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        有效數(shù)字新見解在衛(wèi)生理化檢驗中的應(yīng)用淺析

        2015-10-27 07:13:25譚成勇
        中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè) 2015年30期
        關(guān)鍵詞:位數(shù)準確度儀器

        譚成勇

        巫山縣疾病預(yù)防控制中心,重慶404700

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        有效數(shù)字新見解在衛(wèi)生理化檢驗中的應(yīng)用淺析

        譚成勇

        巫山縣疾病預(yù)防控制中心,重慶404700

        在衛(wèi)生理化檢驗過程中,時刻會用到有效數(shù)字,為了能夠正確掌握和運用有效數(shù)字,我們在實際操作中通常會運用誤差理論作依據(jù),對其進行衛(wèi)生理化檢驗技術(shù)分析,對有效數(shù)字在可疑位置上的誤差有了新的觀念和掌握情況,并將此應(yīng)用到衛(wèi)生理化檢驗中的物質(zhì)稱量、衛(wèi)生理化檢驗中溶液的吸量、衛(wèi)生理化檢驗中樣品的定容等具體的衛(wèi)生理化檢驗工作之中去,讓其能夠更好地為衛(wèi)生理化檢驗服務(wù),得出符合規(guī)定的更加準確的計量數(shù)據(jù)。

        有效數(shù)字;新見解;衛(wèi)生理化檢驗

        有效數(shù)字即為可靠數(shù)字和可疑數(shù)字的總稱,在具體的衛(wèi)生理化檢驗過程中,人們通常認為一般數(shù)據(jù)在可疑數(shù)字上有±1的誤差是正常的。但相關(guān)研究指出,在實際的操作過程中,由于人為因素以及測量儀器的絕對誤差的影響,我們所得到的數(shù)據(jù)末尾可疑數(shù)字的誤差不僅僅只有±1,而是更多。為進一步明確有效數(shù)字和測量儀器的精度及誤差以及如何在衛(wèi)生理化檢驗中更加合理的應(yīng)用有效數(shù)字,我們做了相關(guān)研究并報道如下。

        1 有效數(shù)字的概念新見解

        有效數(shù)字通常指的是在具體的數(shù)字測量工作中,測量人員能夠?qū)嶋H測量到的數(shù)字。有效數(shù)字是可疑數(shù)字與可靠數(shù)字的總稱,其位數(shù)包括從數(shù)字的左端非0數(shù)字開始至數(shù)字末尾的所有位數(shù),除了末尾的數(shù)字是可疑數(shù)字以外,其他所有數(shù)字都是準確的[1]。在上述的概念之中,數(shù)字是指1~9以及0這十個阿拉伯數(shù)碼,位數(shù)是指每個數(shù)字所處的位置。有效數(shù)字的具體位數(shù)是由計量器具的準確度和精密度決定的,如,在25 mL滴定管上,刻度只刻到0.1 mL,即十分位。13.36 mL這一數(shù)值,13.3可以在滴定管上準確讀出,而0.06是估計的,有±0.01的出入。原始記錄中記錄為13.3或13.360都是不對的[2]。為了明確有效數(shù)字末尾可疑數(shù)字的誤差不僅僅為±1,而有可能是±1~±9之間,我們列舉了一部分玻璃器皿的允許誤差來佐證。具體情況見表1。

        表1 標準溫度20℃標稱容量允差

        2 有效數(shù)字的用途及意義。

        在具體的測量工作中,為了能夠取得更加準確的測量結(jié)果,要求工作人員嚴格按照步驟進行準確測量,選取最合適的測量儀器,還需要對數(shù)字進行準確的記錄和精準的處理。有效數(shù)字是指在實際測量中能夠測到的數(shù)據(jù),它反映了測量物的真實情況,在衛(wèi)生理化檢驗過程中具有非常重要的實驗價值。

        ①有效數(shù)字的位數(shù)能夠反映測量儀器的準確度。就拿稱量1 g物體作為例子,用萬分之一的分析天平對其進行稱量,結(jié)果記錄為1.0000 g。這種記法表明,最后一位數(shù)字是估計得來的,具有一定的誤差和不確定性,其它各位數(shù)字都是準確的。這樣所記的數(shù)字是有效數(shù)字,它之所以有效,是因為萬分之一分析天平的精度是萬分之一克,即0.0001 g,而記錄的數(shù)字1.0000 g表示的精度也是萬分之一克[5]。

