基因扩增仪PCR仪测温系统校准规范.DOCX

1、基因扩增仪（ PCR仪）测温系统校准规范 编制说明 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统校准规范 起草小组 2017 年 02 月 目录 一、 任务来源 二、 制定目的和意义 三、 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统生产和使用情况 四、 规范起草的技术依据 五、 制定规范的主要内容 六、 总结 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统校准规范 编制说明 一、任务来源 根据国家质量监督检验检疫总局国质检量函 201479 号文件 2016 年国家计量技术法规文件制定 /修订计划， 2016 年 5 月，全国温度计量技术委员会向上海市计量测试技术研究院等单位下达制定基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统校准规

2、范任务，完成期限 2017 年 5 月。 二、 制定目的和意义 基因扩增仪也称聚合酶链式反应仪（以下简称 PCR 仪），是一种使 DNA 聚合酶在指定的温度场条件下发生基因复制的仪器。随着生物技术不断发展， PCR仪的校准需求也随之呈现几何级数增长 。 图 1 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统 基因扩增仪测温系统（如图 1）是一种外观新型，结构特殊的高精度温度计量器具，主要用作基因扩增仪温度性能校准的标准器，它作为 JJF1527-2015聚合酶链式反应分析仪校准规范 规定的温度计量标准器，国内外技术机构已经广泛使用其开展基因扩增仪的温度校准， 目前国内 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统

3、主要用户集中在各大计量技术机构， PCR 仪生产厂商，各类生物实验室，医学检验所。作为 PCR 仪的测温标准 器，这些用户对基因扩增仪测温系统的温度量值溯源需求是显而易见的，而基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统本身的量值溯源问题却始终未解决，国内外尚无针对该类测温系统的校准方法。 基因扩增仪测温系统校准方法的研究与制订配合 了 JJF1527-2015聚合酶链式反应仪校准规范 和 YY/T1173-2010 聚合酶链反应分析仪 等技术法规 的颁布 实施，更好的规范了国内基因扩增仪的使用，保障基因扩增仪温度参数 评价的 正确性 。 可以满足国内 PCR 仪的生产商和用户的质量保障需求；填补了国内

4、此 测温领域的技术空白；作为生物安全、医疗安全等领域计量溯源技术研究的重要一环也是计量发展规划（ 2013-2020 年）的计量科技基础研究重点项目。 三、基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统生产和使用情况 3.1 基因扩增仪（ PCR 仪）（以下简称 PCR 仪）概述 Polymerase Chain Reaction (PCR)，中文译为 聚合酶链式反应 ，是一种 DNA的快速扩增技术，其扩增效率之 高就象核裂变的 “链式反应 ”那样。 PCR 技术通过两个短的称为引物的 DNA 小片段和一种耐热的酶的作用，可以在 3 个小时内把特定的 DNA 量提高 1000 万倍。 聚合酶链式反应分析仪

5、是完成聚合酶链式反应的必备仪器，是微量核酸测量必需的主要设备之一，已经广泛普及到生物学相关的各个实验室，成为了生命科学研究、临床检验、法医检验、血液制品检验、食品微生物检验、动植物物种研究与检验等实验室的必备仪器设备之一。特别是随着定量 PCR 仪开发和发展，聚合酶链式反应分析仪在临床检验、检验检疫、法医鉴定、进出口商品检验等领域得到了广泛应用 ，在生命科学领域、食品科学领域、药物研发和生物技术产品开发领域、以及高等院校的检测分析实验室和研究机构中发挥着重要作用。 目前市场上 PCR 仪的种类总体来说可以分为两大类： 定性基因 扩增仪 （图1-1） 和实时荧光定量 PCR 仪 （图 1-2）。

6、定性基因 扩增仪又衍生出带梯度 PCR功能的梯度 PCR 仪、和带原位扩增功能的原位 PCR 仪等等。 无论 PCR 仪的外形结构和功能产生如何变化，其使用宗旨还是通过热循环的温度变化控制实现 DNA 的变性和复制 6。 目前，针对基因扩增仪（ PCR 仪）的校准规范 JJF1527-2015聚合酶链 式反应分析仪校准规范 已于 2015 年正式颁布实施。 图 1-1 基因 扩增仪 图 1-2 实时荧光定量 PCR 仪 3.2 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统概述 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统，是一种用于基因扩增仪（ PCR 仪）实时温度校准的传感系统。通常由多通道测温传感器（测温模块

