ISO 23783-2:2022
(Main)Automated liquid handling systems — Part 2: Measurement procedures for the determination of volumetric performance
Automated liquid handling systems — Part 2: Measurement procedures for the determination of volumetric performance
This document specifies procedures for the determination of volumetric performance of automated liquid handling systems (ALHS), including traceability and estimations of measurement uncertainty of measurement results. This document is applicable to all ALHS with complete, installed liquid handling devices, including tips and other essential parts needed for delivering a specified volume, which perform liquid handling tasks without human intervention into labware. NOTE For terminology and general requirements of automated liquid handling systems, see ISO 23783-1. Determination, specification, and reporting of volumetric performance of automated liquid handling systems is described in ISO 23783-3.
Systèmes automatisés de manipulation de liquides — Partie 2: Procédures de mesure pour la détermination des performances volumétriques
Le présent document spécifie les procédures pour la détermination des performances volumétriques des systèmes automatisés de manipulation de liquides (ALHS), y compris la traçabilité et les estimations de l’incertitude de mesure des résultats obtenus. Le présent document s’applique à tous les ALHS dans lesquels sont installés des dispositifs complets de manipulation de liquides, y compris les cônes et autres composants essentiels nécessaires à la distribution d’un volume spécifié, qui exécutent des tâches de manipulation de liquides avec du matériel de laboratoire, sans intervention humaine. NOTE Pour la terminologie et les exigences générales applicables aux systèmes automatisés de manipulation de liquides, voir l’ISO 23783-1. La détermination, la spécification et le compte-rendu des performances volumétriques des systèmes automatisés de manipulation de liquides sont décrits dans l’ISO 23783-3.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23783-2
First edition
2022-08
Automated liquid handling systems —
Part 2:
Measurement procedures for
the determination of volumetric
performance
Systèmes automatisés de manipulation de liquides —
Partie 2: Procédures de mesure pour la détermination des
performances volumétriques
Reference number
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviated terms . 1
5 Measurement methods . 2
5.1 Overview of methods suitable for measuring ALHS performance . 2
5.2 Photometric methods . 9
5.2.1 Dual-dye ratiometric photometric method . 9
5.2.2 Single-dye photometric method . 9
5.2.3 Fluorescence method . 9
5.3 Gravimetric methods . 9
5.3.1 Single channel method . 9
5.3.2 Regression analysis . 10
5.4 Hybrid photometric/gravimetric method . 10
5.5 Dimensional methods . 10
5.5.1 Optical image analysis of droplets . 10
5.5.2 Optical image analysis of capillaries . 11
6 Equipment and preparation.11
6.1 Test equipment . 11
6.2 Manually operated single- and multi-channel pipettes .12
6.3 Preparation for testing .12
7 Thermal expansion .13
8 Traceability and measuring system uncertainty .13
8.1 Traceability . 13
8.2 Estimation of measuring system uncertainty . 13
8.2.1 Whole system approach . 13
8.2.2 Measurement model approach. 13
9 Reporting .14
Annex A (normative) Calculation of liquid volumes from balance readings .15
Annex B (normative) Dual-dye ratiometric photometric procedure .18
Annex C (normative) Single dye photometric procedure .24
Annex D (normative) Gravimetric procedure, single channel measurement .29
Annex E (normative) Gravimetric regression procedure .33
Annex F (normative) Photometric/gravimetric hybrid procedure .39
Annex G (normative) Optical image analysis of droplets .48
Annex H (normative) Fluorescence procedure.57
Annex I (normative) Optical image analysis of capillaries .70
Bibliography .76
iii
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ISO 23783-2:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 48, Laboratory equipment.
This first edition of ISO 23783-2, together with ISO 23783-1 and ISO 23783-3, cancels and replaces
IWA 15:2015.
A list of all parts in the ISO 23783 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
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ISO 23783-2:2022(E)
Introduction
Globalization of laboratory operations requires standardized practices for operating automated
liquid handling systems (ALHS), communicating test protocols, as well as analysing and reporting
of performance parameters. IWA 15:2015 was developed to provide standardized terminology, test
protocols, and analytical methods for reporting test results. The concepts developed for, and described
in, IWA 15 form the foundation of the ISO 23783 series.
Specifically, this document addresses the needs of:
— users of ALHS, as a basis for calibration, verification, validation, optimization, and routine testing of
trueness and precision;
— manufacturers of ALHS, as a basis for quality control, communication of acceptance test specifications
and conditions, and issuance of manufacturer’s declarations (where appropriate);
— test houses and other bodies, as a basis for certification, calibration, and testing.
The tests established in this document should be carried out by trained personnel.
v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 23783-2:2022(E)
Automated liquid handling systems —
Part 2:
Measurement procedures for the determination of
volumetric performance
1 Scope
This document specifies procedures for the determination of volumetric performance of automated
liquid handling systems (ALHS), including traceability and estimations of measurement uncertainty of
measurement results.
This document is applicable to all ALHS with complete, installed liquid handling devices, including tips
and other essential parts needed for delivering a specified volume, which perform liquid handling tasks
without human intervention into labware.
NOTE For terminology and general requirements of automated liquid handling systems, see ISO 23783-1.
