簡介
移液是當(dāng)今生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中最常見的活動(dòng)之一。精確測(cè)量和轉(zhuǎn)移從微升到毫升的極少量液體需要操作員具有良好的移液技術(shù)，使用經(jīng)過校準(zhǔn)的移液器并選擇適合任何給定協(xié)議的吸頭。因此，將移液視為一個(gè)系統(tǒng)是一種始終如一地產(chǎn)生準(zhǔn)確結(jié)果的行之有效的方法。科學(xué)、培訓(xùn)和不斷的實(shí)踐表明，某些技術(shù)（例如，吸入角度、吸入和分配速率等）可以提高移液準(zhǔn)確性。但什么是移液準(zhǔn)確性？它是如何定義的？它是如何計(jì)算的？本文旨在通過提供簡單而清晰的示例并描述“不確定性”一詞及其對(duì)移液的影響，以及考慮這種不確定性的重要性，幫助任何移液器用戶理解移液準(zhǔn)確性背后的基本概念和數(shù)學(xué)。

移液精度
移液精度衡量移液器使用者提供等于或接近選定體積的液體分配量的能力。分配體積的精度取決于以下因素：

• 與移液器儀器和吸頭相關(guān)的誤差
• 樣品中的液體類型（物理和/或化學(xué)性質(zhì)）
• 用戶技術(shù)
• 環(huán)境影響，例如環(huán)境溫度和氣壓
  與移液器儀器和吸頭相關(guān)的誤差
  兩種類型的誤差會(huì)影響單個(gè)分配體積的質(zhì)量：
  系統(tǒng)誤差
  在移液術(shù)語中，系統(tǒng)誤差 (SE) 衡量分配體積與預(yù)期體積的接近程度。
  系統(tǒng)誤差來自儀器本身（移液器），并且對(duì)于每個(gè)分配體積都保持相同的值或比例。系統(tǒng)誤差的示例包括使用未校準(zhǔn)的移液器或使用非標(biāo)準(zhǔn)吸頭（例如，加長）。一般而言，系統(tǒng)誤差是可預(yù)測(cè)的，因此可以減少（例如，使用校準(zhǔn)的移液器）。系統(tǒng)誤差可以定性地描述為“真實(shí)度”。
  隨機(jī)誤差
  隨機(jī)誤差 (RE) 是分配體積的可重復(fù)性。在移液術(shù)語中，隨機(jī)誤差衡量在保持相同實(shí)驗(yàn)條件下，相同數(shù)量的分配體積彼此之間的接近程度。顧名思義，隨機(jī)誤差是不可預(yù)測(cè)的，并且對(duì)于每個(gè)分配體積而言都不相同。
  隨機(jī)誤差的例子包括溫度波動(dòng)和移液技術(shù)。隨機(jī)誤差可以定性地描述為“精度”。
  系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差如何影響整體移液精度？精度是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的組合（圖 1）。

單次分配體積的不確定性
原則上，移液器用戶應(yīng)校正已知系統(tǒng)誤差的測(cè)量值。對(duì)于移液而言，這意味著需要從每個(gè)分配體積中減去系統(tǒng)誤差。此步驟不太實(shí)用。
相反，“單次分配體積的不確定性”考慮了系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。
它使用以下近似方程計(jì)算，此后縮寫為分配體積的不確定性：
分配體積的不確定性 (μL) = | 系統(tǒng)誤差 | + k * 隨機(jī)誤差
此方程用于估計(jì)單次分配體積的不確定性，當(dāng)移液器用戶需要驗(yàn)證其移液器的性能時(shí)很有用。
在此方程中，k 是擴(kuò)展因子。擴(kuò)展因子也稱為覆蓋因子，根據(jù)定義的標(biāo)準(zhǔn)偏差值確定分配體積的置信度。例如，如果 k = 1，則分配體積的置信度為 68.3%。如果 k = 2，則置信度為 95.5%，如果 k = 3，則置信度為 99.7%。實(shí)際上，68% 的置信度從不被推薦，因?yàn)樗试S“太多”錯(cuò)誤測(cè)量（即分配量過低或過高）。另一方面，99% 的置信度太嚴(yán)格，幾乎沒有失敗的余地。在科學(xué)協(xié)議中，通常接受 95% 的置信度。在移液中，95% 的置信度意味著，如果移液器用戶必須在相同條件下（移液器、吸頭、技術(shù)和樣品）分配相同體積 20 次，則 19 次分配將在可接受的不確定性（置信范圍）內(nèi)，并且只有一個(gè)分配體積會(huì)被拒絕（即分配量過低或過高）。

