Persyaratan, Penanganan dan Pengecekan Peralatan Volumetrik Piston

Alat volumetrik piston adalah semua peralatan penakar cairan yang beroperasi menggunakan piston untuk mengisap baik bekerja secara manual atau otomatis. Didalamnya termasuk alat pipet piston, buret piston, dilutor, dan dispenser. Buret piston yang digunakan untuk titrasi tidak dibahas dalam bab ini karena sangat jarang digunakan dalam laboratorium mikrobiologi. Berikut pembagian dan definisi peralatan volumetrik piston.

Nama Pembeda Kegunaan Acuan
Pipet piston (pipetor) Dilengkapi dengan tip plastik. Sering juga disebut dengan mikropipet karena dapat memiliki volume nominal kecil (µl). Inokulasi spread plate, pengenceran bertingkat, dll. ISO 8655-2
Dilutor Dapat mengeluarkannya bersama volume pengencernya. Membuat perbandingan pengenceran pertama ISO 8655-4
Dispen ser Cairan dikeluarkan secara berulang dari volume yang telah diatur dahulu untuk dibagi ke dalam banyak wadah. Membuat larutan pengencer, menyebarkan media cair ke tabung, dll. ISO 8655-5

1. Persyaratan Peralatan Volumetrik Piston

Persyaratan spesifikasi peralatan volumetrik piston dinyatakan dengan MPE (maximum permisible error) yaitu kesalahan pengukuran terbesar yang masih diizinkan. Kesalahan ini terbagi menjadi dua yaitu kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak/random (sr). Kesalahan sistematik dapat juga disebut trueness dan kesalahan acak dinamakan presisi. Berikut syarat nilai kesalahan sistematik dan kesalahan acak untuk masing-masing jenis, tipe dan volume peralatan volumetrik dengan piston berdasarkan kategorinya.

1.1. Persyaratan Pipet Piston

ISO 8655-2 (2002) membagi desain pipet piston menjadi dua yaitu volume yang dapat diatur (adjustable/variable volume) misalnya pipet piston dengan kisaran kerja 1-10 ml atau volume yang tidak dapat diubah (fixed volume), misalnya hanya 1 ml. Selain itu terdapat dua tipe pipetor yaitu tipe D dan tipe A. Tipe D (direct displacement) bekerja dengan memindahkan secara langsung cairan sehingga permukaan pipet akan kontak langsung dengan cairan. Pipetor tipe D terdiri dari plunger (dapat terbuat dari metal atau plastik) dan capillary (dapat terbuat dari plastik atau kaca) yang dipasang pada tip holder. Tipe D dibagi menjadi D1 (plunger atau capillary dapat digunakan kembali) dan D2. (plunger atau capillary bersifat disposable). Sedangkan tipe A (air displacement) memiliki badan udara diantara piston dengan cairan sehingga cairan tidak menyentuh langsung permukaan pipet. Cairan hanya akan menyentuh permukaan tips saat digunakan (hal. 2). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Gambar 1. Pipetor tipe D (direct displacement) dan tipe A (air displacement) yang dapat berupa singlechannel atau multichannel. Diadaptasi dari ISO 8655:2 (2002:3)

Gambar 2. Ilustrasi kerja pipetor tipe D (direct displacement) sebelah kiri dan tipe A (air displacement) sebelah kanan. Diadaptasi dari “Are you using the right micropipette?” oleh Integra https://www.integra-biosciences.com/united-kingdom/en/news/are-you-using-right-micropipette

Gambar 3. Contoh pipetor pipetor tipe D (direct displacement) dua sebelah kiri dan tipe A (air displacement) dua sebelah kanan. Diadaptasi dari “Working with BRAND® Liquid Handling Instruments”, oleh sigma aldrich https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/biology/ brand/working-with-liquid-handling-instruments.html

Berikut persyaratan MPE pipet piston untuk tipe A, D1 dan D2..

Tabel 1. Tabel persyaratan MPE untuk kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak/random (sr) untuk pipet piston dengan tipe A dan D1. Diadaptasi dari ISO 8655:2 (2002:6).