Determination, specification, and reporting of volumetric performance of automated liquid handling systems is
described in ISO 23783-3.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 8655-6, Piston-operated volumetric apparatus – Part 6: Gravimetric reference measurement procedure
for the determination of volume
ISO 23783-1, Automated liquid handling systems — Part 1: Terminology and general requirements
ISO 23783-3, Automated liquid handling systems — Part 3: Determination, specification, and reporting of
volumetric performance
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 23783-1 apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Abbreviated terms
For the purposes of this document, the abbreviated terms given in ISO 23783-1 apply.
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ISO 23783-2:2022(E)
5 Measurement methods
5.1 Overview of methods suitable for measuring ALHS performance
When choosing a test method for an ALHS, its suitability for the specific test situation shall be evaluated.
This evaluation shall consider the systematic and random error requirements of the ALHS to which the
test method is being applied. The selected test method shall be adequate to evaluate whether the ALHS
performance is fit for its intended purpose.
NOTE 1 Fitness for purpose is a foundational concept and closely related to the process of metrological
confirmation as described in ISO 9000 and ISO 9001.
The test method shall have a sufficiently small measuring system uncertainty (MSU) for the specific
test situation. The MSU should be determined in accordance with a suitable approach (see 8.2 for more
detail).
NOTE 2 The measurement model approach for estimating MSU is described in ISO/IEC Guide 98-3 and the
[4]
measurement system approach is described in EURACHEM/CITAG Guide CG 4 .
Table 1 is intended to provide an overview of methods suitable for determining the volumetric
performance of ALHS. It provides cross-references between the method abstracts from 5.2 to 5.5, and
the corresponding procedures in Annexes B to I. It further describes the volume ranges, plate and
liquid types which can be used for testing ALHS performance with a given method. It also lists typical
systematic and random errors achievable if a test procedure is exactly followed as described in its
respective annex. The suitability of a method for a given test situation may also be determined by the
required equipment or environmental conditions under which it needs to be carried out.
Only key test equipment is listed in Table 1, while test equipment to monitor liquid and air temperatures,
relative humidity, and barometric pressure is required for each procedure, as specified in the
corresponding annexes.
2
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Table 1 — Test methods for ALHS
Typical Typical
Method Liquid Environmental
Method Plate type Volume range systematic random Test equipment
b
Ref. type conditions
a a
error error
wells µl % %
Photometric methods
5.2.1 Dual-dye ratiom- Aqueous, 96 0,1 to 350,0 2,0 to 3,0 0,15 to 0,25 Temperature: — Microplate absorbance reader capable
c
etric photometric DMSO of measuring absorbance at 520 nm
384 0,01 to 55,0 2,5 to 5,5 0,35 to 0,55
Annex B Aqueous:
method and 730 nm;
15 °C to 30 °C
— dimensionally characterized 96- or
c
DMSO :
384-well microplates with optically
clear bottom;
19 °C to 30 °C
d
RH : 20 % to 90 %
— calibration plate for plate reader;
— microplate shaker;
— balance;
— spectrophotometer capable of
measuring absorbance at 520 nm and
730 nm;
— pH meter;
— volumetric flasks.
a
Typically, larger test volumes lead to smaller errors.
b
The minimum temperature of the test environment shall be above the melting point of the test liquid, ensuring that it will not solidify at any point during the test. The relative
humidity of the test environment shall be non-condensing.
c
Dimethylsulfoxide.
d
Relative humidity.
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Table 1 (continued)
Typical Typical
Method Liquid Environmental
Method Plate type Volume range systematic random Test equipment
b
Ref. type conditions
a a
error error
wells µl % %
5.2.2 Single-dye photo- Aqueous 96 1,0 to 100,0 3 1,5 Temperature: — Microplate absorbance reader capable
metric method of measuring absorbance at 492 nm
384 0,25 to 20,0 3 1,5
Annex C 15 °C to 30 °C
and 620 nm;
d
RH : 40 % to 70 %
— 96- or 384-well microplates with
optically clear bottom;
— balance;
— magnetic stirrer;
— microplate shaker;
— pH meter;
— manual pipettes;
— volumetric flasks.
a
Typically, larger test volumes lead to smaller errors.
b
The minimum temperature of the test environment shall be above the melting point of the test liquid, ensuring that it will not solidify at any point during the test. The relative
humidity of the test environment shall be non-condensing.
c
Dimethylsulfoxide.
d
Relative humidity.
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Table 1 (continued)
Typical Typical
Method Liquid Environmental
Method Plate type Volume range systematic random Test equipment
b
Ref. type conditions
a a
error error
wells µl % %
5.2.3 Fluorescence meth- Aqueous, 384 0,001 to 0,015 <8 <8 Temperature: — Microplate fluorescence reader with
od excitation wavelength at 494 nm and
c
1 536 0,001 to 0,015 <8 <8
Annex H DMSO 17 °C to 27 °C
emission analysis at 521 nm;
d
RH : non-condensing
— 384- or 1536-well fluorescence
microplates;
— balance;
— bulk liquid dispenser or multi-channel
pipette;
— microplate shaker;
— pH meter;
— manual pipettes;
— volumetric flasks.
a
Typically, larger test volumes lead to smaller errors.
b
The minimum temperature of the test environment shall be above the melting point of the test liquid, ensuring that it will not solidify at any point during the test. The relative
humidity of the test environment shall be non-condensing.
c
Dimethylsulfoxide.
d
Relative humidity.
