evaluasi ketidakpastian pengukuran pada kalibrasi …
TRANSCRIPT
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 71
EVALUASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN PADA KALIBRASI MIKROPIPET EVALUATION OF MEASUREMENT UNCERTAINTY ON MICROPIPETTE CALIBRATION Zuhdi Ismail, Renanta Hayu, Heri Sutanto, Hafid, Lukluk Khairiyati Pusat Riset dan Pengembangan Sumber Daya Manusia, Badan Standardisasi Nasional Kompleks PUSPIPTEK Gd. 420, Setu, Tangerang Selatan E-mail: [email protected]
INTISARI
Kalibrasi mikropipet merupakan bagian krusial dalam menentukan kebenaran pengukur-an
volume sangat kecil hingga volume kurang dari 1 l�l. Mikropipet banyak digunakan dalam
bidang kesehatan, kimia, biologi, farmasi, dan genetika.Olehkarena itu, pengukuran yang
dapat memberikan hasil yang dapat dipercaya sangat diperlukan. Pada makalah ini
menjelaskan metode kalibrasi mikropipet hingga perhitungan ketidakpastiaannya. Metode
gravimetrik digunakan untuk menentukan volume mikropipet yang diuji, yakni mikropipet
variabel kanal tunggal 10-100 �l. Sistem evaporation trap digunakan untuk meminamalisasi
efek penguapan yang dapat memberikan hasil ukur yang tidak sesuai terhadap dokumen ISO
8655 juga diterapkan pada pengukuran ini. Pengukuran yang telah dilakukan menunjukkan
hasil yang konsisten dengan ketidakpastian 0,11 �l (� = 2), kontribusi ketidakpastian paling
besar diberikan oleh komponen penimbangan cairan. Pada makalah ini ditunjukan parameter
yang digunakan untuk memeriksa keandalan hasil pengukuran menggunakan parameter
Maximum Permissible Random Error (���� = 0,3 �l) dan Maximum Permissible
Systematic Error (���� = 0,8 �l). Beberapa parameter pada setiap titik pengukurman
dibandingkan terhadap ���� dan ����, ��������� (0,09 - 0,16 �l) <2����, ��������
(0,009 - 0,066 �l) <���� dan ∆������ (0,01 - 0,35 �l) <����, menunjukkan bahwa
pengukuran yang telah dilakukan sesuai dengan persyaratan pada dokumen acuan.
Kata kunci : ketidakpastian pengukuran, metode gravimetrik, kalibrasi mikropipet,
evaporation trap
72 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
ABSTRACT
Micropipette calibration is a crucial part in determining the accuracy of very small volume
measurements, it can be less than 1 �l. Micropipettes are widely used in fields like health,
chemistry,biology, pharmacy and genetics. Measurements that can provide reliable results
are needed. In this paper explains the micropipette calibration method up to the calculation
of the measurement uncertainty. The gravimetric method is used to determine the volume of
the tested micropipette, i.e. single-channel variable micropipette from 10-100 �l. The
evaporation trap system is used to minimize the effect of evaporation which can provide
inappropriate measurement results which are also applied to measurements. Measurements
that have been done show consistent results with uncertainty of 0.11 �l (� = 2), the largest
contribution to uncertainty is given by the liquid weighing component. This paper also shows
the parameters used to check the reliability of the measurement results using the parameters
Maximum Permissible Random Error (���� = 0.3 �l) and Maximum Permissible
Systematic Error (���� = 0. 8 �l). Several parameters at every single measurement point
compared to ���� and ����, ��������� (0.09 - 0.16 �l) <2����, �������� (0.009 -
0.066 �l) <���� dan ∆������ (0.01 - 0.35 �l) <����, shows that the measurement has
been carried out in accordance with the requirements in the reference document.
Keywords: measurement ncertainty, gravimetric method, micropipette calibration,
evaporation trap
1. PENDAHULUAN
Mikropipet atau piston pipet
banyak digunakan untuk pengukuran
volume pada berbagai bidang, seperti
kesehatan, kimia, biologi, farmasi, dan
genetika (Bonzon et al., 2019)(Leung et
al., 2018). Pengukuran volume sangat
penting bagi laboratorium analitik khu-
susnya dalam tes yang sangat sensitif
(yang menggunakan jumlah cairan yang
sangat kecil, mikroliter) karena kesalah-an
kecil pada pengukuran volume dengan
mikropipet dapat menyebabkan kesalahan
besar pada hasil akhir pengu-jian. Untuk
mengurangi dan mengidenti-fikasi
kesalahan dalam penanganan cairan maka
perlu dilakukan kalibrasi untuk perangkat
mikropipet(Batista et al., 2007)
Acuan utama dari kalibrasi mikropipet
adalah dokumen ISO 8655-2 yang
menjelaskan tentang spesifikasi teknis
piston pipet dan ISO 8655-6 yang
menjelaskan tentang penggunaan meto-de
gravimetrik untuk perhitungan volu-me
mikropipet. Metode gravimetrik adalah
metode yang paling umum digunakan oleh
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 73
Lembaga Metrologi Nasional,
laboratorium terakreditasi, dan industri
untuk menentukan nilai volume(Batista et
al., 2016)(Liang et al., 2013). Pa-
rameterfisis seperti suhu, kelembapan
relatif, dan tekanan udara menjadi hal yang
perlu diperhatikan selama proses
pengukuran volume mikropipet. Volume
air ditentukan dengan menimbang massa
air distilasi tersebut. Untuk mendapatkan
hasil pengukuran yang andal maka
kalibrasi harus dilakukan pada kondisi
yang sesuai serta metode yang tepat sesuai
dengan dokumen ISO 8655-6.
