QC 물질 제조, Eppendorf pipette vs Volumetric pipette, 어떤 것을 선택할 것인가

이번 시간에는 진단검사의학 분야에서 검사의 신뢰성을 담보하는 핵심 요소인 정도관리(Quality Control, QC) 물질 및 임상화학 검사용 시약을 정밀하게 제조하는 과정에 초점을 맞추어 보겠습니다. 특히, 이 중요한 작업에 사용되는 두 가지 핵심 도구, 즉 Eppendorf 피펫으로 대표되는 마이크로피펫과 전통적인 용량 피펫(Volumetric Pipette) 사이의 선택 문제와 그에 따른 실제적인 정확성 및 정밀도의 차이에 대해, 이전보다 훨씬 더 깊고 상세하게 파고들어 탐구해 보도록 하겠습니다.

우수 검사실 신임인증 문항에서는 시약이나 정도관리 물질을 제조시, volumetric pipette 을 반드시 이용하라고 규정되어 있는데, 과연 이것이 맞는지도 깊이 분석해보겠습니다.

피펫의 종류

"피펫이 다 거기서 거기 아니야? 용액만 옮기면 되는 거 아닌가? 그 작은 차이가 결과에 얼마나 영향을 준다고 그래?"

아마 많은 분들이 이렇게 생각하실 수도 있습니다. 두 도구 모두 액체를 정해진 부피만큼 옮기는 기본적인 목적은 동일하기 때문입니다. 하지만, 특히 QC 물질이나 시약 제조와 같이 최종 결과의 정확성이 후속되는 수많은 분석 결과의 신뢰성에 직접적인 파급 효과를 미치는 상황에서는, 이 '작은 차이'가 결코 작지 않은 결과를 초래할 수 있습니다. 마치 정밀 기계를 조립할 때 규격에 맞는 부품과 도구를 사용해야만 오작동 없이 완벽한 성능을 발휘할 수 있는 것과 마찬가지입니다.

잘못된 부피 측정은 QC 물질의 목표 농도를 벗어나게 하여 검사 시스템의 오류를 감지하는 능력을 저하시키거나, 시약의 반응 농도를 변화시켜 해당 시약을 사용하는 모든 환자 검사 결과에 시스템적인 오류(Systematic error)를 유발할 수 있습니다. 이는 진단 오류나 부적절한 치료 결정으로 이어질 수 있는 매우 심각한 문제입니다.

따라서, 이 글에서는 각 피펫의 작동 원리, 고유한 설계 철학, 장단점을 면밀히 분석하고, 무엇보다 중요한 정확도(Accuracy)와 정밀도(Precision) 측면에서의 본질적인 차이를 명확하게 비교하여 설명드리겠습니다. 나아가, 어떤 특정 작업 환경과 요구 조건 하에서 어떤 피펫을 선택하는 것이 분석화학적 원칙과 실제적인 효율성 측면에서 가장 현명한 결정인지에 대한 구체적이고 실용적인 지침을, 더욱 풍부한 설명과 함께 제시해 드리고자 합니다.

용량 피펫 (Volumetric Pipette) : 단일 부피 정확성의 '절대 기준'

용량 피펫은 특정 고정된 단일 부피(예: 1mL, 5mL, 10mL, 25mL, 50mL, 100mL 등 표준 규격 존재)의 액체를 현재 사용 가능한 도구 중 가장 높은 수준의 정확도와 정밀도로 측정하고 옮기기 위해 특수하게 설계 및 제작된 정밀 유리 기구입니다. 그 역할은 마치 저울의 정확성을 검증하는 표준 분동(Standard weight)처럼, 부피 측정의 '기준점'을 제공하는 데 있다고 할 수 있습니다.

