測量不確定度是在實驗之中測量而得,不確定度是一個數(shù)值范圍,并且是被賦予分散性質,被測量是落入了一個分散區(qū)間,在這個區(qū)間中含有正確的測得值。在日常實驗中正確掌握測量不確定度是十分必要的。本文是基于色譜實驗中測量不確定度的評價，供廣大讀者討論。文中如有錯誤觀點，歡迎指正。
測量不確定度從詞義上理解，意味著對測量結果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度，是定量說明測量結果的質量的一個參數(shù)。實際上由于測量不完善和人們的認識不足，所得的被測量值具有分散性，即每次測得的結果不是同一值，而是以一定的概率分散在某個區(qū)域內的許多個值。
雖然客觀存在的系統(tǒng)誤差是一個不變值，但由于我們不能完全認知或掌握，只能認為它是以某種概率分布存在于某個區(qū)域內，而這種概率分布本身也具有分散性。測量不確定度就是說明被測量之值分散性的參數(shù)，它不說明測量結果是否接近真值。
2002年版中國藥典已經(jīng)將《藥品檢測結果不確定度評定指導原則》收錄，目前正在社會征求意見。未來是否強制執(zhí)行也不得而知，不過在日常測量中考慮測量不確定度是一個大趨勢，特別是作為色譜人一定要站得更高一些，看的更遠一些！
1、色譜實驗中測量不確定度來源
色譜實驗中測量不確定度來源的識別應從分析測量過程入手，從影響測量結果的因素考慮，即對測量方法、測量系統(tǒng)和測量程序作詳細研究，為此應盡可能畫出測量系統(tǒng)原理或測量方法的方框圖和測量流程圖。測量結果不確定度的一般來源有：隨機性不確定度和模糊性不確定度。
隨機性
隨機性的不確定度可以用測量列結果（觀測值）的統(tǒng)計分布來進行估算，并且以實驗標準偏差表征，主要是條件不充分導致的。主要分為隨機性導致的不確定度和系統(tǒng)導致的不確定度。下表是色譜實驗中隨機性不確定度的舉例。
模糊性
模糊性的不確定度可以用其它方法（根據(jù)經(jīng)驗或其它信息的假定概率分布）來進行估算，并且也以標準偏差表征。主要是物本身概念不明確導致的。下表是色譜實驗中模糊性不確定度的舉例。
2、色譜實驗中測量數(shù)學模型建立
應規(guī)定被測量，如：含量、有關物質含量等，明確被測量與其所依賴的輸入量的關系，還應包括對已知系統(tǒng)影響量的修正，建立數(shù)學模型。
Y = f (X1，X2，…，Xn)
Y為被測量（輸出量）；
X為影響量（輸入量）。
建立模型時，有一些潛在的不確定度來源不能明顯地呈現(xiàn)在上述函數(shù)關系中，它們對測量結果本身有影響，但由于缺乏必要的信息，無法寫出它們與被測量的函數(shù)關系。因此，在具體測量時無法定量地計算出它對測量結果影響的大小，在計算公式中只能將其忽略，而在模型中應包括這些來源。不過對于色譜實驗中的數(shù)學模型大多數(shù)都可用計算公式代表。
3、色譜實驗中測量標準不確定度評估
標準不確定度是用一倍標準偏差表示的測量不確定度。標準不確定度u(xi)與測量結果xi的比值為相對標準不確定度，計算合成標準不確定度時，一般以相對標準不確定度代入計算公式，可以達到量綱的統(tǒng)一。包括A 類評定和B 類評定。
（1）A類評定
通過對規(guī)定測量條件下獲得的測得量值的統(tǒng)計分析評定測量不確定度分量。采取逐項計算標準不確定度。
在重復性條件或重現(xiàn)性條件下對同一被測量X獨立重復測量n次，得到n個測量值xi(i=1,2,3…n)組成一個測量列,被測量X的最佳估計值是n個獨立測量值算數(shù)平均值，單個測量列的標準偏差為：