ISO menerbitkan standar acuan
untuk melakukan kalibrasi mikropipet,
baik metode sampai dengan perhitungan
volume dan ketidakpastian pengukur-
annya (ISO 8655 - 2, 2002)(ISO 8655 - 6,
2002). Walaupun pada dokumen tersebut
telah memberikan panduan mengenai
perhitungan ketidakpastian, namun
dokumen tersebut tidak menjelaskan
secara terperinci perhitungan
ketidakpastian dari pengukuran mikropi-
pet. Oleh karena itu, pada makalah ini
akan dijelaskan secara rinci perhitungan
volume dan ketidakpastian pengukuran
pada kalibrasi mikropipet yang dilaku-kan
di SNSU-BSN, baik itu sumber-sumber
ketidakpastian dan distribusinya sampai
dengan kontribusi setiap komponen
ketidakpastian terhadap ketidakpastian
gabungan.
2. METODOLOGI
Metode yang digunakan pada
kalibrasi mikropipet di SNSU-BSN adalah
metode gravimetrik yang didasarkan pada
standar ISO 8655. Ini adalah metode
standar yang digunakan baik oleh
lembaga-lembaga metrologi nasional
danlaboratorium terakreditasi, khususnya
untuk mengalibrasi alat ukur volume.
Metode ini dilakukan dengan cara
menimbang cairan yang akan diukur
volumenya. Pengukuran secara gravi-
metrik yang tepat pada mikropipet diper-
lukan peralatan yang secara spesifikasi
memenuhi persyaratan ISO 8655, dian-
taranya termometer, higrometer dan ba-
rometer yang terkalibrasi, air distilasi,
timbangan yang juga wajib terkalibrasi
yang sesuai dan sistem evaporation trap
jika diperlukan (Groot, 2018).
Pengukuran dapat dilakukan pada kondisi
lingkungan yang stabil dengan
kelembapan relatif lebih dari 50%, dan
suhu antara 15°C dan 30°C. Selama proses
pengukuran fluktuasi suhu harus dijaga
pada variasi 0,5 °C (ISO 8655 - 6, 2002).
Mikropipet yang dibahas pada
makalah ini adalah mikropipet variabel
kanal tunggal (single-channel) dengan
volume nominal 100 �l. Pengambilan data
pada mikropipet ini dilakukan pada titik
ukur 10 �l, 20 �l, 50 �l dan 100 �l.
Supaya dapat melakukan pengukuran
74 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
mikropipet dengan rentang tersebut maka
timbangan yang diperlukan harus
memenuhi persyaratan sesuai dengan
Tabel 1. Seperti telah disebutkan sebe
lumnya timbangan yang terkalibrasi
merupakan peralatan yang sangat penting
untuk metode gravimetrik, untuk itu
menggunakan timbangan yang sesuai
menjadi hal mutlak untuk mendapatkan
data yang diinginkan.
Tabel 1. Persyaratan minimum dan spesifikasi
Gambar 1. Siklus pra
Persyaratan mimimum
Spesifikasi Aktual
Volume Tes Aparatus
10 μ l <V 100μ l
, Vol. 44 No. 1, 2020
mikropipet dengan rentang tersebut maka
timbangan yang diperlukan harus
memenuhi persyaratan sesuai dengan
Tabel 1. Seperti telah disebutkan sebe-
lumnya timbangan yang terkalibrasi
an yang sangat penting
untuk metode gravimetrik, untuk itu
menggunakan timbangan yang sesuai
menjadi hal mutlak untuk mendapatkan
Pada ISO 8655 disebutkan per
lunya penggunaan sistem
pada pengambilan data untuk volum
nominal kurang dari 50
ini, sistem Evaporation trap
pada keempat volume uji ter
walaupun pada 100
evaporation trap tidak disyaratkan.
Persyaratan minimum dan spesifikasi aktual timbangan (ISO 8655
Siklus pra-pembasahan pada mikropipet 100 �l (Lochner
ResolusiRepeability dan
linearity
(mg) (mg)
Persyaratan mimimum 0,01 0,02
Spesifikasi Aktual 0,001 0,002
Volume Tes Aparatus
Pada ISO 8655 disebutkan per-
lunya penggunaan sistem evaporation trap
pada pengambilan data untuk volume
nominal kurang dari 50 �l. Pada makalah
Evaporation trap digunakan
pada keempat volume uji tersebut
walaupun pada 100 �l penggunaan
tidak disyaratkan.
(ISO 8655 - 2, 2002)
(Lochner et al., 2013)
Repeability dan Ketidakpastian
standar pengukuran
(mg)
0,02
0,085
Gambar 2. Skema pengambilan data
Pada proses pengambilan data,
langkah-langkahnya diawali dengan pra
pembasahan (pre-wetting) tip
digunakan. Studi terbaru menunjukkan
bahwa penentuan volume terukur
mikropipet dengan nominal 1
100 �l mengalami masalah jika tidak
dilakukan proses pra-pembasahan pada
Pada pengukuran volume pertama hasilnya
sangat rendah, kemudian mengalami
kenaikan hingga 4 - 5 siklus berikutnya
untuk mencapai nilai akhir pada kesetim
bangan termodinamika (Lochner
2013). Pada Gambar 1 ditunju
pengukuran volume pada mikropipet
dengan volume nominal 100
uji akan mulai stabil setelah lima kali pra
pembasahan. Untuk itu, sebelum
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran
Skema pengambilan data
Pada proses pengambilan data,
langkahnya diawali dengan pra-
tip yang akan
digunakan. Studi terbaru menunjukkan
bahwa penentuan volume terukur
pipet dengan nominal 1.000 �l dan
l mengalami masalah jika tidak
pembasahan pada tip.
