食品制藥企業選擇及使用電子天平適用標準及規范

　　1.《中國藥典》（2010版）第四十一章“電子天平"，主要規定天平取樣量的準確度和試驗的精密度。

　　2.《USP40-NF35美國藥典》（2017版）第41章“天平"，主要規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。對于在美國制造和銷售的藥物和相關產品而言，USP-NF 是由美國食品藥品監督管理局 (FDA) 強制執行的法定標準。此外，對于食品制藥和質量控制所必需的規范，例如測試、程序和合格標準，USP-NF 還可以作為明確的逐步操作指導。

　　3.《GMP藥品生產質量管理規范》（2010版）第五節 。強制性標準，要求食品、制藥等生產企業應具備良好的生產設備，合理的生產過程，完善的質量管理和嚴格的檢測系統，確保最終產品質量（包括食品安全衛生）符合法規要求。

　　4.《GLP良好實驗室操作規范》，主要是針對醫藥、農藥、食品添加劑、化妝品、獸藥等進行的安全性評價實驗而制定的規范，符合GLP實驗室要求的天平應按照DQ（設計確認）、IQ（安裝確認）、OQ（操作確認）及PQ（性能確認）四個步驟進行驗證、確認，嚴格控制可能影響實驗結果準確性的各種主客觀因素，降低試驗誤差，確保實驗結果的真實性。

　　5.《ISO17025實驗室管理體系》（2005版）。檢測和校準實驗室能力的通用要求，通過認可的實驗室出具的報告可在全球58個組織被認可。

二

 技術指標及說明

　　電子天平，作為精密稱量儀器，主要技術指標涉及稱量范圍（/最大秤量Max)、最佳操作范圍、讀數精度(/顯示分度值d)、檢定分度值(e)、最小秤量(Min)、最小樣品重量(MSW)、準確度等級、最大允許誤差MPE、重復性誤差及典型稱量時間等。

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2017版《USP40-NF35美國藥典》第41章“天平"規定，重要稱重的相對不確定度不得超過0.10%。因此，天平有一個最佳操作范圍，它是從天平“起始點"(或最小樣品重量MSW)至“最大秤量Max"。

2.讀數精度(/顯示分度值/實際分度值/d )

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

3.檢定分度值（/e）

　　根據《OIML R76非自動衡器 國際建議》合法貿易結算的法規，可接受的儀器可讀性，是經檢定認證后的任意兩個顯示讀數之間的最小增量。同時規定，有刻度、有輔助裝置的天平， 其檢定分度值應滿足：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，稱量結果可能產生過大的相對誤差。一般Ⅰ級、Ⅱ級的電子天平，其Min= 20/50/100d。

　　依據2017版《USP40-NF35美國藥典》第41章“天平"規定，在接近零點的時候，天平非常不準確。重要的稱重必須大于天平操作范圍“起始點"，稱重準確度才能保證。而天平操作范圍“起始點"顯然不是零點，也不是最小秤量Min。它不是天平出廠時所固有的，需通過天平重復性測定方法來確定。測定方法如下：

　　（1）砝碼重量為天平稱量范圍的5%~100%之間。

　　（2）砝碼準確度等級無需過高，只需要測定不確定度小于0.10%的1/3，一般 F1或F2可以滿足要求。

　　（3）重復檢測10次，計算出標準偏差Std（普利賽斯390Hx系列電子天平，具有重復性檢測功能，可自動計算出標準偏差Std）。

　　假定，（1）所測的標準偏差Std＞0.41d, 起始點ORmin = 2×Std×1000 = 2000Std；（2）所測的標準偏差Std≤0.41d, 起始點ORmin = 2×0.41d×1000= 820d（起始點最小值）。

如普利賽斯390HA 225SM, 半微量，最大秤量225g，讀數精度0.01mg，全自動線性內校；依據《USP美國藥典》，在良好狀態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）個量程/讀數精度，量程/讀數精度自動調整。當稱重物重量（含皮重）≤第1量程值，天平讀數精度為較小值；當稱重物重量（含皮重） 大于第1量程值，但不小于第2量程時，天平讀數準確度自動轉換為較大值。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，讀數準確度等級為0.01mg/0.1mg）。

6.浮動(/可變)量程(-FR，-DR）

　　電子天平有2個量程/讀數精度，量程/讀數準確度浮動或可變。當稱重物重量（不含皮重）≤第1量程值，天平讀數精度為較小值；當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，天平讀數精度轉換為較大值。如普利賽斯390HA 225SM-FR，半微量浮動量程電子天平（稱量范圍為61g～225g，讀數準確度等級為0.01mg/0.1mg）。

