数字可调移液器校准方法研究

2011-04-26汪朝红胡良勇傅忆宾何淑贤

中国测试 2011年3期

汪朝红，胡良勇，傅忆宾，何淑贤

（广州市计量检测技术研究院，广东广州 510030）

0 引言

移液器是广泛用于医院、卫生防疫站、输血站、生化实验室、环境实验室、食品分析实验室的精密微量取样仪器，可以对少量液体样品及试液进行迅速、准确的定量取样和加样，量限范围从0.1μL～10mL。由于其取样准确、自身轻巧、使用方便、容易维护,因此得到了越来越多行业的青睐。

随着科学技术日新月异的高速发展，在技术领域中迫切的要求准确度更高和重现性更好的数字可调移液器。作为微量移液时必要的设备，其容量的校准直接影响测定结果。为了对检测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，并对数字可调移液器进行可行性和有效性控制，必须对其进行定期校准。

1 国内外移液器的分类

移液器的种类繁多，名称各异，国内关于移液器的别名就有加液器、加样器、加样枪、移液枪、吸液器、微量加样器、微量移液器等。现对市面上出现的移液器进行归纳并分类有：（1）按是否可调分为可调移液器和定量移液器；（2）按排出的通道分为单道移液器、双通道移液器、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）按移液机理分为手动移液器、数字移液器（电子移液器、电子可调式移液器、电动移液器、数字微量移液器、数字微量加样器等统称为数字移液器）。

国际上移液器主要有A、D 2种型号，A型是在活塞和液体表面有空气排放装置，而D型是活塞直接和液体表面接触，如图1所示。在国际上，数字可调移液器属于A类。

图1 国际上移液器分类（ISO 8655）

2 数字可调移液器的工作原理和特点

数字可调移液器为半自动加样系统，具有稳定的电子控制系统，确保移液准确、高效、再现性好。结构由LCD显示窗、容量控制部件、活塞、吸引管和吸液嘴等部分组成。

数字可调移液器的工作原理：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容量。

数字可调移液器的特点：（1）液晶数字显示；（2）量程范围大；（3）多功能移液模式；（4）准确度更高、重复性更好；（5）可设置吸液和排液等多项参数；（6）可进行编程；（7）操作人员即学即会，无需熟练；（8）减轻操作者劳动强度。

数字可调移液器可以根据用户的不同需求选择不同的工作模式，常用的工作模式有普通模式、粘液模式和分液模式等。

其中，普通模式为数字可调移液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。该模式为使用最多的工作模式，适用于转移一般水样溶液。

粘液模式为数字可调移液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。该模式适用于转移粘稠液体、易起跑液体或准确转移小体积溶液。

分液模式为数字可调移液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。该模式适用于重复转移同一体积液体。

3 技术要求

国际上对移液器技术参数作出规定的主要标准是ISO 8655[1-2]，国外的移液器生产厂家设计、生产到调校移液器一般也以此为标准，国内主要是参照国家计量检定规程JJG 646-2006《移液器》[3]。而目前国内外都还没有专门针对数字可调移液器的标准，也都是参照ISO 8655或JJG 646-2006。

以标称容量为100μL的数字可调移液器为例，在标准温度为20℃时，ISO 8655和JJG 646-2006的允差对比如表1所示。

4 校准方法探讨

国内外对于移液器的校准方法有衡量法（水称重法）[4-6]、光电比色法[7-8]、滴定法[9]和 γ 计数法[10]等，却没有专门针对数字可调移液器的校准方法，而对其校准国外是参照ISO 8655－6[11]，国内是参照JJG 646-2006，两者都是采用衡量法。比较ISO 8655和 JJG 646-2006 得出结论：（1）相同点：1）方法和原理相同，即都是采用衡量法；2）检测点相同，都是至少包括3个检测点，分别为标称容量、50%的标称容量和10%的标称容量；3）计算公式基本相同，分别用平均值的偏差表达系统误差和容量误差，而标准偏差表达随机误差和重复性。（2）不同点：1）ISO 8655每个测量点取10次数据，JJG 646-2006取6次数据；2）技术要求不同，如表1所示。

5 应用举例

以具有多种工作模式、容量为5～100μL的数字可调移液器为例，以蒸馏水作为介质，采用衡量法对其进行校准。取 10，50，100 μL共 3个校准点，对其3种模式（普通模式、粘液模式和分液模式）分别进行校准。

表1 ISO 8655与JJG 646-2006允差对比

根据式（1）、式（2）分别计算容量相对误差和容量重复性，其结果如表2、表3、表4所示。

式中：V——校准点容量，μL；

Vi——单次测量值，μL；

n——校准次数；

E——容量相对误差；

S——容量重复性。

表2 普通模式

表3 粘液模式

表4 分液模式

对比和分析表2、表3和表4可知，参照JJG 646-2006里的容量允许误差和测量重复性表，该数字可调移液器普通模式下容量误差和重复性全部符合要求，而粘液模式和分液模式的容量误差和重复性会出现超差现象，如：粘液模式校准点10μL和50 μL的容量误差超差，而分液模式10 μL校准点的重复性超差，50μL校准点的容量误差超差。所以，是否考虑粘液模式和分液模式的数据，将会直接导致2种不同的判断结果。

当然，对于粘液模式和分液模式超差，可能存在以下8种原因：（1）电子天平的准确度和测量重复性引起的误差；（2）蒸馏水质量值的测量重复性引起的误差；（3）实验室条件（特别是在湿度比较低的条件下，蒸馏水容易蒸发）引起的误差；（4）温度计本身引起的误差；（5）蒸馏水校准过程水温的变化引起的误差；（6）粘液模式和分液模式都是吸入液体量大于设定体积，需要准确计量推出体积引起的误差；（7）JJG 646-2006的容量允许误差和测量重复性不适用于除了普通模式以外的其他模式，需要重新修改；（8）衡量法不适用于除了普通模式以外的其他模式，需要重新选择新的方法对数字可调移液器其他模式进行校准。

针对以上问题，严格控制实验室环境，选择更高准确度电子天平和温度计，减小标准器和环境条件带来的不确定度，并结合衡量法和光电比色法，针对大于500 μL数字可调移液器结合滴定法对其进行校准，提高了测量准确性。