Pada pengukuran volume pertama hasilnya
kemudian mengalami
5 siklus berikutnya
untuk mencapai nilai akhir pada kesetim-
(Lochner et al.,
. Pada Gambar 1 ditunjukkan hasil
pengukuran volume pada mikropipet
dengan volume nominal 100 �l, volume
uji akan mulai stabil setelah lima kali pra-
pembasahan. Untuk itu, sebelum
pengambilan data, dilakukan lima kali pra
pembasahan khususnya pada mikro
dengan nominal 1.000
ujungnya diganti dan dibasahi kembali.
Sebuah cawan disiapkan se
untuk menimbang cairan dari mikropipet
yang diukur. Sebelum cawan dileta
pada pan timbangan, cawan tersebut diber
cairan awal. Ketinggian cairan awal ini
sekitar 2-3 mm dari dasar cawan. Setelah
itu, cawan ditimbang beserta dengan
cairan awal (��). Proses pengukuran
volume dimulai setelah
dinyalakan. Cawan ditimbang lagi setelah
dilakukan penambahan cai
mikropipet (��) dan seterusnya dilakukan
penambahan cairan dan penimbangan
sampai sepuluh kali (�
yang diperoleh adalah
��,…,��� − ��. Pada pengambilan data
menggunakan perangkat
trapstopwatch dihentikan setelah
pengukuran ke-sepuluh dan cawan
penimbangan dibiarkan diatas pan tim
bangan selama waktu yang digunakan
untuk sepuluh pengukuran, kemudian di
catat massanya (���).
untuk mengestimasi massa cairan yang
hilang akibat penguapan selama proses
penimbangan (Batista et al., 2007)
Adapunpada pengambilan data tanpa
perangkat evaporation trap
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 75
pengambilan data, dilakukan lima kali pra-
khususnya pada mikropipet
000 �l. Kemudian
ganti dan dibasahi kembali.
Sebuah cawan disiapkan sebagai wadah
untuk menimbang cairan dari mikropipet
yang diukur. Sebelum cawan diletakkan
timbangan, cawan tersebut diberi
cairan awal. Ketinggian cairan awal ini
3 mm dari dasar cawan. Setelah
cawan ditimbang beserta dengan
). Proses pengukuran
lai setelah stopwatch
dinyalakan. Cawan ditimbang lagi setelah
bahan cairan dari
) dan seterusnya dilakukan
penambahan cairan dan penimbangan
���). Massa cairan
yang diperoleh adalah �� − ��, �� −
. Pada pengambilan data
menggunakan perangkat evaporation
dihentikan setelah
sepuluh dan cawan
penimbangan dibiarkan diatas pan tim-
bangan selama waktu yang digunakan
untuk sepuluh pengukuran, kemudian di-
). ��� digunakan
untuk mengestimasi massa cairan yang
uapan selama proses
(Batista et al., 2007).
pada pengambilan data tanpa
evaporation trap, tidak
76 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
diperlukan pengambilan data
(a)
Gambar 3. Metode forward
��� dan faktor penguapan diabaikan.
Skema penimbangan cairan uji di
tunjukkan pada Gambar 2.
Cairan uji disedot menggunakan
mikropipet dengan metode, pada da
setiap mikropipet memiliki skema untuk
pengisian dan pengosongan cairan uji
seperti ditunjukan Gambar 3. Sebuah
mikropipet terdapat tiga batas pergerakan
batang pendorong, yaitu titik
(garis biru putus-putus), titik tengah
(stopper A) dan titik minimum (
B). Jika batang pendorong be
titik maksimum maka seluruh piston dari
mikropipet berada pada posisi paling
, Vol. 44 No. 1, 2020
diperlukan pengambilan data ���. Proses pengambilan data selesai setelah
(b) (c) (d) (e)
forward untuk proses pengambilan cairan uji (Gilson Inc, 2018)
dan faktor penguapan diabaikan.
Skema penimbangan cairan uji di-
uji disedot menggunakan
, pada dasarnya
setiap mikropipet memiliki skema untuk
pengisian dan pengosongan cairan uji
seperti ditunjukan Gambar 3. Sebuah
mikropipet terdapat tiga batas pergerakan
batang pendorong, yaitu titik maksimum
putus), titik tengah
A) dan titik minimum (stopper
B). Jika batang pendorong berada pada
titik maksimum maka seluruh piston dari
mikropipet berada pada posisi paling
tinggi dan pada posisi ini cairan tersedot
ke dalam tip secara maksimum.
dan Stopper B memperlihat
piston men-dorong cairan keluar dari
Pada metode forward proses
pengambilan cairan uji secara umum
mengalami lima step (a) batang pen
ditekan hingga stopper
dimasukkan pada cawan penampungan
cairan uji kemudian batang pendorong
ditarik perlahan hingga titik maksimum,
(c) tip ditempelkan pada dinding cawan
pengukuran pada sudut 30
kemudian batang pendorong ditekan per
lahan hingga stopper A, (d) me
pengambilan data selesai setelah
(e)
(Gilson Inc, 2018)
tinggi dan pada posisi ini cairan tersedot
secara maksimum. Stopper A
B memperlihatkan posisi
dorong cairan keluar dari tip.