volumetric pipette

작동 원리와 특징 분석

• 불변의 고정 부피 설계: 용량 피펫의 가장 큰 특징은 몸통 중간 부분의 부풀어 오른 팽대부(Bulb) 위쪽 가느다란 목 부분에 단 하나의 정밀한 눈금선(Graduation mark)만이 존재한다는 것입니다. 이 눈금선은 피펫 제작 과정에서 매우 정밀하게 위치가 결정되며, 특정 온도(보통 20°C)에서 액체의 메니스커스(Meniscus) 하단이 이 선에 정확히 일치했을 때, 피펫이 담는(Contain) 또는 내보내는(Deliver) 액체의 부피가 피펫에 명시된 공칭 부피(Nominal volume)와 일치하도록 설계되었습니다.
• TD (To Deliver) 방식의 정밀 보정: 임상 검사실에서 사용되는 대부분의 용량 피펫은 TD (To Deliver, 출용량) 방식으로 보정되어 있습니다. 이는 피펫 사용 후 내벽에 자연스럽게 남게 되는 미량의 액체 잔류량을 미리 계산에 넣어, 실제로 피펫 밖으로 배출되어 전달되는 액체의 부피가 명시된 부피와 정확히 일치하도록 제작되었다는 매우 중요한 의미를 갖습니다. 따라서, TD 피펫을 사용할 때는 중력에 의해 액체가 자연스럽게 흘러내리도록 하고, 피펫 끝(Tip)에 마지막으로 맺히는 방울을 절대로 입으로 불거나 압력을 가해 억지로 밀어내서는 안 됩니다. 이를 강제로 배출하면 오히려 측정된 부피보다 더 많은 양이 나가게 되어 오차를 유발합니다 (일부 특수한 용도의 피펫은 불어내도록 설계되어 있으며, 이 경우 별도의 표시가 되어 있습니다). TC (To Contain, 입용량) 피펫은 담는 양이 정확한 것으로, 내용물을 완전히 씻어내야 정확한 부피가 됩니다.
• Class A 등급: 엄격한 허용 오차: 용량 피펫은 제작 정확도에 따라 등급이 나뉘며, Class A 등급은 가장 높은 수준의 정확도를 보증합니다. 이는 국제 표준(예: ASTM E969 또는 ISO 648)에 명시된 매우 엄격한 허용 오차(Tolerance) 기준을 충족한다는 의미입니다 [1]. 예를 들어, 10mL Class A 용량 피펫의 허용 오차는 일반적으로 ±0.02mL 이내입니다. 이는 공칭 부피의 ±0.2%에 불과한 매우 작은 오차 범위로, 다른 어떤 종류의 부피 측정 기구보다도 월등히 뛰어난 정확성을 나타냅니다. 이러한 정확성은 QC 물질의 표준 원액이나 분석법 개발 시 표준 물질 용액 제조에 필수적입니다.
• 올바른 사용법 숙달의 중요성: 용량 피펫의 높은 정확성은 올바른 사용법을 전제로 합니다. 액체를 눈금선까지 정확하게 맞추기 위해 메니스커스를 눈높이에서 수평으로 읽는 방법, 피펫 필러(Pipette filler)를 사용하여 안전하고 정밀하게 액체를 흡입하는 기술, 피펫을 수직으로 유지하며 액체를 일정한 속도로 자연스럽게 흘려보내는 방법, 그리고 제조사가 명시한 배출 시간(Drainage time)을 준수하는 것 등이 모두 정확한 결과 확보에 필수적인 요소입니다. 숙련되지 않은 사용자는 오히려 큰 오차를 유발할 수 있습니다.

용량 피펫의 명확한 장점

• 타의 추종을 불허하는 정확도와 정밀도: 지정된 단일 고정 부피에 한해서는, Class A 용량 피펫은 현존하는 가장 정확하고(Accuracy) 정밀한(Precision) 액체 부피 측정 및 이동 도구라고 단언할 수 있습니다. 그 이유는 구조가 단순하고, 기계적 움직임이 없으며, 중력이라는 일정한 힘에 의존하여 액체를 배출하기 때문에 변동 요인이 매우 적기 때문입니다. 따라서 표준 용액(Standard solution), 고농도 원액(Stock solution), 또는 최종 결과의 정확성이 조제 용액의 부피에 결정적으로 좌우되는 중요한 용액을 만들 때, 용량 피펫은 가장 신뢰할 수 있는 선택지입니다.
• 비교적 저렴한 개당 가격: 고품질의 마이크로피펫 본체 하나 가격에 비하면, 개별 용량 피펫의 가격은 상대적으로 매우 저렴합니다. 따라서 특정 부피를 자주 사용한다면 경제적인 선택이 될 수 있습니다.
• 화학적 내구성: 고품질 유리로 제작되어 대부분의 화학 시약에 대해 우수한 내성을 가집니다 (단, 강알칼리나 불산 등 유리를 부식시키는 물질 제외).