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Table 1 (continued)
Typical Typical
Method Liquid Environmental
Method Plate type Volume range systematic random Test equipment
b
Ref. type conditions
a a
error error
wells µl % %
Gravimetric methods
5.3.1 Single channel anal- Any n/a 0,5 to <20 ≤1,4 ≤0,6 Temperature: — Balance;
ysis
20 to <200 ≤0,9 ≤0,3
Annex D 17 °C to 30 °C
— density meter;
200 to 1 000 ≤0,9 ≤0,3 d
RH : 45 % to 80 %
— anti-electrostatic equipment;
— anti-vibration table;
— temperature- and humidity control for
environment;
— draft shield or draft-free environment
for balance.
5.3.2 Regression analysis Any n/a <0,015 20 to 50 <10 Temperature: — Balance;
0,015 to <0,050 2 to 5 2,5 to 5
Annex E 17 °C to 27 °C
— density meter with 6 decimal places;
0,050 to 1 0,5 to 2 <0,5 d
RH : 45 % to 80 %
— anti-electrostatic equipment;
Barometric pressure:
— anti-vibration table;
600 hPa to 1 100 hPa
— temperature- and humidity control for
environment;
— draft shield or draft-free environment
for balance.
a
Typically, larger test volumes lead to smaller errors.
b
The minimum temperature of the test environment shall be above the melting point of the test liquid, ensuring that it will not solidify at any point during the test. The relative
humidity of the test environment shall be non-condensing.
c
Dimethylsulfoxide.
d
Relative humidity.
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Table 1 (continued)
Typical Typical
Method Liquid Environmental
Method Plate type Volume range systematic random Test equipment
b
Ref. type conditions
a a
error error
wells µl % %
Photometric/gravimetric hybrid method
5.4 Tartrazine as Aqueous 96 1,0 to 300,0 0,2 to 0,8 0,5 to 1,0 Temperature: — Balance;
chromophore
Annex F
— microplate absorbance reader
capable to measure absorbance at the
following wavelengths, depending on
the chromophore used:
384 1,0 to 20,0 0,4 to 1,0 0,9 to 1,5 17 °C to 30 °C — 4-nitrophenol: 405 nm and 620 nm,
4-nitrophenol as Aqueous 96 10 to 1 000 <1 to 5 1 to 2 Temperature stability: — Tartrazine: 450 nm and 620 nm,
chromophore
5 to 250 < ±0,5 °C
d
96, 384 1 to 60 <1 to 5 1 to 2 RH : 45 % to 80 % — Orange G: 492 nm and 620 nm
d
0,5 to 25 RH stability:
< ±10 %
384, 1 536 0,1 to 8 <2 to 10 2 to 5 — microplate shaker;
— 96- or 384-well microplates with
optically clear bottom;
— manual pipettes;
— centrifuge tubes 1,5 ml;
— anti-vibration table;
Orange G as chromo- Aqueous 96 1 to 100 <1 to 5 1,5 — temperature- and humidity control for
phore environment;
384 1 to 50 <1 to 5 1,5 — draft shield or draft-free environment
for balance.
a
Typically, larger test volumes lead to smaller errors.
b
The minimum temperature of the test environment shall be above the melting point of the test liquid, ensuring that it will not solidify at any point during the test. The relative
humidity of the test environment shall be non-condensing.
c
Dimethylsulfoxide.
d
Relative humidity.
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Table 1 (continued)
Typical Typical
Method Liquid Environmental
Method Plate type Volume range systematic random Test equipment
b
Ref. type conditions
a a
error error
wells µl % %
Dimensional methods
5.5.1 Optical image anal- Any n/a Free flying drop- <5 <2 Temperature: — Stroboscopic camera or high-speed
ysis of droplets lets of V <0,5 µl camera;
Annex G (20 ± 3) °C or (27 ± 3) °C
d
— automatic image detection software.
RH : 50 % to 80 %
5.5.2 Optical image analy- Any n/a 0,1 to 1,0 <10 <7 Temperature: — Flatbed scanner;
sis of capillaries
>1,0 to 1 000 <5 <4
Annex I 15 °C to 35 °C
— image analysis software;
d
RH : 15 % to 90 %
— specialized plates with capillaries.
a
Typically, larger test volumes lead to smaller errors.
b
The minimum temperature of the test environment shall be above the melting point of the test liquid, ensuring that it will not solidify at any point during the test. The relative
humidity of the test environment shall be non-condensing.
c
Dimethylsulfoxide.
d
Relative humidity.
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ISO 23783-2:2022(E)
5.2 Photometric methods
5.2.1 Dual-dye ratiometric photometric method
This method allows the determination of volumes of aqueous test liquids from 0,1 µl to 350 µl in 96-
well plates, and from 0,01 µl to 55 µl in 384-well plates. Volumes of dimethylsulfoxide (DMSO)-based
test liquids can be determined from 0,11 µl to 10 µl in 96-well plates, and from 0,01 µl to 2,5 µl in 384-
well plates.
