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 食品制藥企業(yè)選擇及使用電子天平適用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

　　1.《中國(guó)藥典》（2010版）第四十一章“電子天平”，主要規(guī)定天平取樣量的準(zhǔn)確度和試驗(yàn)的精密度。

　　2.《USP40-NF35美國(guó)藥典》（2017版）第41章“天平”，主要規(guī)定天平的量程或最佳操作范圍，即天平最小樣品重量至最大秤量。對(duì)于在美國(guó)制造和銷售的藥物和相關(guān)產(chǎn)品而言，USP-NF 是由美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局 (FDA) 強(qiáng)制執(zhí)行的法定標(biāo)準(zhǔn)。此外，對(duì)于食品制藥和質(zhì)量控制所必需的規(guī)范，例如測(cè)試、程序和合格標(biāo)準(zhǔn)，USP-NF 還可以作為明確的逐步操作指導(dǎo)。

　　3.《GMP藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（2010版）第五節(jié) 。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，要求食品、制藥等生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)具備良好的生產(chǎn)設(shè)備，合理的生產(chǎn)過(guò)程，完善的質(zhì)量管理和嚴(yán)格的檢測(cè)系統(tǒng)，確保最終產(chǎn)品質(zhì)量（包括食品安全衛(wèi)生）符合法規(guī)要求。

　　4.《GLP良好實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)范》，主要是針對(duì)醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品添加劑、化妝品、獸藥等進(jìn)行的安全性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)而制定的規(guī)范，符合GLP實(shí)驗(yàn)室要求的天平應(yīng)按照DQ（設(shè)計(jì)確認(rèn)）、IQ（安裝確認(rèn)）、OQ（操作確認(rèn)）及PQ（性能確認(rèn)）四個(gè)步驟進(jìn)行驗(yàn)證、確認(rèn)，嚴(yán)格控制可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的各種主客觀因素，降低試驗(yàn)誤差，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。

　　5.《ISO17025實(shí)驗(yàn)室管理體系》（2005版）。檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求，通過(guò)認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室出具的報(bào)告可在全球58個(gè)組織被認(rèn)可。

二

 技術(shù)指標(biāo)及說(shuō)明

　　電子天平，作為精密稱量?jī)x器，主要技術(shù)指標(biāo)涉及稱量范圍（/最大秤量Max)、最佳操作范圍、讀數(shù)精度(/顯示分度值d)、檢定分度值(e)、最小秤量(Min)、最小樣品重量(MSW)、準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允許誤差MPE、重復(fù)性誤差及典型稱量時(shí)間等。

1.稱量范圍(/量程/最大秤量Max/最佳操作范圍)

　　電子天平可以稱量的最大樣品量，常見(jiàn)微量天平、半微量天平、分析天平及精密天平的最大稱量范圍為微量天平：2.1g/5.1g/6.1g/11g/22g/52g；半微量天平:61g/81g/105g/125g/205g/225g；分析天平：120g/220g/320g/420g/520g；精密天平：320g/620g/920g/1200g/2200g/3200g/4200g/6200g/8200g/10200g/12200g。

　　依據(jù)2017版《USP40-NF35美國(guó)藥典》第41章“天平”規(guī)定，重要稱重的相對(duì)不確定度不得超過(guò)0.10%。因此，天平有一個(gè)最佳操作范圍，它是從天平“起始點(diǎn)”(或最小樣品重量MSW)至“最大秤量Max”。

2.讀數(shù)精度(/顯示分度值/實(shí)際分度值/d )

　　電子天平可以顯示最小讀數(shù)，或兩個(gè)顯示讀數(shù)之間的最小增量。根據(jù)《OIML R76 非自動(dòng)衡器 國(guó)際建議》，讀數(shù)精度作為稱量值的最后一位數(shù)，要求與前面的數(shù)字有明顯的差異（不同或較淺的顏色）。稱量范圍與讀數(shù)精度組合在一起，作為電子天平型號(hào)的一部分。如（1）××7級(jí)：0.1μg；（2）××6級(jí)：1μg；（3）××5(/SM)級(jí)：0.01mg；（4）×××4(/A)級(jí)：0.1mg；（5）×××3(/M)級(jí)：1mg；（6）×××2(/C)級(jí)：0.01g；（7）×××1(/D)級(jí)：0.1g；（8）×××0(/G)級(jí)：1g。