용량 피펫의 명백한 단점

• 융통성 부족 (고정 부피의 한계): 가장 큰 단점은 명시된 단 하나의 부피만 정확하게 측정할 수 있다는 점입니다. 2mL, 7.5mL, 13mL 등 규격화되지 않은 다양한 부피를 다루어야 하는 작업에는 전혀 사용할 수 없습니다. 필요한 부피별로 각각의 피펫을 구비하고 보관해야 하는 불편함이 있습니다.
• 작업 속도 저하: 액체를 눈금까지 정확히 맞추고, 정해진 배출 시간 동안 기다리는 등 마이크로피펫에 비해 작업 과정에 시간이 더 소요됩니다. 많은 샘플을 빠르게 처리해야 하는 경우에는 비효율적입니다.
• 세척 및 관리의 번거로움: 유리 재질이므로 사용 후에는 적절한 방법으로 세척하고 건조시켜 보관해야 합니다. 이 과정이 번거로울 수 있으며, 파손의 위험도 항상 존재합니다. 특히 미량 분석에서는 세척 과정에서의 오염(Contamination) 문제도 고려해야 합니다.
• 사용자 숙련도 의존성: 앞서 강조했듯이, 정확한 결과를 얻기 위해서는 사용자가 올바른 피펫팅 기술을 완벽하게 숙지하고 일관되게 수행해야 합니다. 미숙한 사용자의 경우, 오히려 마이크로피펫보다 더 큰 오차를 낼 수도 있습니다.

Eppendorf 피펫 (마이크로피펫) : 가변성과 효율성의 현대적 해결사

eppendorf pipette

Eppendorf 피펫은 일반적으로 특정 부피 범위(예: 1-10µL, 10-100µL, 100-1000µL, 1-10mL 등) 내에서 사용자가 다이얼이나 버튼 조작을 통해 원하는 부피를 자유롭게 설정하여, 주로 마이크로리터(µL)에서 밀리리터(mL) 단위의 액체를 비교적 신속하고 편리하게 옮길 수 있도록 설계된 정밀 기계 장치를 통칭합니다 (Eppendorf는 이 분야의 선구적인 제조사 이름이지만, 현재는 이러한 형태의 피펫을 지칭하는 일반 명사처럼 널리 사용됩니다).

이는 마치 눈금을 읽어 원하는 무게를 측정하는 스프링 저울이나 원하는 무게 값을 입력하는 전자저울처럼, 사용자의 필요에 따라 측정값을 조절할 수 있다는 점에서 큰 장점을 가집니다.