Vs (µl) MPE
± µl ± %
es sr es sr
1 0,05 0,05 5 5
2 0,08 0,04 4 2
5 0,125 0,075 2,5 1,5
10 0,12 0,08 1,2 0,8
20 0,2 0,1 1 0,5
50 0,5 0,2 1 0,4
100 0,8 0,3 0,8 0,3*
200 1,6 0,6 0,8 0,3*
500 4 1,5 0,8 0,3
1.000 8 3 0,8 0,3
2.000 16 6 0,8 0,3
5.000 40 15 0,8 0,3
10.000 60 30 0,6 0,3
* untuk tipe D1 menjadi 0,4

Tabel 2. Tabel persyaratan MPE untuk kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak/random (sr) untuk pipet piston dengan tipe D2. Diadaptasi dari ISO 8655:2 (2002:6).

Vs (µl) MPE
± µl ± %
es sr es sr
5 0,13 0,08 2,5 1,5
10 0,2 0,1 2 1
20 0,4 0,16 2 0,8
50 0,7 0,3 1,4 0,6
100 1,5 0,6 1,5 0,6
200 3 0,8 1,5 0,4
500 6 2 1,2 0,4
1000 12 4 1,2 0,4

Untuk nilai volume alat yang berada diantara dua nilai pada tabel maka untuk nilai MPE diambil dari nilai volume berikutnya yang lebih besar (dibulatkan keatas). Misalnya untuk tipe A dengan Vs= 25 µl maka persyaratannya menjadi es= 0,5 dan sr = 0,2.

1.2. Persyaratan Dilutor

Dilutor (dilutors/diluters) dirancang untuk menghisap secara akurat cairan dengan volume tertentu dan mengeluarkannya bersamaan dengan cairan diluen/pegencer. Dilutor dapat bekerja secara manual, elektrik, pneumatik atau hidraulik dan mungkin alat dapat berupa bottle-top mounting (dipasang pada mulut botol) atau free standing bench-top (berdiri sendiri).

Gambar 4. Skema alat dilutor. Diadaptasi dari ISO 8655-4 (2002:2)

F:\BUKU 2\GAMBAR\55fcd6e620481.jpg

Gambar 5. Salah satu contoh alat dilutor free standing bench-top. Diadaptasi dari “SMD01-1 Dispenser & Dilutor System”, Oleh Longer. https://www.longerpump.com/index.php/ DispenserDilutor/show/92.html

Tabel 3. Persyaratan MPE untuk kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak/random (sr) untuk dilutor pada pengambilan sampel. Diadaptasi dari ISO 8655-4 (2002, hal.3)

Vs (µl) MPE
± µl ± %
es sr es sr
5 0,15 0,1 3 2
10 0,2 0,08 2 0,8
20 0,4 0,16 2 0,8
50 0,9 0,2 1,8 0,4
100 1,5 0,2 1,5 0,2
200 2 0,4 1 0,2
500 4 1 0,8 0,2
1000 6 1,5 0,6 0,15

Tabel 4. Persyaratan MPE untuk kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak/random (sr) untuk dilutor pada pengencer. Diadaptasi dari ISO 8655-4 (2002, hal.3)

Vs (ml) MPE
± µl ± %
es sr es sr
0,05 0,9 0,3 1,8 0,6
0,1 1,5 0,5 1,5 0,5
0,2 2 0,8 1 0,4
0,5 4 1 0,8 0,2
1 6 2 0,6 0,2
2 12 4 0,6 0,2
5 30 7,5 0,6 0,15
10 60 15 0,6 0,15
25 150 37,5 0,6 0,15
50 300 75 0,6 0,15
100 600 150 0,6 0,15

Untuk nilai volume alat yang berada diantara dua nilai pada tabel maka untuk nilai MPE diambil dari nilai volume berikutnya yang lebih besar (dibulatkan keatas).

1.3. Persyaratan Dispenser

Dispenser lebih sering digunakan untuk menakar dan mendistribusikan cairan secara berulang dengan akurat dari volume yang sudah diatur.

