高通量半自動移液工作站校準方法的研究

管 樺 趙 穎 李 英 榮海博 阮德林

(公安部第一研究所，北京 102200)

高通量半自動移液工作站校準方法的研究

管 樺 趙 穎 李 英 榮海博 阮德林

(公安部第一研究所，北京 102200)

提供一種針對高通量半自動移液工作站校準的試驗方法。采用衡量法對96通道半自動移液工作站進行準確性校準， 利用SPSS分析軟件對各排移液結果進行組間差異性分析，同時對各通道吸液進行觀測，驗證設備的均一性。結果顯示，96通量半自動移液工作站10μL和5μL檢定點下容量誤差和重復性分別在±8.0%和≤4.0%范圍內，1μL檢定點下容量誤差和重復性分別在±12.0%和≤6.0%范圍內，所有結果全部符合標準規定。96孔各排數據均無顯著性差異(P>0.05)，吸頭吸液均勻，無漏吸和滴落現象。此方法可以對高通量半自動移液工作站的準確性和均一性進行日常監測，從而提高實驗質量，保障實驗結果的科學準確。

高通量移液 校準方法 衡量法 統計分析

1 前言

高通量移液工作站是實驗室人員極為有用的精細研究工具。其工作原理與移液器工作原理基本一致，為活塞式容量儀器，當活塞處于排氣行程最下方時，管嘴浸入需要被分量的液體內，當活塞處于排氣行程最上方時，活塞將吸入液體，通過壓下活塞或將活塞推動到需要排出容量的位置，一定容積的液體將被排出[1]。高通量半自動移液工作站是將單通道移液器組合起來，并結合一定的自動化和手動控制，能快速準確的完成大批量液體的轉移、分液、稀釋、混合等多種液體處理工作的設備，其使用極大簡化了工作流程，避免了不同人員操作差異造成的結果誤差，使工作效率大幅提高。

隨著科研水平的不斷提升，技術發展的日新月異，準確度高、重現性好的高通量移液工作站在各類實驗室中的作用逐漸凸顯。作為微量移液時的必要設備，其容量的校準直接影響后續實驗結果。為了對實驗結果的質量實施有效控制，保證結果數據具有良好的精密度、準確度和可信度，并對高通量移液工作站進行可行性和有效性控制，必須對其進行定期校準[2]。但由于高通量半自動移液工作站的設計原因，對其的校準就相對難以管控，往往使用者只依靠出廠參數默認儀器的工作狀態，目前未見有相關高通量移液設備的自檢方法報道，本實驗通過參考國家標準JJG 646-2006 《移液器檢定規程》，并引入分析軟件協同分析的方法，以96通量半自動移液工作站為例進行校驗，證實該方法很好的實現了對高通量移液工作站的校準檢驗，操作簡單方便，可以對多通道多排設計的移液設備的準確性進行日常監測。

2 儀器與方法

2.1 儀器

GA816-96A iPlate半自動移液工作站，96通道，量程10μL，經出廠檢驗合格，公安部第一研究所生產。

2.2 條件及器具

(1)校驗實驗室溫度為20℃，空氣濕度50%，大氣壓101千帕，使用3級實驗室用水[3]。實驗用水提前24小時放進校驗實驗室，其溫度與室溫之差不大于2℃。被校驗儀器提前4小時放進校驗實驗室。

(2) 電子天平一臺，經計量部門定期檢驗合格，測量范圍220g,分辨率0.1mg，德國Sartorius公司生產。

(3)水銀溫度計一支，溫度范圍0～50℃，分度值0.1℃。

(4)0.2mL八連管，含蓋，美國Axygen公司生產。

2.3 方法

按照GA816-96A iPlate半自動移液工作站操作說明進行操作,試驗方法參照中國國家計量檢定規程 JJG 646-2006《移液器檢定規程》要求的衡量法操作，檢測標稱容量為10μL。采用八連管替代規程中的稱量杯，逐排檢測，加液后迅速封蓋，稱取的每排質量求平均值作為每排單孔測量值,并抽檢10μL和1μL每排兩端的A孔、H孔和位于中間的D孔的實際容量值，計算上述測量值的容量允許誤差(±%)和測量重復性(%)[4]，檢驗設備的移液準確性，試驗重復6次。使用IBM SPSS Statistics 19.0軟件對各排測量數據進行兩兩比較，通過各排間差異程度確定設備均一性。測試完成后，給每道都裝上吸嘴并吸液，檢查每道吸液是否均勻。

