直接稀释法测定人全血中16种元素的不确定度评定

张 帅

（北京博晖创新光电技术股份有限公司，北京 100000）

直接稀释法测定人全血中16种元素的不确定度评定

张 帅

（北京博晖创新光电技术股份有限公司，北京 100000）

依据体外诊断试剂“样本稀释液”（质谱专用）、“全血多元素校准溶液（质谱法）”等系列产品使用说明书的要求，采用电感耦合等离子体质谱仪，测试用样本稀释液直接稀释人体全血样本。该方法简便易行、污染小，检测满足精密度和准确度要求。文章对检测过程进行了详细的分析，确定了测定过程中不确定度的主要来源，并对各个不确定度分量进行量化，计算出标准不确定度和扩展不确定度，给出各个分量对总测量不确定度的相对贡献，并对检测结果进行了表述。结果表明，在16个元素各项不确定度分量中，首要不确定影响因素是样本测试重复性测量引入的不确定度。通过对检测过程的不确定度分量的分析，找出影响最大的不确定度分量进行改善，可帮助提高分析人员技术水平和检测结果的质量水平。

不确定度评定；电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）；全血；元素

0 引言

人体内所有元素的含量及其代谢，不仅仅与个体的发育、健康和疾病有着直接的联系，同时还与个体所处的外界环境有着密切的关系。通过对人体的血液、体液等样本中的元素进行分析，对于了解人体的健康状况、某些疾病的预判、制定医疗诊断标准、制定环境卫生标准等具有重要意义。

人体血液、体液中的元素检测，通常采用的前处理方式有直接稀释法、湿法消解、微波消解法、酶消解法、紫外光解法等。对于人体全血样本的检测，由于样本基体复杂，故最常用的是湿法消解和微波消解法来消除基体效应的影响。但是消解法要求进行样本前处理，增加测试步骤，并需要配置相关仪器设备，大大增加检测成本；同时，在前处理的过程中样本容易受到污染，造成检测结果的误差。直接稀释法可简化样本处理步骤，也可以避免样本在前处理过程中造成的污染和损失。

采用ICP-MS测试方法，开发出用于直接稀释法测试人体全血中铝、钒、铬、锰、铁、钴、铜、锌、砷、硒、铷、锶、钼、镉、锡、铅等16种元素的体外诊断试剂产品，可简便、快捷地进行全血样本的测试。对该产品测试进行不确定度的评定，可准确判断出每种元素测试的准确程度，为建立准确、可靠和便捷的人体元素检测方法提供有效的依据。

1 测试原理

全血样品稀释液稀释后，经过气动雾化器雾化，以气溶胶的形式进入氩气为基质的高温射频等离子体中，样品从等离子体得到能量使待测元素去溶剂、原子化和离子化。由能量转移过程产生的离子经过采样锥进入真空系统中，经碰撞反应池消除干扰后，用四级杆质谱仪依据质荷比进行分离，经过质谱仪的离子用电子倍增管计数，所产生的信号由计算机处理。

2 仪器和试剂

（1）电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，安捷伦公司，型号7900）；

（2）硝酸（65%，Merk），18MΩ去离子水，乙二胺四乙酸二钠（EDTA），曲拉通（Triton X-100）等均购自国药集团。

标准样品中铝、钒、铬、锰、铁、钴、铜、锌、砷、硒、铷、锶、钼、镉、锡、铅等均为1000ug/mL，标准样品均购自北京有色金属及电子材料分析测试中心。

3 不确定度来源

3.1 数学模型的建立

测试结果计算：

X为被测元素含量，单位 ug/L。

C1为样本中中被测元素浓度的测试值，单位μg/L。d为样品溶液的稀释倍数。

3.2 不确定度来源

在十六种元素的检测中，主要的不确定度来源于样本稀释、校准曲线配制、校准曲线拟合和检测重复性等方面。不确定度主要来源如图1所示。

图1 不确定度主要来源

4 不确定度分量的计算

4.1 样本测试重复性测量引入的不确定度

测试的重复性的影响，可以用A类不确定度进行评定。在相同测试条件下，取被测试样，测量18次，测定结果如表1所示。

4.2 样本稀释引入的不确定度

样本稀释不确定度主要由：稀释液装量误差、移液器校准不确定度、温度效应引入的不确定度和体积重复性产生的不确定度。

4.2.1 移液器校准引入的不确定度

依据10～200uL移液器校准证书，移取40uL时，容量允差±4.0%，假设为矩形分布，k=，其校准引入不确定度为：

4.2.2 温度效应引入的不确定度

4.2.3 移液操作重复性产生的不确定度

用10～200uL移液器移液40uL，进行10次平行移液操作，得到相对标准偏差为1.21%，即：

由移液器校准、温度效应和重复性引入的标准不确定度为：

4.2.4 样本稀释液装量引入的不确定度

依据“样品稀释液”（质谱专用）技术说明中要求稀释液装量误差3.0%，假设为矩形分布，k=，其装量引入的标准不确定度为：

4.3 校准曲线浓度引入的不确定度

校准曲线浓度引入的不确定度包括校准溶液体积和标准样品浓度的不确定度。其中校准溶液体积的不确定度包括配制校准曲线所用计量器具的校准、温度效应、重复性引入的不确定度。

4.4 标准工作曲线拟合线性方程引入的不确定度

根据线性最小二乘法拟合曲线程序，标准曲线的不确定度计算方法如下：

5 合成标准不确定度

将以上4个分量的标准不确定度进行合成，合成后，16种元素合成不确定度如表2所示。

6 扩展不确定度

当包含因子k=2时，16种元素测试的扩展不确定度由下式计算而得：U(X)= u(X)× k。由此计算得出16种元素的扩展不确定度如表3所示。

7 结果报告

本实验中，采用直接稀释法用ICP-MS检测人体全血样本的结果可表示如表3所示。

表1 全血中16种元素重复测试结果

表2 16种元素的合成标准不确定度

表3 16种元素的扩展不确定度

8 结语

在16个元素各项不确定度分量中，首要影响因素是样本测试重复性测量引入的不确定度。通过对检测过程的不确定度评定，不仅可以得到更加准确的测试结果，同时，通过对不确定度的分析、评定，可以了解试验中各种因素对检测结果的影响程度，从而为实验控制提供了改进的依据。并且，通过对实验过程不确定度的评定，使得直接稀释法测定全血样本的结果更加具有参考意义。

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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

张帅（1979— ），男，辽宁沈阳人，化学应用工程师；研究方向：光谱方向。