JJF 1821-2020 聚合酶链反应分析仪温度校准装置校准规范

J™

屮华人民共和国国家计量技术规范

JJF1821—2020

聚合酶链反应分析仪温度校准装置

校准规范

CalibrationSpecificationofTemperatureCalibrationDevices

forPolymeraseChainReactionAnalyzers

2020-01-17发2020-04-17实施

国家市场监督管理总局发

JJF1821—2020

HIR1

丄匹

聚合酶链反应分析仪

温度校准装置校准规范

JJF1821—2020

CaIibrationSpecificationof

TemperatureCaIibrationDevicesfor

PolymeraseChainReactionAnalyzers

归口单位：全国温度计量技术委员会

起草单位：上海市计量测试技术研究院

中国计量科学研究院

参加起草单位：辽宁省计量科学研究院

江苏省计量科学研究院

广东省计量科学研究院

上海宏石医疗科学仪器有限公司

本规范委托全国温度计量技术委员会负责解释

JJF1821—2020

本规范主要起草人:

张丽萍（上海市计量测试技术研究院）

金志军（中国计量科学研究院）

高运华（中国计量科学研究院）

参加起草人：

董亮（辽宁省计量科学研究院）

王征（江苏省计量科学研究院）

梁显友（广东省计量科学研究院）

秦荣（上海宏石医疗科学仪器有限公司）

JJF1821—2020

目录

引言II

1范围1

2引用文件1

3术语1

4概述1

5计量特性2

6校准条件2

7校准项目和校准方法3

8校准数据的处理5

9校准结果的表达6

10复校时间间隔6

附录A原始记录参考格式7

附录B校准证书（内页）格式8

附录C等温块结构说明9

附录D等温块温度均匀性和波动性的测试方法10

附录E不确定度评定示例12

I

JJF1821—2020

引言

本规范依据JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》制定，其中不确定度的

评定按照JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》进行。

本规范为首次发布。

II

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聚合酶链反应分析仪温度校准装置校准规范

1范围

本规范适用于测量范围为（0-120）°C以内的聚合酶链反应分析仪温度校准装置的

校准。

2引用文件

本规范引用下列文件:

JJG160-2007标准钳电阻温度计检定规程

JJF1030-2010恒温槽技术性能测试规范

JJF1527-2015聚合酶链反应分析仪校准规范

YY/T1173-2010聚合酶链反应分析仪

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件,

其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3术语

3.1聚合酶链反应分析仪（polymerasechainreactionanalyzer）

基于聚合酶链反应（PCR）技术原理，模拟DNA或RNA的复制过程，在模板、引物、聚

合酶等存在的条件下，特异扩增已知序列，对其进行检测分析的仪器设备。也称基因扩

增仪。

4概述

聚合酶链反应分析仪温度校准装置由单通道或多通道测温模块、数据采集模块、数

据线和显示器（计算机）等组成，其测温模块的结构能够模拟聚合酶链反应分析仪（以

下简称PCR仪）样品反应管的外形结构，主要用于校准PCR仪的温度特性，其组成框图如

图1所示。

1

JJF1821—2020

■=>

b）数据釆集模块c）显示器

图1PCR仪温度校准装置组成框图

5计量特性

5.1温度示值

PCR仪温度校准装置温度示值的最大允许误差为士0.20°Co

注：上述指标不作为合格判定依据。

6校准条件

6.1环境条件

6.1.1环境温度：（15〜25）°C；

环境湿度：W85%RHo

6.1.2电测设备对环境温湿度等另有要求时，应满足其相应规定。

6.1.3校准时，供PCR仪温度校准装置、恒温设备和电测设备使用的电源应分别符合

相应要求。

6.2测量标准及其他设备

校准时，可选用表1所示的测量标准及其他设备。

表1校准用测量标准及其他设备

序号设备名称技术要求用途备注

标准钳电阻准确度等级：二等及以上

1温度标准器

温度计测量范围：0（〜419.527）°C

可使用满足要

求的其他测量

与标准钳电阻

标准

2电测设备0.005级。配接温度标准器后，最小分辨温度计配套使

力相当于0.001°Co

用

2

JJF1821—2020

恒温槽温度范围：0（〜120）°C

温度均匀性：^o.orc

温度波动性：^O.OrC/lOmin

恒温槽及等温

3工作区域深度：M300mm提供恒定温

块

等温块温度均匀性：W0.03°C

温度波动度：W0.02°C/10min

测量标准钳电

4水三相点瓶庐0.001°CQ2阻温度计的水

三相点值

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

PCR仪温度校准装置的校准项目为温度示值。

7.2校准方法

7.2.1校准前的检查

7.2.1.1外观检查

目测检査PCR仪温度校准装置应外观良好，各通道温度传感器无弯折、断裂、污染,

传感器封装、引线插件接触良好。

7.2.1.2显示功能检査

可在温度示值校准时进行检查。

PCR仪温度校准装置各通道温度显示应符合其分辨力要求，显示数字及图像应清

晰，小数点和状态显示应正确。当温度超出测温范围或传感器发生故障时，应能实时

显示其相应的通道号。

7.2.2校准前的准备

a）开启电测设备进行预热，预热时间至少20min或满足其使用说明书的相应要求;