7.準確度等級

　　電子天平按檢定分度值及檢定分度數分為4種準確度等級，即 Ⅰ 級（特種準確度級）、 Ⅱ 級（高準確度級）、 Ⅲ 級（中等準確度級）及 Ⅳ 級（普通準確度級）。常見電子天平為 Ⅰ 級或 Ⅱ 級，其檢定分度值e、檢定分度數n及準確度等級的對應關系如表1所示。

表1?電子天平準確度等級及檢定分度值e、檢定分度數n的對應表

8.最大允許誤差（MPE）

　　當天平空載并調到零位的條件下，無論是加載或卸載，在最大秤量及最小秤量之間任何一次單稱量結果的示值的最大允許誤差，應符合表2的規定。

　　（1）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）。

　　（2）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（≤±1.5e）。

　　（3）最大允許誤差已包含偏載因素，包括四角誤差/偏載誤差等（見表2）。

表2?最大允許誤差表

9.重復性誤差

　　同一載荷多次稱量結果間的差值，不應大于天平在該載荷下示值的最大允許誤差MPE的絕對值。試驗載荷通常為天平最大秤量80%~100%的單個砝碼,試驗次數不應少于6次。

　　在天平計量性能的實際測試中，天平的準確性與重復性通常呈現圖1分布圖中的一種。能取得象限Ⅳ的結果最好，表明天平的準確性及重復性都好；象限Ⅰ的結果也可以接受，表明天平的重復性好但準確性差，可以通過校準及調節天平的辦法，最終取得象限Ⅳ的結果。假如呈現象限Ⅱ、Ⅲ的結果，必須由專業人員對天平進行調節、校準。

Ⅳ準確性好，重復性好   Ⅰ準確性差，重復性好

Ⅲ準確性好，重復性差    Ⅱ準確性差，重復性差

圖1?天平準確性及重復性分布示意圖

10.典型稱量時間

　　天平典型稱量時間，又稱天平的穩定時間或響應時間，即天平空秤狀態加載至天平示值穩定可以讀取的整個用時。卸載過程也類似，它體現天平的稱重效率，對食藥企業來說是一個比較重要的技術指標。一般來說，進口品牌的微量/半微量天平及國產品牌的分析天平，響應時間為（6~8）s；進口品牌的分析天平、國產品牌的精密天平等，響應時間為（2~4）s；采用一體式電磁力平衡傳感器，天平響應速度會有所提高。

三

 天平選型

1.根據OIML R76定義選擇天平的準確度等級及量程

　　食品制藥企業務必根據天平準確度及量程要求，選擇一款合適的天平。首先，應關注性價比。天平的價格通常取決于準確度等級、量程及品牌等。分析天平價格普遍高于精密天平價格，大量程天平價格高于小量程天平，準確度等級高的微量/半微量天平，大都依賴進口，價格昂貴。通常，藥企研發部及品控部實驗室有較好的實驗環境，需要配置微量天平、半微量天平及分析天平等高精度天平。但更多的生產線、倉管等對準確度要求并不高,從性價比出發，普通準確度等級的精密天平、工業天平等都能滿足使用要求。其次，應留有余地。天平所標示的準確度等級及最大允許誤差等，都是在天平狀態良好、環境適宜、操作規范等條件下取得的，實際使用中最大允許誤差會擴大一倍。為了不影響未來使用，天平選型時，精度及量程可適當提高。

2.根據OIML R76的特別要求選擇天平內自校功能

　　用于貿易結算或食品企業、制藥企業、醫療機構等的天平，使用中實施強檢制度，包括檢定、后續檢定等，通常每年一次。但電子天平在使用中風險無處不在,比如，來自規范本身的影響，包括線性誤差、重復性誤差、偏載誤差、砝碼誤差等；再如來自環境的影響，包括溫度變化、濕度變化、太陽光照、空氣流動、振動、傾斜、污染等；還有來自樣品本身的影響，包括樣品吸濕、樣品磁性、樣品浮力、靜電等。天平需要經常進行校準，特別是 Ⅰ 級天平。