上式中n-1是自由度，標準偏差表征了被測量X的分散性。測量列的標準偏差隨著測量次數(shù)的增加而趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值。
單個測量列平均值標準偏差就是測量X的A類標準不確定度。即：
測量列的平均值標準偏差則將隨著測量次數(shù)的增加而減少。
如果存在m個這樣的測量列，單個測量列的合并樣品標準偏差Sp為：
上式中Si是單個測量列的標準偏差，如果Si的自由度是υ0，則單個測量列的合并樣品標準偏差為mυ0。
（2）A類評定流程
（3）B類評定
B類評定系指被測量X的估計值xi不像A類那樣是由重復測得，其標準不確定度可用xi的可能變化的相關信息或資料來進行的一類評估。比如：權威機構發(fā)布的量值、有證標準物質的量值、校準證書、儀器的漂移、經(jīng)檢定的儀器的準確度等級、根據(jù)人員經(jīng)驗推斷的極限值等。
B類評定的方法是根據(jù)有關的信息或經(jīng)驗，判斷被測量的可能值區(qū)間[-a,+a]，假設被測量值的概率分布，根據(jù)概率分布和要求的包含概率p估計因子k，則B類標準不確定度uB可由公式得到：
uB=a/k
式中：a為被測量可能值區(qū)間的半寬度。當k為擴展不確定度的倍乘因子時（擴展不確定度是標準差的倍數(shù)）稱包含因子（如果xi來源于說明書、校準證書、手冊或其他資料），其他情況下根據(jù)概率論獲得的k稱置信因子。B類評定常用到正態(tài)分布、均勻分布和三角分布。對應k值見下表：
很容易看出，對于已經(jīng)給出置信水平的，可以參照上表查出對應的k值，代入公式可以計算標準不確定度。對于未給出置信水平可采用假設矩形分布或三角分布進行計算。
（4）B類評定流程
4、合成標準不確定度
被測量Y的估計值y=f(x1,x2,…,xN)的標準不確定度是由相應輸入量 x1,x2,…,xN的標準不確定度合理合成求得的，其表示式的符號為uc(y)。合成標準不確定度uc(y)表征合理賦予被測量之值Y的分散性，是一個估計標準偏差。如果各輸入量是獨立無關的，則合成標準不確定度為
事實上，在色譜實驗室中為了簡化測量不確定度，我們應盡量使得各輸入量不相關。
5、擴展不確定度
擴展不確定度是被測量可能值包含區(qū)間的半寬度。根據(jù)輸出量的分布情況，求出所要求的置信概率水平p下的包含因子k ，則U=kuc(y)。
如果Y 接近于正態(tài)分布，則多數(shù)情況取p=95%，若不能判斷Y的分布，則取k=2或者3。
6、報告測量不確定度
報告測量不確定度應使用擴展不確定度U，同時給出特定的置信水平或包含因子。報告應盡可能詳細，以便使用者可以正確地利用測量結果，通常不確定度的有效數(shù)字不要多于兩位，末位后面如有數(shù)字需進位。
7、測量不確定度的評定流程
看了上述的理論知識，估計大部分讀者已經(jīng)思路混亂，不知所云。下面筆者將采用色譜實驗室中分析的例子簡單說明，希望可以幫助廣大讀者擴展思路。
8、色譜實驗室實例
HPLC法測定某原料藥中主成分含量的不確定度評定
（1）測量方法
精密量取本品適量，加稀釋劑成每1ml中含100μg的溶液，取10μl注入液相色譜儀，另取對照品適量，同法制備并測定，按外標法計以峰面積計算主成分含量。
（2）數(shù)學模型
式中X為某原料藥的百分含量；WR為對照品稱樣量；PR為對照品溶液中主成分的峰面積；PS為樣品中主成分的峰面積；WS為樣品稱樣量；VS為樣品稀釋倍數(shù)；VR為對照品稀釋倍數(shù)；p為對照品的純度（標識量，無需考慮不確定度）；