7、），数据采集模块，数据线，显示器（计算机）组成。 图 1 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统 示意图 图 2 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统实物图 JJF1527-2015 聚合酶链式反应仪校准规范中 7.2.1 温度校准标准装置规定的基因扩增仪测温系统的技术要求如下：测温范围（ 0120），测温准确度优于0.10。 目前，基因扩增仪测温系统分为有线系统和无线系统两种。根据 PCR 仪的不同结构， PCR 仪测温系统中的温度传感器数量可能是 1， 8， 9， 15， 16， 96等。有线系统测温准确度通常能达到 （ 0.100.15）；无线系统测温准确度通常能达到 0.20。 3.3 基因

8、扩增仪（ PCR 仪）测温系统的主要特性 3.3.1 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统特点和应用 1）通常由若干个（通常为 16 个）精密温度探头（长度为 1.5cm 左右）、数据采集分析模块 ,测试校准软件组成。 2）测温准确度高，热响应速度快； 3）传感器结构特殊。作为基因扩增仪的标准器，针对不同构造的基因扩增仪，测温系统温度传感器数量和结构也相应变化。 3.3.2 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统产品主要性能指标 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统主要计量性能包括：测温范围、温度最大允许误差、温度分辨力。 3.3.2.1 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统的测温范围通常覆盖（ 301

9、00），按照 JJF1527-2015 的技术要求为（ 0120） 。 3.3.2.2 基因扩增仪（ PCR 仪）测温 系统的 温度最大允许误差指 基因扩增仪（ PCR仪） 测温系统的多路温度传感器在规定的测温范围内所能达到的允许误差极限。 3.3.2.3 基因扩增仪 （ PCR 仪） 测温系统的 温度分辨力：按照 JJF1527 的测温仪技术要求规定 基因扩增仪 （ PCR 仪） 测温系统的测温 不确定度 0.10，所以系统的温度分辨力应不小于 0.01。 基因扩增仪 （ PCR 仪） 测温系统 产品主要性能指标见表 1 所示 表 1-2 基因扩增仪（ PCR 仪）的温度校准装置 主要性能指

10、标 设备型号 测量方式 测量范围 最大允许 示值误差 结果自动 分析软件 厂家 MTAS 有线 （ 499） 0.10 有 DRIFTCON DRIFTCON 有线 （ 499） 0.15 有 DRIFTCON DRIFTCON RF 无线 （ 499） 0.20 有 DRIFTCON ALPHA 90 系列 有线 （ 499） 0.10 无 ALPHA Aglient 有线 (3095) 0.10 有 （ qpcr） /无（ pcr） Aglient CM1610 有线 （ 0120） 0.10 有 上海析慕 Roche 有线 (3095) 0.10 无 Roche 四、 规范制定的主要技术

11、依据及原则 本规范依据 JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则编写，包括范围、引用文件、术语、概述、计量特性、校准条件、校准项目和校准方法、校准结果的表达等内容。 同时参考了 JJF 1007-2007温度计量名词术语及定义、JJF1001-2011通用计量术语及定义和 JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示 4.1 架构 架构上按照引言、范围、引用文献、术语和计量单位、概述、计量特性、通用技术要求、校准条件、校准项目和校准方法、校准结果 10 个部分制定 基因扩增仪测温系统 校准规范。 4.2 术语与计量单位的选择 术语和计量单位、计量特性、通用技术要求与校准项目和校准

12、方法、原则上与 1 SN/T 2102.12008/ISO 22174:2005 食源性病原体 PCR检测技术规范 第 1部分：通用要求及定义。 2 JJF 1527-2015 聚合酶链反应分析仪 校准规范 3 YY/T1173-2010 聚合酶链反应分析仪。 4 JJF 1030-1998 恒温槽 技术性能测试 规范。保持一致。 3、计量特性确定原则 通过在统计分析在一定数量、具有代表性的不同型号、不同厂家生产的 基因扩增仪测温系统 的实验数据，根据 基因扩增仪测温系统 在实际应用中的主要功能和性能指标，考虑其具体应用的要求，形成本规范确定的计量特性。 4、温度校准设备 选择 的原则 计量特

13、性确定的实验研究过程中使用了 一等标准铂 电阻温度标准装置及配套基因扩增仪专用等温块。基因扩增仪测温系统作为基因扩增仪的温度量值的标准器，溯源至一等标准铂电阻温度计标准装置。 五、制定规范的主要内容 1 范围 本规范适用于测量范围为（ 0 120）的基因扩增仪测温系统的校准，其他温度范围的分布式光纤温度计的校准可以参考本规范。 目前大部分基因扩增仪 （ PCR 仪） 测温系统可以覆盖此范围， 校准机构可以根据顾客要求，参考本规范 进行校准。 2 引用文件 本规范引用下列文件： GB/T 2421 1-2008 电工电子产品环境试验 概述和指南 JJF 1527-2015 聚合酶链式反应分析仪校

