實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制研究論文
摘要：保證科學(xué)實(shí)驗(yàn)精確度，要求在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員確保規(guī)范性操作，保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全使用流程以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定等。而實(shí)驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定是整個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)流程中最為基礎(chǔ)也是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為確保實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)流暢及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的清晰準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)環(huán)境中實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制至關(guān)重要�！秾�(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則》中以條文形式明確的規(guī)定了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和使用的詳細(xì)準(zhǔn)則。
關(guān)鍵詞：不確定度；質(zhì)量控制；統(tǒng)計(jì)模型
對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室校檢人員必須認(rèn)真對(duì)待，任何實(shí)驗(yàn)結(jié)果的報(bào)告都要以書面或者電子版的形式，簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的校準(zhǔn)記錄。在檢驗(yàn)過(guò)程中，需要一定程度上的統(tǒng)計(jì)和評(píng)定方面的技術(shù)支持，如分析實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制中的不確定因素等。在《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》中規(guī)定在實(shí)驗(yàn)程序中將有效性作為校準(zhǔn)檢驗(yàn)結(jié)果的重點(diǎn)。為此本文以測(cè)量不確定度的評(píng)價(jià)與實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制為出發(fā)點(diǎn)，簡(jiǎn)單的闡述不確定度對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的影響。
1不確定度評(píng)估應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制中的必要性
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析測(cè)量誤差的存在是不可避免的，這種誤差導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不完全肯定性。對(duì)測(cè)量值的不能可定程度，形成了影響實(shí)驗(yàn)預(yù)期成果的不確定度。測(cè)量不確定度是為了控制實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量，將外界對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響力降到最低，保證實(shí)驗(yàn)流程的準(zhǔn)確性，而確立的在校驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)程序中有效的基本指標(biāo)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO對(duì)不確定度做出了詳細(xì)的解釋，在實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制中，允許對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響因素進(jìn)行預(yù)估時(shí)出現(xiàn)一定數(shù)值范圍內(nèi)的偏差。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)到實(shí)驗(yàn)前計(jì)算出的預(yù)估目標(biāo)有著巨大影響。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)影響不確定度的因素包含很多方面，按照產(chǎn)生原因來(lái)劃分，可以歸納為隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度兩種。按照不確定度統(tǒng)計(jì)分析方式的不同標(biāo)準(zhǔn)，不確定度可以分為A類評(píng)定、B類評(píng)定兩種類型。
2不確定度評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)
統(tǒng)計(jì)與測(cè)量的專家學(xué)者們不斷試圖尋找更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男g(shù)語(yǔ)來(lái)取代“測(cè)量誤差”這種在測(cè)量領(lǐng)域里指代范圍過(guò)于廣泛的名詞。隨機(jī)誤差的前身即偶然誤差，由于“偶然”兩字表達(dá)范圍太廣，不能明確闡釋測(cè)量誤差范圍的含義，因此被取代。同理“測(cè)量誤差”被“測(cè)量不確定度”替代，兩者含義并不是完全相等的。而不確定度評(píng)定的.劃分也有不同的類型。
2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度
針對(duì)每種不確定度因素評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)差，稱為該因素對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui;基于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui的評(píng)價(jià)就是標(biāo)準(zhǔn)不確定度。A類是把通過(guò)直接對(duì)觀測(cè)系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使從有限的隨機(jī)樣本中所獲得的信息，邏輯推斷到樣本總體的分布期望值和標(biāo)準(zhǔn)差；B是采用除對(duì)觀測(cè)系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析之外的其它方法和信息庫(kù)，比如已有檢測(cè)數(shù)據(jù)資料、有關(guān)儀器儀表和測(cè)量方法特性的了解和質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)、選擇的統(tǒng)計(jì)模型已知的概率分布估計(jì)、規(guī)范性文件所提供的重復(fù)性限r(nóng)和重現(xiàn)性限R等，來(lái)獲得的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量ui。二者共同之處是，均為依托于統(tǒng)計(jì)概率分布，都使用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)定量表達(dá)，都具有同等意義的重要性。