　　為更好地滿足這一要求，選用全自動內自校天平(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。天平自帶內自校裝置，可設置為根據時間或溫度的變化，自動啟動校準，也可人工“一鍵"啟動，方便、高效，及時消除天平誤差，并降低操作的難度。另外，天平內部砝碼，磨損相對少，重量恒定，且經過外部E2級/F1級的標準砝碼傳力/校準，全自動操作減少人為干擾因素，安全、可靠。相反，采用外部砝碼校準，受砝碼精度等級、磨損、操作等因素影響，可能存在導致天平不準確的風險。

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

　　依據最新版USP美國藥典，對于重要的稱重，天平有一個最佳的稱重“起始點"及最佳的操作范圍。過小的樣品重量，會導致稱重非常不準確。中國藥典、英國藥典、日本藥典等也有相應的要求。因此，食藥企業選擇天平時，應關注其最佳的操作范圍（/最小樣品重量MSW）是否滿足要求。同時，審計追蹤、用戶管理、實時始終等功能，也是中國藥典/USP美國藥典等所要求的，選擇天平時是應重點關注其合規性。

4.根據用戶應用需求及環境因素，選擇合適的天平及功能

　　一個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、計數、檢重、密度測量、動物稱重、動態差異稱重、下掛稱重、配方稱重、實時時鐘、無接觸自動風門、全自動線性內校、MSW最小樣品重量、ART自動重復性測試、BEST浮力誤差糾正、自動去除靜電、自動環境監測補償（濕度/氣壓）、自動水平監測、校準記錄的審計追蹤、用戶管理、任務管理、USB接口、數據實時上傳/打印等。應根據食藥用戶應用需求及環境因素，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，只有一個出入口，推薦工作溫度15℃～25℃，推薦濕度45%～75%；工作臺堅固結實、置于房間角落，防振動，避免光照，減少氣流影響。天平安裝后需要調節水平，并進行相應的校準測試。天平在所有實驗室儀器中，標準化程度高，安裝及調試工作相對簡單，通常對于超級微量天平、微量天平及半微量天平等，廠家會派專業的服務工程師上門安裝調試；而對于普通精度的分析天平、精密天平等，一般由用戶自行安裝、調試。

　　無論由誰來安裝、調試天平，都應符合JJG1036-2008《電子天平檢定規程》要求。用于重要生產的電子天平，需通過當地計量部門或授權第三方組織的計量檢定及每年一次的后續計量檢定，食藥企業天平顯然符合強制檢定的要求。同時，依據GMP/GLP/ISO17025等規范要求，食藥企業天平在使用前還需由天平生產商或第三方檢測機構按照3Q認證要求，對天平進行驗證、確認，合格后天平方可投入使用。

三

 天平使用

　　食藥企業天平實施強制檢定，包括檢定、后續檢定等，每年一次，檢定合格方可投入使用。但電子天平在使用中風險無處不在，所以，天平除了通過硬件及安裝對稱量過程的風險加以控制，用戶還需要根據自身特點建立天平的操作規范。這些規范包括，最佳操作范圍“起始點"（/最小樣品重量MSW）設定、期間核查、日常檢測、日常使用及維護方法等。

　　所謂檢測，就是通過合格的砝碼對天平的重復性誤差、線性誤差、四角誤差及不確定度指標等進行檢測。通常檢測選取兩點校準，檢測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。天平每三個月或六個月進行至少一次全性能的檢測評估。天平每年或每兩年進行一次外部檢測、維護，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機構來客戶現場檢測、評估為佳。一旦發現有風險存在，立即對天平進行調整、維修或維護，或者對天平的安裝、操作方法等進行糾正。每次儀器調整之后均需進行后續檢定，如果后續檢定的各項指標均在初次檢定時的范圍內,則該檢定結果一致。在任何需要的時候重新評估天平的允許誤差，當核查的結果是可靠的，核查周期可以放大一倍；當核查的結果超出了警戒限制，核查的周期就要縮短。當核查結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，就是校準分析天平/半微量天平/微量天平等 Ⅰ 級天平，須采用E2級砝碼；校準普通準確度等級的 Ⅱ 級天平，須采用F1級砝碼，而且所用砝碼必須年檢合格。另外，帶內自校功能的天平內置砝碼，雖然沒有準確度等級，但經過外部合格砝碼的傳力（標定），可以用于天平的校準。但是，部分廠家天平出廠時隨機附帶的砝碼為一般性工作砝碼，準確度等級較低，只能用于一般性檢驗，不能用于天平校準。

 食品制藥企業選擇及使用電子天平適用標準及規范