生化分析儀設(shè)備參數(shù)與生化類體外診斷試劑分析性能的相關(guān)性分析

上海市食品藥品監(jiān)督管理局認(rèn)證審評中心 （上海 200020）

內(nèi)容提要：臨床檢驗工作中，生化檢測試劑與生化分析儀作為一個檢測系統(tǒng)對臨床樣本進(jìn)行檢測。試劑的檢測性能與儀器的設(shè)備參數(shù)息息相關(guān)。文章以生化分析儀的比色系統(tǒng)、加樣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和試劑倉四個因素為例，簡要分析儀器設(shè)備參數(shù)與試劑分析性能的相關(guān)性，有助于試劑開發(fā)人員在進(jìn)行生化試劑的性能評估時對影響試劑檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的儀器因素進(jìn)行控制。

全自動生化分析儀是利用物理、化學(xué)、計算機(jī)等技術(shù)對生物化學(xué)分析過程實現(xiàn)操作自動化的設(shè)備，自動化過程包括：識別與樣本傳遞、加載樣本和試劑、指控反應(yīng)和檢測條件（如波長、溫度、時間）、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)維護(hù)。全自動生化分析儀包括加樣系統(tǒng)、比色系統(tǒng)、試劑倉、樣本盤、混合部件、溫控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、液路系統(tǒng)等。其工作原理是利用被測物質(zhì)在某種波長處光的發(fā)光強(qiáng)度或吸光度的不同，根據(jù)朗伯-比爾定律中光能吸收量與試樣分子濃度的關(guān)系，計算出體液等樣本溶液中被測物質(zhì)的含量[1]。

臨床實際應(yīng)用中，生化檢測試劑與生化分析儀作為一個檢測系統(tǒng)對臨床樣本進(jìn)行檢測。生化試劑的臨床檢測性能與全自動生化分析儀的設(shè)備性能相關(guān)。因此本文將以比色系統(tǒng)、加樣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和試劑倉為例簡要分析適用儀器設(shè)備參數(shù)與試劑分析性能如準(zhǔn)確度、精密度、靈敏度、空白吸光度等性能的相關(guān)性。

1.比色系統(tǒng)對試劑檢測性能的影響

比色系統(tǒng)的性能關(guān)系到生化分析儀的檢測精度，是影響儀器檢測性能的關(guān)鍵技術(shù)。比色系統(tǒng)包括光源、比色杯、單色器與光電檢測器等部分，主要影響儀器的單色光純度、吸光度線性范圍、吸光度準(zhǔn)確度、吸光度重復(fù)性和吸光度穩(wěn)定性，進(jìn)而影響試劑的分析性能。

1.1 儀器的單色光純度與試劑性能的相關(guān)性

生化分析儀的比色系統(tǒng)的光源和單色器等會影響單色光純度。雜散光、非單色光和非平行入射光會干擾單色光的純度，導(dǎo)致光電檢測器輸出信號不正確，影響吸光度準(zhǔn)確度，從而利用朗伯-比爾定律計算待測溶液濃度時出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致試劑檢測結(jié)果準(zhǔn)確度差[2]。全自動生化分析儀的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YY/T 0654-2017）規(guī)定了雜散光的吸光度要求，在儀器滿足行標(biāo)要求的前提下，試劑檢測前的校準(zhǔn)可減小該項對試劑準(zhǔn)確度的影響[3]。合理的單色器，及選擇被測化學(xué)物質(zhì)的最大吸收且吸收曲線較平坦處的波長作為入射光波長可減少因單色光造成的檢測誤差。

1.2 儀器的吸光度線性范圍、準(zhǔn)確度、重復(fù)性和穩(wěn)定性與試劑性能的相關(guān)性。

比色系統(tǒng)的比色杯光徑可直接影響吸光度的有效取值范圍和吸光度線性范圍，從而可影響試劑的檢測范圍，當(dāng)試劑線性高值樣本的檢測吸光度超過儀器吸光度線性范圍時，檢測的吸光度會有偏差。全自動生化分析儀的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了吸光度線性范圍的最大吸光度不小于2.0A，試劑反應(yīng)吸光度超過2.0A的情況較少，因此通常儀器吸光度線性范圍對試劑的線性檢測的影響較小。比色杯光徑還可以分辨率，光徑較長時，易得到較好的試劑檢測靈敏度和精確度。

比色系統(tǒng)的波長準(zhǔn)確度和波長范圍可影響儀器的吸光度準(zhǔn)確度，從而影響試劑的試劑空白以及分析靈敏度。但通常試劑制造商在試劑研發(fā)階段設(shè)定試劑空白和分析靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)時，會考慮生化分析儀的復(fù)雜性，將試劑檢測波長設(shè)定為某一波長范圍，減小波長準(zhǔn)確度產(chǎn)生的影響。另外部分全自動生化分析儀可選擇的波長可能與試劑盒要求的測定波長有差異時，臨床實驗室使用過程中會以就近原則選擇波長方式。如某物質(zhì)測定試劑盒說明書中注明主波長450nm，副波長546nm，大部分適用機(jī)型的波長設(shè)置與試劑盒說明書一致，但是某適用儀器上相應(yīng)項目卻設(shè)為主波長405nm，副波長546nm。