Gambar 6. Contoh alat dispenser. Diadaptasi dari “Working with BRAND® Liquid Handling Instruments”, oleh Sigma aldrich https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/biology/ brand/working-with-liquid-handling-instruments.html

Tabel 5. Persyaratan MPE untuk kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak/random (sr) untuk dispenser. Diadaptasi dari ISO 8655-5 (2002, hal.3)

Vs (ml) MPE
± µl ± %
es sr es sr
0,01 0,2 0,1 2 1
0,02 0,4 0,1 2 0,5
0,05 0,75 0,2 1,5 0,4
0,1 1,5 0,3 1,5 0,3
0,2 2 0,6 1 0,3
0,5 5 1 1 0,2
1 6 2 0,6 0,2
2 12 4 0,6 0,2
5 30 10 0,6 0,2
10 60 20 0,6 0,2
25 150 50 0,6 0,2
50 300 100 0,6 0,2
100 600 200 0,6 0,2
200 1200 400 0,6 0,2

2. Penanganan Peralatan Volumetrik Piston

Penanganan peralatan volumetrik piston diutamakan mengacu kepada manual yang disediakan penyedia alat. Sedangkan pembahasan berikut hanya menyediakan prosedur umum pengoperasiannya yang dikhususkan untuk pipet piston.

2.1. Penanganan Pipet Piston

Berikut pengoperasian pipet piston secara umum menurut ISO 8655-6 (2002).

  • Tip dibilas beberapa kali dengan cairan yang akan dipindahkan
  • Plunger (push button) ditekan lalu ujung tip dicelupkan 2-3 mm dibawah permukaan cairan
  • Plunger dilepaskan dan ditunggu 1-2 detik kemudian tip diangkat dari air dalam posisi vertikal
  • Ujung tip ditempelkan ke wadah dan plunger ditekan
  • Tip diulas ke dinding lalu diangkat dari wadah, kemudian plunger dilepaskan

Gambar 7. Bagian-bagian dari pipet piston. Diambil dari dokumentasi pribadi.

Beberapa saran mengenai penanganan pipet piston adalah :

  • Komponen dapat dibersihkan menggunakan tissue untuk menghilangkan bekas sidik jari atau kotoran minyak.
  • Pipet selalu ditempatkan pada gantungan (holder / hanger) pada saat tidak dipakai dalam posisi vertikal supaya sisa cairan dari tip tidak masuk ke bagian dalam pipet..
  • Bagian (part) pipet dapat dilepaskan dan rendam dalam akuades dengan pH netral setelah memindahkan cairan asam yang mudah menguap.
  • Penggunaan pipet sebaiknya dihindari untuk larutan tetrahydrofuran, acetone, chloroform, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methylene chloride, phenol, toluene, 1,2-dichlorethane, triethyle phosphate dan xylene karena umumnya zat ini dapat merusak plastik pipet piston.
  • Tidak disarankan mempipet cairan diatas 70 °C dan dibawah 4 °C karena akan mempengaruhi volume yang diisap.
  • Jika piston pipetor terkontaminasi atau kotor saat digunakan, maka bagian-bagiannya dilepas sesuai petunjuk manual. Partpart ini dapat dibersihkan menggunakan alkohol 70 % dan harus dilakukan pengecekan antara setelah dirakit kembali.
  • Tip pipet yang dipakai seharusnya jika disterilisasi tidak berpengaruh terhadap bentuk, seal (penyegelan) dan wetability (kemampuan membasahi cairan pada permukaan).
  • Tips plastik dirancang untuk sekali pakai dan seharusnya tidak dibersihkan lalu digunakan kembali setelah dipakai karena dimungkinkan karakteristik metrologisnya berubah.

C:\Users\lenovo\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\IMG_3961.jpg

Gambar 8. Penyangga (holder) pipet piston untuk mencegah cairan masuk ke bagian dalam pipet. Diambil dari dokumentasi pribadi.