작동 원리와 핵심 특징 상세 분석

• 가변 부피 조절 메커니즘: 마이크로피펫의 핵심 기능은 부피 조절 기능입니다. 이는 피펫 내부의 정밀한 피스톤(Piston)의 이동 거리(Stroke length)를 조절함으로써 이루어집니다. 사용자가 부피 설정 다이얼을 돌리면, 피스톤이 위아래로 움직일 수 있는 최대 거리가 변경되고, 이 거리에 따라 흡입하고 배출하는 공기의 양, 그리고 결과적으로 액체의 부피가 결정됩니다.
• 공기 치환 원리 (Air Displacement Principle): 현재 가장 널리 사용되는 마이크로피펫의 작동 원리입니다. 피펫 내부의 피스톤은 액체에 직접 닿는 것이 아니라, 피스톤과 피펫 팁(Tip) 내의 액체 표면 사이에 존재하는 공기 기둥(Air cushion 또는 Air gap)을 매개체로 사용합니다. 피스톤이 위로 움직이면 공기 기둥이 팽창하며 팁 안으로 액체를 빨아들이고, 피스톤이 아래로 움직이면 공기 기둥이 압축되며 액체를 밖으로 밀어냅니다. 이 방식은 피펫 내부가 액체로 오염되는 것을 방지하는 장점이 있지만, 공기 기둥의 부피가 온도, 습도, 기압 등 환경 조건과 액체의 물리적 특성(점성, 증기압 등)에 영향을 받기 때문에 잠재적인 오차 요인이 됩니다. (참고: 매우 점성이 높거나 휘발성이 강한 액체를 다룰 때는 액체와 피스톤이 직접 접촉하는 양압 변위 방식(Positive Displacement Principle) 피펫이 더 적합할 수 있습니다.)
• 교체 가능한 일회용 팁 사용: 마이크로피펫은 액체가 직접 접촉하는 부분을 일회용 플라스틱 팁(Disposable tip)으로 사용합니다. 이는 각기 다른 용액을 연속적으로 취급할 때 발생할 수 있는 교차 오염(Carry-over contamination)의 위험을 획기적으로 줄여주며, 사용 후 팁만 교체하면 되므로 세척의 번거로움 없이 신속한 작업이 가능하게 합니다. 다만, 팁의 품질, 피펫과의 정확한 호환성(Compatibility), 그리고 팁이 피펫 노즐에 완전하게 밀착(Sealing)되는지 여부가 피펫팅 정확도에 결정적인 영향을 미칩니다.
• 향상된 사용 편의성: 용량 피펫과 비교했을 때, 부피 설정이 간편하고, 푸시 버튼 방식의 피스톤 조작이 용이하며, 팁 교체도 신속하여 전반적인 작업 효율성이 매우 높습니다. 인체공학적으로 설계되어 반복적인 작업에도 피로도가 덜합니다.마이크로피펫의 명확한 장점
• 압도적인 유연성 (부피 가변성): 하나의 피펫으로 지정된 범위 내의 거의 모든 부피를 자유롭게 설정하여 사용할 수 있다는 것은 마이크로피펫의 가장 큰 장점입니다. 이는 QC 물질이나 시약을 제조할 때 필요한 연속 희석(Serial dilution), 다양한 농도의 표준액 제조, 여러 종류의 미량 성분(예: 효소, 항체, 보존제, 특정 이온)을 정확한 비율로 첨가하는 작업 등에 있어서 필수 불가결한 유연성을 제공합니다.
• 신속한 작업 처리 능력: 팁 교체가 빠르고, 액체 흡입 및 배출 속도 조절이 용이하여, 많은 수의 샘플이나 시약을 다루어야 하는 경우 작업 시간을 크게 단축시켜 줍니다. 특히 자동화된 액체 핸들링 시스템의 기본 원리이기도 합니다.
• 미량 부피 취급의 탁월함: 이름에서 알 수 있듯이, 마이크로리터(µL, 10⁻⁶ L) 단위의 매우 적은 액체 부피를 정확하게 측정하고 옮기는 데 최적화되어 있습니다. 이는 고가의 시약을 절약하고, 민감한 분석법에 필요한 정밀한 양을 다루는 데 필수적입니다.