This method is suitable to determine the performance of ALHS with up to 384 channels. The operating
environment for this method is 15 °C to 30 °C (19 °C to 30 °C for DMSO liquids), and it is not dependent
on the ambient relative humidity and barometric pressure at the test location. Further information on
the effect of relative humidity and barometric pressure on this method can be found in Reference [5].
Traceability of the measurement results to the International System of Units (SI) is achieved through the
use of a calibrated microplate absorbance reader, dimensionally characterized microplates, calibrated
balance, and calibrated volumetric glassware.
The procedure for the dual-dye ratiometric photometric method specified in Annex B shall be followed.
5.2.2 Single-dye photometric method
This method is suitable for evaluating the volumetric performance of ALHS with up to 384 channels
using aqueous test liquids. Volumes from 1 µl to 100 µl can be measured in 96-well plates, and from
0,25 µl to 20 µl in 384-well plates.
Traceability of the measurement results to the SI is achieved through the use of a calibrated balance,
calibrated pipettes, a calibrated microplate absorbance reader, and calibrated volumetric glassware.
The procedure for the single-dye photometric method specified in Annex C shall be followed.
5.2.3 Fluorescence method
This method is suitable to evaluate the volumetric performance of ALHS delivering volumes smaller
than 15 nl. The fluorescence of the test liquid of fluorescein in DMSO is measured in 384-well or 1536-
well microplates, which are specifically suited for fluorescence measurements.
This method is intended to be used for non-contact liquid delivery devices (e.g. acoustic, dispensing
valves, or inkjet-type technology) that deliver the liquid volume as free flying droplets or jets into the
wells of the microplate.
Traceability of the measurement results to the SI is achieved through the use of a calibrated fluorescence
microplate reader, calibrated balance, calibrated pipettes, and calibrated volumetric glassware.
The procedure for the fluorescence method specified in Annex H shall be followed.
5.3 Gravimetric methods
5.3.1 Single channel method
This method describes the apparatus, procedure and reference material for recording measurements
with the gravimetric method. A single pan balance is used to take a measurement from a single channel
at a time. The following accommodations shall be made:
— placement of the balance and the weighing vessel which reduce draft and vibrations to a suitable
level;
— control of the environmental conditions affecting the mass to volume conversion of the measurement
(temperature and relative humidity);
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ISO 23783-2:2022(E)
— monitoring of the barometric pressure, which affects the mass to volume conversion.
Traceability of the measurement results to the SI is achieved through the use of a calibrated balance
and accounting for test liquid density and air buoyancy.
The procedure for the single-channel gravimetric method specified in Annex D shall be followed.
5.3.2 Regression analysis
The gravimetric regression method (GRM) is suitable for the measurement of very small liquid volumes,
between 0,005 µl and 1 µl. The method is based on a gravimetric balance as the primary measurement
device.
This method is intended to be used for non-contact liquid delivery devices (e.g. dispensing valves,
acoustic, or inkjet-type dispensing) that deliver the liquid volume as free flying droplets or jets to the
balance receptacle.
The key difference to traditional gravimetric methods used for the measurement of larger volumes is
the determination of the target volume: a series of balance readings is recorded over a period of time
before and after the device under test has delivered the liquid to be measured into the receptacle on
the balance. The measurement result of the delivered test liquid is then determined as the difference
between two linear regression lines fitted to the recorded balance data before and after the liquid
delivery. This method allows measurement of balance drift due to evaporation and other disturbances
of the measurement (e.g. by vibrations during the data acquisition), so that these can be compensated
for in the measurement calculation (see Reference [6] for more details).
Accommodations regarding the placement of the balance and environmental control and monitoring
given in 5.3.1 shall be made.
Traceability of the measurement results to the SI is achieved through the use of a calibrated balance.
The procedure for the gravimetric regression method specified in Annex E shall be followed.
5.4 Hybrid photometric/gravimetric method
The photometric / gravimetric hybrid method allows the evaluation of volumetric performance of ALHS
by a combination of a gravimetric measurement with subsequent photometric measurements. Test
liquid containing a chromophore is delivered into 96-well or 384-well microplates. The systematic error
is determined by gravimetry of the aggregate deliveries into the microplate. Subsequently, the random
error of volume deliveries is determined photometrically by measuring the relative absorbances of each
well of the microplate.
Chromophores suitable for this method are Tartrazine, Orange G, and 4-nitrophenol. The procedure
described in Annex F is suitable for test volumes between 1 µl and 200 µl in 96-well plates, and 1 µl and
50 µl in 384-well plates.
