天平使用概念详解——最小样品重量

正确的做法是确定各称量过程的准确度（允差）要求，即，应用和法规要求的目标称量值的最大允许偏差。如图2 所示，红色区中的称量会产生不正确的称量值，因为该区的仪器测量不确定度大于称量过程所需的准确度。因此，每种称量仪器均由一个特定的准确度限值 — 所谓的最小样品重量，或简称最小称量值，并且必须称量不少于该数量的物质才能获得符合特定称量准确度要求的不确定度。

根据该定义，可按以下方式计算最小称量值：

mmin= Uabs (mmin ) / Areq= (α + β · mmin) / Areq

其中 Areq表示所需称量准确度（以百分比表示）。因此，根据以下方式获得最小称量值

mmin= α / (Areq-β)

我们想强调的是，在分析天平和微量天平上称量小载荷时，重复性是称量不确定度的决定性因素（以一系列称量的标准偏差来表示）。对于实验室应用中，与天平量程相比，天平上的称量的最小样品量非常小，可通过α 估算最小称量值的绝对不确定度。此外，α 仅由因重复性造成的不确定度因素构成（以定义的重复称量次数的标准偏差 sRP乘以扩展系数 k 表示）。因此，这些应用的最小称量值可通过以下方式获得：

mmin ≈ α / Areq ≈ (k/Areq) · sRP

扩展因子通常选 2。该扩展因子还专门应用于修订版 USP 通则 <41> 中的重复性评估，其目的是使通则的要求与（例如校准证书中的）当前计量规范保持一致性。在该规则中，对重复性要求的定义如下：

“假如两倍的称量值的标准偏差除以期望的最小净重量不超过 0.10%，则重复性符合要求 [11]。”

因此，根据该标准，可通过以下方式获得相应的最小称量值：

mmin= (k/Areq)·sRP= (2/0.1%) · sRP= 2000 · sRP

在修订版 USP 通则<1251> 中，上述最小称量值的概念首次被正式纳入制药纲要中 [12]。必须说明，该通则不仅提供了定量分析中所使用的天平信息（USP 通则<41> 的范围），还介绍了所有分析程序中使用的天平。

需要注意的是：由于天平示值的四舍五入（即化整），标准偏差的下限通常表示为 0.29d，其中 d 为称量仪器的分度值。该限值以化整前假设测量结果呈现矩形分布为基础。由于每个称量值由两个相互独立的读数构成（毛重和皮重），称量标准偏差的下限表示为 smin= √2·0.29d = 0.41d。因此，称量仪器的可读性还显示相应称量准确度要求的最小称量值下限。国际非自动称量系统校准准则 [9, 10] 和修订后的 USP 通则<41> [11] 也考量了这一科学事实。