b）预先冻制好水三相点瓶；

c）将标准钳电阻温度计放入冻制好的水三相点瓶中，测量其水三相点值。将新测

得的水三相点值输入配套电测设备使用；

d）按恒温槽使用说明书的要求，保证其工作区域的液面处于规定液位；

e）备好图2所示的PCR仪温度校准装置校准用的全浸式专用等温块或局浸式专用

等温块，并保持其内部清洁。

3

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图2专用等温块示意图

f）将PCR仪温度校准装置的测温模块安装于专用等温块中，如图3所示。测温模

块的温度传感器应无缝隙置入等温块测试孔内，保证温度传感器与等温块贴合紧密。无

自重结构的测温模块需在其上方加压封条，使其与等温块接触紧密。等温块内应填充脱

脂棉、泡沫塑料、真空隔热板等绝热材料，使测温模块与外部环境绝热。

a）局浸式等温块

图3测温模块在专用等温块中的安装示意图

g）将安装了测温模块的等温块放置于恒温槽内，等温块的浸没深度应不低于

180mm。

h）将标准钳电阻温度计插入专用等温块验证孔内，插入深度应不低于180mm,其感

温部分应与等温块底部保持水平。

i）将PCR仪温度校准装置的测温模块与其主机相连，并开机预热，进入测量状态,

4

JJF1821—2020

预热时间至少lOmino

7.2.3校准过程

7.2.3.1PCR仪温度校准装置温度示值的校准温度点一般选择在30°C、50°C、60°C、

70°C、90°C和95°C6个点上。用户有要求时，可按用户要求选择校准点。

7.2.3.2将恒温槽温度设定在被校温度点上，启动恒温槽使其工作。当恒温槽实际温

度不超过设定温度的土0.20°C（以二等标准钳电阻温度计示值为参考），并稳定30min

以上时，分别测量标准器和PCR仪温度校准装置各通道的温度显示值，连续测量4次，

并分别计算相应的平均值。测量顺序如下：

标准器（tj-被校通道①佃）一被校通道t（a）-……一被校通道如（％）

sX2

I

标准器（tj〜被校通道t（）—被校通道—……〜被校通道ba（

s2ai

I

标准器（tj-被校通道：a（J-被校通道b@）—……一被校通道如（务）

I

标准器（S。被校通道如（创）〜被校通道切（①）一……一被校通道如（务）

在以上读数过程中，恒温槽温度变化应不超过0.01°C。

7.2.3.3以温度上升的次序，重复上述步骤，依次对30°C、50°C、60°C、70°C、90°C

和95°C温度点进行校准。

7.2.3.4客户要求校准其它温度点时，根据客户要求按上述方法进行校准。

8校准数据的处理

按公式（1）计算PCR仪温度校准装置的示值误差：

=tf

0i~（1）

s

式中：比——每一校准点上，PCR仪温度校准装置第i通道的示值误差，°C；

\——每一校准点上，PCR仪温度校准装置第i通道4次测量的平均值，°C；

[——每一校准点上，标准钳电阻温度计4次测量的温度平均值，°Co

标准钳电阻温度计温度测量值的计算按G160-2007进行，比的值应修约到小数

点后二位。

5

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9校准结果的表达

校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证书或报告应至少包括以下信息：

a）标题，如“校准证书”或“校准报告”；

b）实验室名称和地址；

c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；

d）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；

e）客户的名称和地址；

f）被校对象的描述和明确标识；

g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的

接收日期；

h）如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；

i）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

j）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

k）校准环境的描述；

l）校准不确定度是校准结果的组成部分，建议在各校准项中给出。

m）对校准规范的偏离的说明；

n）校准证书或报告签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期；

o）校准结果仅对被校对象有效的声明；

P）未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

10复校时间间隔

PCR仪温度校准装置的复校时间间隔可根据其使用要求和环境条件等因素，由送校

单位自主决定。但为了确保PCR仪温度校准装置在规定的技术性能下使用，建议复校时

间间隔最长不超过1年。

6

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附录A

原始记录参考格式

委托单位：记录编号：

产品名称：制造单位：

型号：测量范围：

器号：校准地点：

环境温度：°C环境湿度：%RH

校准依据：JJFXXXX-201X《聚合酶链反应分析仪温度校准装置校准规范》

主要计量标准器具

最大允许误差/准确度等复检（校）

名称型号规格仪器编号证书编号

级/不确定度日期

A.1温度示值的校准

校准温度：°C

测得值/°c

测量次数

标准钳电阻温度计通道1通道2通道3通道n

1

2

3

4

平均值

示值误差

扩展不确定度〃（扫2）：

A.2外观检查结果

A.3显示功能检查结果

备注：标准钳电阻温度计水三相点值R=____________Q。

tp

校准员：______________核验员：______________校准日期：____________

7

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附录B

校准证书内页参考格式

B.1温度示值的校准结果（°C）

温度示值

准点

通道号

扩展不确定度

〃（2）

B.2外观的检査结果

B.3显示功能的检查结果

8

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附录c

等温块结构说明

C.1等温块推荐材料：金属铝、紫铜、铝合金。

C.2等温块推荐结构设计：验证孔开孔角度17。,深度Mil.5mm。如图C・1与C・2。

f

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A-A2:3

槽夷3,探7

19.50

°

槽离：3,深八13条梧"间距9

♦

L—B-B(2:3J♦

♦

-

FiS血醞側iOiO测訟Sii—

鱗；翼戴1块-底座

表面：阳极氧化发黑

图C.1局浸式等温块结构与材料

1-

创◎⑥◎@©©<§)<§)

A

<s>⑥

◎O(§1

©@@回◎©◎<g>

@(§}<§)@©@<§)◎@@<§)!

◎(S><S>(S)(£)◎(S)⑥<o)(S)<S)(8)

B-B2:3

八八m八八升八

鱗：鲁蠶熬块F

表面：阳扱氧化发馬

图C.2局浸式等温块结构与材料

9

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附录D

等温块温度均匀性和波动性的测试方法

D.1测量标准

选择一套参考用多通道高精度测温系统（通道数$5）,温度传感器建议选用高精度

热敏电阻测温探头，如图D.1,将其溯源至一等钳电阻温度计标准装置。校准后的参考

用多通道高精度测温系统需满足在0（〜120）°C温度范围内，温度分辨力优于o.orc,

各通道温度测量误差在±0.01C范围内。

图D.1参考用多通道高精度测温系统温度传感器结构示意图

D.2测试点及布放位置

将参考用多通道高精度测温系统温度传感器布放在等温块内，至少在等温块内布放

5个测试点，布放位置如图D.2a）所示，其中4个测试点位于等温块四角的测试孔内，

第5个测试点位于等温块平面中心位置附近的测试孔内。布放时，用压条压紧温度传感

器，使温度传感器与等温块接触紧密。如果需要增加测试点，可根据实际情况在尽可能

反映温度均匀性最差的地方布设测试点，如图D.2b）。

o

°oooooo

OoS§§§§§°°O0OooOOo°

OOO

SSSSSSQggSSS/OOOooo

Ooo。話°。

oO

oooooo

Oo

ooo

a）b）

图D.2参考用多通道高精度测温系统温度传感器布放位置示意图

D.3测试方法

D.3.1将布放了温度传感器的等温块浸没在恒温槽内，并在恒温槽中插入一等标准钳电

阻温度计，等温块的浸没深度和一等标准钳电阻温度计的插入深度应保持一致，并且应

大于180mm。

D.3.2根据实际工作的需要设定恒温槽的控制温度，并启动恒温槽使其工作。

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D.3.3当恒温槽实际温度不超过设定温度的±0.20°C时(以一等标准钳电阻温度计示值