解釋移液中的不確定度
如果移液器的不確定度為 20 ± 2 μL，則意味著移液器用戶確信實(shí)際分配的體積在18 至 22 μL 之間。解釋移液不確定度的一種方法是用戶對(duì)預(yù)期體積與分配體積的接近程度的最佳估計(jì)。

根據(jù)先前的信息，可以確定覆蓋因子是置信水平的函數(shù)。以下示例說明了置信水平和重復(fù)次數(shù)在估計(jì)平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和不確定度方面的影響。

移液精度示例
一旦確定了系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，計(jì)算移液中的不確定度就相對(duì)簡單且易于理解。
案例 1：標(biāo)稱量程對(duì)移液精度的影響
假設(shè)用戶想要估計(jì)經(jīng)過校準(zhǔn)的 Rainin XLS+ L-20 移液器的不確定度，該移液器使用 10 次重復(fù)（即重復(fù)的單次分配量）輸送 20、10和 2 μL DI 水。遵循制造商針對(duì)此特定 20 μL 移液器發(fā)布的規(guī)格：

使用不確定度方程
不確定度 (μL) = | 系統(tǒng)誤差 (μL) | + k* 隨機(jī)誤差 (μL)
然后：
如果 V = 20 μL，則不確定度 = | 0.20 (μL) | + k* 0.06 (μL)
如果 V = 10 μL，則不確定度 = | 0.15 (μL) | + k* 0.05 (μL)
如果 V = 2 μL，則不確定度 = | 0.15 (μL) | + k* 0.04 (μL)
如果所需的置信水平為 95%，分配體積數(shù)為 10 (n = 10)，則覆蓋率
因子 k = 2。
不確定度 (20 μL) = | 0.20 (μL) | + 2* 0.06 (μL) = 0.32 μL (1.6%)
不確定性 (10 μL) = | 0.15 (μL) | + 2* 0.05 (μL) = 0.25 μL (2.5%)
不確定性 (2 μL) = | 0.15 (μL) | + 2* 0.04 (μL) = 0.23 μL (11.5%)
這些結(jié)果表明，不確定性與標(biāo)稱容量有關(guān)。當(dāng)我們將移??液器操作得更接近其最大標(biāo)稱容量 (100% = 20 μL) 時(shí)，即使假設(shè)置信度較高，相對(duì)不確定性也會(huì)變得更小。在所給出的示例中，與移液器在 10% 標(biāo)稱容量附近操作時(shí)的不確定性相比，置信度為 95.45% 的 20 μL（100% 標(biāo)稱容量）的不確定性要小七倍。

如果用戶決定降低置信度，會(huì)發(fā)生什么情況？使用相同條件但置信度為 68%，則 k = 1（再次強(qiáng)調(diào)，不建議將置信度降低到 68%，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致給定協(xié)議中出現(xiàn)“太多”失?。?。
不確定性 (20 μL) = | 0.20 (μL) | + 1 * 0.06 (μL) = 0.26 μL (1.3%)
不確定性 (10 μL) = | 0.15 (μL) | + 1 * 0.05 (μL) = 0.2 μL (2%)
不確定性 (2 μL) = | 0.15 (μL) | + 1 * 0.04 (μL) = 0.19 μL (9.5%)

比較兩組結(jié)果（68% 和 95% 置信度），可以確定不確定性是置信度的函數(shù)。置信度越高，不確定性越大。