一种全自动尿碘分析仪计量方法的研究

樊晓翠 许爱华 何毅霖 吴同飞 贾 鹏崔 震 杨晓明 赵金爽 赵希凤

（1.山东省计量科学研究院，济南 250014；2.济南大学，济南 250024；3.山东省计量检测中心，济南 250014；4.厦门迪分德科技有限公司，厦门 361100；5. 山东国评检测服务有限公司，日照 276000；6.莒县市场监督管理局，日照 276500；7.青岛明华电子仪器有限公司，青岛 266000）

0 引言

碘是合成甲状腺激素的必需微量元素，机体摄碘不足或过多都将影响甲状腺功能，造成甲状腺的损伤，导致甲状腺疾病的发生［1］。近年来，随着社会不断发展，经济水平上升，甲状腺疾病的增加，普查尿、水、盐中碘元素的含量，是目前有效评估地区群众碘摄入水平的主要手段，也是国家健康大数据的重要组成部分［2］。传统的碘元素检测主要是手工法，费时且手动测量时数据波动较大。全自动化是仪器未来的发展方向，它取代了繁冗的样品处理过程，更加方便快捷、环保安全。全自动尿碘分析仪严格重现国标操作，全流程自动化，试验结束按照预设流程自动清洗，无需转移样品，可实现无人值守。

目前，国内还没有制定出与全自动尿碘分析仪完全相符合的计量方法，无法保证测量数据的准确性、溯源性。本研究针对全自动尿碘分析仪提出了一种计量方法，对各参数的测量结果进行了数理统计和处理，保证了测量数据量值溯源与传递的唯一性，为相关或类似标准和方法的制定提供技术保障，对计量技术机构开展该类仪器的计量工作有一定的参考意义。

1 工作原理

采用过硫酸铵溶液在100 ℃条件下消解样品60 min，消解完成后加入亚砷酸溶液，连续地间隔30s 添加硫酸铈铵溶液，自动反应均匀后，利用碘对砷铈氧化还原反应的催化作用：

反应中黄色的Ce4+被还原成无色的Ce3+，碘含量越高，反应速度越快，所剩余的Ce4+则越少；控制反应温度和时间，比色测定体系中剩余Ce4+的吸光度值，利用碘的质量浓度与相应测得的吸光度值的对数值的线性关系计算出碘含量［3］。见图1。

2 计量条件

2.1 主要仪器与试剂

DAI⁃120PLUS 型全自动碘分析仪，量程范围：尿碘（0~1200）μg/L；

ConST313型多功能温度校验仪，量程范围：（0~400）℃。

冻干人尿中碘成分分析标准物质（国家碘缺乏病参照实验室）

过硫酸铵［（NH4）2S2O8，Mr=228.2］（分析纯）。

亚砷酸［H3AsO3，Mr=126］（浓度：0.025 mol/L，此溶液剧毒）。

硫 酸 铈 铵［Ce（NH4）4（SO4）4·2H2O，Mr=632.6］（分析纯）

容量瓶、移液管、移液器：均需要经过计量检定或校准，满足相关计量术规范的技术要求。

2.2 环境条件

环境温度（5~35）℃；相对湿度不大于85%；不影响仪器正常工作的电磁场干扰和震动。

3 计量方法

根据全自动尿碘分析仪的工作原理、出厂指标及相关检测标准等内容并参考相关仪器的计量方法，提出计量项目及参考计量技术指标。

3.1 温度示值误差和温场均匀性

分别取0.25mL 碘标准使用系列溶液及标准尿样各置于玻璃试管中，各管加入1.0mL 过硫酸铵溶液，混匀后置于控温100 ℃的消化控温加热装置中，消化60 min，取下冷却至室温（采用带有在线消解的仪器，可以在线冷却控温至目标反应温度）。在20 ℃~35 ℃之间选30 ℃一个稳定的温度环境下进行反应，要求温场波动不超过±0.3 ℃。冷却完成后，均匀分布选取5个消解孔，将温度计分别插入溶液中，待温度稳定后，间隔1 min 读取一个数共读取3次，按式（1）、式（3）求示值误差（△t）和温场均匀性（W）

式中：T0——消解炉的设定温度，℃；

Ti——第i炉孔的3次读数温度平均值，℃；

n——测量炉孔的个数。

式中：Tmax——温度最高炉孔的最高温度示值，℃；

Tmin——温度最低炉孔的最低温度示值，℃。

3.2 示值误差

待仪器消解完成后，各管加入2.5mL 亚砷酸溶液，充分混匀后放置15 min；仪器自动计时，依顺序每管间隔相同时间（均30s）向各管准确加入0.30mL 硫酸铈铵溶液，立即混匀。

