直接稀釋法測定人全血中16種元素的不確定度評定

張 帥

（北京博暉創(chuàng)新光電技術(shù)股份有限公司，北京 100000）

直接稀釋法測定人全血中16種元素的不確定度評定

張 帥

（北京博暉創(chuàng)新光電技術(shù)股份有限公司，北京 100000）

依據(jù)體外診斷試劑“樣本稀釋液”（質(zhì)譜專用）、“全血多元素校準(zhǔn)溶液（質(zhì)譜法）”等系列產(chǎn)品使用說明書的要求，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測試用樣本稀釋液直接稀釋人體全血樣本。該方法簡便易行、污染小，檢測滿足精密度和準(zhǔn)確度要求。文章對檢測過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，確定了測定過程中不確定度的主要來源，并對各個不確定度分量進(jìn)行量化，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，給出各個分量對總測量不確定度的相對貢獻(xiàn)，并對檢測結(jié)果進(jìn)行了表述。結(jié)果表明，在16個元素各項(xiàng)不確定度分量中，首要不確定影響因素是樣本測試重復(fù)性測量引入的不確定度。通過對檢測過程的不確定度分量的分析，找出影響最大的不確定度分量進(jìn)行改善，可幫助提高分析人員技術(shù)水平和檢測結(jié)果的質(zhì)量水平。

不確定度評定；電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）；全血；元素

0 引言

人體內(nèi)所有元素的含量及其代謝，不僅僅與個體的發(fā)育、健康和疾病有著直接的聯(lián)系，同時還與個體所處的外界環(huán)境有著密切的關(guān)系。通過對人體的血液、體液等樣本中的元素進(jìn)行分析，對于了解人體的健康狀況、某些疾病的預(yù)判、制定醫(yī)療診斷標(biāo)準(zhǔn)、制定環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等具有重要意義。

人體血液、體液中的元素檢測，通常采用的前處理方式有直接稀釋法、濕法消解、微波消解法、酶消解法、紫外光解法等。對于人體全血樣本的檢測，由于樣本基體復(fù)雜，故最常用的是濕法消解和微波消解法來消除基體效應(yīng)的影響。但是消解法要求進(jìn)行樣本前處理，增加測試步驟，并需要配置相關(guān)儀器設(shè)備，大大增加檢測成本；同時，在前處理的過程中樣本容易受到污染，造成檢測結(jié)果的誤差。直接稀釋法可簡化樣本處理步驟，也可以避免樣本在前處理過程中造成的污染和損失。

采用ICP-MS測試方法，開發(fā)出用于直接稀釋法測試人體全血中鋁、釩、鉻、錳、鐵、鈷、銅、鋅、砷、硒、銣、鍶、鉬、鎘、錫、鉛等16種元素的體外診斷試劑產(chǎn)品，可簡便、快捷地進(jìn)行全血樣本的測試。對該產(chǎn)品測試進(jìn)行不確定度的評定，可準(zhǔn)確判斷出每種元素測試的準(zhǔn)確程度，為建立準(zhǔn)確、可靠和便捷的人體元素檢測方法提供有效的依據(jù)。

1 測試原理

全血樣品稀釋液稀釋后，經(jīng)過氣動霧化器霧化，以氣溶膠的形式進(jìn)入氬氣為基質(zhì)的高溫射頻等離子體中，樣品從等離子體得到能量使待測元素去溶劑、原子化和離子化。由能量轉(zhuǎn)移過程產(chǎn)生的離子經(jīng)過采樣錐進(jìn)入真空系統(tǒng)中，經(jīng)碰撞反應(yīng)池消除干擾后，用四級桿質(zhì)譜儀依據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行分離，經(jīng)過質(zhì)譜儀的離子用電子倍增管計(jì)數(shù)，所產(chǎn)生的信號由計(jì)算機(jī)處理。

2 儀器和試劑

（1）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，安捷倫公司，型號7900）；

（2）硝酸（65%，Merk），18MΩ去離子水，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA），曲拉通（Triton X-100）等均購自國藥集團(tuán)。

標(biāo)準(zhǔn)樣品中鋁、釩、鉻、錳、鐵、鈷、銅、鋅、砷、硒、銣、鍶、鉬、鎘、錫、鉛等均為1000ug/mL，標(biāo)準(zhǔn)樣品均購自北京有色金屬及電子材料分析測試中心。