为参考)，使等温块在恒温槽内继续稳定60min以上，然后按以下测量顺序分别读取一

等标准钳电阻温度计和参考用多通道高精度测温系统各通道匚仏)(心第i次读数,*=参

考用多通道高精度测温系统通道号)的温度显示值，连续测量4次。整个读数过程中由

一等标准钳电阻温度计监控恒温槽温度，其4次读数的最大差值应wo.orc.,

测量顺序如下：

标准器(tjf被校通道t()-被校通道t(a)-〜被校通道垢(aj

rlairl2

I

标准器(tj-被校通道t(aj一被校通道—……〜被校通道_2(务)

r2

J

标准器(t)一被校通道t(aJ—被校通道t(a)-一被校通道t(a)

3r3r32r3n

标准器(tj-被校通道a(aj—被校通道a(aj-〜被校通道/”4(aj

D.3.4分别计算每一次测量中各测试点上测得的各实际温度值之间的最大差值，即：

必=trl(兔),trl(a2trl(a„))-min(trl(兔),trl(a2trl(q”))

%=max((fli),(a(a))-min((^),(a(a„))

2n2

必=max(t©),t(at(a„))-min(t(aj,t(a),...,t(a”))

r3r32r3r3r32r3

也=max(t),t(tzt(a))-min(t^),t(at(a„))

r4r42r4nr4M2M

取上述4个值的算术平均值即为即为等温块的温度均匀性。

D.3.5在步骤D.3.4后，以60次/lOmin的温度采样频率采集lOmin内的参考用多通道

高精度测温系统各通道的温度显示值，分别计算各通道的60次温度示值之间的最大差

值，取其中的最大值即为等温块的温度波动性。

11

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附录E

温度示值校准不确定度评定示例

E.1校准信息

采用二等标准钳电阻温度计、1594测温电桥（准确度：4ppm）、深井恒温槽和专用

等温块作测量标准及配套设备，按规定方法对温度范围为（0-105）°C的聚合酶链反应

分析仪温度校准装置进行校准，校准温度点为95°C-

E.2测量模型

A/j.=£.—t（E.1）

s

式中：比——每一校准点上，PCR仪温度校准装置第i通道的示值误差，°C；

\——每一校准点上，PCR仪温度校准装置第i通道4次测量的平均值，°C；

7——每一校准点上，标准钳电阻温度计4次测量的温度平均值，°Co

S

E.3标准不确定度来源

E.3.1输入量［导致的标准不确定度“（石）的评定

输入量右导致的标准不确定度“4（）由5个分量构成。

E.3.1.1由被校PCR仪温度校准装置重复性引入的标准不确定度分量“（订）;