• 오염 위험 감소: 일회용 팁 사용으로 용액 간 교차 오염의 가능성을 최소화하며, 피펫 내부 오염도 방지할 수 있습니다. 이는 특히 유전 물질(DNA/RNA) 분석이나 미생물 배양 등 오염에 매우 민감한 작업에서 중요합니다.마이크로피펫의 명백한 단점
• 내재적인 정확도 및 정밀도의 한계: 모든 장점에도 불구하고, 마이크로피펫은 동일한 공칭 부피에 대해 Class A 용량 피펫보다 일반적으로 정확도와 정밀도가 다소 낮습니다. 그 이유는 앞서 언급한 공기 치환 방식의 원리적 한계(환경 및 액체 특성 영향), 피스톤 이동 메커니즘의 기계적 공차, 그리고 팁과 피펫 간의 결합 상태 변동성 등 복합적인 요인 때문입니다. 제조사에서 제시하는 정확도 사양은 보통 설정 부피의 ±0.5% 에서 ±5% 범위에 있으며, 정밀도(반복성, 보통 표준편차 또는 변동계수로 표시) 역시 약간의 변동성을 가집니다 [2]. 특히 중요한 점은, 피펫의 설정 가능 범위 중 최소 부피에 가깝게 설정할수록, 절대적인 오차량은 작을지라도 상대적인 오차율(%)은 급격하게 커지는 경향을 보인다는 것입니다. 예를 들어, 100-1000 µL 피펫을 100 µL로 설정했을 때의 상대 오차가 1000 µL로 설정했을 때보다 더 클 수 있습니다.
• 사용자 및 환경 요인에 대한 높은 민감도: 공기 치환 방식은 사용자의 피펫팅 기술에 매우 민감하게 반응합니다. 피펫팅 속도(너무 빠르면 액체가 덜 흡입되거나 기포 발생), 피펫의 각도(수직 유지 중요), 팁을 액체에 담그는 깊이(너무 깊거나 얕으면 부피 오차 유발), 팁 내부를 용액으로 미리 적셔주는 사전 헹굼(Pre-rinsing) 여부 등이 결과 정확성에 큰 영향을 미칩니다 [3]. 또한, **실험실의 온도, 습도, 대기압 변화는 공기의 밀도에 영향을 주어 공기 기둥의 부피를 변화시키므로 정확성에 영향을 줄 수 있습니다. 옮기려는 액체의 점성(Viscosity), 밀도(Density), 표면 장력(Surface tension), 증기압(Vapor pressure) 역시 공기 기둥과의 상호작용 및 팁 내 유체 흐름에 영향을 미쳐 오차를 유발할 수 있습니다.
• 팁 품질 및 장착 상태의 결정적 중요성: 마이크로피펫의 정확성은 사용하는 팁의 품질에 절대적으로 의존합니다. 팁의 재질, 형태, 청결도, 그리고 피펫 노즐과의 완벽한 밀착(Sealing) 여부가 중요합니다. 틈이 생기면 공기가 새어 들어가 흡입/배출 부피가 부정확해집니다. 따라서 피펫 제조사가 권장하는 정품 또는 검증된 고품질의 호환 팁을 사용하는 것이 매우 중요하며, 팁을 장착할 때 적절한 힘으로 확실하게 밀착시켜야 합니다.
• 정기적인 교정(Calibration) 및 유지보수의 절대적 필요성: 마이크로피펫은 정밀한 기계 장치이므로, 반복적인 사용과 시간 경과에 따라 내부 부품(피스톤, 씰, O-링 등)의 마모나 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 따라서, 피펫의 정확성과 정밀도를 유지하기 위해서는 반드시 제조사의 권고 또는 실험실 규정에 따라 주기적인 성능 검증(Verification) 및 전문가에 의한 교정(Calibration)을 받아야 합니다. 이는 피펫의 신뢰성을 보장하는 가장 기본적인 활동입니다. 용량 피펫도 파손이나 내부 오염 여부를 확인해야 하지만, 마이크로피펫은 훨씬 더 적극적인 유지보수 관리가 필요합니다.
• 상대적으로 높은 초기 구매 비용 및 소모품 비용: 고품질 마이크로피펫 본체 자체의 가격은 용량 피펫보다 훨씬 비쌉니다. 또한, 지속적으로 소모되는 일회용 팁 비용도 고려해야 합니다.정확성 및 정밀도 직접 비교: 누가 진정한 승자인가?

