技术领域
[0001] 本发明涉及实验室用的容器或器皿技术领域，特别是涉及一种移液器校准方法。
相关背景技术
[0002] 移液器被广泛用于医院、卫生防疫站、输血站、生化实验室、环境实验室、食品分析实验室中，属于精密液体取样仪器，可以对少量液体样品及试液进行迅速、准确的定量取样和加样，对于可调节量程的移液器，操作人员还可以根据实际需要调整移液器的容量值。移液器作为移液时必要的设备，其容量的准确度直接影响测定结果，但在长期使用过程中，操作、环境、人为因素等都会对其精度造成影响，不达标的移液器在使用过程中存在移液不足或过量，会导致结果出现偏差，为保证结果数据具有良好的精密度、准确度和可信度，必须对其进行定期校准。
[0003] 现有的移液器校准方法包括：1）静力称重法，体积通过液体的重量和密度求得；2）荧光测量法，将已知荧光性质的物质加入微量滴液孔板中，进行滴数递增的测试，通过所测荧光物质的已知辐射比来确定体积；3）激光测量法，基于激光对水滴的照明，在穿透液体时，折射是根据液体的性质发生的。这些折射被照相机捕捉到，在聚焦图像中可以看到小光点，通过使用散焦相机,这些点会发生重叠，这两点的重叠特性是由液体的折射率决定的，通过计算散焦图像中的条纹，可以确定滴径。上述的方法仅仅只是对每个校准点分别进行校准，并没有考虑相邻校准点之间的相互影响，导致校准结果往往差强人意。
具体实施方式
[0016] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0017] 图1是本发明移液器校准方法流程图。如图1所示，本发明提供了一种移液器校准方法，其包括：S1，确定待校准移液器的通道的初始的各校准点。初始的各校准点为通道最大量程的10%、50%和100%。
[0018] S2，获取各校准点的容量测量数据，获得各校准点的容量测量平均值；基于各校准点的容量测量平均值和量程，得到各校准点的容量误差值。容量测量数据包括M个容量测量值，M为大于1的整数。M取6。
[0019] 例如，10%校准点的容量测量数据为： = { }；
式中： 为10%校准点的容量测量数据， 为10%校准点的第1个容量测
量值， 为10%校准点的第2个容量测量值， 为10%校准点的第3个容量测量
值， 为10%校准点的第4个容量测量值， 为10%校准点的第5个容量测量值，
为10%校准点的第6个容量测量值。
[0020] 具体地，S2包括：S21，获取各校准点的初始容量测量数据。
[0021] S22，基于各校准点的初始容量测量数据得到各校准点的初始容量测量平均值。
[0022] S23，基于各校准点的初始容量测量数据和初始容量测量平均值，得到各校准点的测量离散度。如果测量离散度越大，说明测量的稳定性比较差，引起稳定性比较差的原因可能是某次测量时的误差较大引起的，需要将这次误差较大的测量值剔除，然后再重新进行称量。
[0023] 测量离散度表达式为：；
式中： 表示第i个校准点的测量离散度， ， 为校准点的总数
量， 为第i个校准点的第m个容量测量值， ， 为第i个校准点的初
始容量测量平均值。
[0024] S24，对各校准点的测量离散度进行判断，若当前校准点的测量离散度小于离散度设定值，则执行S25，若当前校准点的测量离散度大于或者等于离散度设定值，则执行S26。优选地，离散度设定值为99.73%。
[0025] S25，将当前校准点的初始容量测量数据作为当前校准点的容量测量数据，将当前校准点的初始容量测量平均值作为当前校准点的容量测量平均值；基于当前校准点的容量测量数据和量程，得到当前校准点的容量误差值；容量误差值表达式为：；
式中： 为第i个校准点的容量误差值， 为第i个校准点的量程， 为第i个校
准点的容量测量平均值。
[0026] S26，基于当前校准点的初始容量测量数据和量程，得到当前校准点的初始容量误差值；基于当前校准点的初始容量误差值和初始容量测量平均值计算得到当前校准点各容量测量值的误差判定值，若存在误差判定值大于0，则将误差判定值大于0的容量测量值剔除，重新进行测量并返回至S22，若各容量测量值的误差判定值均小于0，则将当前校准点的初始容量测量数据作为当前校准点的容量测量数据，将当前校准点的初始容量测量平均值作为当前校准点的容量测量平均值；基于当前校准点的容量测量数据和量程，得到当前校准点的容量误差值。
[0027] 进一步地，误差判定值表达式为：；