3. Pengecekan Antara Peralatan Volumetrik Piston

Pengecekan antara pada peralatan volumetrik piston utamanya menggunakan metode gravimetri yang bersandar pada nilai benar yang berasal dari konversi berat air ke volume air dalam kondisi yang dipersyaratkan. Parameter pengecekan ini adalah kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak (sr) sehingga dapat digunakan untuk menguji MPE alat terkait. Berikut prosedur untuk pengecekan antara tersebut yang didasarkan pada ISO 8655-6 (2002).

1. Disiapkan alat dan bahan beserta persyaratannya sebagai berikut.

Alat & bahan Persyaratan
Air Air deionisasi grade 3 sesuai ISO 3696:1987 yaitu dengan syarat: pH 5-7,5, konduktivitas 0,5 mS/m pada suhu 25 °C, maksimum 2 mg/kg residu setelah diuapkan dengan panas 110 °C, dan maksimum kandungan oksigen 0,4 mg/L
Timbangan
Volume alat yang diuji Resolusi timbangan Repeatability & linearity Ketidak pastian standar
1 ≤ V ≤ 10 µl 0,001 mg 0,002 mg 0,002 mg
10 ≤ V ≤ 100 µl 0,01 mg 0,02 mg 0,02 mg
100 ≤ V ≤ 1000 µl 0,1 mg 0,2 mg 0,2 mg
1 ≤ V ≤ 10 ml 0,1 mg 0,2 mg 0,2 mg
10 ≤ V ≤ 100 ml 1 mg mg 2 mg
Wadah penimbangan Perbandingan tinggi dan lebar/diameter adalah 3:1
Penghitung waktu Ketidakpastian standar <1 s
Termometer Ketidakpastian standar ≤ 0,2 °C
Higrometer Ketidakpastian standar ≤ 10 %
Barometer Ketidakpastian standar ≤ 0,5 kPa
Ruangan RH : > 50%,

T : 15-30 °C, konstan dengan kisaran ±0,5 °C

Catatan :

– Semua peralatan yang digunakan harus terkalibrasi

– Semua ketidakpastian standar diatas menggunakan nilai k = 1

– Peralatan dan bahan yang digunakan harus didiamkan dahulu minimal 2 jam pada kondisi tersebut sebelum digunakan.

2. Volume yang diuji (Vs) untuk alat dengan volume yang pasti (fixed volume) adalah volume nominal yang tertera, sedangkan alat dengan kisaran tertentu (adjustable/variable volume) menggunakan minimal 3 titik uji yaitu:

– volume nominal (misalnya pipet piston 1-10 ml; Vs = 10 ml)

– 50% dari volume nominal (Vs = 5 ml)

– batas bawah volume atau 10% dari volume nominal (Vs = 1 ml)

3. Penimbangan sebanyak 10 kali dilakukan lalu data ulangan dicatat. Pengukuran harus menggunakan prosedur yang benar sesuai manual pabrik.atau dapat mengikuti prosedur umum pada subbab penanganan peralatan volumetrik piston diatas.

Jika menggunakan pipet piston maka tip harus dibasahi (prewetting) 5 kali sebelum pengujian, dan dibasahi sekali dan diganti setiap pengulangan.

Jika menggunakan dilutors atau dispenser, volume cairan pada pengukuran pertama kali harus dibuang dan tetesan air pada nozzle harus dihilangkan sebelum dilakukan pengujian.

4. Siklus pengukuran tidak melebihi 60 detik untuk meminimalkan penguapan terutama jika menguji dengan Vs < 50 µl.

5. Kesalahan sistematik (es) dan kesalahan acak (sr) dapat dihitung dengan cara berikut.

Tahap Perhitungan
5.1.Pengumpulan data Didapatkan data (pembacaan penimbangan) m1-m10 dengan setiap data adalah mi
5.2. Perhitungan berat terkoreksi Jika penimbangan tidak memakai tara maka berat terkoreksi dihitung dengan:

m1-m0

m2-m1

m10-m9

5.3. Pengubahan berat ke volume Pengubahan mi ke Vi menggunakan tabel koreksi Z (yang memperhitungkan tekanan udara dan suhu air) dengan rumus :

Vi = mi . Z

Perhitungan rata-rata Vi

Vr = 1/10 . ∑ V i

Tabel koreksi nilai Z untuk air destilasi sebagai fungsi suhu dan tekanan.

