近期,全国疫情呈现点多、面广、频发特点,形势严峻复杂,为遏制疫情,多地开展全员每天大规模核酸检测,在核酸检测过程中,核酸检测实验室设备在确保核酸检测的快速、准确性方面起着至关重要的作用。
核酸检测实验室一般配套的设备有:移液器、离心机、核酸提取仪、荧光定量PCR仪、生物安全柜、涡旋混合器、紫外消毒灯、医用冷冻冷藏箱、高压蒸汽灭菌器、恒温箱等设备。依据《计量法》等相关法律法规,应该定期进行校准或检测,以保证设备的正常运行,保证核酸检测结果可靠。
根据现有的国家(地方)技术规范以及检测文件,广电计量可以定期对设备进行校准或检测,以下是部分检测实验室设备的校准(检测)项目。
仪器名称 |
校准(检测)依据 |
校准(检测)项目 |
聚合酶链反应分析仪(PCR) |
JJF 1527-2015 聚合酶链反应分析仪校准规范 |
温度示值误差 |
温度均匀度 |
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平均升降温速率 |
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样本示值误差(定量部分) |
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样本线性(定量部分) |
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核酸提取仪 |
JJF 1874-2020 核酸提取仪校准规范 |
温度示值误差 |
温度均匀性 |
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温度稳定性 |
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振动频率示值误差(若有振动显示) |
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振动均匀性稳定性(若有振动显示) |
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取液量示值误差和重复性(若有此功能) |
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取液量一致性(若有此功能) |
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核酸提取回收率一致性 |
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核酸提取回收率重复性 |
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核酸提取回收率 |
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移液器 |
JJG 646-2006 移液器检定规程 |
密合性 |
容量 |
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离心机 |
JF(浙)1117-2015医用离心机校准规范 |
转速示值误差 |
转速稳定度 |
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生物安全柜 |
YY 0569-2011 《II级生物安全柜》、GB 50346-2011 《生物安全实验室建筑技术规范》 |
高效过滤器完整性(需要备注) |
振动 |
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下降、流入气流流速 |
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噪声 |
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照度 |
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洁净度 |
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高压蒸汽灭菌器 |
JJF(苏)96-2010 蒸汽灭菌器温度、压力校准规范 |
温度示值误差与波动度 |
温度分布均匀度 |
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温度偏差 |
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压力示值误差 |
核酸检测实验室出具的检测报告,是基于样本在检测实验室经过一系列的前处理、分析检测得到最终的实验结果。这一过程中,设备的性能和实验结果密切相关,任何一个设备性能异常,都会对最终的分析结果造成极大的影响。因此,定期对设备进行校准检测是十分必要的。
一、核酸提取仪
核酸提取仪(磁珠法)基本原理是:通过细胞裂解液裂解细胞,从细胞中游离出来的核酸分子被特异的吸附到磁性颗粒表面,而蛋白质等杂质不被吸附而留在溶液中。反应一定时间之后,在磁场作用下,使磁性颗粒与液体分开,回收颗粒(即磁珠-DNA混合物),再用洗脱液洗脱即可以得到纯净的DNA。
