高精度電子天平

醫(yī)藥研發(fā)工作離不開(kāi)高精度電子天平。疫情爆發(fā)后，上海市計(jì)測(cè)院為上海抗新型冠狀病毒感染聯(lián)合應(yīng)急攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員單位提供高精度電子天平現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)服務(wù)。

在藥物研發(fā)和制造過(guò)程中，藥物成分多數(shù)是按質(zhì)量濃度進(jìn)行配比的，因此對(duì)藥物質(zhì)量的“準(zhǔn)確稱(chēng)量”是醫(yī)藥研發(fā)的關(guān)鍵。在此次新冠病毒的檢測(cè)和新藥研發(fā)中，從病毒檢測(cè)、篩查與分離，到藥物試劑的生產(chǎn)、研發(fā)，均離不開(kāi)實(shí)際分度值為0.1μg~10μg的特種準(zhǔn)確度等級(jí)的電子天平（俗稱(chēng)高精度電子天平）。這些測(cè)量精度高、體積小的高精度電子天平成為各醫(yī)藥研發(fā)機(jī)構(gòu)科研戰(zhàn)“疫”一線的“質(zhì)量衛(wèi)士"。

《中國(guó)藥典2010》和《USP40-NF35美國(guó)藥典》均規(guī)定，當(dāng)物質(zhì)必須被“準(zhǔn)確稱(chēng)量”時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用在整個(gè)工作范圍內(nèi)被校準(zhǔn)過(guò)，并滿(mǎn)足重復(fù)性和準(zhǔn)確度要求的高精度電子天平進(jìn)行稱(chēng)量，并規(guī)定樣品重量必須不小于高精度電子天平的最小稱(chēng)量值，以滿(mǎn)足稱(chēng)量允差要求。

01

如何實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)確稱(chēng)量”？

《中國(guó)藥典2010》《USP40-NF35美國(guó)藥典》或藥企的SOP（標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序）一般都規(guī)定了試驗(yàn)中樣品“稱(chēng)重”或“量取”的量及其允許的范圍。例如，SOP規(guī)定“100.0mg”樣品的實(shí)際允許稱(chēng)取的質(zhì)量范圍為99.9mg～100.1mg， ±0.1mg或者±0.1/100.0=±0.10%就是該100.0mg樣品的稱(chēng)重能接受的質(zhì)量范圍，或稱(chēng)最大允許誤差。

在樣品稱(chēng)重過(guò)程中，樣品的實(shí)際質(zhì)量是天平顯示值附近的一個(gè)值，它以一定的概率落在以顯示值為中心的對(duì)稱(chēng)范圍內(nèi)。通常用這一對(duì)稱(chēng)范圍的一半，即不確定度來(lái)表征高精度電子天平的測(cè)量精度。例如，高精度電子天平稱(chēng)量100mg樣品的測(cè)量相對(duì)不確定度為0.05%(k=2)，當(dāng)天平顯示100.0mg時(shí)，該樣品的實(shí)際質(zhì)量95%的概率可能在99.95mg~100.05mg的范圍內(nèi)。

當(dāng)天平稱(chēng)量獲得的實(shí)際樣品質(zhì)量范圍小于藥典或SOP中規(guī)定的樣品能接受的質(zhì)量范圍，即測(cè)量不確定度小于樣品質(zhì)量最大允許誤差，則表示該稱(chēng)量是準(zhǔn)確的。反之，則無(wú)法獲得準(zhǔn)確稱(chēng)量。因此醫(yī)藥研究領(lǐng)域應(yīng)根據(jù)藥典或SOP中規(guī)定的樣品質(zhì)量最大允許誤差和評(píng)定的高精度電子天平測(cè)量不確定度，選擇合適的高精度電子天平以實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)確稱(chēng)量”。

02

使用高精度電子天平需注意什么？

⊙ 不要超過(guò)最小稱(chēng)量使用高精度電子天平
《USP40-NF35美國(guó)藥典》規(guī)定被稱(chēng)量?jī)糁乇仨毚笥诨虻扔谧钚》Q(chēng)量。因?yàn)殡S著加載量的減小，測(cè)量相對(duì)不確定度成幾何量增長(zhǎng)。例如，高精度電子天平稱(chēng)量100.0mg樣品的不確定度為0.05mg，此時(shí)相對(duì)不確定度為0.05/100.0=0.05%。當(dāng)用該天平稱(chēng)量1.0mg樣品時(shí)，相對(duì)不確定度為0.05/1.0=5%，是原來(lái)的100倍。因此，對(duì)于非常小的加載量，相對(duì)測(cè)量不確定度會(huì)變得非常高，稱(chēng)量數(shù)據(jù)不再可靠！

⊙ 不要超過(guò)正常工作環(huán)境條件使用高精度電子天平
高精度電子天平的使用說(shuō)明中詳細(xì)規(guī)定了其正常工作的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速范圍。一般而言，高精度電子天平的最佳的工作環(huán)境為溫度(20~30)℃，相對(duì)濕度：45%~60%。此外，不同操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)和操作習(xí)慣也會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。

⊙ 不要直接稱(chēng)量易揮發(fā)或潮吸的樣品
高精度電子天平能夠靈敏地感應(yīng)如粉塵般微小的質(zhì)量變化，因而進(jìn)行易揮發(fā)或潮吸的藥物分析時(shí)，應(yīng)注意將易揮發(fā)或潮吸的樣品密封后再進(jìn)行稱(chēng)量，以免稱(chēng)量過(guò)程中樣品揮發(fā)或潮吸引起測(cè)量結(jié)果單向漂移。

⊙ 不要稱(chēng)量過(guò)冷或過(guò)熱的樣品                          
高精度電子天平對(duì)溫度的變化也十分敏感，測(cè)量樣品應(yīng)保持和天平稱(chēng)量空間溫度一致，避免直接稱(chēng)量剛從干燥爐或冰箱中取出的樣品。同時(shí)應(yīng)避免徒手接觸試管、燒瓶等盛放樣品的器具和避免手進(jìn)入稱(chēng)量區(qū)域，以免人體溫度引起的微量熱輻射影響測(cè)量結(jié)果。

03

如何保障高精度電子天平的準(zhǔn)確性？

為了確保高精度電子天平的稱(chēng)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，根據(jù)JJG1036《電子天平檢定規(guī)程》和JJF1326《質(zhì)量比較儀校準(zhǔn)規(guī)范》，需定期用標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定或校準(zhǔn)其示值誤差、偏載誤差和重復(fù)性，有時(shí)還需要進(jìn)行重復(fù)性、偏載和局部示值誤差的不確定度評(píng)定。

此外，在醫(yī)藥領(lǐng)域，《USP40-NF35美國(guó)藥典》規(guī)定：對(duì)于使用中的高精度電子天平，應(yīng)使用質(zhì)量在天平量程5%~100%之間，最大允許誤差或不確定度不超過(guò)天平最大允許誤差三分之一的標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行定期測(cè)試，以確定高精度電子天平的準(zhǔn)確度是否符合日常使用要求。