3.檢定分度值（/e）

　　根據(jù)《OIML R76非自動(dòng)衡器 國(guó)際建議》合法貿(mào)易結(jié)算的法規(guī)，可接受的儀器可讀性，是經(jīng)檢定認(rèn)證后的任意兩個(gè)顯示讀數(shù)之間的最小增量。同時(shí)規(guī)定，有刻度、有輔助裝置的天平， 其檢定分度值應(yīng)滿足：d<e≤10d。

4.最小秤量（Min）

　　電子天平可以稱量并符合精度要求的最小樣品量。小于該稱量值時(shí)，稱量結(jié)果可能產(chǎn)生過(guò)大的相對(duì)誤差。一般Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)的電子天平，其Min= 20/50/100d。

　　依據(jù)2017版《USP40-NF35美國(guó)藥典》第41章“天平”規(guī)定，在接近零點(diǎn)的時(shí)候，天平非常不準(zhǔn)確。重要的稱重必須大于天平操作范圍“起始點(diǎn)”，稱重準(zhǔn)確度才能保證。而天平操作范圍“起始點(diǎn)”顯然不是零點(diǎn)，也不是最小秤量Min。它不是天平出廠時(shí)所固有的，需通過(guò)天平重復(fù)性測(cè)定方法來(lái)確定。測(cè)定方法如下：

　　（1）砝碼重量為天平稱量范圍的5%~100%之間。

　?。?）砝碼準(zhǔn)確度等級(jí)無(wú)需過(guò)高，只需要測(cè)定不確定度小于0.10%的1/3，一般 F1或F2可以滿足要求。

　?。?）重復(fù)檢測(cè)10次，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差Std（普利賽斯390Hx系列電子天平，具有重復(fù)性檢測(cè)功能，可自動(dòng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差Std）。

　　假定，（1）所測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差Std＞0.41d, 起始點(diǎn)ORmin = 2×Std×1000 = 2000Std；（2）所測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差Std≤0.41d, 起始點(diǎn)ORmin = 2×0.41d×1000= 820d（起始點(diǎn)最小值）。

如普利賽斯390HA 225SM, 半微量，最大秤量225g，讀數(shù)精度0.01mg，全自動(dòng)線性內(nèi)校；依據(jù)《USP美國(guó)藥典》，在良好狀態(tài)下該天平的最佳操作范圍為8.2mg～225g。

5.雙量程（-DR，-DU，-P）

　　電子天平有2（或3）個(gè)量程/讀數(shù)精度，量程/讀數(shù)精度自動(dòng)調(diào)整。當(dāng)稱重物重量（含皮重）≤第1量程值，天平讀數(shù)精度為較小值；當(dāng)稱重物重量（含皮重） 大于第1量程值，但不小于第2量程時(shí)，天平讀數(shù)準(zhǔn)確度自動(dòng)轉(zhuǎn)換為較大值。如普利賽斯360EP 225SM-DR,半微量雙量程電子天平（稱量范圍為102g/225g，讀數(shù)準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01mg/0.1mg）。

6.浮動(dòng)(/可變)量程(-FR，-DR）

　　電子天平有2個(gè)量程/讀數(shù)精度，量程/讀數(shù)準(zhǔn)確度浮動(dòng)或可變。當(dāng)稱重物重量（不含皮重）≤第1量程值，天平讀數(shù)精度為較小值；當(dāng)稱重物的重量大于第1量程值，含皮重重量（總重）不小于第2量程值，天平讀數(shù)精度轉(zhuǎn)換為較大值。如普利賽斯390HA 225SM-FR，半微量浮動(dòng)量程電子天平（稱量范圍為61g～225g，讀數(shù)準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01mg/0.1mg）。

7.準(zhǔn)確度等級(jí)

　　電子天平按檢定分度值及檢定分度數(shù)分為4種準(zhǔn)確度等級(jí)，即 Ⅰ 級(jí)（特種準(zhǔn)確度級(jí)）、 Ⅱ 級(jí)（高準(zhǔn)確度級(jí)）、 Ⅲ 級(jí)（中等準(zhǔn)確度級(jí)）及 Ⅳ 級(jí)（普通準(zhǔn)確度級(jí)）。常見(jiàn)電子天平為 Ⅰ 級(jí)或 Ⅱ 級(jí)，其檢定分度值e、檢定分度數(shù)n及準(zhǔn)確度等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1?電子天平準(zhǔn)確度等級(jí)及檢定分度值e、檢定分度數(shù)n的對(duì)應(yīng)表