Accommodations regarding the placement of the
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 23783-2
Première édition
2022-08
Systèmes automatisés de
manipulation de liquides —
Partie 2:
Procédures de mesure pour la
détermination des performances
volumétriques
Automated liquid handling systems —
Part 2: Measurement procedures for the determination of volumetric
performance
Numéro de référence
ISO 23783-2:2022(F)
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ISO 23783-2:2022(F)
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Abréviations . 1
5 Méthodes de mesure .2
5.1 Vue d’ensemble des méthodes adaptées pour mesurer les performances des ALHS . 2
5.2 Méthodes photométriques . 9
5.2.1 Méthode photométrique ratiométrique à deux colorants . 9
5.2.2 Méthode photométrique à un seul colorant . 9
5.2.3 Méthode par fluorescence . 9
5.3 Méthodes gravimétriques . 10
5.3.1 Méthode d’essai à un seul canal . 10
5.3.2 Analyse de régression . 10
5.4 Méthode hybride photométrique/gravimétrique . 10
5.5 Méthodes dimensionnelles . 11
5.5.1 Analyse des gouttelettes par imagerie optique . 11
5.5.2 Analyse des capillaires par imagerie optique . 11
6 Équipement et préparation .11
6.1 Équipement d’essai . 11
6.2 Pipettes manuelles mono- et multi-canaux . 13
6.3 Préparation avant essai . 13
7 Dilatation thermique .13
8 Traçabilité et incertitude du système de mesure .14
8.1 Traçabilité . 14
8.2 Estimation de l’incertitude du système de mesure . 14
8.2.1 Approche du système global . 14
8.2.2 Approche du modèle de mesure . 14
9 Rapport .14
Annexe A (normative) Calcul des volumes de liquide à partir des relevés de la balance .15
Annexe B (normative) Mode opératoire photométrique ratiométrique à deux colorants .19
Annexe C (normative) Mode opératoire photométrique à un seul colorant .26
Annexe D (normative) Mode opératoire gravimétrique par mesurage d’un seul canal .32
Annexe E (normative) Mode opératoire de la régression gravimétrique .36
Annexe F (normative) Mode opératoire hybride photométrique/gravimétrique .42
Annexe G (normative) Analyse des gouttelettes par imagerie optique.51
Annexe H (normative) Mode opératoire d’essai de fluorescence .60
Annexe I (normative) Analyse des capillaires par imagerie optique .74
Bibliographie .80
iii
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ISO 23783-2:2022(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/patents).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 48, Équipement de laboratoire.
Cette première édition de l’ISO 23783-2, associée à l’ISO 23783-1 et à l’ISO 23783-3, annule et remplace
l’IWA 15:2015.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 23783 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/members.html.
iv
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ISO 23783-2:2022(F)
Introduction
La mondialisation des opérations en laboratoire nécessite des pratiques normalisées pour l’utilisation
des systèmes automatisés de manipulation de liquides (ALHS), la communication des protocoles d’essai
ainsi que l’analyse et le compte-rendu des paramètres de performance. L’IWA 15:2015 a été développée
pour fournir une terminologie, des protocoles d’essai et des méthodes d’analyse normalisés pour le
compte-rendu des résultats d’essai. Les concepts développés et décrits dans l’IWA 15 constituent la
base de la série ISO 23783.
Le présent document répond spécifiquement aux besoins:
— des utilisateurs d’ALHS, en leur fournissant une base pour l’étalonnage, la vérification, la validation,
l’optimisation et les essais de routine de la justesse et de la fidélité;
— des fabricants d’ALHS, en leur fournissant une base pour le contrôle de la qualité, la communication
des spécifications et des conditions des essais de réception, ainsi que la publication des déclarations
du fabricant (le cas échéant);
— des organismes d’essai et autres organismes, en leur fournissant une base pour la certification,
l’étalonnage et les essais.
Il convient que les essais spécifiés dans le présent document soient réalisés par un personnel dûment
formé.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO 23783-2:2022(F)
Systèmes automatisés de manipulation de liquides —
Partie 2:
Procédures de mesure pour la détermination des
performances volumétriques
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les procédures pour la détermination des performances volumétriques
des systèmes automatisés de manipulation de liquides (ALHS), y compris la traçabilité et les estimations
de l’incertitude de mesure des résultats obtenus.
Le présent document s’applique à tous les ALHS dans lesquels sont installés des dispositifs complets
de manipulation de liquides, y compris les cônes et autres composants essentiels nécessaires à la
distribution d’un volume spécifié, qui exécutent des tâches de manipulation de liquides avec du matériel
de laboratoire, sans intervention humaine.
NOTE Pour la terminologie et les exigences générales applicables aux systèmes automatisés de manipulation
de liquides, voir l’ISO 23783-1. La détermination, la spécification et le compte-rendu des performances
volumétriques des systèmes automatisés de manipulation de liquides sont décrits dans l’ISO 23783-3.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
ISO 8655-6, Appareils volumétriques à piston — Partie 6: Méthodes gravimétriques pour la détermination
de l’erreur de mesure
ISO 23783-1, Systèmes automatisés de manipulation de liquides — Partie 1: Vocabulaire et exigences
générales
ISO 23783-3, Systèmes automatisés de manipulation de liquides — Partie 3: Détermination, spécification et
compte-rendu des performances volumétriques.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 23783-1 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/ .
4 Abréviations
Pour les besoins du présent document, les abréviations de l’ISO 23783-1 s’appliquent.
1
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5 Méthodes de mesure
5.1 Vue d’ensemble des méthodes adaptées pour mesurer les performances des ALHS
Lors du choix d’une méthode d’essai pour un ALHS, son adéquation à la situation d’essai particulière doit
être évaluée. Cette évaluation doit tenir compte des exigences relatives aux erreurs systématiques et
aléatoires de l’ALHS auquel la méthode d’essai est appliquée. La méthode d’essai choisie doit permettre
d’évaluer si les performances de l’ALHS sont adaptées à son usage prévu.