标准的提取流程分为吸取磁珠-结合DNA-洗涤1-洗涤2-洗涤3-洗脱-转移磁珠等七个步骤。其中裂解温度和洗脱温度的控制,可以加速和提高提取的效率,不同试剂盒对温度的要求不同。核酸提取仪的提取回收率是核酸检测的关键步骤,直接影响检测的结果。因此,定期开展核酸提取仪的校准工作十分必要,校准项目中温度、取样一致性和振动频率都是核酸提取中的关键步骤,直接影响到核酸提取效果,而核酸提取回收率就能直接反映出核酸提取仪的提取效率。
提取流程示意图
二、聚合酶链反应(PCR)分析仪
PCR实验数据结果对临床检验、检验检疫、法医鉴定、疾病控制、体外诊断试剂制造和研发、生物技术产品研发等领域的研究和确证工作非常重要,而对 PCR仪有效的量值溯源和准确性验证,是确保PCR实验数据可靠和结果准确的基础。因此,做好PCR仪的计量校准工作,确保PCR仪性能持续良好、相关领域确证类数据结果准确可靠,对国家公共卫生和广大人民群众生命安全具有非常重要的意义。
PCR是一种体外核酸扩增技术,其基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶值序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成。
从上述PCR反应的基本原理可以看出,其工作的关键是温度的控制,也就是“变性温度-退火温度-延伸温度”等程序循环升降温度的过程。因此温度的准确性和均匀性直接影响结果。而升降温速率快,能缩短反应的时间,提高工作效率。样本线性和样本示值误差可以侧面反映出PCR仪实际的扩增效果。
从广电计量近100台PCR检测结果中显示,98台PCR温度示值误差在±1℃内,1台PCR温度示值误差在±2℃内,1台PCR温度示值误差大于2℃。温度均匀性项目中,99台PCR均匀度在1℃以内,1台PCR温度均匀度大于1℃。升降温速率方面,100台PCR均保持在1.5℃/s—3.0℃/s。
据《食品安全质量检测学报》论文《PCR仪性能对检测结果的影响》实验结果表明,当反应程序整体温度偏差为+2℃时,有些仪器无目标DNA扩增,有些仍然能检测出弱阳性样本,但Ct值有显著变化;当反应程序温度偏差为-1℃,实验中涉及的仪器均能检出弱阳性样本。无论任何设备,在温度发生2~3℃偏差时,均对扩增结果产生影响——有些是弱阳性样本不能检出的颠覆性影响。论文最后建议检测实验室定期对PCR仪进行校准和期间核查。
由于荧光定量PCR仪在普通PCR仪的技术上增加了荧光激发装置和检测系统,包含激发光光源、滤光片、镜头和荧光检测器等,因此,温度与光学系统共同对荧光定量PCR仪的性能起到决定性控制作用,共同决定最终实验结果的准确性和可靠性。对荧光定量PCR仪的校准需求也逐步从单纯的温场校准转向温度加荧光的复合参数校准。在当前防疫常态化环境下,荧光定量PCR仪大量使用,样本示值误差及样本线性项目(定量部分)也是计量中必不可少的环节。
三、生物安全柜
生物安全柜是能防止实验操作处理过程中某些含有危险性或未知性生物微粒发生气溶胶散逸的箱型空气净化负压安全装置。生物安全柜的工作原理主要是将柜内空气向外抽吸,使柜内保持负压状态,通过垂直气流来保护工作人员;外界空气经高效空气过滤器过滤后进入安全柜内,以避免处理样品被污染;柜内的空气也需经过HEPA过滤器过滤后再排放到大气中,以保护环境。
生物安全柜定期的检测十分必要,关乎人员的安全。高效过滤器完整性的检测,直接可以评价生物安全柜高效过滤器的性能,如果没有定期进行检测,高效过滤器存在漏的可能,万一样品中存在有危险性未知微生物随着气溶胶外泄,就会危害人身安全。振动、下降、流入气流流速、噪声、照度、洁净度的检测则是评价生物安全柜性能的检测项目。
四、高压蒸汽灭菌器
高压蒸汽灭菌器灭菌温度的准确度对灭菌效果十分重要,器械或物料的灭菌不充分,极有可能导致微生物、致病菌或病毒的泄露和传播,造成不可挽回的结果。例如常规的灭菌温度示121℃,高压蒸汽灭菌器温度出现偏差时候,温度往往达不到121℃的灭菌温度,达不到灭菌效果,这致病菌或未知性生物微就会在器械或物料中传播,后果不堪设想。
核酸检测实验室中,设备性能对检测结果和人员安全至关重要,因此,定期对设备进行校准和检测,才能保障设备有效运行,检测实验室出具的报告真实准确,检测人员安全健康。
相关法律法规要求:
《医疗器械监督管理条例》第三十六条:医疗器械使用单位对需要定期检查、检验、校准、保养、维护的医疗器械,应当按照产品说明书的要求进行检查、检验、校准、保养、维护并予以记录,及时进行分析、评估,确保医疗器械处于良好状态,保障使用质量。
《医疗机构临床实验室管理办法》第二十四条:医疗机构临床实验室应当保证检测系统的完整性和有效性,对需要校准的检验仪器、检验项目和对临床检验结果有影响的辅助设备定期进行校准。
2022年国医办新发文《医疗机构检查检验结果互认管理办法》(国卫医发《2022》6号)中明确规定:医疗器械使用单位必须按规定对医疗设备进行检定、检测、校准、稳定性测量和保养工作,确保医疗器械处于良好状态,并在此基础上大力推动医疗机构检查检验项目结果互认工作。
该《互认管理办法》中相关规定表明,如PCR仪未进行计量等工作,无法确保仪器处于良好状态下,所出具的核酸证明、实验结果是不被医疗机构互相认可的。此新规更是对医疗设备的使用质量检测工作提出了更高要求。