EVALUASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN PADA KALIBRASI …

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


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


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


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


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-


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).


��(��) = ��

��

�

× ��(�) + ��

��

�

× ��(��) + ��

��

�

× ��(��)

+ ��

��

�

× ��(��) + ��

� ��

�

× ��(��) + ��

��

�

× ��(��) ….. [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


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


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


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


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 (Δ��). 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


. Nilai volume dan massa yang hilang karena evaporasi

Matriks kesesuaian hasil kalibrasi dengan parameter acuan

Budget ketidakpastian pengukuran mikropipet 100 �l


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


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


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.


(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.


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

EVALUASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN PADA KALIBRASI …

Documents

Transcript of EVALUASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN PADA KALIBRASI …