자, 이제 핵심 질문으로 돌아가 보겠습니다. "정도관리 물질이나 시약 제조에 있어서, 용량 피펫과 마이크로피펫 중 어느 것이 더 정확하고 정밀한가?"

이에 대한 명쾌하면서도 현실적인 대답은 "어떤 부피를, 어떤 목적으로 사용하느냐에 따라 최선의 선택이 달라진다" 입니다. 둘 사이의 우열을 가리기보다는, 각자의 역할과 강점을 이해하는 것이 중요합니다.

시나리오 1 : 정확히 25.00 mL의 고농도 표준 원액 조제

• 이 경우에는 의심할 여지 없이, 정기적으로 검증된 Class A 25mL 용량 피펫을 숙련된 기술로 사용하는 것이 가장 높은 수준의 정확도(Accuracy)와 정밀도(Precision)를 보장하는 방법입니다. 용량 피펫은 바로 이 25.00 mL라는 특정 부피를 위해 태어났고, 모든 설계와 보정이 여기에 맞춰져 있기 때문입니다.
• 물론, 고품질의 1-10mL 또는 5-25mL 범위 마이크로피펫으로도 25.00 mL (또는 그에 상응하는 부피를 여러 번 취하여 합산)를 옮길 수 있습니다. 하지만, 앞서 설명한 여러 변동 요인들 때문에, 용량 피펫만큼의 절대적인 정확도와 반복적인 정밀도를 일관되게 달성하기는 더 어렵습니다. (예: Class A 25mL 용량 피펫 허용 오차 ±0.03mL vs. 고품질 5-25mL 마이크로피펫의 25mL 설정 시 허용 오차 ±0.05mL~0.15mL 범위 예상 [제조사별, 모델별 상이]). 수치상의 차이뿐만 아니라, 구조적 단순성과 작동 원리의 안정성 측면에서 용량 피펫이 이론적으로나 실제적으로 더 신뢰도가 높습니다.시나리오 2 : 1000 ppm 원액을 이용하여 10 ppm, 5 ppm, 1 ppm 농도의 작업 표준액(Working standard) 연속 희석 제조 및 각 표준액에 50 µL의 내부 표준 물질(Internal Standard) 첨가
• 이 경우에는 마이크로피펫이 절대적으로 필요하며 유일한 현실적인 선택지입니다. 용량 피펫으로는 10 ppm을 만들기 위해 필요한 원액의 특정 부피(예: 1mL 원액을 취해 최종 부피 100mL로 희석)는 가능할 수 있으나, 그 이후의 5 ppm, 1 ppm 제조에 필요한 더 적은 부피의 이전 단계 표준액을 정확히 취하거나, 50 µL라는 미량의 내부 표준 물질을 첨가하는 것은 불가능합니다.
• 이러한 작업에서는 정기적으로 교정되고 올바른 피펫팅 기술로 사용되는, 각 부피 범위에 적합한 고품질 마이크로피펫(예: 100-1000 µL, 10-100 µL 피펫 등)이 요구되는 정확도와 정밀도를 충분히 만족시키면서 작업의 효율성과 유연성을 극대화할 수 있습니다. 마이크로피펫이 없다면 현대적인 임상화학 실험실의 많은 작업들이 불가능할 것입니다.

정확도 vs. 정밀도 명확화

여기서 정확도(Accuracy)와 정밀도(Precision)의 개념을 다시 한번 명확히 하는 것이 중요합니다.

• 정확도: 측정값이 참값(True value) 또는 기준값(Reference value)에 얼마나 가까운가를 나타냅니다. 즉, 측정의 '올바름'을 의미합니다. (예: 10.00 mL 용량 피펫이 실제로 평균 10.01 mL를 옮긴다면 정확도가 높다고 할 수 있습니다.)
• 정밀도: 반복적인 측정 결과들이 서로 얼마나 가깝게 분포하는가를 나타냅니다. 즉, 측정의 '재현성' 또는 '일관성'을 의미합니다. (예: 100 µL 마이크로피펫으로 10번 측정했을 때 결과가 98, 98.5, 97.5, 98, 98.2 ... 와 같이 나온다면, 정확도는 떨어지지만(참값 100µL에서 벗어남) 결과들이 서로 모여 있으므로 정밀도는 높다고 할 수 있습니다.)

Class A 용량 피펫은 일반적으로 지정된 부피에 대해 매우 높은 정확도와 정밀도 모두를 제공하도록 설계 및 제작됩니다. 반면, 마이크로피펫은 정기적인 교정과 올바른 사용법을 통해 만족스러운 정확도를 달성할 수 있으며, 일반적으로 우수한 정밀도(반복성)를 보여줍니다. 하지만 그 정확도는 용량 피펫의 절대적인 기준에는 미치지 못할 수 있으며, 다양한 요인에 의해 영향을 받기 쉽다는 점을 인지해야 합니다.

