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移液器的人体工程学设计如何改善实验结果
摘要
移液过程中的人体工程学会对移液技术及移液结果产生影响。分析和应用朝着更灵敏、更小型化、执行速度更快的方向发展。为了从这些分析中获得可靠数据，必须避免微小的体积误差，因为它们会对实验结果的质量产生重大影响。
国际红点奖设计获得者Tacta手动移液器
实验室工作人员容易患的工作相关上肢失调（WRULD）是一个被普遍关注的问题。实验室工作人员平均花费大量时间进行移液操作，平均每天约 2 小时，相当于每年 500小 时。尽管没有有关每人可以进行多少移液操作的官方限制，但是已有研究表明，每年超过 300 小时的移液操作会增加肌肉骨骼损伤的风险。因此，移液人体工程学显得非常重要，尤其是对于长时间的连续移液操作。符合人体工程学的移液器具有重量轻、移液器长度短、吸头安装用力小、移液力及吸头弹出力低、符合人体工程学的指钩、易于握持的非圆形横截面，以及容量调节轻便等特征。相比之下，不符合人体工程学的移液器往往更重、更长，并且需要更大的力气来操作。由于操作移液器需要力气，所以适用此类移液器可能导致拇指、肩部、颈部和背部疲劳。不良人体工程学设计会导致疲劳，进而使得工作中的错误率增加。所有赛多利斯移液器均为符合人体工程学的移液器，可最大限度地减少用户手部压力，同时保证可靠的准确度和精度。例如，赛多利斯Tacta? 手动移液器赢得了包括人体工程学在内的良好产品设计方面的国际奖项（2016年红点设计奖获得者）。在本应用说明中，我们描述了如何使用符合人体工程学的赛多利斯Tacta? 移液器（移液枪）及良好的移液技术来提高分析结果的质量。
实验材料和方法
通过计算每支移液器在 30 分钟内移液结果的标准差来测试手动移液器 3 小时内的移液表现。将Tacta? 手动移液器与另外两种常见型号的手动移液器进行了比较，它们比Tacta? 更重、更长，并且需要更大的力气来进行操作。图中的每个数据点至少包含 60 个单独的测量值。所有移液器均使用匹配的原厂吸头进行测试。所有移液器在测试前均进行了维护和校准。
移液技术对结果的影响采用手动移液器进行连续稀释来测试。在吸液过程中以 30 - 45 度角度握持移液器（取代垂直握持），以此作为使用错误移液角度的移液测试。进行了沙门氏菌 DNA 的 7 次倍比稀释。在执行每个稀释步骤后更换移液器吸头。进行了三次重复实验。使用 NanoDrop? 2000（ThermoFisher Scientific）对样品浓度进行定量。计算连续稀释浓度和稀释比例的准确度，以确定移液结果的质量。
移液器人体工程学设计带来的好处
结果表明，与未基于人体工程学设计的手动移液器相比，使用符合人体工程学的手动移液器获得的结果质量存在显著差异。对于符合人体工程学的移液器，即使在执行数小时移液操作后，所得数据的标准偏差仍然很小，这表明结果具有良好的重现性。
图1：在 3 小时的连续移液操作中，符合人体工程学的手动移液器（Tacta? 移液器）与未针对人体工程学进行优化的两个移液器的比较。移液器 A 和移液器 B 是未针对人体工程学进行优化的移液器，它们更重、更长，并且需要更大的操作力。
然而，对于较重、较长且需要更大操作力的移液器，随着移液时间的增加，观察到结果的标准偏差有增加的趋势，这表明随着时间的推移，实验结果的精确性有所下降。图表显示，这些移液器的性能逐渐降低，尤其是在最后一小时，而符合人体工程学的移液器结果仍然保持一致，甚至略有改善。由这些结果推断，当在长时间连续移液操作中使用重、长且需要更大操作力的移液器时，用户疲劳会影响移液结果。操作这种移液器会使肌肉疲劳，因此随着移液时间的延长，引起移液错误的风险也将增加。另一方面，设计符合人体工程学的移液器可减少疲劳，并确保整个连续移液操作结果的可靠性。
让移液技术更科学
移液器人体工程学的其他方面也会影响结果的重现性。当移液操作不符合人体工程学时，移液期间的疼痛或疲劳将会增加移液器错误握持或移液操作节奏不均一及时机控制不佳的倾向。根据 ISO 8655-2，所有这些因素都会导致移液结果出现误差。
测试了以错误角度握持移液器对结果质量的影响。在连续稀释中，前期在试管或板孔中的任何移液错误都会传递到后续的试管或板孔中。图 2 显示，以错误角度握持移液器进行连续稀释（管 7）的最多次稀释浓度与预期浓度相比，误差（不准确度）为 9.4%。表 1 显示，当使用错误的移液角度时，稀释比例与预期值不同。
图2：连续稀释浓度的准确性。以错误的移液角度操作手动移液器导致的连续稀释浓度误差%（与目标浓度的偏差）。
试管 预期浓度
(ng/μL) 预期稀释比例 错误的移液角度导致的稀释比例
1 989.7 1:1 1:1
2 494.8 1:2 1:2
3 247.4 1:4 1:4
4 123.7 1:8 1:8
5 61.9 1:16 1:15
6 30.9 1:32 1:29
7 15.5 1:64 1:58
表1：预期稀释浓度及比例与以错误的移液角度操作手动移液器所得的连续稀释比例
我们呈现的科学结论
在需要进行大量移液操作的实验室中，为实验室工作人员提供符合人体工程学的移液器将提高分析结果的质量。不符合人体工程学的移液器可能会导致错误的移液角度，这可能导致连续稀释的不准确度接近 10%。符合人体工程学的移液器可减少长时间连续移液操作引起的疲劳，确保即使在执行持续数小时移液操作后也能将标准偏差保持在较低水平。符合人体工程学的赛多利斯移液器还可降低因疼痛和疲劳导致移液技术变差，进而导致移液错误的风险。因此，赛多利斯移液器广泛应用于制药实验室、研究机构、高校、医疗保健和工业实验室，因其科学的设计、易于使用的特性和可靠性而广受赞誉。
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