МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Метрологическое обеспечение лабораторных исследований пред­ставляет одну из важнейших проблем, решение которой могло бы обеспечить высокую точность и воспроизводимость результатов ана­лиза, а следовательно, и повысить достоверность диагностических за­ключений, формируемых на основании этих результатов. Однако су­ществует ряд обстоятельств, затрудняющих решение данной пробле­мы в полном объеме. Эти обстоятельства затрагивают различные сто­роны организации лабораторных исследований и требуют тщательно­го изучения.

В соответствии со сложившимися в метрологии подходами следует различать несколько видов измерений в лабораторных исследованиях:

— по характеру зависимости измеряемых величин от времени (ста­тические и динамические измерения);

— по виду уравнения измерений (прямые, косвенные, сово-купные или совместные измерения);

— по условиям, определяющим точность результата (измере­ния максимально возможной точности, контрольно-поверочные и технические);

— по способам выражения результатов измерений (абсолют-ные и относительные).

Лабораторные исследования, как и всякие другие, характеризуются случайными и систематическими погрешностями, отражающими:

— точность выполнения технологических процедур;

— точность выполнения измерений (разность между получен-ным и истинным значениями измеряемой величины);

— воспроизводимость (близость результатов одних и тех же изме­рений) и достоверность (степень доверия к результатам) измерений.

Наиболее универсальным способом описания поведения случайных погрешностей является нахождение функций распределения результа­тов исследований и их случайных погрешностей: интегральных и дифференциальных , где — случайная погрешность.

Однако изучение функций распределения выходных параметров биопроб требует больших исследовательских и вычислительных работ и поэтому проводится, как правило, только при создании аналитиче­ских методов новых типов. Одной из причин такого положения явля­ется отсутствие эталонов биопроб и нормированных величин на мно­гие параметры. Поэтому чаще пользуются эмпирическими числовыми характеристиками погрешностей.

Систематические погрешности в зависимости от причин возник­новения могут быть разбиты на группы:

— погрешности метода, определяемые на основании теоретиче­ского анализа идеальной схемы выполнения исследования;

— инструментальные погрешности, связанные с работой конк-рет­ных образцов приборов и систем;

— технологические ошибки выполнения операций по подготовке биопробы и проведению исследования;

— субъективные (личностные) погрешности, определяемые уров­нем подготовки пользователя.

По характеру поведения в ходе измерений систематические по­грешности могут быть разделены на постоянные и переменные, а по­следние, в свою очередь, на прогрессивные (монотонно убывающие или возрастающие), периодические и изменяющиеся по сложным за­конам.

Если общим подходом, обеспечивающим уменьшение случайных погрешностей, является применение аппарата математической стати­стики, то систематические погрешности могут быть исключены или скомпенсированы в основном путем индивидуального изучения их ис­точников и разработки специальных методов коррекции (юстировки), что зачастую представляет собой очень сложную задачу.

Основной технической задачей метрологического обеспечения ана­литического исследования следует считать построение схемы его по­верки, начиная от выбора эталонов биопроб и кончая использованием образцовых измерительных средств.

Способы поверки аналитических методов :

— по образцовым мерам (в данном случае по стандартным образ­цам биопроб);

— по образцовым аналитическим приборам;

— по методу поэлементной поверки опять же с помощью образцо­вых мер и средств измерения.

В большинстве аналитических задач практически не удается ис­пользовать эти способы ввиду отсутствия образцовых биопроб и при­боров для конкретного класса лабораторных методов.

Внутренние стандарты — это вещества, добавляемые в пробу ана­лизируемой жидкости и позволяющие в ряде случаев исключать инст­рументальную и методическую погрешности, в частности, ошибки, связанные с подготовкой биопробы. К таким веществам предъявляют ряд требований, в соответствии с которыми они должны:

— полностью отделяться от других компонентов смеси;

— иметь концентрации, близкие к концентрациям анализи-руемых компонентов;

— быть химически инертными;

— отсутствовать в качестве компонента в исследуемой биопробе.

Метод внешних стандартов связан с использованием стандарт­ных растворов определяемых компонентов, которые вводятся в ана­литическую систему перед проведением анализа биопробы, затем оп­ределяются калибровочные коэффициенты для расчета концентрации исследуемого компонента после анализа самой биопробы. Этот вари­ант стандарта хорошо известен и используется, по крайней мере, для основных лабораторных процедур.

В общем случае суммарная погрешность складывается из погреш­ностей проведения технологических операций пробоподготовки и ин­струментальной погрешности анализатора.

Погрешности пробоподготовительных операций делятся на две группы:

— погрешности, связанные с отбором, первоначальной подготов­кой и хранением биопробы (качество реактивов и инструментов, время доставки после отбора, обработка после получения, условия хранения и т. п.);

— погрешности, обусловленные характером подгото-вительных технологических операций на аналитическом этапе (дозирования ис­следуемой биопробы при получении и реагентов, используемых на этом этапе, последовательности, продолжительности и качества вы­полнения операций, качества подготовки и заполнения измерительных реакционных объемов и т. д.).

Инструментальная погрешность складывается из ошибок, вноси­мых различными блоками и каскадами преобразования измеряемой фи­зической величины в выходной сигнал, а также из погрешностей калиб­ровки шкалы анализатора в терминах концентрации исследуемого компонента жидкости {массовой, объемной, счетной) или кинетиче­ского параметра изучаемого процесса {начальной скорости, длитель­ности периода, активности и т. д.).

К настоящему времени выработаны общие методические приемы измерений, обеспечивающие высокую достоверность результатов лабо­раторного анализа как частного случая измерительного процесса — методы: непосредственной оценки, сравнения с мерой, противопостав­ления, нулевой и дифференциальный.

Находит применение также прием компенсации постоянных и периодических систематических погрешностей по знаку, когда из­мерения выполняются попарно, причем погрешность входит в резуль­таты измерений поочередно с различными знаками.

Два основных подхода к решению про­блемы повышения надежности и точности лабораторных исследова­ний:

— совершенствование методов и техники исследований (изыска­ние наиболее специфичных и чувствительных методик, требующих минимального числа вспомогательных процедур, улучшение рабочих характеристик различных элементов измерительных схем, сведение к минимуму доли участия оператора);

— увеличение кратности исследований и оптимизация функции преобразования получаемых результатов с привлечением аппарата ма­тематической статистики и теории ошибок.

Лекция №5