8.最大允許誤差（MPE）

　　當(dāng)天平空載并調(diào)到零位的條件下，無(wú)論是加載或卸載，在最大秤量及最小秤量之間任何一次單稱量結(jié)果的示值的最大允許誤差，應(yīng)符合表2的規(guī)定。

　?。?）最大允許誤差為單次稱量，包括加載或卸載（因此，MPE有正、有負(fù)）。

　?。?）最大允許誤差已包含線性因素（線性誤差），稱量值小，最大允許誤差要求≤±0.5e；稱量值大，最大允許誤差要求可大一點(diǎn)（≤±1.5e）。

　?。?）最大允許誤差已包含偏載因素，包括四角誤差/偏載誤差等（見(jiàn)表2）。

表2?最大允許誤差表

9.重復(fù)性誤差

　　同一載荷多次稱量結(jié)果間的差值，不應(yīng)大于天平在該載荷下示值的最大允許誤差MPE的絕對(duì)值。試驗(yàn)載荷通常為天平最大秤量80%~100%的單個(gè)砝碼,試驗(yàn)次數(shù)不應(yīng)少于6次。

　　在天平計(jì)量性能的實(shí)際測(cè)試中，天平的準(zhǔn)確性與重復(fù)性通常呈現(xiàn)圖1分布圖中的一種。能取得象限Ⅳ的結(jié)果最好，表明天平的準(zhǔn)確性及重復(fù)性都好；象限Ⅰ的結(jié)果也可以接受，表明天平的重復(fù)性好但準(zhǔn)確性差，可以通過(guò)校準(zhǔn)及調(diào)節(jié)天平的辦法，最終取得象限Ⅳ的結(jié)果。假如呈現(xiàn)象限Ⅱ、Ⅲ的結(jié)果，必須由專業(yè)人員對(duì)天平進(jìn)行調(diào)節(jié)、校準(zhǔn)。

Ⅳ準(zhǔn)確性好，重復(fù)性好   Ⅰ準(zhǔn)確性差，重復(fù)性好

Ⅲ準(zhǔn)確性好，重復(fù)性差    Ⅱ準(zhǔn)確性差，重復(fù)性差

圖1?天平準(zhǔn)確性及重復(fù)性分布示意圖

10.典型稱量時(shí)間

　　天平典型稱量時(shí)間，又稱天平的穩(wěn)定時(shí)間或響應(yīng)時(shí)間，即天平空秤狀態(tài)加載至天平示值穩(wěn)定可以讀取的整個(gè)用時(shí)。卸載過(guò)程也類似，它體現(xiàn)天平的稱重效率，對(duì)食藥企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較重要的技術(shù)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)口品牌的微量/半微量天平及國(guó)產(chǎn)品牌的分析天平，響應(yīng)時(shí)間為（6~8）s；進(jìn)口品牌的分析天平、國(guó)產(chǎn)品牌的精密天平等，響應(yīng)時(shí)間為（2~4）s；采用一體式電磁力平衡傳感器，天平響應(yīng)速度會(huì)有所提高。

三

 天平選型

1.根據(jù)OIML R76定義選擇天平的準(zhǔn)確度等級(jí)及量程

　　食品制藥企業(yè)務(wù)必根據(jù)天平準(zhǔn)確度及量程要求，選擇一款合適的天平。首先，應(yīng)關(guān)注性價(jià)比。天平的價(jià)格通常取決于準(zhǔn)確度等級(jí)、量程及品牌等。分析天平價(jià)格普遍高于精密天平價(jià)格，大量程天平價(jià)格高于小量程天平，準(zhǔn)確度等級(jí)高的微量/半微量天平，大都依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴。通常，藥企研發(fā)部及品控部實(shí)驗(yàn)室有較好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，需要配置微量天平、半微量天平及分析天平等高精度天平。但更多的生產(chǎn)線、倉(cāng)管等對(duì)準(zhǔn)確度要求并不高,從性價(jià)比出發(fā)，普通準(zhǔn)確度等級(jí)的精密天平、工業(yè)天平等都能滿足使用要求。其次，應(yīng)留有余地。天平所標(biāo)示的準(zhǔn)確度等級(jí)及最大允許誤差等，都是在天平狀態(tài)良好、環(huán)境適宜、操作規(guī)范等條件下取得的，實(shí)際使用中最大允許誤差會(huì)擴(kuò)大一倍。為了不影響未來(lái)使用，天平選型時(shí)，精度及量程可適當(dāng)提高。