QC 물질 및 시약 제조 맥락에서의 중요성

이러한 정확성과 정밀도의 차이가 왜 QC 물질 및 시약 제조에서 특히 중요할까요?

1. 오차의 증폭 (Error Propagation): 특히 고농도 원액(Stock solution) 제조 시의 작은 부피 오차는, 이후 단계적인 희석 과정을 거치면서 최종 농도에 큰 오차로 증폭될 수 있습니다. 예를 들어, 100배 희석하여 사용하는 원액의 초기 부피가 1% 부정확했다면, 최종 작업 용액의 농도 역시 1% 부정확하게 됩니다. 따라서 원액 제조에는 가능한 가장 정확한 도구(주로 용량 피펫)를 사용하는 것이 원칙입니다.
2. 핵심 성분의 농도 결정: 시약 내의 효소, 항체, 기질 등 핵심 반응 성분의 농도는 반응 속도 및 결과의 정확성에 결정적인 영향을 미칩니다. 이러한 성분들을 첨가할 때 사용하는 마이크로피펫의 정확성이 낮다면, 시약 로트(Lot) 간의 성능 차이를 유발하거나 잘못된 검사 결과를 초래할 수 있습니다.
3. QC 물질의 목표값 설정: QC 물질은 검사 시스템의 성능을 모니터링하기 위한 '기준점' 역할을 합니다. 제조 과정에서의 부피 측정 오류는 QC 물질의 실제 농도가 목표 농도(Target value)와 다르게 만들 수 있으며, 이는 결국 검사실에서 잘못된 QC 결과를 얻게 하거나 시스템 오류를 인지하지 못하게 만들 수 있습니다.

어떤 피펫을 선택할 것인가?

결론적으로, 정도관리 물질이나 임상화학 시약을 제조할 때 Eppendorf 피펫(마이크로피펫)과 용량 피펫 중 어느 하나가 모든 상황에서 절대적으로 우월하다고 단정할 수는 없습니다. 각각의 도구는 고유한 강점과 약점을 가지며, 수행하려는 작업의 구체적인 요구 사항에 따라 최적의 선택이 달라집니다.

용량 피펫 (Volumetric Pipette)이 강력히 권장되는 시나리오

• 최고 농도의 표준 원액 (Primary stock standard solution) 또는 기준 물질 용액 제조: 분석법의 기준이 되는 용액으로, 부피의 절대적인 정확성이 가장 중요할 때. Class A 등급의 용량 피펫 사용이 사실상 표준 절차입니다.
• 대량의 완충 용액(Buffer), 희석액(Diluent), 또는 기초 시약 용액 제조 시 특정 부피의 첨가: 예를 들어, 1 리터의 완충 용액을 만들 때 정확히 50.00 mL의 특정 농축 용액을 첨가해야 하는 경우.
• 마이크로피펫의 정확성 검증 또는 교정 시 기준 부피 제공: 중량법(Gravimetric method)과 함께 마이크로피펫의 성능을 평가할 때 기준 부피를 제공하는 용도로 사용될 수 있습니다.마이크로피펫 (Eppendorf Pipette)이 필수적이거나 더 효율적인 시나리오
• 미량의 핵심 성분(예: 효소, 항체, 형광 표지 물질, 내부 표준 물질, 보존제 등)의 정밀 첨가: µL 단위의 부피를 정확하게 첨가해야 할 때. 용량 피펫으로는 불가능한 영역입니다.
• 단계적 연속 희석 (Serial dilution)을 통한 다양한 농도의 작업 표준액 또는 QC 물질 제조: 여러 다른 부피를 빠르고 효율적으로 옮겨야 할 때. 마이크로피펫의 유연성이 빛을 발합니다.
• 제조된 QC 물질 또는 시약을 최종 사용자 용기(예: 바이알, 튜브)에 동일한 양으로 분주(Aliquot)하는 작업: 반복적인 피펫팅 작업에 속도와 편의성을 제공합니다.
• 용량 피펫의 표준 규격에 없는 특정 부피(예: 6.5 mL, 480 µL)를 사용해야 할 때.
• 매우 제한된 양의 고가 시료나 시약을 다룰 때.

