半自动生化仪怎么定标权威专家解读JJF1720-2018 《全自动生化分析仪校准规范》

新闻资讯2026-04-21 06:37:43

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  JJF1720-2018 《全自动生化分析仪校准规范》已于2019年实施。全自动生化分析仪已成为医院检验科必不可少的临床检验设备。全自动生化分析仪检测结果的准确可比,对于实现临床检验结果的互认、保护人民大众健康具有重要的意义。为让从事相关工作的计量人员更好的理解该规范,《中国计量》杂志社邀请中国计量院武利庆研究员等主要起草人,对JJF1720-2018进行了解读。


一、规范制定背景

1.规范制定的目的和意义
生化分析仪是一类广泛使用的体外诊断设备,根据自动化程度和分析原理的不同可以分为半自动生化分析仪、全自动生化分析仪、干式生化分析仪等。与半自动生化分析仪相比,全自动生化分析仪由于其使用方便、通量大、速度快、准确度高,广泛应用于肝功、肾功、血糖、血脂、激素等人体生化项目的检测,已成为医院检验科必不可少的临床检验设备。全自动生化分析仪检测结果的准确可比,对于实现临床检验结果的互认、保护人民大众健康具有重要的意义。原JJG464-1996《生化分析仪检定规程》已于2011年进行了修订,形成了JJG464-2011《半自动生化分析仪检定规程》,解决了半自动生化分析仪计量检定的问题。长期以来,全自动生化分析仪一直没有制定检定规程或校准规范,制约了该仪器检定/校准工作的开展。
2.规范的制定过程
基于这种现状,由中国计量科学研究院牵头,联合日立诊断产品(上海)有限公司和深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司,着手起草制定规范。2012年规范起草小组向全国医学计量技术委员会申请规范制定任务并于2013年得到批复。起草小组首先对全自动生化分析仪校准相关国际和国内标准和技术规范进行了调研,在参考OIML R135:2004(E) 《医学实验室用光谱仪》(Spectrophotometers for medical laboratories)、JJG464-2011《半自动生化分析仪检定规程》和YY/T0654-2017《全自动生化分析仪》等技术文件的基础上,制定了本规范。该规范于2018年12月5日发布,2019年3月25日实施。