但是，A類評(píng)估更偏重于對(duì)某次測(cè)試過(guò)程的直接評(píng)估;而B類則還包含著實(shí)驗(yàn)室為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制目標(biāo)，對(duì)于某類測(cè)試任務(wù)的技術(shù)條件的基礎(chǔ)性的總體評(píng)價(jià)。顯然，若從實(shí)驗(yàn)室能力質(zhì)量控制水平等方面來(lái)考察分析，B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度更有現(xiàn)實(shí)意義，因此也是實(shí)施和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的重要技術(shù)途徑之一。盡管二個(gè)基本類型的方法功能是等價(jià)的，可以根據(jù)實(shí)際情況和偏愛從優(yōu)選擇。但是根據(jù)上述理由，我們傾向地認(rèn)為作為檢測(cè)和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制的基本建設(shè)而言，應(yīng)該更多地注意B類的研究和應(yīng)用。因?yàn)�，它在更大程度上顯示了實(shí)驗(yàn)室本身的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累方面的素質(zhì)高低，而不僅限于某次給出的測(cè)量結(jié)果的好壞。
2.2擴(kuò)展不確定度
其實(shí)，我們給出的測(cè)試結(jié)果更多的并非簡(jiǎn)單的直接測(cè)量量，而是通過(guò)若干個(gè)直接測(cè)量的測(cè)定值計(jì)算求得的間接測(cè)量量的數(shù)值。此時(shí)，測(cè)量的不確定度可以根據(jù)各直接測(cè)量量的方差和協(xié)方差計(jì)算出合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。它是對(duì)最后給出的檢測(cè)或標(biāo)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值。方差是標(biāo)準(zhǔn)差的平方值，自然和標(biāo)準(zhǔn)不確定度有關(guān);而協(xié)方差是由測(cè)量這些直接量的儀器和方法之間相關(guān)性引起的方差，其值的大小與相關(guān)系數(shù)密切相關(guān)。為減小協(xié)方差分量的貢獻(xiàn)，在確定測(cè)試分析方案和程序時(shí)要考慮避免和解除相關(guān)，比如如果要使用同一種標(biāo)準(zhǔn)儀表測(cè)量?jī)蓚�(gè)不同的間接量，那么采用二臺(tái)儀表分別測(cè)量，等等。我們常規(guī)是把合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴(kuò)大若干倍率k(稱作包含因子，一般多取做2或3)，擴(kuò)展為一定大小的區(qū)間，使得被測(cè)量的結(jié)果按一定的預(yù)期度控制在該區(qū)間上。這就是擴(kuò)展不確定度，用我們熟悉的置信概率和置信區(qū)間等參數(shù)來(lái)表達(dá)。生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中的不確定度由于協(xié)方差分量的顯著貢獻(xiàn)，更把測(cè)量數(shù)據(jù)的擴(kuò)展不確定度的評(píng)價(jià)作為給出結(jié)果的必備部分。
3不確定度的測(cè)量過(guò)程和建模
測(cè)量不確定度時(shí)，使用設(shè)備工具是整個(gè)測(cè)量過(guò)程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性有著重要的影響。在不確定度測(cè)量工作展開之情要做好充分的準(zhǔn)備工作，以達(dá)到預(yù)期的使用效果。首先要考慮如設(shè)備的使用是否穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)室的量程、目標(biāo)受力程度等等技術(shù)范圍內(nèi)的影響。同時(shí)，也要考慮到測(cè)量的經(jīng)濟(jì)成本是否符合實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目預(yù)算、測(cè)量設(shè)備運(yùn)行時(shí)是否便利等技術(shù)范圍外的影響因素。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量過(guò)程中計(jì)量器具不確定度的允許值必須小于或等于計(jì)量器具所引起的不確定度允許值。而后者在測(cè)量范圍內(nèi)是由實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制所允許的誤差或變化范圍除以三個(gè)數(shù)值的檢測(cè)能力指數(shù)得出的范圍。假定某實(shí)驗(yàn)室在測(cè)定樣品的放射性濃度時(shí)，共測(cè)得四組結(jié)果，分別是(95±3)，(105±100)，(94±6)和(118±12)。如果簡(jiǎn)單地用一般均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示結(jié)果，則為(103±11.2)。但是如果考慮到不同標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)組測(cè)定的不確定度是不同的，標(biāo)準(zhǔn)差越小，可信度越高，評(píng)價(jià)權(quán)重越大。如用加權(quán)平均值和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)偏差，則最后結(jié)果為(96.5±2.5)。通過(guò)舉例可以判斷出準(zhǔn)確的建�？梢杂行У臏p少在測(cè)量不確定度構(gòu)成中的風(fēng)險(xiǎn)和不必要資源損耗。在分析測(cè)量結(jié)果時(shí)善用不確定度的評(píng)估結(jié)果，有效的保障了實(shí)驗(yàn)結(jié)果在最大程度上貼合實(shí)驗(yàn)的預(yù)期目的，與此同時(shí)，精確地預(yù)測(cè)建模極大地儉省了實(shí)驗(yàn)室人力物力資源的浪費(fèi)，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ�，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目資源的合理配置。
區(qū)別于過(guò)去專家學(xué)者將測(cè)量范圍內(nèi)產(chǎn)生的誤差籠統(tǒng)的簡(jiǎn)稱為“偶然誤差”這一廣泛的概念，不確定度是對(duì)分析誤差的最新研究與理解。實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量與不確定度的數(shù)值成反比，不確定數(shù)值越低，實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制程度越高，實(shí)驗(yàn)成果與實(shí)驗(yàn)預(yù)期值越接近；反之亦然。將不可確定度的有效評(píng)估充分運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的實(shí)踐中去，既可以實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)成本，達(dá)到各種使用資源的合理化配置的目的，也可以將測(cè)量范圍內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)適用于不同領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)技術(shù)融合，為科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展提供必要的幫助。
參考文獻(xiàn)
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