3 結果與分析

3．1 檢測點的檢驗

3.1.1 逐排檢驗

JJG 646-2006《移液器檢定規程》中對容量10μL的移液器檢定點的容量允許誤差和測量重復性要求如表1所示，標稱容量10μL體積下對1μL、5μL和10μL檢定點的要求為容量相對誤差的允許范圍分別小于12.0%、8.0%和8.0%，而測量重復性不大于6.0%、4.0%和4.0%。容量相對誤差和測量重復性計算公式如下：

移液器的容量相對誤差計算：

(1)

式中：V-檢定點，μL；

移液器的測量重復性計算：

(2)

(3)

式中：σn-1-標準偏差；

n-檢定次數；

Vi-單次測量值與被測量的平均值之差，μL；

S-重復性。

由(1)、(2)、(3)公式獲得10μL、5μL、1μL的實際容量和容量相對誤差結果分別見表2、表3、表4，由表2～表4顯示，10μL檢定點下移液器各排容量相對誤差范圍為-6.2%～-5.2%，重復性在0.6%～3.9%之間，5μL檢定點下移液器各排容量相對誤差和重復性跨度范圍分別在-5.4%～-3.2%和1.0%～3.9%間，1μL檢定點下，每排的容量相對誤差和重復性范圍分別是2.1%～9.6%和0.5%～3.4%。上述數據與表1比對可知,各檢定點下實際容量的容量相對誤差和測量重復性均在標準規定范圍之內。

表1 移液器容量允許誤差和測量重復性

表2 10μL檢定點的檢測結果

表3 5μL檢定點的檢測結果

表4 1μL檢定點的檢測結果

3.1.2 抽檢

抽檢10μL和1μL的結果見表5、表6，結果顯示兩個檢定點下容量相對誤差分別在±8.0%和±12.0%范圍內，測量重復性分別≤4.0%和6.0%，均符合表1的限定要求。

表5 10μL檢定點的各排抽檢結果

續表5

表6 1μL檢定點的各排抽檢結果

續表6

3．2 均一性的驗證

IBM SPSS Statistics 19.0軟件對3個檢定點下各組間差異性分析的結果分別如表7、表8、表9所示。各檢定點下每排的同一孔位間概率P值均大于0.05。將96道按儀器操作同時加上吸嘴吸液后，觀察發現每道吸液均勻，無漏吸或液體滴落現象，證明移液器達到實驗要求。

表7 10μL檢定點下各排間差異程度(P>0.05時差異不顯著)

表8 5μL檢定點下各排間差異程度(P>0.05時差異不顯著)

表9 1μL檢定點下各排間差異程度(P>0.05時差異不顯著)

4 結果與討論

微量移液設備是近些年發展起來的精細實驗儀器，是進行法庭科學研究、生化實驗或分子生物學實驗的必備工具[5]。 作為微量移液設備的代表之一，高通量移液工作站能夠快速準確的完成大批量液體的轉移、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化和提高。

本實驗以 JJG 646-2006《移液器檢定規程》為依據，以出廠檢驗合格的 96通道半自動移液工作站及較小標稱容量10μL為試驗對象，針對高通量移液設備的設計原理進行校驗方法改進，實現了對高通量半自動移液工作站的校準。經單排及具體μL孔位檢測試驗證實，在10μL 檢定點下，96通量半自動移液工作站各孔的容量誤差和重復性分別在-6.2%～-5.2%和0.6%～3.9%范圍內；在5μL檢定點檢定點下，各孔的容量誤差和重復性跨度范圍分別在-5.4%～-3.2%和1.0%～3.9%間；而1μL檢定點下，工作站各孔的容量誤差和重復性范圍分別是2.1%～9.6%和0.5%～3.4%，上述結果全部符合JJG 646-2006《移液器檢定規程》的規定標準，說明移液準確性達到國家校驗要求。

利用IBM SPSS Statistics 19.0軟件對各排同一孔位測量數據進行兩兩比較，結果顯示， A、D、H孔的各排比較均未達到顯著水平(P>0.05),證明各排間均一性好，結果一致性高。觀察96道同時吸液情況也表明各道吸液均勻，無漏吸或液體滴落現象。

綜上所述，在96通道、標稱容量10μL這樣較為嚴苛的試驗要求下，此方法能良好的實現對設備的校驗，并對準確性和均一性都做出了驗證，結果真實可信。因此認為，實驗所研究的校驗方法可以對高通量半自動移液工作站的準確性和均一性進行日常監測，從而提高實驗質量，保障實驗結果的科學準確。

[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.數字可調移液器校準方法研究[J].中國測試，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 移液器檢定規程[S].北京：中國計量出版社，2007: 1-13.

[5] 宋春麗.微量移液器準確性的日常監測[J].醫療裝備，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，主要從事法醫物證學研究。

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

2015-02-03