二、规范主要内容解读
1.范围
全自动生化分析仪根据检测原理可以分为两类,一类是基于朗伯-比尔定律通过测定吸光度进行定量的全自动生化分析仪;另一类是基于Kubclta-Munk方程,以反射光度法为定量原理的全自动干式生化分析仪。当前,市场上绝大多数全自动生化分析仪都是依据朗伯-比尔定律进行定量,基于反射光度法的全自动干式生化分析仪市场占有率较小,因此,本规范在制定时仅考虑了基于朗伯-比尔定律的全自动生化分析仪的校准,也仅适用于以朗伯-比尔定律为定量原理的全自动生化分析仪的校准。全自动干式生化分析仪单独制定校准规范,目前已经立项,正在制定中。
2.术语和计量单位
为了满足体外诊断设备研发-注册-使用全链条监管需求,对规范中使用的“全自动生化分析仪”和“吸光度”两个核心术语进行了定义,该定义来自医疗器械行业注册标准YY/T0654-2017,保持了规范与现有标准的协调一致。
3.概述
本部分主要介绍了基于朗伯-比尔定律的全自动生化分析仪的定量原理和分类。本规范适用的全自动生化分析仪主要依据朗伯-比尔定律进行定量,朗伯-比尔定律的数学表达式如下:
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式中:A——吸光度;I——透射光强度;l0——入射光强度;T——透过率;k——物质的摩尔吸光系数,L·mol-1·cm-1L——光程,cm;c——物质的浓度,mol/L。
全自动生化分析仪一般由加注、控温、反应、检测、清洗等多系统组成,根据检测方式不同可以分为分立式和流动式,分立式是指每个待测样品与试剂混合间的化学反应都是分别在各自的反应皿中完成,流动式是指测定项目相同的各待测样品与试剂混合后的化学反应在同一管道流动的过程中完成。根据光路分光形式的不同可以分为前分光或后分光,前分光仪器将光源发出的光先经单色器分光后成为单色光,单色光被比色杯内待测溶液吸收,通过检测器测量吸收前后单色光的强度,可以计算出待测溶液的吸光度;后分光仪器先将一束复合光照到比色杯上,再用光栅分光,在光栅后面采用二极管阵列检测器进行检测。不论前分光的仪器,还是后分光的仪器,都是根据郎伯-比尔定律计算出待测物的浓度。
4.计量特性
从物理检测原理上来看,全自动生化分析仪是通过对吸光度的测定,根据朗伯-比尔定律计算出待测物的浓度,其核心在于吸光度的准确测定;从功能用途上来看,全自动生化分析仪的最终使用目的是对血糖、转氨酶等生化指标进行准确可靠的测定,因此,本规范在计量特性指标的选择上,既考虑了物理指标的校准,又兼顾了生化指标的校准。在综合平衡了科学性及可操作性后,本规范最终选取吸光度示值误差、吸光度重复性、线性误差、丙氨酸氨基转移酶和葡萄糖测量示值误差与重复性作为被校准的计量特性指标。其中吸光度示值误差、吸光度重复性和线性误差是对物理指标的校准;丙氨酸氨基转移酶和葡萄糖测量示值误差与重复性是对检测系统测量生化指标的性能验证,其中葡萄糖和丙氨酸氨基酸转移酶的检测波长分别为340nm和510nm,这也是全自动生化分析仪各个检测项目使用最为普遍的波长,选择这两个项目具有一定的代表性。
为了协调计量技术规范与我国现有医疗器械注册标准尺度一致,吸光度示值最大允许误差分别为:1.0吸光度下±0.025、0.5吸光度下±0.07;1.0吸光度的测量重复性不大于1.5%;线性误差绝对值不大于5%。根据多个厂家实验验证结果确定了丙氨酸氨基转移酶和葡萄糖测量示值误差与重复性的范围,如表1 所示。
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应当注意,本规范中所列指标范围要求仅供参考,不作为合格与否的判定依据。
5.校准条件
本部分主要对全自动生化分析仪校准过程中的环境条件和使用的标准物质进行了规定。
校准过程中建议环境温度为15℃~30℃、相对湿度为40%~85%,同时校准环境应无强光直射、无腐蚀性气体、无震动及电磁干扰。注意当该条件与制造商标称的产品规格不一致时,以产品规格为准进行校准。
全自动生化分析仪校准中应当使用经国家计量行政部门批准的国家有证标准物质,具体包括:生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液),吸光度标称值为0.5和1.0,Ur≤2%,k=2;血清中丙氨酸氨基转移酶,Ur≤6%,k=2;血清中葡萄糖,Ur≤4%,k=2;全自动生化分析仪校准用线性误差标准物质,即橘红G吸光度标准物质,至少5个水平,最小吸光度>0.1,最高吸光度>2.0,并且在吸光度(0.1~2.0)范围内均匀覆盖,Ur≤3%,k=2。注意受英文翻译的影响,橘红G有时又叫橙黄G,使用时应注意其CAS号。其次,用于生化指标校准的标准物质,即血清中丙氨酸氨基转移酶标准物质和血清中葡萄糖标准物质应当具有互换性。
6.校准项目和校准方法
本部分规定了外观、吸光度示值误差、吸光度重复性、线性误差、ALT和GLU测量示值误差、ALT和GLU测量重复性的校准方法。校准时首先通过目视观察分析仪应有名称、型号、仪器编号、制造厂名、出厂日期等内容。
吸光度示值误差校准时,应当以蒸馏水为参比,在分析仪上340nm处分别测定吸光度标称值为0.5和1.0的生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液)的吸光度。重复测定3次,取平均值与标准值之差,用于吸光度示值误差的表征,分别记录两个吸光度水平下的示值误差,原则上应当满足“计量特性”中提出的要求。在吸光度示值误差校准时,通常需要打开全自动生化分析仪的检测仓室,取下或屏蔽清洗单元,通过手动方式加入吸光度标准溶液和线性标准溶液。虽然这些操作比较繁琐,但是为了保证校准的科学性,全自动生化分析仪的校准中仍然保留了物理指标的校准。在进行该项校准时应当注意:
(1)校准前应当用滴管等确认比色池中没有溶液残留,溶液残留将稀释吸光度标准溶液,造成吸光度测定结果偏低。如果比色池中有溶液残留,应当首先将比色池用纯水清洗干净后,用吸管或吸水纸除去残留溶液,然后再进行校准。
(2)推荐优先以手动加样的方式加注吸光度标准溶液,自动加入时管路中残留的溶液可能会稀释吸光度标准溶液,造成吸光度测定结果偏低。必要时,可以移开仪器上比色池的清洗机构。
(3)如果仪器的清洗机构不易被卸下,可采用在样品位和试剂位的溶液中均加入吸光度标准溶液,新建或编辑一个检测项目使其反应溶液均来自样品位和试剂位的吸光度标准溶液,采用终点法读取吸光度。
(4)如果仪器报告结果不是1cm光程下的吸光度,应当先将测量结果折算成1cm光程下的吸光度后再进行计算。
(5)测定吸光度时,应当卸下或屏蔽清洗和稀释机构,可采用将清洗机构装入密封的塑料袋等方式,避免对吸光度测定准确度的影响。读取吸光度时,有些型号的仪器在维护模式下提供了直接读取吸光度的功能,可以直接使用;有些仪器则需要通过维护模式下运行杯空白来读取吸光度。
(6)由于比色池本身存在吸光度,为了扣除本底和恢复仪器工作状态,在完成吸光度标准溶液测定后,应当重新恢复清洗机构并对仪器进行清洗维护。然后在加注吸光度标准溶液的比色池中再次加入蒸馏水,读取此时的吸光度作为空白,将(5)中测定的吸光度减去空白后再进行后续计算和比较。
吸光度重复性校准时,以蒸馏水为参比,在分析仪上340 nm处分别测定吸光度标称值为1.0的生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液)的吸光度,重复测定7次,按照式(2)计算1.0吸光度水平下的测量结果的相对标准偏差(RSD),用于吸光度重复性的表征。