Pada metode forward proses
pengambilan cairan uji secara umum
mengalami lima step (a) batang pendorong
stopper A, (b) tip
dimasukkan pada cawan penampungan
cairan uji kemudian batang pendorong
ditarik perlahan hingga titik maksimum,
ditempelkan pada dinding cawan
pengukuran pada sudut 30° hingga 45°,
kemudian batang pendorong ditekan per-
A, (d) menekan ba-
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 77
tang pendorong hingga stopper B untuk
mengeluarkan seluruh cairan uji jika masih
ada yang menempel pada dinding tip, (e)
melepaskan kembali secara perlahan
batang pendorong sampai dengan titik
maksimum, setelah itu pengambilan cairan
uji dapat dimulai lagi mulai dari langkah
(a) (Gilson Inc, 2018). Setelah langkah (e),
data penimbangan cairan uji dicatat saat
penunjukan timbangan sudah stabil.
3. PENENTUAN VOLUME DAN
EVALUASI KETIDAKPASTIAN
PENGUKURAN
Pada metode gravimetrik, volume cairan
yang diukur ditentukan dengan per-samaan
sebagai berikut (Euramet CG-19,
2012)(Batista et al., 2013)(Batista et al.,
2017)
��� =�
��×
�� − ��
�� − ��× [1 − �(�� − ���)]
……[1]
dengan
� = �� − ���� …………………[2]
di mana
��� Volume, pada suhu referensi
� Massa hasil penimbangan pemipet-
an
�� Densitas anak timbangan yang
digunakan untuk mengalibrasi
timbangan
�� Densitas udara pada saat
prosespengambilan data
�� Densitas air destilasi yang diguna-
kan untuk media kalibrasi
�� Koefisien ekspansi mikropipet
�� Suhu air distilasi
��� Suhu referensi (umumnya pada suhu
20 °C)
� Indeks data
Dari persamaan (1) tersebut akan
didapatkan nilai volume uji mikropipet.
Selain menampilkan nilai volumenya, pada
sebuah pengukuran terdapat parameter
yang sangat penting, yakni ketidakpastian
pengukuran. Pada kalibrasi mikropipet
ketidakpastian pengukuran dapat diperoleh
dengan menjabarkan dari model matematis
pada persamaan (1) menjadi komponen-
komponen ketidakpastian
penyumbangnya.
Ketidakpastian pengukuran stan-
dar dari ��� dapat dijabarkan seperti pada
persamaan (3)(JCGM 100, 2008)
Dari ekspresi ketidakpastian per-
samaan (3) dapat diperoleh koefisien
sensitivitas setiap komponen ketidak-
pastian yang ditunjukkan pada persamaan
(4a) sampai dengan (4f).
78 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
��(���) = �����
���
�
× ��(�) + �����
����
�
× ��(��) + �����
����
�
× ��(��)
+ �����
����
�
× ��(��) + �����
� ���
�
× ��(��) + �����
����
�
× ��(��) ….. [3]
����
��=
�� − ��
��(�� − ��)[1 − ��(�� − ���)]
…….[4a]
����
���=
���
���(�� − ��)
[1 − ��(�� − ���)] ...….[4b]
����
���=
�(�� − ��)
��(�� − ��)�[1 − ��(�� − ���)]
…….[4c]
����
���=
(�� − ��) − �(�� − ��)
��(�� − ��)[1 − ��(�� − ���)]
….[4d]
����
���= −
���(�� − ��)
��(�� − ��)(�� − ���)
…….[4e]
����
���= −
�(�� − ��)
��(�� − ��)
…….[4f]
Berdasarkan persamaan (1), nilai
volume mikropipet terkait dengan nilai ��
dan ��. Oleh karena itu menentukan nilai-
nilai secara akurat sangat penting untuk
dilakukan.
Pendekatan nilai �� dan �� di-
tentukan sebagai berikut (Tanaka et al.,
2001)(Picard et al., 2007)
�� = �� �1 −(�� − ��)�(�� − ��)
��(�� − ��)�
[5]
dengan
�� = −3,983 035 °C
�� = 301,797 °C
�� = 522 528,9 (°C)�
�� = 69,348 81 °C
�� = 999,974 950 kg/m�
�� =0,34848� − 0,0009(�)��,������
273,15 + ��
[6]
di mana
� Tekanan udara
� Kelembapan relatif
�� Suhu udara
Mengacu pada persamaan (3) maka
perlu dijabarkan nilai ketidakpastian dari
setiap komponen penyumbang
ketidakpastian standar, sumber-sumber
ketidakpastian tersebut secara detail dapat
dinyatakan sebagai berikut (DKD
Guideline, 2011)(Lochner et al., 2013).
(a) Penimbangan Cairan
Komponen ketidakpastian ini disum-
bangkan oleh deviasi standar dari sepuluh
penimbangan, resolusi timbang-an serta
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 79
ketidakpastian timbangan yang dapat
diperoleh dari sertifikat. Deviasi standar
penimbangan secara umum dapat
ditentukan dengan persamaan (7) (JCGM
100, 2008),
� = �1
� − 1�
�
���
��� − ���� ……[7]
di mana
� Deviasi standar
� Banyaknya penimbangan
�� Massa penimbangan ke-�
�� Rerata penimbangan
Secara matematis komponen
ketidakpastian penimbangan cairan dapat
dituliskan dengan
��(�) = �� + ��(������) + ��(������)
……..[8]
di mana
�(���. ���) ketidakpastian dari resolusi
timbangan
�(���. ���) ketidakpastian dari sertifikat
timbangan
Distribusi normal berlaku untuk
komponen � dan �(���. ���. ),sedang-kan
komponen �(���. ���) adalah
rectangular.
