微小容量的測量方法研究

周歡

摘要：10uL以下微小容量的檢測和校準需求迫切而且難度較大，本文總結了三種微小容量量值的測量方法：衡量法、分光光度法、雙波長參比法。。

關鍵詞：微小容量、衡量法、分光光度法、雙波長參比法

容量計量分類通常為：大容量、中容量和小容量計量，對超微容量、微小容量計量一般納入到小容量計量研究范疇。一般來說，10uL以下的取液值在容量計量中就可以歸為微小容量計量測量。微小容量計量器具，比如移液器，微量進樣器等在我國醫藥化工方面、實驗室用分析儀器對樣品定性、定量方面發揮著越來越重要的作用，其被檢定或校準的需求越來越迫切。目前，國內對于微小容量的測量方法研究還處于起步階段，本文將介紹幾種已應用或者正在測試當中的微小容量的計量方法。

目前有以下幾種測量方案。

一、衡量法

衡量法的容積值由被檢裝置排出的蒸餾水質量，蒸餾水溫度（對應Kt值）決定。

容積值計算公式為：

式中：V20為標準溫度 20 ℃ 時微量進樣器裝置的實際容量m3；m為被檢移液裝置所排出的蒸餾水表觀質量，kg；ρb為砝碼密度，取 8 000 kg / m3；ρa為檢定時實驗室內的空氣密度，取 1.2 kg / m3；ρw：蒸餾水在 t ℃ 時的密度，kg / m3。

為了簡便計算過程，將上式轉化為：

其中：

k（t）值可以查表得出。

二、分光光度法

當溶液濃度以體積濃度表示時（ ），按照稀釋前稀釋后溶液中溶質的量一定（ ），當 ， 一定時， 與 與成正比例關系。所以，知道了稀釋后溶液的濃度就可以得到稀釋前溶液的體積。

配置幾組不同濃度的標準液，用分光光度計測算其光密度值E，求出回歸方程。

回歸方程代入測定稀釋液的光密度值，就可以得到測定被測微量進樣器的質量值。

三、超微量液體容積雙波長參比測量方法（DWP）

根據 Lambert-Beer 定律，當一束平行單色光通過單一均勻的、非散射的吸光物質溶液時，溶液的吸光度 A 與溶液濃度 c 和液層厚度 b 的乘積成正比

式中 ε 為比例常數，與入射光波長和環境溫度等參數有關。

選取顯色劑作為待測液體，吸收波長為λS，比例常數為 εS，濃度為 cS，待測體積為未知量VU；稀釋劑的吸收波長為 λD，比例常數為 εD，濃度為 cD，體積為 VD。將稀釋比為 R 的顯示劑溶液加入樣品池中，在波長 λS和 λD處的吸收度為

式中 LSV為樣品測量的光程。重新放入一個新的樣品池，加入體積為 VD的稀釋液，測量λD處的吸收度為

式中 AD1為背景噪聲，LS為樣品測量的光程。通過待測加樣設備加入體積為 VU的顯色液，測量λS處的吸收度為

由以上幾式綜合得到：

這種測量方法不受光程和吸收常數等因素的影響，測量結果主要取決于標準顯色劑溶液稀釋比 R 和光譜讀數相對值。這樣測得的微小容量值將會更接近于真值。

小結

以上介紹的三種微小容量測量方案各有優缺點。衡量法：優點是簡單方便，成本小，缺點是蒸餾水的揮發會帶來很大的測量誤差；分光光度法：優點是減少了人為的讀數誤差，缺點是標準溶液配制的準確與否直接回影響到后期的計算，而且同樣濃度溶液測量出來光度值每次都會有一些差別；雙波長參比測量方法（DWP）的優點是消除了一些其他因素的影響，比如光程差和吸收常熟，缺點是試驗和計算的過程較為復雜，目前還不適合大量廣泛應用此方法進行微小容量量值的測量。

參考文獻

[1]曹美娜.微小容積測定方法的研究[J].計量技術，1984（06）：9-12

[2]王金濤，陳超云，李志昊，佟林，劉子勇，張瓏，羅志東.超微量液體容積雙波長參比測量方法研究[J].計量學報，2015，36（03）：256-259.

[3]JJG646-2006《移液器》檢定規程

[4] Batista E，Pinto L，Filipe E，et al. Calibration of micropipettes：Test methods and uncertainty analysi[s J].Measurement：Journal of the International MeasurementConfederation，2007，40（3）：338 -342.

[5] Aibe V Y. Water mass measurement m parts for volumestandard calibration in tlie key comparison[C]//FLOMEKO，14th International Flow MeasurementConference，Sandton，South Africa，2007：145 -148.

（作者單位：陜西省計量科學研究院）