數字可調移液器校準方法研究

汪朝紅，胡良勇，傅憶賓，何淑賢

（廣州市計量檢測技術研究院，廣東 廣州 510030）

0 引 言

移液器是廣泛用于醫院、衛生防疫站、輸血站、生化實驗室、環境實驗室、食品分析實驗室的精密微量取樣儀器，可以對少量液體樣品及試液進行迅速、準確的定量取樣和加樣，量限范圍從0.1μL～10mL。由于其取樣準確、自身輕巧、使用方便、容易維護,因此得到了越來越多行業的青睞。

隨著科學技術日新月異的高速發展，在技術領域中迫切的要求準確度更高和重現性更好的數字可調移液器。作為微量移液時必要的設備，其容量的校準直接影響測定結果。為了對檢測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，并對數字可調移液器進行可行性和有效性控制，必須對其進行定期校準。

1 國內外移液器的分類

移液器的種類繁多，名稱各異，國內關于移液器的別名就有加液器、加樣器、加樣槍、移液槍、吸液器、微量加樣器、微量移液器等。現對市面上出現的移液器進行歸納并分類有：（1）按是否可調分為可調移液器和定量移液器；（2）按排出的通道分為單道移液器、雙通道移液器、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）按移液機理分為手動移液器、數字移液器（電子移液器、電子可調式移液器、電動移液器、數字微量移液器、數字微量加樣器等統稱為數字移液器）。

國際上移液器主要有A、D 2種型號，A型是在活塞和液體表面有空氣排放裝置，而D型是活塞直接和液體表面接觸，如圖1所示。在國際上，數字可調移液器屬于A類。

圖1 國際上移液器分類（ISO 8655）

2 數字可調移液器的工作原理和特點

數字可調移液器為半自動加樣系統，具有穩定的電子控制系統，確保移液準確、高效、再現性好。結構由LCD顯示窗、容量控制部件、活塞、吸引管和吸液嘴等部分組成。

數字可調移液器的工作原理：利用空氣排放原理進行工作，以活塞在活塞套內移動的距離確定容量。

數字可調移液器的特點：（1）液晶數字顯示；（2）量程范圍大；（3）多功能移液模式；（4）準確度更高、重復性更好；（5）可設置吸液和排液等多項參數；（6）可進行編程；（7）操作人員即學即會，無需熟練；（8）減輕操作者勞動強度。

數字可調移液器可以根據用戶的不同需求選擇不同的工作模式，常用的工作模式有普通模式、粘液模式和分液模式等。

其中，普通模式為數字可調移液器準確吸入設定體積液體量，排液（或推液）時排出全部液體，并過量推出少量空氣。該模式為使用最多的工作模式，適用于轉移一般水樣溶液。

粘液模式為數字可調移液器吸入液體量大于設定體積，準確計量推出體積，剩余的過量吸入液體另外排空。該模式適用于轉移粘稠液體、易起跑液體或準確轉移小體積溶液。

分液模式為數字可調移液器一次吸入全部液體，準確計量每次分配體積，完成全部分配次數后，排空少量殘余液體。該模式適用于重復轉移同一體積液體。

3 技術要求

國際上對移液器技術參數作出規定的主要標準是ISO 8655[1-2]，國外的移液器生產廠家設計、生產到調校移液器一般也以此為標準，國內主要是參照國家計量檢定規程JJG 646-2006《移液器》[3]。而目前國內外都還沒有專門針對數字可調移液器的標準，也都是參照ISO 8655或JJG 646-2006。

以標稱容量為100μL的數字可調移液器為例，在標準溫度為20℃時，ISO 8655和JJG 646-2006的允差對比如表1所示。

4 校準方法探討

國內外對于移液器的校準方法有衡量法（水稱重法）[4-6]、光電比色法[7-8]、滴定法[9]和 γ 計數法[10]等，卻沒有專門針對數字可調移液器的校準方法，而對其校準國外是參照ISO 8655－6[11]，國內是參照JJG 646-2006，兩者都是采用衡量法。比較ISO 8655和 JJG 646-2006 得出結論：（1）相同點：1）方法和原理相同，即都是采用衡量法；2）檢測點相同，都是至少包括3個檢測點，分別為標稱容量、50%的標稱容量和10%的標稱容量；3）計算公式基本相同，分別用平均值的偏差表達系統誤差和容量誤差，而標準偏差表達隨機誤差和重復性。（2）不同點：1）ISO 8655每個測量點取10次數據，JJG 646-2006取6次數據；2）技術要求不同，如表1所示。

5 應用舉例

以具有多種工作模式、容量為5～100μL的數字可調移液器為例，以蒸餾水作為介質，采用衡量法對其進行校準。取 10，50，100 μL共 3個校準點，對其3種模式（普通模式、粘液模式和分液模式）分別進行校準。

表1 ISO 8655與JJG 646-2006允差對比

根據式（1）、式（2）分別計算容量相對誤差和容量重復性，其結果如表2、表3、表4所示。

式中：V——校準點容量，μL；

Vi——單次測量值，μL；

n——校準次數；

E——容量相對誤差；

S——容量重復性。

表2 普通模式

表3 粘液模式

表4 分液模式

對比和分析表2、表3和表4可知，參照JJG 646-2006里的容量允許誤差和測量重復性表，該數字可調移液器普通模式下容量誤差和重復性全部符合要求，而粘液模式和分液模式的容量誤差和重復性會出現超差現象，如：粘液模式校準點10μL和50 μL的容量誤差超差，而分液模式10 μL校準點的重復性超差，50μL校準點的容量誤差超差。所以，是否考慮粘液模式和分液模式的數據，將會直接導致2種不同的判斷結果。

當然，對于粘液模式和分液模式超差，可能存在以下8種原因：（1）電子天平的準確度和測量重復性引起的誤差；（2）蒸餾水質量值的測量重復性引起的誤差；（3）實驗室條件（特別是在濕度比較低的條件下，蒸餾水容易蒸發）引起的誤差；（4）溫度計本身引起的誤差；（5）蒸餾水校準過程水溫的變化引起的誤差；（6）粘液模式和分液模式都是吸入液體量大于設定體積，需要準確計量推出體積引起的誤差；（7）JJG 646-2006的容量允許誤差和測量重復性不適用于除了普通模式以外的其他模式，需要重新修改；（8）衡量法不適用于除了普通模式以外的其他模式，需要重新選擇新的方法對數字可調移液器其他模式進行校準。

針對以上問題，嚴格控制實驗室環境，選擇更高準確度電子天平和溫度計，減小標準器和環境條件帶來的不確定度，并結合衡量法和光電比色法，針對大于500 μL數字可調移液器結合滴定法對其進行校準，提高了測量準確性。

6 結束語

隨著用戶對移液器的不同使用需求，現在的數字可調移液器不僅僅局限于普通移液模式，它還有粘液模式、分液模式、混液模式和反轉移液模式等。所以，制定一種適用于數字可調移液器的校準方法，特別是對其不同移液模式進行針對性和有效性的檢測和校準，是計量部門以及相關儀器生產廠家的迫切需要。

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