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移液器的人體工程學設計如何改善實驗結果

摘要

移液過程中的人體工程學會對移液技術及移液結果產生影響。分析和應用朝著更靈敏、更小型化、執(zhí)行速度更快的方向發(fā)展。為了從這些分析中獲得可靠數據，必須避免微小的體積誤差，因為它們會對實驗結果的質量產生重大影響。

國際紅點獎設計獲得者Tacta手動移液器

實驗室工作人員容易患的工作相關上肢失調（WRULD）是一個被普遍關注的問題。實驗室工作人員平均花費大量時間進行移液操作，平均每天約 2 小時，相當于每年 500小時。盡管沒有有關每人可以進行多少移液操作的官方限制，但是已有研究表明，每年超過 300 小時的移液操作會增加肌肉骨骼損傷的風險。因此，移液人體工程學顯得非常重要，尤其是對于長時間的連續(xù)移液操作。符合人體工程學的移液器具有重量輕、移液器長度短、吸頭安裝用力小、移液力及吸頭彈出力低、符合人體工程學的指鉤、易于握持的非圓形橫截面，以及容量調節(jié)輕便等特征。相比之下，不符合人體工程學的移液器往往更重、更長，并且需要更大的力氣來操作。由于操作移液器需要力氣，所以適用此類移液器可能導致拇指、肩部、頸部和背部疲勞。不良人體工程學設計會導致疲勞，進而使得工作中的錯誤率增加。所有賽多利斯移液器均為符合人體工程學的移液器，可最大限度地減少用戶手部壓力，同時保證可靠的準確度和精度。例如，賽多利斯Tacta® 手動移液器贏得了包括人體工程學在內的良好產品設計方面的國際獎項（2016年紅點設計獎獲得者）。在本應用說明中，我們描述了如何使用符合人體工程學的賽多利斯Tacta® 移液器（移液槍）及良好的移液技術來提高分析結果的質量。

實驗材料和方法

通過計算每支移液器在 30 分鐘內移液結果的標準差來測試手動移液器 3 小時內的移液表現。將Tacta® 手動移液器與另外兩種常見型號的手動移液器進行了比較，它們比Tacta® 更重、更長，并且需要更大的力氣來進行操作。圖中的每個數據點至少包含 60 個單獨的測量值。所有移液器均使用匹配的原廠吸頭進行測試。所有移液器在測試前均進行了維護和校準。

移液技術對結果的影響采用手動移液器進行連續(xù)稀釋來測試。在吸液過程中以 30 - 45 度角度握持移液器（取代垂直握持），以此作為使用錯誤移液角度的移液測試。進行了沙門氏菌 DNA 的 7 次倍比稀釋。在執(zhí)行每個稀釋步驟后更換移液器吸頭。進行了三次重復實驗。使用 NanoDrop™ 2000（ThermoFisher Scientific）對樣品濃度進行定量。計算連續(xù)稀釋濃度和稀釋比例的準確度，以確定移液結果的質量。

移液器人體工程學設計帶來的好處

結果表明，與未基于人體工程學設計的手動移液器相比，使用符合人體工程學的手動移液器獲得的結果質量存在顯著差異。對于符合人體工程學的移液器，即使在執(zhí)行數小時移液操作后，所得數據的標準偏差仍然很小，這表明結果具有良好的重現性。

圖1：在 3 小時的連續(xù)移液操作中，符合人體工程學的手動移液器（Tacta® 移液器）與未針對人體工程學進行優(yōu)化的兩個移液器的比較。移液器 A 和移液器 B 是未針對人體工程學進行優(yōu)化的移液器，它們更重、更長，并且需要更大的操作力。

然而，對于較重、較長且需要更大操作力的移液器，隨著移液時間的增加，觀察到結果的標準偏差有增加的趨勢，這表明隨著時間的推移，實驗結果的精確性有所下降。圖表顯示，這些移液器的性能逐漸降低，尤其是在最后一小時，而符合人體工程學的移液器結果仍然保持一致，甚至略有改善。由這些結果推斷，當在長時間連續(xù)移液操作中使用重、長且需要更大操作力的移液器時，用戶疲勞會影響移液結果。操作這種移液器會使肌肉疲勞，因此隨著移液時間的延長，引起移液錯誤的風險也將增加。另一方面，設計符合人體工程學的移液器可減少疲勞，并確保整個連續(xù)移液操作結果的可靠性。

讓移液技術更科學

移液器人體工程學的其他方面也會影響結果的重現性。當移液操作不符合人體工程學時，移液期間的疼痛或疲勞將會增加移液器錯誤握持或移液操作節(jié)奏不均一及時機控制不佳的傾向。根據 ISO 8655-2，所有這些因素都會導致移液結果出現誤差。

測試了以錯誤角度握持移液器對結果質量的影響。在連續(xù)稀釋中，前期在試管或板孔中的任何移液錯誤都會傳遞到后續(xù)的試管或板孔中。圖 2 顯示，以錯誤角度握持移液器進行連續(xù)稀釋（管 7）的最多次稀釋濃度與預期濃度相比，誤差（不準確度）為 9.4%。表 1 顯示，當使用錯誤的移液角度時，稀釋比例與預期值不同。

圖2：連續(xù)稀釋濃度的準確性。以錯誤的移液角度操作手動移液器導致的連續(xù)稀釋濃度誤差%（與目標濃度的偏差）。

表1：預期稀釋濃度及比例與以錯誤的移液角度操作手動移液器所得的連續(xù)稀釋比例

我們呈現的科學結論

在需要進行大量移液操作的實驗室中，為實驗室工作人員提供符合人體工程學的移液器將提高分析結果的質量。不符合人體工程學的移液器可能會導致錯誤的移液角度，這可能導致連續(xù)稀釋的不準確度接近 10%。符合人體工程學的移液器可減少長時間連續(xù)移液操作引起的疲勞，確保即使在執(zhí)行持續(xù)數小時移液操作后也能將標準偏差保持在較低水平。符合人體工程學的賽多利斯移液器還可降低因疼痛和疲勞導致移液技術變差，進而導致移液錯誤的風險。因此，賽多利斯移液器廣泛應用于制藥實驗室、研究機構、高校、醫(yī)療保健和工業(yè)實驗室，因其科學的設計、易于使用的特性和可靠性而廣受贊譽。

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