先说结论
现场反馈「体积不准」,十次里有六七次最后查出来不是设备坏了,而是把物理下限当成了故障,或者用错了芯片。所以排查的第一步不是拆机器,是把现象说清楚。
同一块板上取同一列的 8 个孔(整板抽样 16 孔也可以),用称重法或荧光染料法测实际体积,算两个数:均值相对目标的偏差,和孔间的变异系数 CV。这两个数决定了往哪个方向查。
判断门槛用该档位的指标,不要跨档位比较:0.1µL 档准确度偏差应小于 5%、CV 不超过 2%;大于 5µL 的档位偏差应小于 2%,5µL 档 CV 不超过 1%。
| 观察到的现象 | 属于 | 优先排查 |
|---|---|---|
| 所有孔都偏小或偏大,重复性好 | 准确度 | 残留占比、芯片选型、液体性质 |
| 个别孔偏小,其余正常 | 精密度 | 气泡、喷口堵塞、液面 |
| 前半板正常,后半板逐渐偏小 | 精密度 | 液面下降、管路进气 |
| 固定某几列或某个区域异常 | 精密度 | 板位、载体平整度、喷头偏移 |
| 同一程序两次结果差很多 | 精密度 | 气泡、芯片状态、环境 |
两种情况同时存在时,先解决波动。波动大的时候测出来的均值不可信,这时候谈准确度没有意义。
微流控隔膜泵靠微液滴逐滴累加达到目标体积,泵腔、流道、喷口处总有一小段液体推不出去,这个量相对稳定,是结构决定的,不是缺陷。
关键在于它占目标体积的比例。假设残留是固定值 r,目标体积 V,喷射 n 次,相对偏差大致是 n·r/V——喷得越多次,叠加得越多;目标体积越小,占比越大。0.1µL 的目标下,几十分之一微升的残留就足以让偏差超过 5%,而同样的残留放在 5µL 上几乎看不出来。
这条决定了三件事:一是小体积档位要按小体积的指标验收,不能拿大体积的期望值去要求它;二是体积需求允许时,优先选喷量大的芯片减少喷次;三是目标体积确实很小时,可以改思路——先配母液再稀释,把「分 0.1µL 原液」变成「分 1µL 稀释液」,误差的绝对值不变,相对误差直接降一个数量级。
设备以 Tip 头作为液体容器时死体积小于 6µL,且可以回收,珍贵样本的损耗主要来自这里,不是来自残留本身。残留具体是怎么产生的、微液滴如何逐滴累加,见纳升分液凭什么「够准」。
这是现场反馈里出现频次很高的假故障。AcuDri-100 有两个芯片系列:CHIP I 的单次喷量是 0.1µL 和 0.5µL,CHIP II 是 1µL 和 5µL。两片芯片的分工不是「谁更准」,而是「谁能做多大、谁能做多小」。
| 目标体积 | 建议芯片 | 单次喷量 | 喷射次数 |
|---|---|---|---|
| 0.1µL | CHIP I | 0.1µL | 1 |
| 0.5µL | CHIP I | 0.5µL | 1 |
| 1µL | CHIP II | 1µL | 1 |
| 5µL | CHIP II | 5µL | 1 |
| 10µL | CHIP II | 5µL | 2 |
| 50µL | CHIP II | 5µL | 10 |
CHIP I 的价值在于「能做 0.1µL 这个小体积」,不在于「精度更高」。拿它去打 5µL,喷射次数从 1 次变成 10 次,固定残留也跟着发生 10 次,同时还慢——这是典型的用错工具,不是设备问题。
反过来,大体积用大芯片,喷次少、残留叠加少,速度也快。整板耗时主要取决于孔位移动与定位,喷射次数的影响相对较小,具体实测数据见性能评估报告。
气泡是精密度问题的头号来源,症状很有辨识度:前几个孔正常,后面逐渐偏小或断续;偶尔一整孔明显缺失。
常见的四个成因:换液或清洗后管路没有充分排气;Tip 头与容器接口密封不良,吸液时带进空气;液面过低导致吸空;液体脱气不充分,溶解气体在泵腔里析出。
处理动作很直接:先执行灌注排气,肉眼确认管路里没有成段气泡;检查接口是否到位;保证液面留有余量,别等见底再换;对易析气的液体提前静置或脱气。做完这几步重跑一遍,波动通常会明显收敛。
同一台设备换一种液体,结果可能完全不同。这一步的判断方法很简单:换纯水重跑一遍。偏差消失,问题就在液体,不在设备。
| 液体类型 | 典型现象 | 处理方向 |
|---|---|---|
| 高粘度(甘油、60% 甘油、PDMS) | 速度下降,体积基本可控 | 无需重新校准,适当降低通量预期 |
| 易挥发(酒精、部分有机溶剂) | 实测偏小,且随操作时长加剧 | 缩短暴露时间、减少开盖、必要时降低环境温度 |
| 含表面活性剂(Triton 类) | 易起泡,气泡夹带造成波动 | 静置消泡,避免剧烈吸取 |
| 高盐或高蛋白体系 | 喷口盐析、蛋白沉积,逐次偏小 | 批次间水洗,定期酸洗或碱洗 |