NOTE 1 L’adéquation à l’usage prévu est un concept fondamental et étroitement lié au processus de
confirmation métrologique décrit dans l’ISO 9000 et l’ISO 9001.
La méthode d’essai doit présenter une incertitude du système de mesure suffisamment faible pour la
situation d’essai spécifique. Il convient de déterminer l’incertitude du système de mesure conformément
à une approche adaptée (voir 8.2 pour de plus amples détails).
NOTE 2 L’approche du modèle de mesure pour l’estimation de l’incertitude du système de mesure est décrite
dans le Guide ISO/IEC 98-3 alors que l’approche du système de mesure est décrite dans le Guide EURACHEM/
[4]
CITAG CG4 .
Le Tableau 1 est destiné à donner un aperçu des méthodes adaptées pour déterminer les performances
volumétriques de l’ALHS. Il fournit des références croisées entre les résumés de méthodes de 5.2
à 5.5, et les modes opératoires correspondants des Annexes B à I. Il décrit également les plages de
volumes ainsi que les types de microplaques et de liquides qui peuvent être utilisés pour les essais de
performances d’un ALHS avec une méthode donnée. Il énumère également les erreurs systématiques
et aléatoires types qui peuvent apparaître lorsqu’un mode opératoire d’essai est appliqué strictement
selon la description de son annexe respective. L’adéquation d’une méthode à une situation d’essai
donnée peut également être déterminée par l’équipement requis ou les conditions environnementales
dans lesquelles cette méthode doit être appliquée.
Le Tableau 1 dresse uniquement la liste des principaux équipements d’essai, les équipements
de surveillance des températures de l’air et des liquides, de l’humidité relative et de la pression
barométrique spécifiés pour chaque mode opératoire étant décrits dans les annexes correspondantes.
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Tableau 1 — Méthodes d’essai pour un ALHS
Erreur
Para- Erreur sys-
Type de Type de Plage de sys- Conditions envi-
graphe/ Méthode tématique Équipement d’essai
b
liquide plaque volumes tématique ronnementales
a
annexes type
a
type
puits µl % %
Méthodes photométriques
5.2.1 Méthode pho- Aqueux, 96 0,1 à 350,0 2,0 à 3,0 0,15 à 0,25 Température: — Lecteur d’absorbance de microplaques
c
tométrique DMSO capable de mesurer l’absorbance à 520 nm
384 0,01 à 55,0 2,5 à 5,5 0,35 à 0,55
Annexe B Aqueux:
ratiométrique et 730 nm;
à deux colo- 15 °C à 30 °C
— microplaques à 96 ou 384 puits à
rants
c
DMSO :
dimensions caractéristiques et à fond
optiquement clair;
19 °C à 30 °C
d
HR : 20 % à 90 %
— plaque d’étalonnage pour lecteur;
— agitateur de microplaques;
— balance;
— spectrophotomètre capable de mesurer
l’absorbance à 520 nm et 730 nm;
— pH-mètre;
— fioles jaugées.
a
En général, les volumes d’essai plus élevés conduisent à réduire les erreurs.
b
La température minimale de l’environnement d’essai doit être supérieure au point de fusion du liquide d’essai, en s’assurant qu’il ne se solidifiera à aucun moment de l’essai.
L’humidité relative de l’environnement d’essai doit être sans condensation.
c
Diméthylsulfoxyde.
d
Humidité relative.
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Tableau 1 (suite)
Erreur
Para- Erreur sys-
Type de Type de Plage de sys- Conditions envi-
graphe/ Méthode tématique Équipement d’essai
b
liquide plaque volumes tématique ronnementales
a
annexes type
a
type
puits µl % %
5.2.2 Méthode pho- Aqueux 96 1,0 à 100,0 3 1,5 Température: — Lecteur d’absorbance de microplaques
tométrique capable de mesurer l’absorbance à 492 nm
384 0,25 à 20,0 3 1,5
Annexe C 15 °C à 30 °C
à un seul et 620 nm;
d
colorant
HR : 40 % à 70 %
— microplaques à 96 ou 384 puits à fond
optiquement clair;
— balance;
— agitateur magnétique;
— agitateur de microplaques;
— pH-mètre;
— pipettes manuelles;
— fioles jaugées.
a
En général, les volumes d’essai plus élevés conduisent à réduire les erreurs.
b
La température minimale de l’environnement d’essai doit être supérieure au point de fusion du liquide d’essai, en s’assurant qu’il ne se solidifiera à aucun moment de l’essai.
L’humidité relative de l’environnement d’essai doit être sans condensation.
c
Diméthylsulfoxyde.
d
Humidité relative.