式中： 为第i个校准点的第m个容量测量值的误差判定值， 为第i个校准点
的初始容量误差值， 。
[0028] S3，若当前校准点的容量误差值在设定容量误差范围内，则保留当前校准点；若当前校准点的容量误差值超出设定容量误差范围，则保留当前校准点的同时在当前校准点的前边和后边新增校准点。新新增的校准点为通道的最大量程的10等分点位，其中通道的最大量程的10等分点位为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%；当前校准点的前边为小于当前校准点的第一个10等分点位，当前校准点的后边为大于当前校准点的第一个10等分点位。优选地，每个量程均有一个对应的设定容量误差范围，各量程的设定容量误差范围如表1所示。
[0029] 表1 各量程的设定容量误差范围校准点/量程调节点（μL） 设定容量误差范围（±%）
20‑39 4.0
40‑99 3.0
100‑299 2.0
300‑499 1.5
500‑1249 1.0
1250‑2499 0.5
2500‑10000 0.6
10%校准点只向后增加校准点位，100%校准点只向前增加校准点位。
[0030] 如50%这个校准点超出设定容量误差范围，那么再增加40%和60% 的校准点，如果10%校准点超出设定容量误差范围，增加20%的校准点，如果100%校准点超出设定容量误差范围，则增加90%的校准点位。
[0031] S4，对新增的校准点执行S2‑S3，直至各校准点的容量误差值均在设定容量误差范围内或校准点的点位达到通道的最大量程的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%，得到各校准点的容量测量数据和容量测量平均值。
[0032] S5，将容量误差值超出设定容量误差范围的校准点作为待校准的校准点。
[0033] S6，基于各待校准的校准点的容量测量平均值和量程获得各待校准的校准点的初始校准量。
[0034] 具体地，对当前待校准的校准点进行判断，若与当前待校准的校准点相邻的校准点的数量为0，则当前待校准的校准点的初始校准量表达式为： ；若与当前待校准的校准点相邻的校准点的数量为1，则当前待校准的校准点的初始校准量表达式为：；若与当前待校准的校准点相邻的校准点的数量为2，则
对当前待校准的校准点的容量测量平均值和量程进行判断，若当前待校准的校准点的容量测量平均值减去当前待校准的校准点的量程的值小于0，则当前待校准的校准点的初始校准量表达式为： ，若当前待校准的校准点的容量测量
平均值减去当前待校准的校准点的量程的值大于0，则当前待校准的校准点的初始校准量表达式为： ；相邻的校准点为相邻的10等分点位。
[0035] 式中： 为第k个待校准的校准点的初始校准量， ，A表示待校准的校准点的总数量， 为第k个待校准的校准点的量程， 为第k个待校准的校准点的容量测量平均值， 为第一中间参数， ， 为与第k个待校准
的校准点相邻的校准点的容量测量平均值， 为与第k个待校准的校准点相邻的校准点的量程； 为第二中间参数， ， 为与第k个待校准
的待校准相邻的后边的校准点的容量测量平均值， 为与第k个待校准的待校准相邻的后边的校准点的量程， 为第三中间参数， ， 为与
第k个待校准的待校准相邻的后边的校准点的容量测量平均值， 为与第k个待校准的待校准相邻的后边的校准点的量程。
[0036] S7，基于各校准点的容量测量数据获得各校准点的权重系数。
[0037] 具体地，S7包括：S71，判断当前校准点是否存在相邻校准点，若当前校准点无相邻校准点，则令当前校准点的权重系数为1；若存在相邻校准点，则执行S72。
[0038] S72，对当前校准点的M个容量测量值进行归一化处理，得到当前校准点的M个归一化值。表达式为：；
式中： 表示第i个校准点的第m个归一化值， 表示第i个校准点的M个容量测
量值， 表示第i个校准点的M个容量测量值的极小值， 表示第i个校准点
的M个容量测量值的极大值。
[0039] S73，对当前校准点的M个归一化值求比值，得到当前校准点的M个比值。表达式为：；
式中： 表示第i个校准点的第m个比值。
[0040] S74，基于当前校准点的M个比值得到当前校准点的信息熵。表达式为：；
式中： 表示第i个校准点的信息熵， ，满足 。
[0041] S75，基于当前校准点的信息熵得到当前校准点的信息熵冗余度。表达式为：；