| 含微球或颗粒 | 颗粒沉降导致浓度不均 | 分液期间保持混匀 |
微液滴累加式分液对粘度的适应性较好,粘稠液体通常不需要重新校准,代价是速度。这一点容易被误解成「设备变慢了是不是坏了」,其实不是。
堵塞的表现比气泡更局部:个别孔液滴偏移或缺失,或者同一孔重复分液时体积不稳。高盐、高蛋白体系长时间不清洗,残留干结在喷口,下次开机基本就会碰上。
设备内置双清洗管路,三种模式对应不同的残留类型:
| 清洗模式 | 针对的残留 | 建议频次 |
|---|---|---|
| 水洗 | 水基溶液、日常换液 | 每次换液、每天结束 |
| 酸洗 | 蛋白、盐类沉积 | 每周,或蛋白体系每批次后 |
| 碱洗 | 有机残留 | 每周,或有机体系每批次后 |
比清洗频次更重要的是停机前的处理:长时间停机前必须清洗并排空管路,残留干结是不可逆的,下次开机直接表现为堵塞或体积异常。操作细节见分液流程说明。
另外,分液芯片内置计数芯片,会自动记录喷液次数。纯净水测试条件下芯片寿命超过 100 万次喷液,腐蚀性试剂会缩短寿命。当喷液次数接近上限、且偏差开始系统性变大时,先怀疑芯片老化,换一片新芯片重跑,能直接验证芯片是否老化。
这一类问题的特征是异常位置固定:总是某几列、某个角落,或者换一块板之后异常跟着板走。
成因包括板没有完全落位、板架不平、非标载体(生物芯片、微流控芯片)的定位基准没有设好、长期使用后平台水平有变化。设备支持客户免标定,操作门槛低,但免标定指的是液体体积不需要人工标定,不等于载体的物理定位可以随意。
判断方法:同一程序换一块同规格的板重跑。异常跟着「位置」走,是机械;跟着「板」走,是板本身的变形或孔位公差。前者调设备,后者换板。
湿度偏低时静电积累,微小液滴会偏离落点或挂在喷口,表现为个别孔体积不足;温度影响粘度和挥发速率,同一套程序在冬夏两季可能给出不同结果;超净台或生物安全柜里的强气流会吹偏液滴,尤其是 0.1µL 这个量级。
设备的工作条件是 10–35℃、相对湿度 20%–80%。如果环境明显偏离,先把环境调回来再谈排查,否则测出来的数据没有参考价值。
按下面的顺序走,前六步都不需要拆机、不需要改软件参数,绝大多数问题能在半小时内定位。
| 顺序 | 检查项 | 耗时 | 判定标准 |
|---|---|---|---|
| 1 | 清洗 + 灌注排气 | 约 10 分钟 | 管路无成段气泡,喷口出液连续 |
| 2 | 换一片新芯片重跑 | 约 15 分钟 | 偏差是否回到指标内 |
| 3 | 核对芯片型号与目标体积 | 2 分钟 | 喷射次数是否合理 |
| 4 | 换纯水重跑 | 约 15 分钟 | 偏差是否消失,判断是否为液体问题 |
| 5 | 换板或换载体位置重跑 | 约 10 分钟 | 异常是否跟着位置走 |
| 6 | 核对温湿度与气流 | 即时 | 是否在 10–35℃、20%–80% RH |
| 7 | 联系售后校准或检修 | — | 以上六步全部排除之后 |
正常情况下不需要。AcuDri-100 支持客户免标定操作,即便分配粘稠液体也无需重新校准。只有三种情况建议联系售后校准:更换核心部件之后、长期使用后出现精度下降、质控检测发现偏差超出指标。
在指标内,不算故障。0.1µL 档的准确度偏差指标是小于 5%、CV 不超过 2%;大于 5µL 的档位偏差应小于 2%。判断是否异常要跟同档位指标比,不能拿小体积的偏差去对标大体积的表现。如果偏差持续超出指标,按第九节的顺序表往下走。
因为固定残留占目标体积的比例变小了。同一片芯片分 5µL 和分 0.5µL,残留的绝对量是一样的,但相对误差差了十倍。这也是大体积建议用 CHIP II 的原因:喷次少,残留叠加的次数也少。
通常不需要。微液滴累加式分液对粘度的适应性较好,粘稠液体的表现是速度下降,体积仍然可控。极粘稠的体系可能影响喷射节拍,部分有机溶剂可能与芯片材料存在兼容性问题,建议使用前先用小样测试验证。
换液时、每天结束、每周定期维护,以及发现分液异常时。长时间停机前必须清洗并排空,否则残留干结,下次开机就会表现为堵塞或体积异常。具体模式选择见第六节的对照表。
体积不准这件事,判断之前先确认三件事:目标体积落在哪个档位、用的哪片芯片、喷了多少次。这三件事对齐了,再谈是不是真的有问题。多数所谓故障,最后都落在这三件事上,而不是设备本身。
如果三件事都对、偏差仍然超出指标,按第九节的顺序表走一遍,基本能定位到具体环节。参数细节可以查产品规格页,不同技术路线的差异见纳升级分液技术全景,其他高频问题在产品常见问题里。
需要针对具体液体和板型做分液验证,可以联系我们安排样机测试,用你自己的试剂跑一遍,比看参数表更直接。