JJF 1527-2015 聚合酶链反应分析仪校准规范

基本信息

  • 规范编号:JJF 1527—2015
  • 中文名称:聚合酶链反应分析仪校准规范
  • 英文名称:Calibration Specification for Polymerase Chain Reaction Analyzers
  • 发布日期:2015-06-15
  • 实施日期:2015-09-15
  • 发布机构:国家质量监督检验检疫总局
  • 归口单位:全国生物计量技术委员会
  • 主要起草单位:中国计量科学研究院
  • 参加起草单位:上海市计量测试技术研究院、广东省计量科学研究院、天津市计量监督检测科学研究院
  • 主要起草人:高运华(中国计量科学研究院)
  • 性质:首次发布的国家计量技术规范

引用文件

  • GB/T 6682—2008《分析实验室用水国家标准》
  • YY/T 1173—2010《聚合酶链反应分析仪》(行业标准,见 YY-T-1173-2010聚合酶链反应分析仪行业标准)
  • JJF 1030—2010《恒温槽校准规范》
  • SN/T 2102.1—2008 / 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》
  • SN/T 2102.2—2008 / ISO 20836:2005《食源性病原体PCR检测技术规范 第2部分:PCR性能试验要求》

适用范围

适用于模块加热的聚合酶链反应(PCR)分析仪计量性能的校准。 其他类型的PCR仪可参照执行。

术语定义

聚合酶链反应(PCR)

一种对特定的DNA或RNA片段在体外进行快速扩增的方法,由变性→退火→延伸三个基本反应步骤构成。

聚合酶链反应分析仪

基于PCR技术原理,模拟DNA或RNA的复制过程,在模板、引物、聚合酶等存在的条件下,特异扩增已知序列并对其进行检测分析的仪器设备。

仪器分类与组成

定性PCR仪

由样品载台、热循环部件、控制部件、电源部件组成。

定量PCR仪

由样品载台、热循环部件、控制部件、光学检测部件、电源部件、计算机及应用软件组成。

计量特性总表

校准项目定性PCR仪定量PCR仪说明
温度示值误差✅✅6个温度点(30/50/60/70/90/95℃)
温度均匀度✅✅同一温度下孔间温差
平均升温速率✅✅50℃→90℃区间
平均降温速率✅✅90℃→50℃区间
样本示值误差❌✅标准物质比对
样本线性❌✅系列稀释Ct值线性回归

校准条件

校准设备及标准物质

设备/物质要求
温度校准装置15个精密温度传感器+数据采集模块,测温范围0~120℃,测量不确定度≤0.1℃,需计量检定
标准物质质粒DNA或核糖核酸有证标准物质,拷贝数≥10⁹ copies/μL,相对扩展不确定度≤5%
电子天平精度≤0.01 mg,需计量检定
移液器2/10/100/200/1000 μL规格,需计量检定

环境条件

仪器使用允许的环境条件,测量过程中应测量和记录环境温度、相对湿度。 校准前开机预热30 min。

校准方法

一、温度示值误差

布点:96孔加热模块中布置15个温度传感器,其他型号参照执行。

温控程序(8步):

步骤设定温度持续时间
130℃1 min
295℃3 min
330℃2 min
490℃3 min
550℃3 min
670℃3 min
760℃3 min
830℃1 min

计算公式:

温度示值误差 ΔTd = Ts - Tc平均
Tc平均 = (1/n) × ΣTi  (i=1到n)

其中:
  ΔTd  — 温度示值误差,℃
  Ts   — 设定温度值,℃
  Tc平均 — 所有传感器测量值的平均值,℃
  Ti   — 第i个传感器测定值,℃

二、温度均匀度

温度均匀度 ΔTu = Tmax - Tmin

其中:
  Tmax — 所有传感器测定值的最大值,℃
  Tmin — 所有传感器测定值的最小值,℃

三、升降温速率

温控程序(3步循环):45℃ 3min → 95℃ 3min → 45℃ 3min

平均升温速率(取50℃→90℃区间,恒温10s后开始计时):