실제 현장에서 가장 현명하고 널리 사용되는 접근 방식은, 이 두 가지 피펫의 장점을 상호 보완적으로 활용하는 것입니다.

즉, 분석적 정확성이 가장 중요하고 고정된 부피가 필요한 초기 단계(예: 원액 제조)에서는 신뢰성 높은 용량 피펫을 사용하고, 이후의 다양한 부피 조작, 미량 첨가, 희석 및 분주 단계에서는 정기적으로 교정되고 용도에 맞는 범위의 마이크로피펫을 사용하는 것이 일반적이고 가장 효과적인 방법론입니다.

결론

결론을 맺자면, 정도관리 물질과 임상화학 시약의 품질은 사용하는 피펫의 종류만큼이나, 아니 어쩌면 그 이상으로 사용자의 기술과 관리 노력에 달려있습니다. 어떤 종류의 피펫을 선택하든, 그 피펫의 성능을 최상으로 유지하고 잠재적인 오차를 최소화하기 위한 노력은 필수적입니다.

가장 중요한 것은 다음 사항들을 철저히 준수하는 것입니다:

1. 정기적인 교정 및 성능 검증: 모든 피펫, 특히 마이크로피펫은 반드시 정해진 주기에 따라 전문가에 의해 교정되고, 사용 전후로 간단한 성능 검증(예: 중량법)을 수행하는 것이 이상적입니다.
2. 올바른 사용법의 완전한 숙지 및 일관된 적용: 각 피펫 유형에 맞는 정확한 피펫팅 기술(흡입/배출 속도, 각도, 팁 관리, 메니스커스 읽기 등)을 배우고, 항상 동일한 방식으로 수행하려는 노력이 필요합니다.
3. 적절한 유지보수 및 관리: 피펫을 청결하게 유지하고, 손상 여부를 정기적으로 확인하며, 필요한 경우 부품(씰, O-링 등)을 교체하는 등의 유지보수가 중요합니다.
4. 사용 환경의 고려: 온도, 습도 등 실험실 환경 변화가 피펫 성능에 미치는 영향을 인지하고, 가능한 안정적인 환경에서 작업하는 것이 좋습니다.
5. 액체 특성 고려 및 적절한 기술 적용: 점성이나 휘발성이 높은 액체를 다룰 때는 그에 맞는 피펫 종류(예: Positive displacement)나 기술(예: Reverse pipetting)을 사용해야 합니다.
6. 팁 선택 및 관리 (마이크로피펫): 피펫 제조사가 권장하는 고품질의 팁을 사용하고, 팁이 휘거나 오염되지 않도록 관리하며, 피펫에 단단히 장착하는 것을 습관화해야 합니다.

궁극적으로, 신뢰할 수 있는 QC 물질과 시약의 제조는 단순히 좋은 도구를 선택하는 문제를 넘어, 분석화학의 기본 원칙에 대한 깊은 이해와 meticulous한 실험 기술, 그리고 지속적인 품질 관리 노력이 결합될 때 비로소 달성될 수 있습니다. 이러한 노력 하나하나가 모여 정확한 검사 결과를 통해 환자 진료의 질을 향상시키는 데 기여하게 될 것입니다.

참고문헌

1. ASTM E969-02(2017), Standard Specification for Glass Volumetric (Transfer) Pipets, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, www.astm.org (or ISO 648:2008 Laboratory glassware -- Single-volume pipettes)
2. ISO 8655-2:2022, Piston-operated volumetric apparatus — Part 2: Piston pipettes, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2022. (구체적인 허용 오차는 피펫 제조사의 제품 사양서 참조가 더 정확함)
3. Guzman, N. A. (Ed.). (2015). Clinical chemistry, immunology and laboratory quality control. John Wiley & Sons. (피펫팅 기술 및 오차 요인 관련 내용 포함 가능성)
4. Westgard, J. O. (2008). Basic QC practices. Westgard QC. (QC 물질의 중요성 및 관련 내용)
5. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). EP05-A3: Evaluation of Precision of Quantitative Measurement Procedures; Approved Guideline—Third Edition. CLSI, 2014. (정밀도 평가 관련 표준)