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Tableau 1 (suite)
Erreur
Para- Erreur sys-
Type de Type de Plage de sys- Conditions envi-
graphe/ Méthode tématique Équipement d’essai
b
liquide plaque volumes tématique ronnementales
a
annexes type
a
type
puits µl % %
5.2.3 Méthode par Aqueux, 384 0,001 à 0,015 < 8 < 8 Température: — Lecteur de fluorescence de microplaques
fluorescence avec longueur d’excitation à 494 nm et
c
1 536 0,001 à 0,015 < 8 < 8
Annexe H DMSO 17 °C à 27 °C
analyse d’émission à 521 nm;
d
HR : sans conden-
— microplaques de fluorescence à 384 ou
sation
1 536 puits;
— balance;
— distributeur de liquides en vrac ou pipette
multicanal;
— agitateur de microplaques;
— pH-mètre;
— pipettes manuelles;
— fioles jaugées.
a
En général, les volumes d’essai plus élevés conduisent à réduire les erreurs.
b
La température minimale de l’environnement d’essai doit être supérieure au point de fusion du liquide d’essai, en s’assurant qu’il ne se solidifiera à aucun moment de l’essai.
L’humidité relative de l’environnement d’essai doit être sans condensation.
c
Diméthylsulfoxyde.
d
Humidité relative.
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Tableau 1 (suite)
Erreur
Para- Erreur sys-
Type de Type de Plage de sys- Conditions envi-
graphe/ Méthode tématique Équipement d’essai
b
liquide plaque volumes tématique ronnementales
a
annexes type
a
type
puits µl % %
Méthodes gravimétriques
5.3.1 Analyse Quelconque n/a 0,5 à < 20 ≤ 1,4 ≤ 0,6 Température: — Balance;
monocanal
20 à < 200 ≤ 0,9 ≤ 0,3
Annexe D 17 °C à 30 °C
— densimètre;
200 à 1 000 ≤ 0,9 ≤ 0,3 d
HR : 45 % à 80 %
— équipement anti-électrostatique;
— table anti-vibration;
— régulation de la température et de
l’humidité de l’environnement;
— pare-vent ou environnement sans courant
d’air pour la balance.
5.3.2 Analyse de Quelconque n/a < 0,015 20 à 50 < 10 Température: — Balance;
régression
0,015 2 à 5 2,5 à 5
Annexe E 17 °C à 27 °C
— densimètre à 6 décimales;
à < 0,050
d
HR : 45 % à 80 %
— équipement anti-électrostatique;
0,050 à 1 0,5 à 2 < 0,5
Pression baromé-
— table anti-vibration;
trique: 600 hPa à
1 100 hPa
— régulation de la température et de
l’humidité de l’environnement;
— pare-vent ou environnement sans courant
d’air pour la balance.
a
En général, les volumes d’essai plus élevés conduisent à réduire les erreurs.
b
La température minimale de l’environnement d’essai doit être supérieure au point de fusion du liquide d’essai, en s’assurant qu’il ne se solidifiera à aucun moment de l’essai.
L’humidité relative de l’environnement d’essai doit être sans condensation.
c
Diméthylsulfoxyde.
d
Humidité relative.
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Tableau 1 (suite)
Erreur
Para- Erreur sys-
Type de Type de Plage de sys- Conditions envi-
graphe/ Méthode tématique Équipement d’essai
b
liquide plaque volumes tématique ronnementales
a
annexes type
a
type
puits µl % %
Méthode hybride photométrique/gravimétrique
5.4 Tartrazine en Aqueux 96 1,0 à 300,0 0,2 à 0,8 0,5 à 1,0 Température: — Balance;
tant que chro-
384 1,0 à 20,0 0,4 à 1,0 0,9 à 1,5 17 °C à 30 °C
Annexe F
— lecteur d’absorbance de microplaques
mophore
capable de mesurer l’absorbance aux
4-nitrophénol Aqueux 96 10 à 1 000 < 1 à 5 1 à 2 Stabilité thermique:
longueurs d’onde suivantes, selon le
en tant que
5 à 250 < ± 0,5 °C chromophore utilisé:
chromophore
d
96, 384 1 à 60 < 1 à 5 1 à 2 HR : 45 % à 80 %
— 4-nitrophénol: 405 nm et 620 nm;
0,5 à 25 Stabilité hygromé-
d — Tartrazine: 450 nm et 620 nm;
trique : < ± 10 %
384 ou 0,1 à 8 < 2 à 10 2 à 5
— Orange G: 492 nm et 620 nm;
1 536
— agitateur de microplaques;
Orange G en Aqueux 96 1 à 100 < 1 à 5 1,5
tant que chro-
384 1 à 50 < 1 à 5 1,5
— microplaques à 96 ou 384 puits à fond
mophore
optiquement clair;
— pipettes manuelles;
— tubes à centrifuger de 1,5 ml;
— table anti-vibration;
— régulation de la température et de
l’humidité de l’environnement;
— pare-vent ou environnement sans courant
d’air pour la balance.
a
En général, les volumes d’essai plus élevés conduisent à réduire les erreurs.
b
La température minimale de l’environnement d’essai doit être supérieure au point de fusion du liquide d’essai, en s’assurant qu’il ne se solidifiera à aucun moment de l’essai.
L’humidité relative de l’environnement d’essai doit être sans condensation.
c
Diméthylsulfoxyde.
d
Humidité relative.