比色系統(tǒng)的吸光度穩(wěn)定性和吸光度重復(fù)性可影響試劑檢測的精密度，由于試劑通常采用雙波長檢測（因為雙波長檢測時通常情況主波長吸光度下降，副波長也會下降，而主副波長之差則相對穩(wěn)定。）和多點計算（比如速率法會采用大于6點，終點法會采用兩點差），因此會減弱該影響。另外生化分析儀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定儀器吸光度變化不應(yīng)大于0.01A，減小了該項對試劑檢測精密度的影響。

2.加樣系統(tǒng)對試劑檢測性能的影響

加樣系統(tǒng)包括反應(yīng)盤、樣本盤、試劑盤、試劑臂、攪拌臂、樣本臂和清洗臂。如果洗液壓力和壓縮空氣的壓力偏低，使試劑針、樣品針及攪拌棒沖洗不干凈，可導(dǎo)致反應(yīng)池之間相互污染、試劑間交叉污染，使檢驗結(jié)果偏離，影響樣本檢測準(zhǔn)確度。一方面生化分析儀行標(biāo)中規(guī)定了樣本攜帶污染率不應(yīng)大于0.1%，在儀器滿足行標(biāo)的前提下，通過改變檢測項目的順序或者使用不同模塊以及不同圈的比色杯進(jìn)行檢測，可改善樣本交叉污染問題，減弱交叉污染對檢測結(jié)果的影響。除了樣本交叉污染對試劑檢測的影響外，樣本和試劑加注重復(fù)性和準(zhǔn)確度也會影響試劑檢測結(jié)果。試劑吸樣或樣品吸樣不準(zhǔn)確，可導(dǎo)致利用速率法測試的檢測結(jié)果偏離。這是因為速率法計算因子是由加樣體積和試劑體積參與確定的，如果加樣體積或加試劑體積不準(zhǔn)，導(dǎo)致真正速率計算因子和理論計算因子偏離，從而使檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.溫控系統(tǒng)對檢測性能的影響

溫控系統(tǒng)是全自動生化分析儀的關(guān)鍵組件之一，對由血清和試劑混合而成的反應(yīng)液進(jìn)行精確溫度控制，可影響檢測項目類型。不同品牌的生化分析儀反應(yīng)盤的溫育方式可能不一樣，如科華卓越280機(jī)型的溫育方式為空氣浴恒溫式，邁瑞生化分析儀是固體直接加熱式，迪瑞和日立分析儀是水浴循環(huán)式，貝克曼AU5800機(jī)型是恒溫液循環(huán)間接加熱式。不同的溫育方式會導(dǎo)致反應(yīng)液升溫速度、溫度準(zhǔn)確度與波動度的差異。反應(yīng)液升溫速度會影響試劑的測試速度。對于有酶類物質(zhì)參與反應(yīng)的檢測項目，溫度準(zhǔn)確度與波動度會影響酶活性及反應(yīng)速度，造成反應(yīng)不徹底，導(dǎo)致比色檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。

4.試劑倉對檢測性能的影響

試劑倉是在線存儲診斷試劑的場所，試劑開瓶后往往需要較長時間放置在生化分析儀試劑倉中。如果試劑倉封閉或者散熱功能不優(yōu)，導(dǎo)致內(nèi)空氣溫度分層，部分區(qū)域超出診斷試劑存儲的溫度范圍，造成試劑損壞，因此良好的通風(fēng)系統(tǒng)對于試劑倉內(nèi)診斷試劑在線存儲至關(guān)重要。試劑倉對試劑機(jī)載穩(wěn)定性及檢測結(jié)果的影響，不僅與試劑倉的構(gòu)造有關(guān)，還與試劑的特性如試劑的反應(yīng)類型、試劑的理化性質(zhì)等有關(guān)。如某鈣測定試劑為強(qiáng)堿性，空氣中的酸性物質(zhì)如CO2等易破壞試劑的堿性環(huán)境，若生化分析儀的試劑孔是敞開的，則試劑易于空氣接觸，使pH發(fā)生改變，影響檢測結(jié)果。

隨著體外診斷試劑產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，企業(yè)應(yīng)在滿足監(jiān)管法規(guī)的要求下，不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)注冊法規(guī)要求，企業(yè)申報體外診斷試劑注冊時需對試劑適用的所有儀器進(jìn)行分析性能評估。試劑開發(fā)相關(guān)人員對影響試劑檢測性能的關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)的了解，將有助于產(chǎn)品的優(yōu)化，提高產(chǎn)品檢測結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。