14、准规范 YY/T 1173-2010 聚合酶链反应分析仪 JJG 160-2007 标准铂电阻温度计检定规程 本规范引用了电工电子产品环境实验概述和指南中对电子产品环境温度和湿度的要求，采用了标准环境条件。 在标准器温度计的计算，引用了 JJG 160-2007标准铂电阻温度计检定规程中温度测量和计算的要求。 目前尚未检索到相关国家标准，国际建议， 也没有 比较完整和全面的行业标准、规范。 3 术语 本规范参考有关文献制定 6 项名词术语，未采用光纤行业中普遍使用的精度、分辨率等术语定义。 温度计量领域所使用的分辨力术语有较大区别。空间分辨力和定位误差属于长度计量领域。 4 概述 简要说明分布

15、式光纤温度计的工作原理，并附有一张工作原理图。 5 计量特性 针对温度计量器具应具备的主要技术指标，以及 基因扩增仪（ PCR 仪）测温系统 的主要特性，考虑到计量技术机构现有技术条件，本规范确定了 温度准确度 、测温范围、温度分辨力 3 项指标。 6 校准条件 校准环境指标采用电工电子产品环 境试验 概述和指南 GB T 2421 1-2008 中规定的标准环境条件，“环境温度： 15 35 ；环境湿度： 25 75 %RH” 校准设备基本采用现有计量实验室设备，温度源可以使用开口空间足够大的恒温槽并配套基因扩增仪专用等温块来模拟基因扩增仪的正常温度工况，并保持基因扩增仪测温系统传感器洁净无

16、污染。 7 校准项目和校准方法 本规范确定的校准项目包括温度 示值 误差、测温范围、 温度分辨力 等 3 项指标 。 7.1 温度示值误差 温度测量误差按照 JJF1527-2015 对基因扩增仪温度校准要求选取温度点，一般选择 30、 50、 60、 70、 90、 95，通过每个温度点的 4 次测量示值误差，取平均值，作为在该温度点处的示值误差。 7.2 温度测量范围 通过上述温度示值误差的测量，可以确定满足最大允许误差要求的温度范围，即温度测量范围。 7.3 温度分辨力 将恒温槽与等温块一起设定在 90， 基因扩增仪测温系统放入恒温槽中的基因扩增仪校准专用等温块，恒温 30min 以上，

17、测量基因扩增仪测温系统显示稳定在 90 状态下的示值 t1，记录下此时标准铂电阻温度计示值 T1 。 根据被校准基因扩增仪测温系统标称显示的温度分辨力 D1，缓慢调整恒温槽的设定温度，直至被校基因扩增仪测温系统显示值稳定在（ t1+D1） ，恒温30min 以上，记录下此时标准铂电阻温度计示值 T2 。 温度分辨力（率） 应按 =T2-T1 计算 六、基因扩增仪测温系统（ PCR 仪）校准规范制定过程 2014 年 11 月由上海市计量测试技术研究院向全国温度计量技术委员会申报，归口全国温度计量技术委员会，上海市计量测试技术研究院承担，中国 计量科学技术研究院、辽宁省计量技术研究院，江苏省计量

18、测试技术研究院，广东省计量技术研究院，上海宏石医疗科技有限公司参加起草， 2016 年 5 月项目正式启动。 2016 年 6 月确定校准方法技术路线，同时开展相关实验，得到测试数据。 2016 年 11 月参加 2016 全国温度计量技术委员在汕头举办的年会，与会专家就基因扩增仪测温系统（ PCR 仪）校准规范（草稿）进行了讨论，提出了宝贵的意见和建议。 2017 年 03 月完成了前期所有实验，并完成初稿。 专家组成员包括校准规范起草方面的专家， PCR 仪器使用方面的专家， PCR 仪器生产厂商的质量控制专家等。专家具有广泛的代表性。起草组向与会专家详细介绍了校准规范的起草情况，包括规范的名称，项目的设置，具体指标的设置和实验确认等情况。最后每一位专家就标准的应用和规范的具体条目给出了自己的书面建议和意见。 起草组向各路专家就规范初稿再次进行研讨，对规范的每个条目就其合理性，科学性，实用性、严谨性的进行了详细的讨论。 基因扩增仪测温系统校准规范制定小组 2017 年 4 月 9 日