式中： 为第i个校准点的信息熵冗余度。
[0042] S76，对各校准点均执行S71‑S75，得到各校准点的信息熵冗余度。
[0043] S77，基于当前校准点的信息熵冗余度以及与当前校准点相邻的校准点的信息熵冗余度计算得到当前校准点的权重系数。表达式为：；
式中： 表示第i个校准点的权重系数， 表示与第i个校准点相邻的第t个校准
点的信息熵冗余度，T表示与第i个校准点相邻的校准点的数量， 。
[0044] S8，基于各校准点的权重系数以及各待校准的校准点的初始校准量得到各待校准的校准点的最终校准量。
[0045] S8包括以下子步骤：S81，用各校准点的容量测量平均值减去各校准点的量程，得到各校准点的校正差值。
[0046] S82，基于与当前待校准的校准点相邻的校准点的校正差值以及与当前待校准的校准点相邻的校准点的权重系数得到当前校准点的调节量。第k个待校准的校准点的调节量为：；
式中： 表示与第k个待校准的校准点相邻的第j个校准点的校正差值， 表示第
k个待校准的校准点的调节量， 表示与第k个待校准的校准点相邻的第j个校准点的权重系数；N为与第k个待校准的校准点相邻的校准点的总数量， 。
[0047] S83，用当前待校准的校准点的初始校准量减去当前待校准的校准点的调节量，得到当前待校准的校准点的最终校准量。
[0048] S84，对各待校准的校准点均执行S81‑S83，得到各待校准的校准点的最终校准量。
[0049] S9，基于各待校准的校准点的最终校准量对各待校准的校准点进行校准，得到校准后移液器。
[0050] 为了确定移液器是否能进行校准，当待校准移液器为多通道移液器时，在S5之前还包括：基于各校准点的容量测量平均值和容量测量数据判断待校准移液器是否能进行
校准，若能则执行S5，若不能，则结束校准。
[0051] 具体地：获取各通道相同的校准点的容量测量平均值的极大值和极小值。
[0052] 基于各通道相同的校准点的容量测量平均值的极大值和极小值以及各通道相同的校准点的容量测量值计算得到各校准点的校准判定值，若存在校准判定值小于0，则结束校准，移液器返厂维修，若不存在校准判定值小于0，则执行S5。
[0053] 校准判定值表达式为：；
式中： 为校准判定值， 为各通道相同的校准点的容量测量值的极大值，
为各通道相同的校准点的容量测量值的极小值， 为各通道相同的校准点的容量测量平均值的极大值， 为各通道相同的校准点的容量测量平均值的极小值。
[0054] 当待校准移液器为单通道移液器时，在S5之前还包括：基于各校准点重新进行测量的次数判断待校准移液器是否能进行校准，若能则执行S5，若不能，则结束校准。
[0055] 具体为：若存在任一校准点重新进行测量的次数大于等于设定重新测量次数，则结束校准，否则执行S5。本实施例中，设定重新测量次数为5。
[0056] 具体地，以某单通道最大量程为200μL的待校准移液器为例，初始的校准点为3个，分别为最大量程的10%、50%和100%，每个校准点通过天平称量6次，一共会称量3*6=18次，将天平称量的重量转化为体积的数值，就可以得到每一次的容量测量值。初始的各校准点的初始容量测量数据如表2所示。
[0057] 表2 初始的各校准点的初始容量测量数据校准点 10%校准点 50%校准点 100%校准点
点位量程（μL） 20 100 200
称量次数1（μL） 21.30 96.50 201.20
称量次数2（μL） 21.40 96.40 201.50
称量次数3（μL） 21.20 96.60 201.60
称量次数4（μL） 21.30 96.50 201.60
称量次数5（μL） 21.40 96.90 201.70
称量次数6（μL） 21.50 96.70 201.50
初始容量测量平均值（μL） 21.35 96.60 201.52
基于表达式 计算得到10%校准点的测量离散
度为0.57、50%校准点的测量离散度为0.98，100%校准点的测量离散度为0.94，离散度设定值为0.9973，可知，10%校准点、50%校准点和100%校准点的测量离散度均小于离散度设定值，数据均正常，无需重新进行测量。
[0058] 将初始的各校准点的初始容量测量数据作为初始的各校准点的容量测量数据，将初始的各校准点的初始容量测量平均值作为初始的各校准点的容量测量平均值。基于初始的各校准点的容量测量数据和量程，得到当前校准点的容量误差值，具体地：基于表达式 计算得到10%校准点的容量误差值为‑6.32%，