        ②有效數(shù)字的位數(shù)能夠反映測量的誤差。當我們用萬分之一的分析天平測量某一物質(zhì)時,比如:0.38 g或者0.380 g這兩個數(shù)字,看起來并沒有多大的差別,但當我們運用這兩個數(shù)字分別計算他們的絕對誤差和相對誤差我們會發(fā)現(xiàn),有效數(shù)字的準確率降低了10倍甚至100倍之多。所以,有效數(shù)字的準確度與測量的相對誤差有關(guān)。另外,我們還應(yīng)該注意,超過儀器準確度的數(shù)字是不準確的,比如:在感量十分之一的臺秤上稱得5.6 g物質(zhì),表示準確到0.1 g,該物質(zhì)的稱量結(jié)果為(5.6±0.1)g,有效數(shù)字是兩位)但不能記為5.600或者5.6000 g,因這臺秤只能準確稱量到0.1 g,小數(shù)點后第一個數(shù)字已經(jīng)是可疑數(shù)字,因此其后的其他數(shù)字就變得沒有實際意義了[5]。

        3 有效數(shù)字與測量儀器精度的一致性及誤差的計算

        ①有效數(shù)字與測量儀器的一致性是指在實際的操作過程中,記錄的數(shù)據(jù)必須用與測量儀器精度一致的有效位數(shù)進行數(shù)據(jù)記錄。有效數(shù)字的位數(shù)是根據(jù)測量儀器的自身要求所決定的。對于不同精度的儀器,其所表達的數(shù)字位數(shù)也是不同的,應(yīng)該堅持以實際為主的原則,不能隨便更改數(shù)字的位數(shù)。在稱量或者吸量物質(zhì)時記錄的有效數(shù)字,應(yīng)該適當選擇能夠表達其精度的測量儀器,確保有效數(shù)字和測量儀器之間的精度保持一致[2]。例如,0.3 g、0.30 g、0.300 g、0.3000 g是表示完全不同的稱量精度。稱量0.3 g、0.30 g精度的質(zhì)量時可以采用普通的架盤天平,而稱量0.3000則需要精度為萬分之一的分析天平才能準確進行稱量。又比如,量取50 mL,50.0 mL,50.00 mL的液體也需要不同精度的量筒才可以完成,因為這3個數(shù)字表示的是完全不同的量取精度。相關(guān)研究表明,根據(jù)實際情況選取適當容量的量器,可以減少因量器本身誤差帶來的影響,就比如量取15 mL的溶液,應(yīng)當選用25 mL的量器,而不能選用50 mL或者更大的量器,因為越大的容器為有效數(shù)字帶來的誤差也就越大。

        ②眾多的研究已經(jīng)明確指出,有效數(shù)字的可疑數(shù)字上的誤差不一定只有±1,而是更多,所以要求我們在具體的測量工作中,應(yīng)當把相關(guān)測量儀器的允許誤差看作是可疑數(shù)字位置上可能的誤差,即通常所講的絕對誤差,絕對誤差在實際應(yīng)用中比允許誤差更準確,更能反映客觀實際?,F(xiàn)舉例說明:稱量0.8000 g的某物質(zhì),其絕對誤差≤±0.0004 g,相對誤差為≤±0.05%(±0.0004g/ 0.8000×100%=±0.05%)。又如,用A級無分度吸管吸取50.00 mL溶液,其絕對誤差為≤±0.04 mL,相對誤差≤± 0.08%(±0.04 mL/50.00×100%=±0.08%)。

        4 有效數(shù)字在衛(wèi)生理化檢驗技術(shù)中的應(yīng)用

        ①有效數(shù)字在衛(wèi)生理化檢驗中的應(yīng)用比較廣泛,其數(shù)據(jù)的準確性直接關(guān)系到檢驗數(shù)據(jù)及結(jié)果。為闡明這一問題,我們將以誤差理論為依據(jù),結(jié)合衛(wèi)生理化檢驗的特點,采用有效數(shù)字來表示稱量、吸量物質(zhì)和定容時所要達到的準確度,正確選取能達到其準確度的稱量或吸量儀器,并用有效數(shù)字對結(jié)果進行檢驗[3]。眾所周知,在實際的衛(wèi)生理化檢驗中,被測物質(zhì)的含量往往非常低,通常含量都在1%以下,有的甚至更低。對于微量成分的比色測定,相對誤差的可允許范圍相對較大。因此對于測量的準確度,就不要求像是其他方法如重量法和滴定法那樣高,而只要求跟該方法的準確度大致相當就夠了[4]。我們應(yīng)用上述原則,對有效數(shù)字在衛(wèi)生理化檢驗中的具體應(yīng)用進行分析討論。