(b) Densitas Anak Timbangan
Pada kasus ini, anaktimbangan yang
dimaksud adalah anak timbangan yang
digunakan untuk mengalibrasi timbangan
itu sendiri. Nilai �(��) diestimasi senilai
�(��) = 10% × �� ………[9]
dengan �� = 8.000kg/m�, untuk
distribusi komponen ketidakpastian ini
adalah rectangular.
(c) Densitas Air Distilasi yang
Digunakan sebagai Media Kalibrasi
Densitas air distilasi ditentukan
menggunakan pendekatan persamaan
Tanaka yang ditunjukkan pada persamaan
(5). Dengandemikian,nilai ketidakpastian
yang disumbang oleh faktor ini terdiri dari,
��(��) = ��(����������)
+��(����������) ………..[10]
Persamaan Tanaka sendiri telah
menjelaskan nilai ketidakpastian saat
persamaan tersebut digunakan dalam
menentukan nilai densitas air. Dapat
dilihat dari persamaan (5), �� bergantung
pada suhu air, maka jika selama proses
pengambilan data tersebut suhu air distilasi
berubah maka nilai densitas air akan
bervariasi.
Untuk distribusi ketidakpastian
persamaan Tanaka adalah normal,
sedangkan untuk variasi �� adalah
rectangular.
(d) Densitas Udara saat Pengambilan
Data
80 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
Kontribusi ketidakpastian densitas udara
didasarkan pada ketidakpastian per-
samaan densitas udara dan rekaman
kondisi lingkungan laboratorium, maka
dapat diestimasi sebagai berikut
�(��) = 10% × �� ………….[11]
dengan �� = 1,2kg/m�, karena besar nilai
ketidakpastiannya diestimasi maka
distribusinya adalah rectangular (Euramet
CG-19, 2012).
(e) Koefisien Ekspansi Termal Mikro-
pipet
Koefisien ekspansi termal dari bahan tip
yang digunakan juga merupakan salah satu
penyumbang ketidakpastian standar.
Untuk nilai ketidakpastian komponen ini
diestimasi sebagai berikut
�(��) = 10% × �� ……………[12]
nilai �� bergantung pada bahan tip yang
digunakan, untuk distribusi komponen
ketidakpastian ini adalah rectangular
(Euramet CG-19, 2012).
(f) Suhu Aparatus
Komponen ketidakpastian ini diberikan
oleh beberapa parameter, yakni variasi
suhu aparatus tersebut, daya baca serta
nilai ketidakpastian sertifikat sensor suhu
yang digunakan. Distribusi normal untuk
nilai ketidakpastian dari sertifikat sensor
suhu dan rectangular untuk parameter
variasi pembacaan suhu daya baca.
��(��) = ��(� ���) + ��(����)
+��(� ���) ...[13]
Sebelum melakukan pengukur-an,
perlu dipastikan bahwa mikropipet yang
diukur diletakkan di ruang pengukuran
untuk jangka waktu yang cukup lama
(setidaknya selama 2 jam) untuk mencapai
kesetimbangan termal. Olehkarena tidak
mungkin untuk mengukur suhu pipet
secara langsung, suhu mikropipet akan
disamakan dengan suhu sekitar. Kontribusi
ketidakpastian pengukuran ini harus
diestimasi (DKD Guideline, 2011).
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran volume pada empat titik
ukur 10 �l, 20 �l, 50 �l dan 100 �l
ditunjukkan pada Tabel 2. Pemilihan titik
ukur ini didasarkan pada sertifikat
kalibrasi yang biasa diterbitkan untuk
sebuah mikropipet variabel, yaitu pada
titik 10%, 50% dan 100% dari volume
nominal, sedangkan 20 �l dipilih untuk
pengujian sistem evaporation trap, untuk
memperkaya data pada volume uji 50 �l,
karena volume uji 50 �l sebagai mana
disebutkan pada ISO 8655 dianjurkan
untuk menggunakan evaporation trap.
Pada makalah ini timbangan yang
digunakan adalah UMT-5 dengan
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 81
spesifikasi teknis secara singkat di-
tunjukkan pada Tabel 1. Dua persyaratan
minimum dipenuhi dengan timbangan
yang digunakan, namun ketidakpastian
standar timbangan tidak sesuai persyara-
tan. Namun pemeliharaan berkala dan
pengambilan data deviasi standar yang
dilakukan setiap enam bulan sekali
menunjukkan performa yang baik untuk
digunakan untuk penimbangan cairan pada
kalibrasi mikropipet. Deviasi standar
pooled timbangan UMT-5 ini adalah
0,0002 mg. Selain itu, laporan hasil uji
banding yang telah dilakukan pada rentang
pengukuran volume mikropipet yang sama
untuk beberapa laboratorium yang
memiliki ketidakpastian standar yang lebih
besar dari persyaratan minimum memiliki
degree of equivalence yang baik terhadap
nilai referensi (Batista et al., 2013).
Dengan pertimbangan-pertimbangan itu,
maka pengambilan data mikropipet tetap
dapat dilakukan menggunakan timbangan
tersebut.
Perangkat evaporation trap dise-
matkan pada timbangan UMT-5 untuk
mengurangi efek penguapan yang terjadi
selama proses pengambilan data (lihat
Gambar 4). Walaupun evaporation trap
hanya dianjurkan pada volume uji tertentu,
namun pada makalah ini seluruh data
diambil menggunakan perangkat ini. Hasil
pengukuran dapat dilihat pada Tabel 2,
yang memberikan gambaran massa cairan
uji yang menguap selama proses
pengambilan data menggunakan sistem
evaporation trap ini.