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式中:xi——第i次测量值; 半自动生化仪怎么定标权威专家解读JJF1720-2018 《全自动生化分析仪校准规范》_https://www.jmylbn.com_新闻资讯_第5张 ——n次测量值的平均值;n——测量次数,此处n=7。
线性误差校准时,在比色池中优先以手动加入方式注入全自动生化分析仪校准用线性误差标准物质,对分析仪(450 ~ 520)nm范围内任一波长进行线性范围测定,对于至少5个吸光度水平,每个吸光度水平测定3次,然后将所得数据按照式(3)~式(5)计算各点的线性误差Di,记录线性误差最大值。

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式中:Δi——线性误差;n——浓度水平个数;Ai——第i个浓度水平下3次实测的吸光度平均值;Asi——第i个浓度水平下吸光度标准值。
在进行ALT和GLU测量示值误差校准时,应当注意“检测系统”的概念,仪器、检测试剂和定标品共同组成了“检测系统”,在进行生化指标校准时,该“检测系统”不应发生改变。校准时,应首先对ALT和GLU项目进行定标,并用配套质控物质控合格后再进行校准。分别测量低值和高值的血清中ALT及血清中GLU标准物质各3次,记录测量结果并计算平均值,按照式(6)计算示值误差,分别报告ALT和GLU两个浓度水平下的示值误差。

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式中:ΔI——ALT或GLU示值误差;Ii——第i次测量结果;Is——ALT或GLU标准物质的标准值。
在进行ALT和GLU测量重复性校准时,用配套校准物质校准分析仪并运行质控合格后,分别测量低值和高值的血清中ALT及血清中GLU标准物质各7次,按照式(2)计算相对标准偏差作为重复性的表征,分别记录ALT和GLU两个水平重复性较大值。
7.校准结果的测量不确定度
以吸光度示值误差为例,评定该结果的测量不确定度。数学模型如式(7)所示:
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式中:ΔA——吸光度示值误差,无量纲;  ——仪器对生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液)三次测定结果的算术平均值,无量纲;As——生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液)的标准值,无量纲。
不确定度来源包括:(1)生化分析仪测量重复性引入的标准不确定度半自动生化仪怎么定标权威专家解读JJF1720-2018 《全自动生化分析仪校准规范》_https://www.jmylbn.com_新闻资讯_第10张;(2)标准物质引入的标准不确定度Uas

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选定一台全自动生化分析仪,对生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液) 连续测量10次,得到一组测量值:0.986、0.981、0.987、0.980、0.984、0.982、0.987、0.981、0.980、0.987。则单次测量结果的标准差sxi):

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实际校准时在重复性条件下连续测量3次,以3次测量的算术平均值作为结果,则由测量重复性引入的标准不确定度分量为:
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在这种测量条件下,仪器的分辨力为0.001,认为是均匀分布,则由分辨力引入的不确定度分量为

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由标准物质引入的不确定度uAs可以根据标准物质证书提供的扩展不确定度uAs和包含因子kAs根据式(15)计算:

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式中:uAs——生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液)引入的标准不确定度,无量纲;uAs——生化分析仪校准用标准物质(吸光度标准溶液)证书提供的扩展不确定度,无量纲;kAs——标准物质证书提供的包含因子,通常为2。
在校准过程使用的标准物质的标准值为0.990±0.005(k=2),则由标准物质引入的标准不确定度分量:

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k=2,则U=kuc=0.007。

三、校准中的注意事项
1.在校准全自动生化分析仪有关吸光度的指标时,需要拆卸仪器硬件,拆卸时务必按照操作规程进行,防止对仪器造成损害。有些型号仪器可以通过止血钳或透析袋夹子夹住管路达到屏蔽清洗单元的目的,但是一些型号的仪器可能会因此崩开管路,造成液体外漏和故障。
2.在完成仪器校准后,务必对仪器进行恢复和清洗。由于在比色池中加入过有色溶液,建议校准后重新运行杯空白指令,更新杯空白数据,避免对客户检验数据造成影响。
3.生化分析仪测量对象通常为血清、体液等样本,存在一定的生物安全风险,打开比色池的盖加注液体也会产生气溶胶,在校准过程中应当注意生物安全和个人防护。
注:本文作者武利庆是JJF1720-2018的第二起草人,其他起草人包括:谢宝民、程清、解传芬。

基金项目:原国家质量监督检验检疫总局 NQI项目,编号:2017YFF0204603

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本文刊发于《中国计量》杂志2020年第3期

作者:武利庆 谢宝民 程清 解传芬 中国计量科学研究院


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