Suhu (°C) Tekanan udara (kPa)
80 85 90 95 100 101,3 105
15,0

15,5

1,001 7

1,001 8

1,001 8 1,001 9 1,001 9 1,001 9 1,001 9 1,002 0 1,002 0 1,002 0 1,002 0 1,002 0 1,002 0 1,002 1
16,0

16,5

1,001 9

1,002 0

1,002 0 1,002 0 1,002 0 1,002 1 1,002 1 1,002 1 1,002 1 1,002 2 1,002 1 1,002 2 1,002 2 1,002 2
17,0

17,5

1,002 1

1,002 2

1,002 1 1,002 2 1,002 2 1,002 3 1,002 2 1,002 3 1,002 3 1,002 4 1,002 3 1,002 4 1,002 3 1,002 4
18,0

18,5

1,002 2

1,002 3

1,002 3 1,002 4 1,002 3 1,002 4 1,002 4 1,002 5 1,002 5 1,002 5 1,002 5 1,002 6 1,002 5 1,002 6
19,0

19,5

1,002 4

1,002 5

1,002 5 1,002 6 1,002 5 1,002 6 1,002 6 1,002 7 1,002 6 1,002 7 1,002 7 1,002 8 1,002 7 1,002 8
20,0

20,5

1,002 6

1,002 7

1,002 7 1,002 8 1,002 7 1,002 8 1,002 8 1,002 9 1,002 8 1,002 9 1,002 9 1,003 0 1,002 9 1,003 0
21,0

21,5

1,002 8

1,003 0

1,002 9 1,003 0 1,002 9 1,003 1 1,003 0 1,003 1 1,003 1 1,003 2 1,003 1 1,003 2 1,003 1 1,003 2
22,0

22,5

1,003 1

1,003 2

1,003 1 1,003 2 1,003 2 1,003 3 1,003 2 1,003 3 1,003 3 1,003 4 1,003 3 1,003 4 1,003 3 1,003 4
23,0

23,5

1,003 3

1,003 4

1,003 3 1,003 5 1,003 4 1,003 5 1,003 4 1,003 6 1,003 5 1,003 6 1,003 5 1,003 6 1,003 6 1,003 7
24,0

24,5

1,003 5

1,003 7

1,003 6 1,003 7 1,003 6 1,003 8 1,003 7 1,003 8 1,003 7 1,003 9 1,003 8 1,003 9 1,003 8 1,003 9
25,0

25,5

1,003 8

1,003 9

1,003 8 1,004 0 1,003 9 1,004 0 1,003 9 1,004 1 1,004 0 1,004 1 1,004 0 1,004 1 1,004 0 1,004 2
26,0

26,5

1,004 0

1,004 2

1,004 1 1,004 2 1,004 1 1,004 3 1,004 2 1,004 3 1,004 2 1,004 4 1,004 3 1,004 4 1,004 3 1,004 4
27,0

27,5

1,004 3

1,004 5

1,004 4 1,004 5 1,004 4 1,004 6 1,004 5 1,004 6 1,004 5 1,004 7 1,004 5 1,004 7 1,004 6 1,004 7
28,0

28,5

1,004 6

1,004 7

1,004 6 1,004 8 1,004 7 1,004 8 1,004 7 1,004 9 1,004 8 1,004 9 1,004 8 1,005 0 1,004 8 1,005 0
29,0

29,5

1,004 9

1,005 0

1,004 9 1,005 1 1,005 0 1,005 1 1,005 0 1,005 2 1,005 1 1,005 2 1,005 1 1,005 2 1,005 1 1,005 3
30,0 1,005 2 1,005 2 1,005 3 1,005 3 1,005 4 1,005 4 1,005 4
Tahap Perhitungan
5.4. Perhitungan kesalahan sistematik / trueness(es) kesalahan sistematik dihitung dengan rumus :

es = Vr – Vs (ml atau µl)

es = 100 (Vr – Vs)/ Vs(%)

Vs adalah volume sampel yang diuji

Vr adalah volume sampel rata-rata

Jika kesalahan sitematik tidak melebihi syarat MPE yang ditentukan maka kesalahan pengukuran alat dapat diterima.