50%校准点的容量误差值为3.52%，100%校准点的容量误差值为‑0.75%，由最大量程为200μL可知，10%校准点的量程为20μL，50%校准点的量程为100μL，100%校准点的量程为200μL，由表1可知，10%校准点的容量误差值不在20μL‑39μL的设定容量误差范围内，需要新增加20%校准点，50%校准点的容量误差值不在40μL‑99μL的设定容量误差范围内，需要新增加40%校准点和60%校准点，100%校准点的容量误差值在100μL‑299μL的设定容量误差范围内，不需要新增加校准点，因此，新增加的校准点为20%校准点、40%校准点和60%校准点，新增加的各校准点的初始容量测量数据如表3所示。
[0059] 表3 新增加的各校准点的初始容量测量数据校准点 20%校准点 40%校准点 60%校准点
点位量程（μL） 40 80 120
称量次数1（μL） 40.30 81.5 120.90
称量次数2（μL） 40.40 81.6 120.80
称量次数3（μL） 40.20 81.2 120.70
称量次数4（μL） 42.30 81.3 120.90
称量次数5（μL） 38.40 81.6 120.60
称量次数6（μL） 40.50 81.5 120.70
初始容量测量平均值（μL） 40.35 81.45 120.77
基于表达式 计算得到20%校准点的测量离散度
为6.78，40%校准点的测量离散度为0.9，60%校准点的测量离散度为0.66，可知，40%校准点和60%校准点的测量离散度均小于离散度设定值，数据均正常，无需重新进行测量，将40%校准点和60%校准点的初始容量测量数据作为40%校准点和60%校准点的容量测量数据，将40%校准点和60%校准点的初始容量测量平均值作为40%校准点和60%校准点的容量测量平均值；基于40%校准点和60%校准点的容量测量数据和量程，得到40%校准点和60%校准点的容量误差值，具体地，基于表达式 计算得到40%校准点的容量误差值为‑
1.78%，60%校准点的容量误差值为‑0.63%，由最大量程为200μL可知，40%校准点的量程为80μL，60%校准点的量程为120μL，由表1可知，40%校准点的容量误差值在40μL‑99μL的设定容量误差范围内，不需要新增加校准点，60%校准点的容量误差值在100μL‑299μL的设定容量误差范围内，不需要新增加校准点的。
[0060] 20%校准点的测量离散度大于散度设定值，需要对20%校准点的初始容量测量数据进行重新测量。
[0061] 基于表达式 计算得到20%校准点的初始容量误差值为0.88，基于表达式 得到20%校准点的6个容量测量值的误差判定值
分别为‑1.68、‑1.68、‑1.58、0.22、0.22和‑1.58，由于0.22大于0，需要对0.22对应的容量测量值进行重新测量，即对42.30和38.40这两个数值重新进行测量，重新测量后的容量测量值分别为40.30和40.40，重新测量后的20%校准点的测量离散度为0.57，小于离散度设定值，无需重新进行测量。重新测量后的新增的各校准点的容量测量数据如表4所示。
[0062] 表4 重新测量后的新增的各校准点的容量测量数据校准点 20%校准点 40%校准点 60%校准点
点位量程（μL） 40 80 120
称量次数1（μL） 40.30 81.5 120.90
称量次数2（μL） 40.40 81.6 120.80
称量次数3（μL） 40.20 81.2 120.70
称量次数4（μL） 40.30 81.3 120.90
称量次数5（μL） 40.40 81.6 120.60
称量次数6（μL） 40.50 81.5 120.70
容量测量平均值（μL） 40.35 81.45 120.77
重新测量后的20%校准点的容量误差值为‑0.87%，由最大量程为200μL可知，20%校准点的量程为40μL，由表1可知，20%校准点的容量误差值在40μL‑99μL的设定容量误差范围内，无需新增校准点，则最终的校准点为10%校准点、20%校准点、40%校准点、50%校准点、60%校准点和100%校准点，各校准点的容量测量数据如表5所示。