3 不確定度來源

3.1 數(shù)學(xué)模型的建立

測試結(jié)果計(jì)算：

X為被測元素含量，單位 ug/L。

C1為樣本中中被測元素濃度的測試值，單位μg/L。d為樣品溶液的稀釋倍數(shù)。

3.2 不確定度來源

在十六種元素的檢測中，主要的不確定度來源于樣本稀釋、校準(zhǔn)曲線配制、校準(zhǔn)曲線擬合和檢測重復(fù)性等方面。不確定度主要來源如圖1所示。

圖1 不確定度主要來源

4 不確定度分量的計(jì)算

4.1 樣本測試重復(fù)性測量引入的不確定度

測試的重復(fù)性的影響，可以用A類不確定度進(jìn)行評定。在相同測試條件下，取被測試樣，測量18次，測定結(jié)果如表1所示。

4.2 樣本稀釋引入的不確定度

樣本稀釋不確定度主要由：稀釋液裝量誤差、移液器校準(zhǔn)不確定度、溫度效應(yīng)引入的不確定度和體積重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度。

4.2.1 移液器校準(zhǔn)引入的不確定度

依據(jù)10～200uL移液器校準(zhǔn)證書，移取40uL時，容量允差±4.0%，假設(shè)為矩形分布，k=，其校準(zhǔn)引入不確定度為：

4.2.2 溫度效應(yīng)引入的不確定度

4.2.3 移液操作重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度

用10～200uL移液器移液40uL，進(jìn)行10次平行移液操作，得到相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.21%，即：

由移液器校準(zhǔn)、溫度效應(yīng)和重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2.4 樣本稀釋液裝量引入的不確定度

依據(jù)“樣品稀釋液”（質(zhì)譜專用）技術(shù)說明中要求稀釋液裝量誤差3.0%，假設(shè)為矩形分布，k=，其裝量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.3 校準(zhǔn)曲線濃度引入的不確定度

校準(zhǔn)曲線濃度引入的不確定度包括校準(zhǔn)溶液體積和標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度的不確定度。其中校準(zhǔn)溶液體積的不確定度包括配制校準(zhǔn)曲線所用計(jì)量器具的校準(zhǔn)、溫度效應(yīng)、重復(fù)性引入的不確定度。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合線性方程引入的不確定度

根據(jù)線性最小二乘法擬合曲線程序，標(biāo)準(zhǔn)曲線的不確定度計(jì)算方法如下：

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將以上4個分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行合成，合成后，16種元素合成不確定度如表2所示。

6 擴(kuò)展不確定度

當(dāng)包含因子k=2時，16種元素測試的擴(kuò)展不確定度由下式計(jì)算而得：U(X)= u(X)× k。由此計(jì)算得出16種元素的擴(kuò)展不確定度如表3所示。

7 結(jié)果報(bào)告

本實(shí)驗(yàn)中，采用直接稀釋法用ICP-MS檢測人體全血樣本的結(jié)果可表示如表3所示。

表1 全血中16種元素重復(fù)測試結(jié)果

表2 16種元素的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表3 16種元素的擴(kuò)展不確定度

8 結(jié)語

在16個元素各項(xiàng)不確定度分量中，首要影響因素是樣本測試重復(fù)性測量引入的不確定度。通過對檢測過程的不確定度評定，不僅可以得到更加準(zhǔn)確的測試結(jié)果，同時，通過對不確定度的分析、評定，可以了解試驗(yàn)中各種因素對檢測結(jié)果的影響程度，從而為實(shí)驗(yàn)控制提供了改進(jìn)的依據(jù)。并且，通過對實(shí)驗(yàn)過程不確定度的評定，使得直接稀釋法測定全血樣本的結(jié)果更加具有參考意義。

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Evaluation of uncertainty in determination of sixteen elements in human whole blood by direct dilution method

Zhang Shuai

(Beijing Bohui Innovation Technology Limited by Share Ltd, Beijing 100000, China)

On the basis of in vitro diagnostic reagents "sample dilution (" special, "MS) microelements in the calibration solution (mass spectrometry) manual" series of products, using an inductively coupled plasma mass spectrometry, test sample dilution dilution of human whole blood samples. The method is simple, less pollution, meet the detection precision and the accuracy requirements. This paper gives a detailed analysis of the detection process, the main sources of uncertainty in the process of determination, and the uncertainty of measurement were analyzed and calculated standard uncertainty and extended uncertainty, given each component of uncertainty relative contribution to total measurement and inspection Test results are described. The results show that in the 16 elements of the uncertainty, the primary uncertain factors is the sample test repeatability of measurement uncertainty. The uncertainty analysis of the components of the detection process, to fi nd out the in fl uence of the biggest uncertainty were improved, can help improve the level of quality of personnel technical level and test results.

uncertainty evaluation; inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS); whole blood; element

張帥（1979— ），男，遼寧沈陽人，化學(xué)應(yīng)用工程師；研究方向：光譜方向。