5.5. Perhitungan kesalahan acak / precision (sr) kesalahan acak dihitung dengan rumus:

sr = √ ∑(Vi Vr)2 / n-1 (ml atau µl)

CV = 100 . sr /V(%)

n =10

Jika kesalahan acak tidak melebihi syarat MPE yang ditentukan maka kesalahan pengukuran alat dapat diterima.

6. Frekuensi pengecekan ini dapat dilakukan 6 bulan sekali.

Contoh perhitungan :

Diketahui:

Tipe alat Pipet piston 10 ml
Vs 10.000 µl
Resolusi timbangan 0,1 mg
Suhu air 22,0 °C
Tekanan udara 101,3 kPa

Syarat MPE :

Vs (µl) MPE
± µl ± %
es sr es sr
10.000 60 30 0,6 0,3

Perhitungan:

– dipakai nilai koreksi Z = 1,0033

– penimbangan dilakukan dengan penaraan (tidak ada perhitungan 5.2)

5.1 5.3 5.4 5.5
mi Vi = mi . Z Vi -Vr (ViVr )2
9981,3 mg 10014,238 2,528 6,39 µl
9972,8 mg 10005,710 -6,000 36,00 µl
9993,2 mg 10026,178 14,468 209,31 µl
9986,8 mg 10019,756 8,046 64,75 µl
9989,3 mg 10022,265 10,555 111,40 µl
9983,5 mg 10016,446 4,736 22,43 µl
9970,6 mg 10003,503 -8,207 67,35 µl
9969,1 mg 10001,998 -9,712 94,32 µl
9941,9 mg 9974,708 -37,002 1369,13 µl
9999,3 mg 10032,298 20,588 423,85 µl
Vr= ∑Vi /10 = 10011,710 ∑(Vi Vr)2 = 2404,93 µl

5.4. Perhitungan kesalahan sistematik / trueness (es)

es = Vr-Vs

es = 10011,710 – 10000 µl

es = 11,710 µl

Karena batas MPE adalah 60 µl, maka kesalahan sistematis alat diterima

5.5. Perhitungan kesalahan acak / precision (sr)

sr = √ ∑(Vi Vr)2 / n-1  µl

sr = √ 2404,93 / 10-1 µl

sr = √ 267,214 µl

sr = 16,347 µl

Karena batas MPE adalah 30 µl, maka kesalahan acak alat diterima.

Selain perhitungan manual, terlampir tautan simulasi spreadsheet perhitungan secara otomatis.

spreadsheet pengecekan pipet-piston

4. Kalibrasi Eksternal Peralatan Volumetrik Piston

Kalibrasi eksternal peralatan menghasilkan sertifikat yang berisi informasi volume yang diukur berikut simpangannya pada titik yang dipilih. Umumnya prosedur yang dianut oleh penyedia jasa kalibrasi adalah memakai metode gravimetri seperti yang dijelaskan sebelumnya. Sebaiknya laboratorium meminta dilakukan kalibrasi pada titik ukur yang sering dilakukan atau sesuai syarat prosedur yang diadopsi, misalnya pour plate mensyaratkan inokulasi oleh pipet piston sebanyak 1 ml atau pengenceran yang dilakukan dilutor pada volume 10:90 ml. Jika tidak, biasanya akan dilakukan kalibrasi pada titik yang tersebar diantara kisaran kerja alat tersebut.

Indra Pradhika, 2019

Referensi

ISO 8655-2 Piston-operated Volumetric Apparatus — Part 2: Piston Pipettes (2002).

ISO 8655-4 Piston-operated Volumetric Apparatus — Part 4: Dilutors (2002).

ISO 8655-5 Piston-operated Volumetric Apparatus — Part 5: Dispensers. (2002).

ISO 8655-6 Piston-operated Volumetric Apparatus — Part 6: Gravimetric Methods for The Determination of Measurement Error (2002).