实验室天平专栏 | 美国药典通则41和1251 – 准确性要求

2020-02-28 00:31:44 梅特勒托利多

上一期【实验室天平专栏】为大家介绍了如何正确使用实验室天平，从本期开始，我们将陆续为大家详细介绍美国药典称量要求，以及如何将这些要求应用于实践的建议，确保获得始终如一的高质量称量结果。本期首先为大家讲解的是美国药典中对于称量的“准确性要求”。

美国药典（USP）

称量是所有 QC 实验室最常进行的重要操作之一。称量通常是整个分析链中第一部分的环节之一，例如在制备用于后续HPLC 或 qNMR 分析的样品或标准品时。由于称量错误可能会在整个分析过程中产生连锁影响，进而产生错误的最终结果，因此美国药典 (USP) 对称量定量测量分析物的天平制定了严格要求。

"美国药典”(USP) 于 1820 年首次颁布，是全球发布最早的药典之一。如今，除《美国药典》外，还有许多国家和一些国际药典，例如由世界卫生组织 (WHO) 编制的《国际药典》或《欧洲药典》(Ph. Eur.) 或《日本药典》(JP)。但事实上，《美国药典》常被视为一项全球标准，其中的专论和方法也被其他法典广为引用，并被 140 多个国家/地区所采用。

美国药典中称量应用的核心内容分别出现在通则41和1251，通则 41“天平”为强制性通则，其中规定了天平在称量定量测量分析物时必须满足的三大主要要求；通则 1251“在分析天平上称量”为补充说明通则，其中详述了有关天平最新认证策略和操作的指南。

图 1：1820 年 1 月 1 日，美国药典委员会成立于美国国会大厦旧参议院会议厅

准确性和精度

正如上文所述，美国药典 (USP) 对称量定量测量分析物的天平设定了严格要求。这些要求须确保称量错误保持在较小范围内，甚至可在分析过程中忽略不计。通则 41 针对须保持准确称量的材料设定了三个不同要求，以满足称量误差规定。

“应使用满足以下条件的天平进行称量：

• 在操作范围内进行校准，且满足定义的

• 重复性和

• 准确性要求。”

在我们详细分析校准、重复性和准确性这三项要求之前，必须了解 USP 对准确性的定义。USP 通则1225“药典规程验证”将准确性定义为：

“分析规程准确性是指使用该规程获得的测试结果与真实值的接近程度。应在天平整个量程内确定分析规程的准确性。”

换句话说，USP 通则 41 中介绍的准确性要求指定了评估天平系统偏差的测试。在所有其他计量学领域将此概念称为“真实性”。

另外，重复性测试可评估天平精度。在制药行业和 VIM / ISO，精度定义方法类似。USP 通则 1225 对精度的定义：

“分析规程的精度是指在重复应用规程时，各个测试结果之间的一致程度 [⋯]。分析规程精度通常表示为一系列测量值的标准偏差（变化系统）或相对标准偏差 [⋯]。”

准确但不精确

精确但不准确

图2 : a) 准确（真实）但不精确（可重复）的结果，表现为在中心点周围广泛分布；

b) 精确但不准确（真实）的结果，表现为不围绕着中心点的扎堆分布。

简单来说，USP 通则 41 规定的两项测试旨在评估天平的随机误差和系统误差。通过定义这两个测试的具体合格标准，可保证仪器的随机误差和系统误差在可控范围内，这两个测试的合格标准均表示为相对限值 0.10%。从实际角度而言，此标准相当严格，如此可保证在测试药物时（例如稀释、HPLC 分析等），相较于单个专论说明的后续流程步骤存在的误差，满足此标准时获得的称量误差，即使不能忽略不计，也相对较小。

应当注意的是“准确称量”一词的含义不同于上文定义的“准确性”：“准确称量”须考虑全部三个要求，校准过的天平和满足具体随机（“精度”）和系统（“准确性”）误差要求的天平。

准确性要求

USP 通则 41 对具有准确性可接受标准的特定测试进行了规定：

“如果使用适当的砝码进行测试，天平的称量显示值偏差小于 0.10% 时，它的准确度就达到了要求。测试砝码的质量应占天平称重量程的 5%-100%。”

图 3：对于准确性测试，测试砝码重量应在天平量程的 5%-100% 之间。

这项准确性测试旨在评估仪器的系统性误差。需要注意的是，如果称量值处于分析天平测量范围的小量程段，则重复性是造成天平出错的最主要原因。因此，使用小的测试砝码来评估准确性没有意义，因为仪器的精确度误差会完全掩盖潜在的系统性误差，而以重复性表现出来。

为了避免使用重量轻的砝码来测试系统性偏差，USP 通则 41 规定，测试砝码的质量应至少是天平称重量程的 5%。为了满足准确性要求，使用一个测试砝码就足够了，相关依据为“[⋯] 当使用适合重量的砝码进行测试时 [⋯]”。使用多个测试砝码来评估仪器的整个测量范围的准确性，并不是必须要求。

正如 USP 通则 41 所述，使用一个测试砝码足以评估天平的准确性。这与基于风险的方法相当，通则 1251中也对后者有所说明，写明了性能认证应考虑天平性能的仪器特性。通常而言，灵敏度是评估天平系统性误差的最关键天平性能因素，因此在实践中，仅需进行灵敏度测试就能完成通则 41 中规定的准确性测试。依据通则 1251，标准的灵敏度测试砝码重量应接近天平的最大载荷。

USP 通则 41 还规定了用于测试的测试砝码的准确性要求：

“测试砝码的最大允许误差 (mpe)，或其校准不确定度，不得超过准确性测试的测试限值的三分之一。”

如果测试砝码符合 mpe 要求（见有效校准证书），仅考虑准确性测试中测试砝码的标称质量值即可。接着，用户必须确保最大容许误差不会超过可接受标准的三分之一。或者，如果考虑测试砝码的校准值（常规质量值，见有效校准证书），则其校准不确定度不得超过可接受标准的三分之一。如果可接受标准设定为 0.05%，依据 USP 通则 1251 的相关内容，测试砝码的最大容许误差或校准不确定度不得超过0.016%。