（3）不確定度來源
采用魚骨法進行羅列不確定度來源
（4）不確定度量化
對照品的峰面積的測量不確定度主要來源于：
一是進樣重復性，由前述知識可知，重復性屬于A類不確定度。對照品溶液進行測定時，在進樣、分離、檢測過程中，產(chǎn)生的隨機影響包括進樣體積重復性、泵流速穩(wěn)定性、分離重復性、檢測器穩(wěn)定、積分變動性等。
二是系統(tǒng)影響，比如泵、色譜柱、檢測器等，由于對照品溶液與樣品溶液在同等條件下進行，故該項標準不確定度互相抵消。則對照品峰面積的測量不確定度來源于進樣重復性。
故u(PR)=對照品溶液中主成分6個峰面積的標準偏差（比如為4372）。同樣，樣品溶液峰面積重復性的測量不確定度u(PS)= 樣品溶液中主成分6個峰面積的標準偏差(比如4303)。
對照品稀釋倍數(shù)的測量不確定度主要來源于：
一是容量瓶校準，屬于B類不確定度。10ml的容量瓶的容量允差為±0.01ml，按矩形分布，標準偏差為：
二是容量瓶定容時的變動性，屬于A類不確定度，將同一個10ml的容量瓶用水定容10次并稱重，得出標準偏差為0.00040。
三是溫度，液體膨脹系數(shù)，不過對照品溶液和樣品溶液是在同一溫度下制備，故膨脹系數(shù)引起的測量不確定度是可以忽略的。則對照品溶液稀釋倍數(shù)VR的標準偏差：
同樣，樣品溶液的系數(shù)倍數(shù)VS的標準偏差為0.0058。
對照品稱樣量的測量不確定度主要來源于：
一是天平校準，屬于B類測量不確定度。比如天平的最大允差為±0.03mg，按正態(tài)分布計算標準偏差為0.03/1.96=0.0153。此外還有天平靈敏度，不過由于對照品和樣品的稱樣均在同一天平上，故天平稱量范圍內的系統(tǒng)漂移將被抵消，此項影響不計。
二是稱量的重復性，屬于A類不確定度?？筛鶕?jù)天平說明書直接讀取對應稱樣量重復性的標準偏差（比如0.02）。則對照品稱樣量WR的標準偏差：
同樣，樣品稱樣量WR的標準偏差為0.0252。
（5）計算合成測量不確定度
各來源測量不確定度總結如下：
某原料藥中主成分百分含量
則合成不確定度為：
（6）計算擴展不確定度
測量結果符合正態(tài)分布，取置信概率為95%，選擇包含因子k=2，U=2×93%=1.86%
（7）測量不確定度報告
HPLC法測定某原料藥中主成分含量為X=（96.84±1.86）%，k=2。
結 語
色譜實驗中測量不確定度的評定是一個及其繁瑣和復雜的過程，在評定中應該最大程度上將測量不確定的來源考慮全面。測量不確定度評定能幫助我們找出測量結果超限的真正原因，規(guī)范測量過程中操作。
此外筆者認為，在藥物研究中會逐漸強制要求對測量不確定度進行評定。因此，色譜實驗中應該具有測量不確定度評定的意識。
另外測量不確定度與設備管理具有緊密聯(lián)系，掌握好測量不確定度能夠對設備進行最優(yōu)選擇，節(jié)約實驗室采購成本。有興趣者可與筆者單獨聯(lián)系。
以上是筆者對色譜實驗中測量不確定度理論的簡淺總結，難免不妥，還望批評指正!
參考文獻
【1】CNAS-CL07:2011《測量不確定度的要求》
【2】CNAS-GL05:2011《測量不確定度的實施指南》
【3】CNAS-GL06:2011《分析化學中不確定度的評估指南》
【4】陳瑋,蘇克劍, 孫黎.HPLC法測定阿莫西林含量的測量不確定度評估[J]. 中國藥房,2011(20):1910-1912.
京公網(wǎng)安備11010802046783號