E.3.1.2由被校PCR仪温度校准装置温度显示分辨力引入的标准不确定度分量“（材）；

E.3.1.3由恒温槽和等温块提供温场不均匀性引入的标准不确定度分量“（石）；

E.3.1.4由被校PCR仪温度校准装置测温模块温度传感器与等温块接触不紧密引入的

标准不确定度“（如）；

E.3.1.5由等温块插入恒温槽深度引入的标准不确定度分量“（初）；

E.3.2输入量匸导致的标准不确定度“（*）的评定

输入量-导致的标准不确定度“（心）由5个分量构成。

E.3.2.1由标准钳电阻温度计量值溯源引入的标准不确定度分量“（订）；

E.3.2.2由电测设备测量误差引入的标准不确定度分量“（叮）；

E.3.2.3由测量电流引起的标准钳电阻温度计自热效应引入的标准不确定度“（叮）；

E.3.2.4由标准钳电阻温度计稳定性引入的标准不确定度分量“（石）；

12

JJF1821—2020

E.3.2.5由标准钳电阻温度计示值和等温块测试孔内部实际温度的偏差引入的标准不

确定度U（t）o

s5

E.4标准不确定度的评定

E.4.1“伍）的评定

E.4.1.1“（石）的评定

在重复性条件下，对被校PCR仪温度校准装置的1号通道进行10次测量，测得的

PCR仪温度校准装置温度显示值分别为：94.85°C,94.85°C,94.86°C,94.86°C,94.85°C,

94.85°C,94.85°C,94.85°C,94.85°C,94.85°C。则该通道测量值的标准偏差为：

削-石）

s=\=0.0042°C

II10-1

实际测量中以4次测量的平均值作为测得值，则标准不确定度为：

“（石尸s/扬=0.0021°C

E.4.1.2“忑）的评定

被校pcr仪温度校准装置温度显示分辨力为o.orc,则区间半宽a=0.005°C；该分

布服从均匀分布，则A=a/3o则标准不确定度为：

“（厉）=0.005/^3=0.0029°C

E.4.1.3“（石）的评定

按附录D.2和D.3推荐方法，测得恒温槽内配套专用等温块提供的温场均匀性在

95°C时最大可以达到0.03°C,该分布服从均匀分布，则标准不确定度为：

fe）=0.03/73=0.0173°C

M

E.4.1.4u（t）的评定

i4

被校PCR仪温度校准装置测温模块温度传感器与等温块接触不紧密引入的温度偏差

为O.OrC,则区间半宽^=0.005°C；该分布服从均匀分布，则A=a/3o则标准不确定度

为：

“（石）=0.005/^3=0.0029°C

E.4.1.5wfe）的评定

由等温块插入恒温槽深度引入的垂直温度均匀性为0.005°C,则区间半宽

13

JJF1821—2020

a=0.0025°C；该分布服从均匀分布，则扫弱。则标准不确定度为：

临）=0.0025/V3=0.0014°C

E.4.2“（匸）的评定

E.4.2.1“（订）的评定

标准钳电阻温度计在95°C时，^0.005°C,扫2,则标准不确定度为:

“（石）=0.005/2-0.0025°C

E.4.2.2“（订）的评定

标准钳电阻温度计是以电阻比的形式计算实际温度的，在95°C时标准钳电阻温度计

的标称值为34.5Q,校准时使用的1594测温电桥的准确度为4ppm,按均匀分布估计,

Q屈,则由测温电桥引入的标准不确定度为：

Fx他5_1)x4x10,

m(^2)==0.0004°C

、{dW/di)

95

E.4.2.3“（叮）的评定

校准时，标准钳电阻温度计插在95C的恒温槽内，由于温度较高，且恒温槽工作介

质受到搅拌而流动较快，标准钳电阻因其工作电流产生的热量与恒温槽工作介质迅速达

到热平衡，故自热影响可以忽略不计，则标准不确定度为

w（^）=0°Co

E.4.2.4“（订）的评定

由于标准钳电阻温度计的W95可根据标准钳电阻温度计检定证书中获得，引起温度的

不确定度可以用周期稳定性来评估，值为0.014-C,按均匀分布估计，则标准不

确定度为

«（^）=0.014/73=0.008°Co

E.4.2.5u（t^）的评定

标准钳电阻温度计示值和等温块测试孔内部实际温度的偏差可以评估为0.orc,则

区间半宽=0.01/2=0.005°C；该分布服从均匀分布，扫廳，则标准不确定度为

M^（）=0.005/V3=0.003°C

E.5合成标准不确定度的评定

14

JJF1821—2020

标准不确定度汇总见表E.1。

表E.1标准不确定度汇总表

标准不确

不确定度来源分布标准不确定度(°C)

定度

1/(打)

临1)被校装置重复性统计0.0021

W0i2)被校装置分辨力均匀0.0029

“亿3)温场不均匀性均匀0.0173

临4)被校装置温度传感器与等温块接触不紧密均匀0.0029

临5)等温块插入恒温槽深度均匀0.0014

“(切

"(41)标准钳电阻量值传递正态