活塞处于排气行程最上方时，活塞将吸入液体，通过压下活塞或将活塞推动到需要排出容量的位置，一定容积的液体将被排出[1]。高通量半自动移液工作站是将单通道移液器组合起来，并结合一定的自动化和手动控制，能快速准确的完成大批量液体的转移、分液、稀释、混合等多种液体处理工作的设备，其使用极大简化了工作流程，避免了不同人员操作差异造成的结果误差，使工作效率大幅提高。

随着科研水平的不断提升，技术发展的日新月异，准确度高、重现性好的高通量移液工作站在各类实验室中的作用逐渐凸显。作为微量移液时的必要设备，其容量的校准直接影响后续实验结果。为了对实验结果的质量实施有效控制，保证结果数据具有良好的精密度、准确度和可信度，并对高通量移液工作站进行可行性和有效性控制，必须对其进行定期校准[2]。但由于高通量半自动移液工作站的设计原因，对其的校准就相对难以管控，往往使用者只依靠出厂参数默认仪器的工作状态，目前未见有相关高通量移液设备的自检方法报道，本实验通过参考国家标准JJG 646-2006 《移液器检定规程》，并引入分析软件协同分析的方法，以96通量半自动移液工作站为例进行校验，证实该方法很好的实现了对高通量移液工作站的校准检验，操作简单方便，可以对多通道多排设计的移液设备的准确性进行日常监测。

2 仪器与方法

2.1 仪器

GA816-96A iPlate半自动移液工作站，96通道，量程10μL，经出厂检验合格，公安部第一研究所生产。

2.2 条件及器具

(1)校验实验室温度为20℃，空气湿度50%，大气压101千帕，使用3级实验室用水[3]。实验用水提前24小时放进校验实验室，其温度与室温之差不大于2℃。被校验仪器提前4小时放进校验实验室。

(2) 电子天平一台，经计量部门定期检验合格，测量范围220g,分辨率0.1mg，德国Sartorius公司生产。

(3)水银温度计一支，温度范围0～50℃，分度值0.1℃。

(4)0.2mL八连管，含盖，美国Axygen公司生产。

2.3 方法

按照GA816-96A iPlate半自动移液工作站操作说明进行操作,试验方法参照中国国家计量检定规程 JJG 646-2006《移液器检定规程》要求的衡量法操作，检测标称容量为10μL。采用八连管替代规程中的称量杯，逐排检测，加液后迅速封盖，称取的每排质量求平均值作为每排单孔测量值,并抽检10μL和1μL每排两端的A孔、H孔和位于中间的D孔的实际容量值，计算上述测量值的容量允许误差(±%)和测量重复性(%)[4]，检验设备的移液准确性，试验重复6次。使用IBM SPSS Statistics 19.0软件对各排测量数据进行两两比较，通过各排间差异程度确定设备均一性。测试完成后，给每道都装上吸嘴并吸液，检查每道吸液是否均匀。

3 结果与分析

3．1 检测点的检验

3.1.1 逐排检验

JJG 646-2006《移液器检定规程》中对容量10μL的移液器检定点的容量允许误差和测量重复性要求如表1所示，标称容量10μL体积下对1μL、5μL和10μL检定点的要求为容量相对误差的允许范围分别小于12.0%、8.0%和8.0%，而测量重复性不大于6.0%、4.0%和4.0%。容量相对误差和测量重复性计算公式如下：

移液器的容量相对误差计算：

(1)

式中：V-检定点，μL；

移液器的测量重复性计算：

(2)

(3)

式中：σn-1-标准偏差；

n-检定次数；

Vi-单次测量值与被测量的平均值之差，μL；

S-重复性。

由(1)、(2)、(3)公式获得10μL、5μL、1μL的实际容量和容量相对误差结果分别见表2、表3、表4，由表2～表4显示，10μL检定点下移液器各排容量相对误差范围为-6.2%～-5.2%，重复性在0.6%～3.9%之间，5μL检定点下移液器各排容量相对误差和重复性跨度范围分别在-5.4%～-3.2%和1.0%～3.9%间，1μL检定点下，每排的容量相对误差和重复性范围分别是2.1%～9.6%和0.5%～3.4%。上述数据与表1比对可知,各检定点下实际容量的容量相对误差和测量重复性均在标准规定范围之内。

表1 移液器容量允许误差和测量重复性

表2 10μL检定点的检测结果

表3 5μL检定点的检测结果

表4 1μL检定点的检测结果

3.1.2 抽检

抽检10μL和1μL的结果见表5、表6，结果显示两个检定点下容量相对误差分别在±8.0%和±12.0%范围内，测量重复性分别≤4.0%和6.0%，均符合表1的限定要求。

表5 10μL检定点的各排抽检结果

续表5

表6 1μL检定点的各排抽检结果

续表6

3．2 均一性的验证

IBM SPSS Statistics 19.0软件对3个检定点下各组间差异性分析的结果分别如表7、表8、表9所示。各检定点下每排的同一孔位间概率P值均大于0.05。将96道按仪器操作同时加上吸嘴吸液后，观察发现每道吸液均匀，无漏吸或液体滴落现象，证明移液器达到实验要求。

表7 10μL检定点下各排间差异程度(P>0.05时差异不显著)

表8 5μL检定点下各排间差异程度(P>0.05时差异不显著)

表9 1μL检定点下各排间差异程度(P>0.05时差异不显著)

4 结果与讨论

微量移液设备是近些年发展起来的精细实验仪器，是进行法庭科学研究、生化实验或分子生物学实验的必备工具[5]。 作为微量移液设备的代表之一，高通量移液工作站能够快速准确的完成大批量液体的转移、分液、稀释、混合等多种液体处理工作，使工作流程和工作效率分别得到了简化和提高。

本实验以 JJG 646-2006《移液器检定规程》为依据，以出厂检验合格的 96通道半自动移液工作站及较小标称容量10μL为试验对象，针对高通量移液设备的设计原理进行校验方法改进，实现了对高通量半自动移液工作站的校准。经单排及具体μL孔位检测试验证实，在10μL 检定点下，96通量半自动移液工作站各孔的容量误差和重复性分别在-6.2%～-5.2%和0.6%～3.9%范围内；在5μL检定点检定点下，各孔的容量误差和重复性跨度范围分别在-5.4%～-3.2%和1.0%～3.9%间；而1μL检定点下，工作站各孔的容量误差和重复性范围分别是2.1%～9.6%和0.5%～3.4%，上述结果全部符合JJG 646-2006《移液器检定规程》的规定标准，说明移液准确性达到国家校验要求。

利用IBM SPSS Statistics 19.0软件对各排同一孔位测量数据进行两两比较，结果显示， A、D、H孔的各排比较均未达到显著水平(P>0.05),证明各排间均一性好，结果一致性高。观察96道同时吸液情况也表明各道吸液均匀，无漏吸或液体滴落现象。

综上所述，在96通道、标称容量10μL这样较为严苛的试验要求下，此方法能良好的实现对设备的校验，并对准确性和均一性都做出了验证，结果真实可信。因此认为，实验所研究的校验方法可以对高通量半自动移液工作站的准确性和均一性进行日常监测，从而提高实验质量，保障实验结果的科学准确。

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

[2] 汪朝红，胡良勇，傅忆宾，等.数字可调移液器校准方法研究[J].中国测试，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 移液器检定规程[S].北京：中国计量出版社，2007: 1-13.

[5] 宋春丽.微量移液器准确性的日常监测[J].医疗装备，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

管桦，女，1983年出生，工程师，主要从事法医物证学研究。

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

2015-02-03