Спецификация: Разведение по соотношению

Назначение и биологический контекст

Инструмент отвечает на повседневный вопрос «сколько налить», когда разведение записано соотношением: 1:100, 1:1000, 1:70000. Человек вводит соотношение и итоговый объём, получает объём образца и объём разбавителя, видит, каким дозатором это отмерить, и — если перенос слишком мал — готовый план в два или три шага.

Границы: инструмент не хранит данные на сервере, не подбирает концентрации и не заменяет протокол. Он не считает разведение по концентрациям (для этого есть «Разведение растворов») и не строит стандарты кПЦР (для этого есть «Разведение стандартов кПЦР»).

Математическая модель и формулы

Запись 1:N читается как «одна часть образца в N частях итога»: 1:100 — это 1 мкл образца и 99 мкл разбавителя, итог 100 мкл. Так же считает C1V1 = C2V2 и так же формулируют протоколы; второе число — общий объём в частях, поэтому оно обязано быть больше первого.

Для произвольной записи a:b кратность равна b / a, объём образца — Vитога × a / b, объём разбавителя — Vитога − Vобразца.

Пределы отмеривания: перенос меньше 2 мкл считается неточным (по ISO 8655 на 1 мкл погрешность около ±5 %), меньше 0,2 мкл — невозможным даже для дозатора P2. Если перенос меньше 2 мкл, инструмент перебирает круглые множители и предлагает план в два или три шага. Промежуточный раствор не больше 10 итоговых объёмов: иначе рецепт дороже результата, и инструмент честно отказывает, называя нужный объём.

Серия разведений: каждая следующая пробирка получается из предыдущей. Перенос равен объёму пробирки, делённому на кратность шага; разбавитель доливает до объёма пробирки; накопленное разведение после n ступеней равно кратности в степени n.

Второе прочтение записи показывается, когда два толкования расходятся больше чем на 5 %: ниже этого порога разница меньше ошибки дозирования.

Дозатор подбирается по объёму: P2 (0,2–2 мкл), P10 (1–10), P20 (2–20), P100 (10–100), P200 (20–200), P1000 (100–1000).

• Vобразца = Vитога × a / ba — первое число записи, b — второе. Для 1:100 и 1 мл: 1000 × 1 / 100 = 10 мкл.
• Vразбавителя = Vитога − VобразцаРазбавитель доливают до итогового объёма, а не добавляют сверх него: 1000 − 10 = 990 мкл.
• кратность = b / aДля 1:100 — 100; для 3:7 — 2,33. Доля образца в растворе — 1 / кратность.
• Vитога = Vобразца × кратностьОбратный расчёт: из 5 мкл образца при 1:100 получится 500 мкл раствора и 495 мкл разбавителя.
• f₁ × f₂ × … = NПлан в два шага: произведение кратностей шагов равно итоговой кратности. Для 1:70000: 140 × 500 = 70000.
• Vпромежуточного = f × t, t ≥ 2 мклt — перенос образца (или предыдущего раствора) в шаг; объём промежуточного раствора — кратность шага, умноженная на перенос.

Входные параметры

Выходные параметры и состав отчёта

Результат — карточка «Рецепт»: плашки «Образец» и «Разбавитель» с объёмом и, второй строкой, именем дозатора; полоса «Итого», «Кратность» (только при a ≠ 1) и «Доля»; строка второго прочтения записи; строка «В наличии» с двумя числами — сколько раствора получится и сколько к нему разбавителя.

Состав зависит от переноса. От 2 мкл — плашки и никакого плана: второй рецепт равного веса не нужен. От 1 до 2 мкл — плашки, предупреждение о точности и план вторичным видом. Меньше 1 мкл — план первым, а под таблицей строка о прямом переносе: «0,0143 мкл — ниже предела дозатора» или «0,5 мкл — на пределе P2». Меньше 0,2 мкл и плана нет — плашки с метой «не отмерить» и предупреждение об отказе плана.

Серия показывается карточкой «Ступени»: сводка «Пробирок 5 · Итого 1:243» и таблица «# · Разведение · Перенести · Добавить».

Руководство «Как пользоваться?» открывается при первом заходе и по кнопке «Помощь» в шапке; «О расчётах» — вторая кнопка с формулами a:b, разбавителя и кратности; история — слой по кнопке в шапке результата.

• План — таблица «# · Взять · Добавить · Разведение»: у каждого объёма второй строкой назван дозатор, потому что в плане объёмы берут разными пипетками. При нескольких вариантах есть кнопка «Другой вариант», при остатке промежуточного раствора — строка «Остаток».
• Второе прочтение записи называет конвенцию само: «1:5 как 1 + 5 → 16,67 + 83,33 мкл»; показывается при расхождении больше 5 %.
• Предупреждения: итоговый объём меньше 20 мкл, образца нужно больше 1000 мкл, раствор больше 50 мл в обратном расчёте; в серии — перенос меньше 2 мкл, перенос больше 1000 мкл, объём пробирки меньше 20 мкл. Они видны и тогда, когда расчёт не сошёлся.
• План с промежуточным раствором больше 10 итоговых объёмов не предлагается: вместо него называется нужный объём и следующий шаг.
• История пишется только после первого действия человека: экран не сохраняет рецепт, которого не вводили.

Правила валидации

• Оба числа соотношения и объём должны быть больше нуля.
• Второе число записи должно быть больше первого: это общий объём в частях. Для равных частей используется запись 1:2.
• Пробирок — целое от 1 до 12.
• Перенос в серии меньше 0,2 мкл — ошибка: такой объём не отмерить.
• Ошибка показывается у поля, к которому относится; введённые значения остаются на экране.
• Пустое поле объёма не стирает рецепт: расчёт идёт по последнему допустимому значению, при уходе из поля значение возвращается.
• Если перенос меньше 0,2 мкл и план не строится, называется причина и предлагается увеличить итоговый объём.

Источники

• Толкование X:Y как «X в Y частях итога» — Thermo Fisher, Western Blot Antibody Dilution Calculator
• Две конвенции записи и требование называть её в протоколе — L. A. Fishel, J. Chem. Educ. 2010, 87(11), 1183–1185
• Пределы точности дозаторов — ISO 8655-2 (на 1 мкл ±5 %, на 10 мкл ±1,2 %, на 100 мкл ±0,8 %)
• Правило рабочего диапазона 10–100 % номинала — Mettler Toledo, обзор ISO 8655