2.根據(jù)OIML R76的特別要求選擇天平內(nèi)自校功能

　　用于貿(mào)易結(jié)算或食品企業(yè)、制藥企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等的天平，使用中實(shí)施強(qiáng)檢制度，包括檢定、后續(xù)檢定等，通常每年一次。但電子天平在使用中風(fēng)險(xiǎn)無(wú)處不在,比如，來(lái)自規(guī)范本身的影響，包括線性誤差、重復(fù)性誤差、偏載誤差、砝碼誤差等；再如來(lái)自環(huán)境的影響，包括溫度變化、濕度變化、太陽(yáng)光照、空氣流動(dòng)、振動(dòng)、傾斜、污染等；還有來(lái)自樣品本身的影響，包括樣品吸濕、樣品磁性、樣品浮力、靜電等。天平需要經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)，特別是 Ⅰ 級(jí)天平。

　　為更好地滿足這一要求，選用全自動(dòng)內(nèi)自校天平(SCS/SLS/FACT/isoCAL等)十分必要。最新版OIML R76也要求分析天平及以上精度的電子天平，不允許使用純外校天平。天平自帶內(nèi)自校裝置，可設(shè)置為根據(jù)時(shí)間或溫度的變化，自動(dòng)啟動(dòng)校準(zhǔn)，也可人工“一鍵”啟動(dòng)，方便、高效，及時(shí)消除天平誤差，并降低操作的難度。另外，天平內(nèi)部砝碼，磨損相對(duì)少，重量恒定，且經(jīng)過(guò)外部E2級(jí)/F1級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼傳力/校準(zhǔn)，全自動(dòng)操作減少人為干擾因素，安全、可靠。相反，采用外部砝碼校準(zhǔn)，受砝碼精度等級(jí)、磨損、操作等因素影響，可能存在導(dǎo)致天平不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。

3.根據(jù)中國(guó)藥典/USP美國(guó)藥典等，選擇天平的最佳操作范圍（/最小樣品重量MSW）

　　依據(jù)最新版USP美國(guó)藥典，對(duì)于重要的稱重，天平有一個(gè)最佳的稱重“起始點(diǎn)”及最佳的操作范圍。過(guò)小的樣品重量，會(huì)導(dǎo)致稱重非常不準(zhǔn)確。中國(guó)藥典、英國(guó)藥典、日本藥典等也有相應(yīng)的要求。因此，食藥企業(yè)選擇天平時(shí)，應(yīng)關(guān)注其最佳的操作范圍（/最小樣品重量MSW）是否滿足要求。同時(shí)，審計(jì)追蹤、用戶管理、實(shí)時(shí)始終等功能，也是中國(guó)藥典/USP美國(guó)藥典等所要求的，選擇天平時(shí)是應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其合規(guī)性。

4.根據(jù)用戶應(yīng)用需求及環(huán)境因素，選擇合適的天平及功能

　　一個(gè)功能齊全的電子天平除正常的稱重功能外，通常還包括彩色觸摸屏顯示、中英文選擇、百分比、計(jì)數(shù)、檢重、密度測(cè)量、動(dòng)物稱重、動(dòng)態(tài)差異稱重、下掛稱重、配方稱重、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、無(wú)接觸自動(dòng)風(fēng)門、全自動(dòng)線性內(nèi)校、MSW最小樣品重量、ART自動(dòng)重復(fù)性測(cè)試、BEST浮力誤差糾正、自動(dòng)去除靜電、自動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)補(bǔ)償（濕度/氣壓）、自動(dòng)水平監(jiān)測(cè)、校準(zhǔn)記錄的審計(jì)追蹤、用戶管理、任務(wù)管理、USB接口、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳/打印等。應(yīng)根據(jù)食藥用戶應(yīng)用需求及環(huán)境因素，選擇合適的天平及功能。