Sistem evaporation trap tersebut
dapat meminimalisasi terjadinya pengu-
apan dengan cara membuat kondisi pada
"mulut" cawan penimbangan memunyai
kelembapan yang tinggi (Hantz, 2013).
Kelembapan yang tinggi tersebut
dihasilkan dengan memberikan sejumlah
air distilasi pada bagian c. Dengan
kelembapan yang tinggi membuat laju
penguapan dapat ditekan sehingga hasil
kalibrasi menjadi lebih akurat karena
cairan uji sangat kecil yang mengalami
penguapan. Sistem evaporation trap
dirancang menggunakan sebuah tutup
(bagian a). Efek penggunaan tutup tersebut
selain semakin meminimalisasi penguapan
juga menjadikan data pengu-kuran lebih
stabil, sehingga drift data akibat
penguapan penyumbang kompo-nen
ketidakpastian penimbangan cairan
menjadi kecil.
Sesuai dengan perhitungan, nilai
volume mikropipet 0,001 �l ekuivalen
dengan massa cairan air distilasi sekitar 1
�g. Kita dapat mencermati hasil peng-
gunaan sistem evaporation trap pada
82 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
Tabel 2, terdapat tiga data yang mem
efek penguapan lebih besar dari 0,04
namun selebihnya air distilasi yang
menguap bisa ditekan hingga
dari 0,025 �l. Penguapan menjadi salah
satu penyumbang kesalahan acak pada
penimbangan massa cairan uji.
Penggunaan evaporation tr
minimalisasi terjadinya kesalahan acak.
Rata-rata massa yang hilang sela
penggunaan evaporation trap
17,88 �g, artinya evaporation trap
kontribusi menekan kesalahan acak akibat
efek penguapan hingga 0,018
sangat kecil jika dibandingkan dengan
Maximum Permissible Random Error
(����) yang ditetapkan pada dokumen
acuan.
, Vol. 44 No. 1, 2020
Gambar 4.Sistem evaporation trap
Tabel 2, terdapat tiga data yang memunyai
efek penguapan lebih besar dari 0,04 �l,
namun selebihnya air distilasi yang
menguap bisa ditekan hingga lebih kecil
l. Penguapan menjadi salah
satu penyumbang kesalahan acak pada
penimbangan massa cairan uji.
evaporation trap dapat
minimalisasi terjadinya kesalahan acak.
rata massa yang hilang sela-ma
evaporation trap adalah
evaporation trap ber-
kontribusi menekan kesalahan acak akibat
efek penguapan hingga 0,018 �l. Hal ini
jika dibandingkan dengan
Maximum Permissible Random Error
) yang ditetapkan pada dokumen
Pada ISO 8655-
nilai ���� dan Maximum Permissible
Systematic Error
parameter tersebut menjadi dasar
pengecekan hasil pengukuran untuk
dinyatakan sesuai atau tidak dengan
persyaratan yang ditentukan. Pada
mikropipet 100 �l, ����
���� = 0,8 �l. Dengan kedua parameter
tersebut dibuat tiga kriteria pengecekan,
terkait dengan ketidakpastian hasi
kalibrasi (���������), kesalahan acak
(��������) dan deviasi dari nilai
nominalnya (������). Matriks kese
suaian hasil pengukuran dengan kriteria
kriteria yang ditentukan oleh dokumen
acuan ditunjukkan pada Tabel 3.
-bagian 2 diberikan
Maximum Permissible
(����). Kedua
parameter tersebut menjadi dasar
hasil pengukuran untuk
dinyatakan sesuai atau tidak dengan
persyaratan yang ditentukan. Pada
���� = 0,3 �l dan
l. Dengan kedua parameter
tersebut dibuat tiga kriteria pengecekan,
terkait dengan ketidakpastian hasil
), kesalahan acak
) dan deviasi dari nilai
). Matriks kese-
suaian hasil pengukuran dengan kriteria-
kriteria yang ditentukan oleh dokumen
acuan ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 2. Nilai volume dan massa yang hilang karena evaporasi
Tabel 3. Matriks kesesuaian hasil kalibrasi dengan parameter acuan
Tabel 4. Budget ketidakpastian pengukuran mikropipet 100
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran
. Nilai volume dan massa yang hilang karena evaporasi
Matriks kesesuaian hasil kalibrasi dengan parameter acuan
Budget ketidakpastian pengukuran mikropipet 100
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 83
. Nilai volume dan massa yang hilang karena evaporasi
Matriks kesesuaian hasil kalibrasi dengan parameter acuan
Budget ketidakpastian pengukuran mikropipet 100 �l
84 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
Gambar 5. Kontribusi komponen keridakpastian perngukuran 100
Dengan membandingkan hasil
kalibrasi dengan ketiga parame
dapat terlihat bahwa seluruh hasil kali
memenuhi persyaratan. Ini meng
gambarkan bahwa prosedur dan
yang digunakan dapat memberikan hasil
kalibrasi yang andal.