VUT = (TB - TA) / t

其中:
  VUT — 平均升温速率,℃/s
  TA  — 50℃温度点测量值,℃
  TB  — 90℃温度点测量值,℃
  t   — 从TA到达TB的时间,s

平均降温速率(取90℃→50℃区间):

VDT = (TB - TA) / t

其中:
  VDT — 平均降温速率,℃/s
  TA  — 50℃温度点测量值,℃
  TB  — 90℃温度点测量值,℃
  t   — 从TA到达TB的时间,s

四、样本示值误差(定量PCR仪)

标准物质配制:S₀(1×10⁹ copies/μL)逐级10倍稀释至S₇(1×10² copies/μL),共7个梯度。

未知样品:以S₃为起点配制U₁(5.0×10⁵ copies/μL)和U₂(2.5×10⁵ copies/μL)。

96孔校准板:包含U₁、U₂、S₁~S₇、NTC(阴性对照)、NIM等。

温度循环程序(45个循环):

步骤温度时间循环数
150℃2 min1
295℃10 min1
395℃30 s45
460℃1 min45

样本示值误差计算:

Δc = cc平均 - cs

其中:
  Δc    — 样本示值误差,copies/μL
  cc平均 — 仪器测量平均值,copies/μL
  cs    — 标准物质标称值,copies/μL

五、样本线性(定量PCR仪)

以系列稀释的标准物质(至少5个浓度)扩增Ct值与浓度对数值进行线性回归,计算线性回归系数 r。

标准物质梯度稀释表

样品取原液(mg)加水(mg)终浓度(copies/μL)
S₁100 (S₀)9001×10⁸
S₂100 (S₁)9001×10⁷
S₃100 (S₂)9001×10⁶
S₄100 (S₃)9001×10⁵
S₅100 (S₄)9001×10⁴
S₆100 (S₅)9001×10³
S₇100 (S₆)9001×10²

PCR反应体系(50μL)

试剂终浓度体积
ddH₂O-20.6 μL
10×PCR buffer1×5 μL
25 mmol/L MgCl₂2.5 mmol/L5 μL
dNTPs0.2 mmol/L4 μL
10 μmol/L Probe0.2 μmol/L1 μL
10 μmol/L Primer 10.4 μmol/L2.0 μL
10 μmol/L Primer 20.4 μmol/L2.0 μL
5 U/μL Taq enzyme0.04 U/μL0.4 μL
DNA模板-10.0 μL
总计-50 μL

注:若Mg²⁺、dNTPs、Taq已包含在10×buffer中则不需再加;使用2×buffer时调整加样体积。

不确定度评定

温度示值误差不确定度(附录C)

两大来源:

  1. 测量重复性引入的不确定度 u₁
  2. 标准温度传感器引入的不确定度 u₂

扩展不确定度(k=2)示例:

温度(℃)重复性SD(℃)合成不确定度(℃)扩展不确定度U(℃)
300.30.250.5
500.20.210.5
600.30.220.5
700.40.320.7
900.60.511.1
950.60.601.2

规律:温度越高,不确定度越大(95℃时达1.2℃),主要贡献来自重复性。

样本示值误差不确定度(附录D)

见附录D(本笔记未详细展开,核心来源为标准物质不确定度+测量重复性+移液器不确定度等)。

校准结果表达与复校

  • 校准证书:符合JJF 1071—2010中5.12要求,给出校准项目名称、测量值及扩展不确定度
  • 复校时间间隔:建议不超过1年,用户可根据实际使用情况自行确定

关键数据速查

  • 温度校准点:6个(30/50/60/70/90/95℃)
  • 温度传感器数量:15个
  • 升温速率计算区间:50℃ → 90℃
  • 降温速率计算区间:90℃ → 50℃
  • 样本线性最少浓度梯度:5个
  • 定量PCR循环数:45个
  • 标准物质梯度:7级(10⁹ → 10² copies/μL)
  • 反应体系体积:50 μL

关联笔记

笔记说明

  • 原文件为扫描版PDF(20页),通过pdftoppm渲染+视觉分析逐页提取
  • 完整覆盖9章正文+6个附录的核心内容
  • 重点整理:计量特性6项指标、校准方法与公式、标准物质配制、反应体系、不确定度评定