四

 天平安裝

　　具體要求為工作室窗戶越少越好，只有一個(gè)出入口，推薦工作溫度15℃～25℃，推薦濕度45%～75%；工作臺(tái)堅(jiān)固結(jié)實(shí)、置于房間角落，防振動(dòng)，避免光照，減少氣流影響。天平安裝后需要調(diào)節(jié)水平，并進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)測(cè)試。天平在所有實(shí)驗(yàn)室儀器中，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，安裝及調(diào)試工作相對(duì)簡(jiǎn)單，通常對(duì)于超級(jí)微量天平、微量天平及半微量天平等，廠家會(huì)派專業(yè)的服務(wù)工程師上門安裝調(diào)試；而對(duì)于普通精度的分析天平、精密天平等，一般由用戶自行安裝、調(diào)試。

　　無(wú)論由誰(shuí)來(lái)安裝、調(diào)試天平，都應(yīng)符合JJG1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》要求。用于重要生產(chǎn)的電子天平，需通過(guò)當(dāng)?shù)赜?jì)量部門或授權(quán)第三方組織的計(jì)量檢定及每年一次的后續(xù)計(jì)量檢定，食藥企業(yè)天平顯然符合強(qiáng)制檢定的要求。同時(shí)，依據(jù)GMP/GLP/ISO17025等規(guī)范要求，食藥企業(yè)天平在使用前還需由天平生產(chǎn)商或第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)按照3Q認(rèn)證要求，對(duì)天平進(jìn)行驗(yàn)證、確認(rèn)，合格后天平方可投入使用。

三

 天平使用

　　食藥企業(yè)天平實(shí)施強(qiáng)制檢定，包括檢定、后續(xù)檢定等，每年一次，檢定合格方可投入使用。但電子天平在使用中風(fēng)險(xiǎn)無(wú)處不在，所以，天平除了通過(guò)硬件及安裝對(duì)稱量過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)加以控制，用戶還需要根據(jù)自身特點(diǎn)建立天平的操作規(guī)范。這些規(guī)范包括，最佳操作范圍“起始點(diǎn)”（/最小樣品重量MSW）設(shè)定、期間核查、日常檢測(cè)、日常使用及維護(hù)方法等。

　　所謂檢測(cè)，就是通過(guò)合格的砝碼對(duì)天平的重復(fù)性誤差、線性誤差、四角誤差及不確定度指標(biāo)等進(jìn)行檢測(cè)。通常檢測(cè)選取兩點(diǎn)校準(zhǔn)，檢測(cè)頻率視稱量的重要性而定。重要的稱量每天做一次，稍次要的稱量每周或每月做一次。天平每三個(gè)月或六個(gè)月進(jìn)行至少一次全性能的檢測(cè)評(píng)估。天平每年或每?jī)赡赀M(jìn)行一次外部檢測(cè)、維護(hù)，更新最小樣品量和不確定度，以通常由天平廠家或第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)客戶現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、評(píng)估為佳。一旦發(fā)現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)存在，立即對(duì)天平進(jìn)行調(diào)整、維修或維護(hù)，或者對(duì)天平的安裝、操作方法等進(jìn)行糾正。每次儀器調(diào)整之后均需進(jìn)行后續(xù)檢定，如果后續(xù)檢定的各項(xiàng)指標(biāo)均在初次檢定時(shí)的范圍內(nèi),則該檢定結(jié)果一致。在任何需要的時(shí)候重新評(píng)估天平的允許誤差，當(dāng)核查的結(jié)果是可靠的，核查周期可以放大一倍；當(dāng)核查的結(jié)果超出了警戒限制，核查的周期就要縮短。當(dāng)核查結(jié)果超出最大允許誤差，就要通知儀器廠家的維修人員處理。

　　所謂合格的砝碼，就是校準(zhǔn)分析天平/半微量天平/微量天平等 Ⅰ 級(jí)天平，須采用E2級(jí)砝碼；校準(zhǔn)普通準(zhǔn)確度等級(jí)的 Ⅱ 級(jí)天平，須采用F1級(jí)砝碼，而且所用砝碼必須年檢合格。另外，帶內(nèi)自校功能的天平內(nèi)置砝碼，雖然沒(méi)有準(zhǔn)確度等級(jí)，但經(jīng)過(guò)外部合格砝碼的傳力（標(biāo)定），可以用于天平的校準(zhǔn)。但是，部分廠家天平出廠時(shí)隨機(jī)附帶的砝碼為一般性工作砝碼，準(zhǔn)確度等級(jí)較低，只能用于一般性檢驗(yàn)，不能用于天平校準(zhǔn)。

 食品制藥企業(yè)選擇及使用電子天平適用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范