分别在量程（0~300）μg/L 和（300~1200）μg/L配制标准溶液曲线。在仪器的（0~300）μg/L 档，分别测定标准物质（GBW09109）79.1 μg/L 和标准物质（GBW09110）233 μg/L 各3次；在仪器的（300~1200）μg/L 档，分 别 测 定 标 准 物 质（GBW09111）525 μg/L 和（GBW09112）794 μg/L 各3次，按式（4）计算示值误差（△c）

式中：△c——仪器示值相对误差，%；

Cˉ——每种标准物质测量3次仪器显示值的算术平均值，μg/L；

Cs——尿中碘成分分析标准物质浓度值，μg/L。

随着工作稳定，熟悉和适应了工作环境，关注学生、课堂和教学管理的教育信念和学生信念开始进入她的教师信念体系。

取示值误差△c中的最大值为仪器示值误差检定结果。

3.3 重复性

待仪器稳定后，在仪器量程（0~300）μg/L 档，测定233 μg/L 尿中碘成分分析标准物质6次，在仪器量程（300~1200）μg/L 档，测定794 μg/L 尿中碘成分分析标准物质6次。以单次测量的相对标准偏差作为仪器重复性，按照以下公式（5）计算：

式中：RSD——相对标准偏差，%；

Ci——仪器第i次测量的显示值，μg/L；

n——测量次数（n=6）。

取RSD 中的最大值为仪器重复性检定结果。

4 结果验证

4.1 温度均匀性

仪器稳定后，按照3.1 测得仪器30 ℃时的数据见表1。

表1 温度示值误差和温场均匀性的实验数据

由表1 可知，温度的示值误差为0.1 ℃，温度均匀性为0.2 ℃。行业标准《WS/T 107.1−2016 尿中碘的测定第1部分砷铈催化分光光度法》中7.1.1和7.2.1可知，在20 ℃~30 ℃之间一个稳定的温度环境下进行分析，温度的波动性不超过±0.3 ℃，所以，建议仪器30 ℃测量时，温度示值误差不大于±0.3 ℃，温场均匀性≤0.3 ℃。

4.2 示值误差

仪器稳定后，按3.2 测量标准物质浓度为87.4 μg/L、258 μg/L、574 μg/L、879 μg/L，每个浓度点测量3次，数据见表2。

由表2 可知，低量程（0~300）μg/L：仪器示值误差为3.9%；高量程（300~1200）μg/L：仪器示值误差为−1.4%。

表2 仪器示值误差实验数据

低 量 程（0~300）μg/L 范 围 内，标 准 物 质（GBW09108、GBW09110）的 不 确 定 度 为U=9.0 μg/L k=2 和U=15 μg/L k=2；相对示值误差为（0~12）%，所以，建议仪器示值误差：低量程（0~300）μg/L：≤15%；高量程（300~1200）μg/L 范围内，标准物质（GBW09111、GBW09112）的不确定度为U=17 μg/L k=2 和U=28 μg/L k=2；相对示值误差为（0~4）%。所以，建议仪器示值误差：高量程（300~1200）μg/L：≤5%。

4.3 重复性

仪器稳定后，按3.3测量标准物质浓度为233 μg/L 和794 μg/L，每个浓度点测量6次，数据见表3。

表3 仪器重复性实验数据

由表3 可知，用本方法对DAI⁃120型全自动尿碘分析仪进行计量，仪器测量重复性：低量程（0~300）μg/L：RSD=1.04%；高量程（300~1200）μg/L：RSD=0.45%。

由行业标准《WS/T 107.1−2016 尿中碘的测定第1 部分砷铈催化分光光度法》9.2 可知，在含碘35.6 μg/L~265.5 μg/L 的尿样各做6次重复测定，相对标准偏差为0.5%~3.4%，测定含碘330 μg/L和1112 μg/L 的尿样各做6次重复测定，相对标准偏差为0.4%~2.2%。所以，建议仪器测量重复性：低量程（0~300）μg/L：RSD≤3%；高量程（300~1200）μg/L：RSD≤2%。

用本方法得到的各个项目的计量结果均能满足所建议的计量技术指标，表明本方法可操作性强，为一线计量工作者提供了参考依据［4］。

5 结语

本文给出了一种全自动尿碘分析仪的计量方法，并对计量结果进行了验证。结果 表明，该计量方法可行，能够有效的解决全自动尿碘分析仪的量值溯源问题，可以为全自动尿碘分析仪的计量提供技术参考，确保测量数据的准确、可靠。