
移液過程是實驗室中最為常見的操作之一,在樣品制備、溶液稀釋、配置標準溶液以及添加試劑時均需進行移液。今天,移液技術現已得到全新發展,從傳統的玻璃微量移液管到可對所加體積進行編程,直至1536個通道的全自動電子移液器。
液體操作過程由于操作的平均體積的急劇下降而變得復雜了。如果人們在這樣的形勢下能夠關注到由于移液器的誤差而引起的許多嚴重后果,比如滿足不了監管規范、造成時間和金錢的浪費、造成對物質的非有效利用以及導致錯誤的檢測結果等,那么這些潛在風險也許就可以避免一些。從不恰當的操作到液體的粘度差異直至變化的環境因素以及移液器內部組件的損壞,這些都可能是移液產生誤差的來源。調研結果表明:當前在用的30%以上的移液器和其他類型的液體操作工具不能在所期待的公差范圍內工作。
移液器故障及其后果
當使用了一支不準確的移液器時,有時可能只需重新分析一下樣品或者重新評價一下結果即可。而當一支不準確的移液器提供了不準確的測定結果而成為治療病人的依據時,或者當樣品不可能被再次檢測時,后果就嚴重了。最為糟糕的情況是,超出公差范圍工作的移液器沒有被及時發現,從而使用錯誤數據造成錯誤結果,除了造成浪費外,還可能會危及患者安全或造成質量安全事故。這也是為什么美國FDA引入“過程分析技術”這一概念的原因之一,將質量安全與操作過程結合在一起,可以使得潛在的質量風險及早被發現并予以改正。
功能故障的原因
對于實驗室而言,首要的是要對工具的功能故障進行定義。在進行校正時,將待驗移液器的分取體積與一種標準進行比較,測量其與標準之間的偏差,凡結果超出所定義的允許界限值者就是出現了功能故障。

今天的電子和手動微量移液器均是復合體結構,需要針對許多內部構件進行功能校正。而單用肉眼大多難以查出損壞,即使在移液過程中也經常難辯其功能故障,人們稱此為隱性故障。隱性的機械故障可能有許多原因:比如缺少足夠的潤滑、通過不密封的密封圈或者O-形環、界于槍桿與移液嘴之間密封區域的損壞、活塞的腐蝕以及通過所移取物質引起的污染。
故障率保持恒定
移液器應該按計劃進行規律性的維護,以消除上述機械故障的根源。但從實驗室中經常使用的移液器所得到的數據可以得出兩個結論(見圖2,6個月校正期內每個月移液器的故障率),一是故障率相當恒定,它并不像人們想象的那樣隨著時間的推遲而變大;二是在所監督的移液器中大約有27%于6個月內某一時刻會出現一次故障。即使是新近做過維護的移液器,也不能保證都能正常地工作。實驗室人員應該考慮到會有一些移液器在兩次校正之間出現故障。
更令人震驚的是,僅有10%的移液器發生故障是由于使用頻率過大或距離上次維護時間太長等因素造成的。也就是說,90%的功能故障是偶發性的和不可預見的,比如由于不恰當的使用方法或發生事故等,如使用者不小心誤將液體吸入到移液器體之中,從而導致活塞被腐蝕或密封圈過早損壞,或者當還有液體留在槍嘴中而將移液器平置,也可能使液體進入桿內,從而使O-形環和密封圈受到污染和損壞。
為了降低移液器在超出公差范圍時使用的風險和作用,必須有規律地實行校正和驗證的程序,其中,決定性的是進行校正的頻率,其最佳頻率依附于不同的因素,例如平均的無故障運行時間或所期待的置信度。
圖2中所示故障率是每個時間單位內出現的故障次數。與此相反,故障出現之前的平均運行時間(Mean Time before Failure,MTBF)則是指一組移液器中超過一定的時間范疇時所出現的綜合性的故障次數,以便確定故障之間的平均時間。因此MTBF與故障率是成反比的:較高的MTBF是建立在較低的故障率基礎之上的。較高的MTBF意味著移液器故障的概率很小。
通過MTBF可以大概判斷出移液器能夠在多長時間內準確和精密地工作。對于單個移液器而言,其MTBF值可能具有顯著的變化并取決于多種因素,例如每天使用的移液器會比不常使用的更快出現故障。此外MTBF值還會由于接觸高粘度的、具化學侵蝕性或腐蝕性的液體而降低。
測量某一種移液器的MTBF值時,可以觀察一組移液器,直至每一支都出現故障為止,由此測定出每一支移液器出現故障時的時間,以及所有移液器出現故障的平均時間。圖2的數據顯示,移液器在到達6個月間隔期時或到達之前的累積故障率為27.3%,由此計算出MTBF值為18.8個月。

95%的置信度
當前推薦的移液器管理的最佳實踐規格是建立95%或更高的目標置信度(Target Reliability Level,TRL)。這就意味著,在一次重新校正或核實后至少有95%的移液器能夠在所規定的公差范圍內工作,僅有5%可能出現錯誤的結果。在確定期待的置信度時要考慮一系列因素,包括分析的精密度、有缺陷的移液器對測試結果的影響、結果的持續性以及所生產產品的許可等。舉例來說,如果實驗室所期待的置信度為95%,而移液器的MTBF值為2年,則計算得出的校正區間為0.103年,或5.3周。圖3顯示了通常的MTBF值和置信度,可供實驗室測定最佳校正區間之用,比如一項工業標準所期待的置信度必須滿足95% 和MTBF值為2年時,則可于X軸上指示出所要求的校正區間為5至6周,即必須每5~6 周對移液器進行一次校驗,以便滿足其功能要求。
質量控制的基礎
如同其他精密實驗室儀器,對具機械功能的移液器也要進行質量控制,并進行有規律的校正以檢驗其功能。越是經常校正,越能及早發現它的不準確性,以便及時停止運行,反之亦然。有關的質量安全組織如 ISO、美國的 FDA、CLIA(國家一級影響評估)、國際ASTM 等都公布了相應的標準和規范,規定了對于實驗室結果質量安全的最低要求。這些規范綜合起來構成共同的基礎,即一個實驗室應該確定移液器校正的頻率,它屬于GLP的組成部分。
此外,具有決定性的分析還要求在校正周期之間進行附加的功能檢驗。疾控中心(CDC)在其培訓手冊中便要求在進行確定的檢驗之前,首先對移液器實施附加的“功能檢驗”,也有很多實驗室采納了這種方式。附加檢驗往往在以下情況下實行:校正周期之間,旨在降低故障風險和減少潛在的必要的輔助措施;在決定性的分析之前;在使用稀有的試劑或有限的樣品之前。