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Tableau 1 (suite)
Erreur
Para- Erreur sys-
Type de Type de Plage de sys- Conditions envi-
graphe/ Méthode tématique Équipement d’essai
b
liquide plaque volumes tématique ronnementales
a
annexes type
a
type
puits µl % %
Méthodes dimensionnelles
5.5.1 Analyse des Quelconque n/a Gouttelettes < 5 < 2 Température: — Caméra stroboscopique ou caméra à grande
gouttelettes libres de vitesse;
Annexe G (20 ± 3) °C ou
par imagerie V < 0,5 µl
(27 ± 3) °C
— logiciel de détection d’images automatique.
optique
d
HR : 50 % à 80 %
5.5.2 Analyse des Quelconque n/a 0,1 à 1,0 < 10 < 7 Température: — Scanner à plat;
capillaires
> 1,0 à 1 000 < 5 < 4
Annexe I 15 °C à 35 °C
— logiciel d’analyse d’images;
par imagerie
d
optique HR : 15 % à 90 %
— plaques spécialisées avec capillaires.
a
En général, les volumes d’essai plus élevés conduisent à réduire les erreurs.
b
La température minimale de l’environnement d’essai doit être supérieure au point de fusion du liquide d’essai, en s’assurant qu’il ne se solidifiera à aucun moment de l’essai.
L’humidité relative de l’environnement d’essai doit être sans condensation.
c
Diméthylsulfoxyde.
d
Humidité relative.
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5.2 Méthodes photométriques
5.2.1 Méthode photométrique ratiométrique à deux colorants
Cette méthode permet de déterminer des volumes de liquides d’essai aqueux de 0,1 µl à 350 µl dans
les microplaques à 96 puits, et de 0,01 µl à 55 µl dans les microplaques à 384 puits. Il est possible de
déterminer des volumes de liquides d’essai à base de diméthylsulfoxyde (DMSO) de 0,11 µl à 10 µl dans
les microplaques à 96 puits, et de 0,01 µl à 2,5 µl dans les microplaques à 384 puits.
Cette méthode est adaptée pour déterminer les performances d’un ALHS comportant jusqu’à
384 canaux. L’environnement de fonctionnement pour cette méthode nécessite une température
comprise entre 15 °C et 30 °C (19 °C et 30 °C pour les liquides DMSO), et ne dépend ni de l’humidité
relative ambiante ni de la pression barométrique sur le lieu d’essai. La référence [5] fournit des
informations complémentaires sur l’effet de l’humidité relative et de la pression barométrique sur cette
méthode.
La traçabilité des résultats de mesure au Système international d’unités (SI) est obtenue en utilisant un
lecteur étalonné d’absorbance de microplaques, des microplaques à dimensions caractéristiques, une
balance étalonnée et une verrerie volumétrique étalonnée.
Le mode opératoire de la méthode photométrique ratiométrique à deux colorants spécifiée à l’Annexe B
doit être appliqué.
5.2.2 Méthode photométrique à un seul colorant
Cette méthode est adaptée pour évaluer les performances volumétriques d’un ALHS comportant jusqu’à
384 canaux, en utilisant des liquides d’essai aqueux. Elle permet de mesurer des volumes de 1 µl à 100 µl
dans les microplaques à 96 puits, et de 0,25 µl à 20 µl dans les microplaques à 384 puits.
La traçabilité des résultats de mesure au SI est obtenue en utilisant une balance étalonnée, des pipettes
étalonnées, un lecteur étalonné d’absorbance de microplaques et une verrerie volumétrique étalonnée.
Le mode opératoire de la méthode photométrique ratiométrique à un seul colorant spécifiée à l’Annexe C
doit être appliqué.
5.2.3 Méthode par fluorescence
Cette méthode convient pour évaluer les performances volumétriques d’un ALHS délivrant des volumes
inférieurs à 15 nl. La fluorescence du liquide d’essai de fluorescéine dans le DMSO est mesurée dans
des microplaques à 384 puits ou 1 536 puits, qui sont spécifiquement adaptées aux mesurages de
fluorescence.
Cette méthode est destinée à être utilisée pour les dispositifs de distribution de liquide sans contact
(acoustiques, valves de distribution ou technologie de type à jet d’encre, par exemple) qui délivrent le
volume de liquide sous forme de gouttelettes ou de jets libres dans les puits de la microplaque.
La traçabilité des résultats de mesure au SI est obtenue en utilisant un lecteur de microplaques de
fluorescence étalonné, une balance étalonnée, des pipettes étalonnées et une verrerie volumétrique
étalonnée.
Le mode opératoire de la méthode par fluorescence spécifiée à l’Annexe H doit être appliqué.
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ISO 23783-2:2022(F)
5.3 Méthodes gravimétriques
5.3.1 Méthode d’essai à un seul canal
Cette méthode décrit l’appareillage, le mode opératoire et le matériel de référence pour l’enregistrement
des mesurages par la méthode gravimétrique. Une balance à plateau unique est utilisée pour réaliser un
mesurage sur un seul canal à la fois. Les dispositions suivantes doivent être prises:
— placement de la balance et du récipient de pesée de façon à ramener le courant d’air et les vibrations
à un niveau adapté;
— contrôle des conditions environnementales ayant un effet sur la conversion de masse en volume du
mesurage (température et humidité relative);
— surveillance de la pression barométrique qui affecte la conversion de masse en volume.
La traçabilité des résultats de mesure au SI est obtenue en utilisant une balance étalonnée et en tenant
compte de la masse volumique du liquide d’essai et de la poussée de l’air.
Le mode opératoire de la méthode gravimétrique à u
...
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