[0063] 表5 各校准点的容量测量数据校准点 10%校准点 20%校准点 40%校准点 50%校准点 60%校准点 100%校准点
点位量程（μL） 20 40 80 100 120 200
称量次数1（μL） 21.30 40.30 81.5 96.50 120.90 201.20
称量次数2（μL） 21.40 40.40 81.6 96.40 120.80 201.50
称量次数3（μL） 21.20 40.20 81.2 96.60 120.70 201.60
称量次数4（μL） 21.30 40.30 81.3 96.50 120.90 201.60
称量次数5（μL） 21.40 40.40 81.6 96.90 120.60 201.70
称量次数6（μL） 21.50 40.50 81.5 96.70 120.70 201.50
容量测量平均值（μL） 21.35 40.35 81.45 96.60 120.77 201.52
只有20%校准点重新进行测量了1次，所以不存在校准点重新进行测量的次数大于等于5次，所以当前待校准移液器能进行校准。
[0064] 其中，需要进行校准的校准点为10%校准点和50%校准点，10%校准点存在1个相邻的校准点，50%校准点存在2个相邻的校准点，基于公式 计算得到10%校准点的初始校准量为18.72μL，基于公式 计算
得到50%校准点的初始校准量为104.11μL。
[0065] 基于表达式 归一化处理后各校准点的6个归一化值，如表6所示。
[0066] 表6 各校准点的6个归一化值10%校准点 20%校准点 40%校准点 50%校准点 60%校准点
0.33 0.33 0.75 0.2 1
0.67 0.67 1 0 0.67
0 0 0 0.4 0.33
0.33 0.33 0.25 0.2 1
0.67 0.67 1 1 0
1 1 0.75 0.6 0.33
进一步基于表达式 得到各校准点的6个比值，如表7所示。
[0067] 表7 各校准点的6个比值10%校准点 20%校准点 40%校准点 50%校准点 60%校准点
0.11 0.11 0.2 0.08 0.30
0.22 0.22 0.27 0.00 0.20
0 0 0 0.17 0.10
0.11 0.11 0.07 0.08 0.30
0.22 0.22 0.27 0.42 0
0.33 0.33 0.2 0.25 0.10
进一步基于表达式 得到各校准点的信息熵，如
表8所示。
[0068] 表8 各校准点的信息熵10%校准点 20%校准点 40%校准点 50%校准点 60%校准点
0.86 0.86 0.85 0.80 0.84
进一步基于表达式 得到各校准点的信息熵冗余度，如表9所示。
[0069] 表9 各校准点的信息熵冗余度10%校准点 20%校准点 40%校准点 50%校准点 60%校准点
0.14 0.14 0.15 0.20 0.16
进一步基于表达式 计算得到各校准点的权重系数，如表10所示。
[0070] 表10 各校准点的权重系数校准点位 10%校准点 20%校准点 40%校准点 50%校准点 60%校准点
权重系数 0.50 0.50 0.43 0.39 0.44
进一步基于表达式 计算得到10%校准点的调节量为0.165，50%校
准点的调节量为0.48。
[0071] 进一步用当前待校准的校准点的初始校准量减去当前待校准的校准点的调节量，得到10%校准点的最终校准量为18.56μL，50%校准点的最终校准量为103.63μL。
[0072] 基于10%校准点的最终校准量18.78μL对10%校准点进行校准，基于50%校准点的最终校准量103.81μL对50%校准点进行校准，得到校准后的移液器。
[0073] 将通过本发明的方法进行校准后的移液器与通过现有的方法进行校准后的移液器进行对比，结果如表11所示。
[0074] 表11 本发明的方法与现有的方法对比
[0075] 从表11可以看出，通过本发明的方法进行校准后的移液器在20μL、100μL、和200μL三个量程的误差百分比相对于通过现有的方法进行校准后的移液器在20μL、100μL、和200μL三个量程的误差百分比更小，结果表明通过本发明的方法进行校准后的移液器具有更准确的精度。
[0076] 以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