Pada bagian C telah diidentifi
komponen ketidakpastian yang ber
kontribusi terhadap ketidakpastian
gabungan. Tabel 4 menyajikan
ketidakpastian dari komponen
yang telah diidentifikasi tersebut. Pada
makalah ini hanya ditampilkan satu
ketidakpastian walaupun seluruh titik
pengukuran memiliki
ketidakpastian masing-masing. Karena
dengan satu budget ketidakpastian terse
cukup representatif unt
budgetketidakpastian yang lain. Untuk
, Vol. 44 No. 1, 2020
. Kontribusi komponen keridakpastian perngukuran 100
Dengan membandingkan hasil
kalibrasi dengan ketiga parameter tersebut
dapat terlihat bahwa seluruh hasil kalibrasi
memenuhi persyaratan. Ini meng-
gambarkan bahwa prosedur dan peralatan
berikan hasil
Pada bagian C telah diidentifikasi
komponen ketidakpastian yang ber-
kontribusi terhadap ketidakpastian
gabungan. Tabel 4 menyajikan budget
ketidakpastian dari komponen-komponen
yang telah diidentifikasi tersebut. Pada
tampilkan satu budget
ketidakpastian walaupun seluruh titik
pengukuran memiliki budget
masing. Karena
ketidakpastian tersebut
cukup representatif untuk
ketidakpastian yang lain. Untuk
memperlihatkan besar kontribusi
komponen ketidakpastian
ketidakpastian ini diterjemahkan ke da
bentuk histogram yang dapat dilihat pada
Gambar 5.
Gambar 5 memberikan informasi
bahwa komponen ketidakpastian paling
dominan pada kalibrasi mikropipet ada
dari penentuan nilai massa cairan.
Komponen ini, seperti telah dijabarkan
sebelumnya, disumbangkan oleh tim
bangan (resolusi dan sertifikat kalibrasi)
serta deviasi standar dari
data. Dengan demikian pemilihan tim
bangan yang sesuai kriteria dan dapat di
andalkan menjadi kunci pada kalibrasi
mikropipet. Selain itu, komponen lain
yang cukup dominan disumbangkan oleh
suhu aparatus dan densitas udara, hal ini
memberikan peringatan kepada operator
. Kontribusi komponen keridakpastian perngukuran 100 �l
perlihatkan besar kontribusi setiap
komponen ketidakpastian,budget
ketidakpastian ini diterjemahkan ke dalam
bentuk histogram yang dapat dilihat pada
Gambar 5 memberikan informasi
omponen ketidakpastian paling
dominan pada kalibrasi mikropipet adalah
dari penentuan nilai massa cairan.
Komponen ini, seperti telah dijabarkan
sebelumnya, disumbangkan oleh tim-
bangan (resolusi dan sertifikat kalibrasi)
serta deviasi standar dari pengambilan
data. Dengan demikian pemilihan tim-
bangan yang sesuai kriteria dan dapat di-
andalkan menjadi kunci pada kalibrasi
mikropipet. Selain itu, komponen lain
yang cukup dominan disumbangkan oleh
suhu aparatus dan densitas udara, hal ini
eringatan kepada operator
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 85
kalibrasi bahwa kondisi lingkungan yang
stabil perlu selalu dijaga selama proses
kalibrasi. Walaupun secara umum per-
syaratan kondisi lingkungan cukup long-
gar, suhu lingkungan 15°C – 30°C dan
kelembapan relatif lebih dari 50%, namun
yang perlu menjadi perhatian lebih adalah
fluktuasi dari kedua parameter tersebut.
5. KESIMPULAN
Kalibrasi mikropipet kanal tunggal pada
nominal 10 �l, 20 �l, 50 �l hingga 100 �l
telah dapat dilakukan di SNSU-BSN.
Volume mikropipet hasil pengukuran yang
didapatkan relatif konsisten. Hasil
pengukuran yang dicek dan dibanding-kan
dengan parameter ���� dan ����
menunjukan seluruh parameter yang
ditetapkan tersebut dapat terpenuhi pada
pengukuran yang dilakukan.
Dari hasil evaluasi ketidakpastian
pengukuran, penentuan nilai massa cairan
dan menjaga kestabilan kondisi
lingkungan menjadi bagian yang sangat
krusial. Untuk itu perlunya penggunaan
peralatan ukur yang akurat dan sesuai
dengan persyaratan. Penggunaan sistem
evaporation trap yang dirancang oleh tim
SNSU-BSN memberikan kontribusi yang
sangat signifikan untuk menekan laju
penguapan yang terjadi selama proses
pengukuran. Data secara cukup
meyakinkan menunjukkan bahwa
penggunaan sistem ini mampu
menurunkan risiko kesalahan penentuan
volume ukur rata-rata 0,018 �l. Walaupun
masih ada data yang menunjukkan
penguapan lebih dari 0,04 �l, hal tersebut
akan diidentifikasi lebih lanjut.
Ucapan Terima Kasih
Penulis berterima kasih kepada
Kedeputian SNSU-BSN untuk peralatan
dan fasilitas yang disediakan untuk
melakukan penelitian ini.
Penelitian ini didukung oleh Ke-
menterian Riset, Teknologi, dan Pen-
didikan Tinggi Republik Indonesia melalui
skema Program Penelitian Insentif Riset
Sistem Inovasi Nasional (05/INS-
1/PPK/E4/2019).
Daftar Pustaka
Batista, E., Pinto, L., Filipe, E., & van der
Veen, A. M. H. (2007). Calibration of
micropipettes: Test methods and
uncertainty analysis. Measurement:
Journal of the International
Measurement Confederation, 40,
338–342.
https://doi.org/10.1016/j.measure-
ment.2006.05.012
Batista, Elsa, Arias, R., & Jintao, W.
(2013). Final Report: BIPM/CIPM
key comparison CCM.FF-K4.2.2011
Volume comparison at 100 µL –
Calibration of micropipettes (piston
86 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
pipettes). Metrologia: Technical
Supplement, 50, 1–36.
Batista, Elsa, Godinho, I., Rodrigues, G.,
& Rumery, D. (2016). Volume
comparison on calibration of mi-
cropipettes - Gravimetric and pho-
tometric method. Flomeko.
Batista, Elsa, Matus, M., Metaxiotou, Z.,
Tudor, M., Lenard, E., Buker, O., …
Sarevska, A. (2017). Final Report:
EURAMET.M.FF-K4.2.2014
Volume comparison at 100 µL –
Calibration of micropipettes.
Metrologia: Technical Suplement,
54(February).
Bonzon, D., Kambara, K., Bertrand, D., &
Renaud, P. (2019). Micropipette
calibration by differential pressure
measurements. Measurement Science
and Technology, 30(8 Agustus 2019).
DKD Guideline. (2011). DKD-R 8-1 -
Calibration of piston-operated pi-
pettes with air cushion. (12).
Euramet CG-19. (2012). Guidelines on the
determination of uncertainty in
gravimetric volume calibration.
Gilson Inc. (2018). Guide to Pipetting.
Gilson Guide to Pipetting: Third
Edition. Retrieved from www.pi-
petman.com
Groot, M. De. (2018). Calibrating a Mi-
cropipette. 19–25.
Hantz, A. (2013). Evaporation minimi-
zation at piston pipettes calibration by
gravimetric method thanks to using
evaporation trap . IMEKO 2013.
ISO 8655 - 2. (2002). ISO 8655-2 Piston-
operated volumetric apparatus - Part
2: Piston pipettes.
ISO 8655 - 6. (2002). ISO 8655-6 Piston-
operated volumetric apparatus - Part
6: Gravimetric methods for the
determination of measurement error.
Retrieved from www.iso.ch
JCGM 100. (2008). Evaluation of meas-
urement data — Guide to the ex-
pression of uncertainty in measure-
ment.
https://doi.org/10.1373/clinchem.200
3.030528
Leung, W. M., Yuen, C. F., Chiu, H. K. L.,
& Grue, L. L. (2018). Calibration of
multi-channel pipettes using
gravimetric method in accordance
with the ISO 8655-6. Journal of
Physics: Conference Series, 1065(9).
https://doi.org/10.1088/1742-
6596/1065/9/092004
Liang, D., Steinert, C., Bammesberger, S.,
Tanguy, L., Ernst, A., Zengerle, R., &
Koltay, P. (2013). Novel gravimetric
measurement technique for
quantitative volume calibration in the
sub-microliter range. Measurement
Science and Technology, 24(2).
https://doi.org/10.1088/0957-
0233/24/2/025301
Lochner, K. H., Feldmann, R., & Pfohl, J.
Evaluasi Ketidakpastian Pengukuran… | 87
(2013). DKD Expert Report DKD-E
8-2 Analysis of influencing
parameters on calibration of piston-
operated pipettes with air cushions.
(05). Retrieved from www.dkd.eu
Picard, A., Davis, R. S., Gläser, M., &
Fujii, K. (2007). Revised formula for
the density of moist air (CIPM-2007).
Metrologia, 45(2), 149–155.
https://doi.org/10.1088/0026-
1394/45/2/004
Tanaka, M., Girard, G., Davis, R., Peuto,
A., & Bignell, N. (2001). Recom-
mended table for the density of water
between 0 deg C and 40 degree C
based on recent experimental reports.
Metrologia, 38(4), 301–309.
88 | Instrumentasi, Vol. 44 No. 1, 2020
Lampiran: Daftar Lambang
��� Volume, pada suhu 20 °C
� Massa hasil penimbangan pemipetan
�� Massa pada penimbangan ke-�
�� Rerata penimbangan
�� Densitas anak timbangan yang digunakan untuk mengkalibrasi timbangan
�� Densitas udara pada saat proses pengambilan data
�� Densitas air dstiilasi yang digunakan untuk media kalibrasi
�� Koefisien ekspansi mikropipet
�� Suhu air distilasi
���� Suhu referensi = 20°C
� Indeks data
� Tekanan udara
� Kelembapan relatif
�� Suhu udara
� Deviasi standar
� Banyaknya penimbangan ����
�� koefisien sensitivitas ketidakpastian volume terhadap penimbangan
����
��� koefisien sensitivitas ketidakpastian volume terhadap densitas anak timbangan
yang digunakan untuk mengalibrasi timbangan ����
��� koefisien sensitivitas ketidakpastian volume terhadap densitas udara
����
��� koefisien sensitivitas ketidakpastian volume terhadap densitas air distilasi
����
� �� koefisien sensitivitas ketidakpastian volume terhadap suhu aparatus
����
��� koefisien sensitivitas ketidakpastian volume terhadap koefisien ekspansi termal
tip yang digunakan
�(�) Komponen ketidakpastian penimbangan
�(��) Komponen ketidakpastian anak timbangan yang digunakan mengalibrasi
timbangan
�(��) Komponen ketidakpastian densitas udara
�(��) Komponen ketidakpastian densitas air distilasi
�(��) Komponen ketidakpastian suhu aparatus
�(��) Komponen ketidakpastian koefisien termal tip yang digunakan
�(������) Ketidakpastian dari resolusi timbangan
�(��� ���) Ketidakpastian timbangan (dari sertifikat)
�(����������) ketidakpastian persamaan Tanaka
�(��� �������) Ketidakpastian dari variasi densitas air
�(� ���) ketidakpastian variasi data suhu aparatus
�(� ����) ketidakpastian sertifikat sensor suhu
�(� ���) ketidakpastian dari resolusi sensor suhu yang digunakan
�(���) Ketidakpastian gabungan volume mikropipet