        ②衛(wèi)生理化檢驗中物質(zhì)稱量的分析。在稱量過程中,可以用以下數(shù)字格式來表示某微量物質(zhì),即X.XXXg或X.XXXXg[4]。比如,在采用二硫腙比色法配制鉛標準溶液時,精密稱取0.1568 g硝酸鉛,采用有效數(shù)字表示其所要達到的準確度時,“精密”二字可以省去。其絕對誤差成≤±0.0002 g,相對誤差≤±0.13%(±0.0002/ 0.1568×100%=±0.13%)。這種方法的準確度與該測量方法是相適應(yīng)的。對固體樣品的稱量可以表示為:xx.xg或者x.xxg,二者的有效數(shù)字同樣都是三位。比如:稱量5.00 g的樣品,其絕對誤差為≤±0.01 g,其相對誤差為≤±0.2%(±0.01g/5.00=±0.2%),這樣的誤差可以滿足測量允許誤差的要求。

        ③衛(wèi)生理化檢驗中對溶液的吸量探討。標準溶液或者微量物質(zhì)的水溶液可以表示為:xx.xxmL.x.xxmL.0. xxmL,其有效數(shù)字的位數(shù)分別為四位、三位、兩位。比如:我們在滴定分析時吸取草酸標準溶液50.00 mL,其絕對誤差為≤±0.06 mL,相對誤差≤±0.12%(±0.06/50.00 mL× 100%=±0.12%),這一相對誤差與該方法的準確度是基本上相適應(yīng)的。對液體樣品的量取可以表示為:吸量xx.xmL. x.xxmL或者0.xxmL。比如:吸量0.50 mL的某液體樣品,其絕對誤差為≤±0.01 mL,相對誤差≤±2%(±0.01/0.50× 100%=±2%),這樣的準確度也能夠與微量物質(zhì)的測定方法相一致。

        ④衛(wèi)生理化檢驗中樣品的定容。通常,一般樣品的定容都采用容量瓶。如果對誤差概念真正掌握,樣品定容時可采用具塞比色管代替容量瓶[4]。表示為:定容至10.0 mL或5.00 mL等,同樣也能跟方法的準確度相適應(yīng),從而使操作更為簡單實用,例如,100 mL比色管絕對誤差≤0.4 mL,相對誤差≤0.%,(±0.4/100×100%=±0.4%),所以用具塞比色管代替容量瓶是完全可行的。

        ⑤有效數(shù)字及其修約規(guī)則。隨著計量認證和等級評審的實施,《食品衛(wèi)生標準使用手冊》中規(guī)定每個理化指標檢驗結(jié)果應(yīng)當符合以下要求:一般測定結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)應(yīng)能滿足衛(wèi)生標準的要求,甚至高于衛(wèi)生標準,報告結(jié)果比衛(wèi)生標準多一位有效數(shù)。但如何根據(jù)檢驗結(jié)果和相應(yīng)的衛(wèi)生標準及有效數(shù)字修約規(guī)則進行衛(wèi)生評價,在實際操作中意見不盡一致,往往同一檢驗結(jié)果用兩種方式判定,得出“符合衛(wèi)生標準”與“不符合衛(wèi)生標準”兩種截然相反的結(jié)論[5]。在實際的衛(wèi)生理化檢驗過程中,往往會出現(xiàn)檢驗結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與衛(wèi)生標準規(guī)定的有效數(shù)字位數(shù)不一致的情況。比如:某醬油氨基酸態(tài)氮按GB/T5009.39-96酸度計法操作,檢驗結(jié)果報告為0.35 g/100 mL,衛(wèi)生標準GB2717-96中氨基酸態(tài)氮≥0.4 g/100 mL,首先應(yīng)將0.35修約成0.4再做判定,則該結(jié)果符合衛(wèi)生標準之規(guī)定;有人直接比較0.4和0.35的絕對值大小來評價,從而判定此醬油氨基酸態(tài)氮不符合衛(wèi)生標準之規(guī)定,這是不妥當?shù)模?]。從此實例我們可以得出:同一理化指標的檢驗結(jié)果相同,但在有效位數(shù)不同的衛(wèi)生標準中對該數(shù)字做出的最終評論則有可能不同。

        5 結(jié)語

        在實際的衛(wèi)生理化檢驗中,數(shù)據(jù)的檢測與記錄必須遵守有效數(shù)字法則,通過上述表述我們知道,在衛(wèi)生理化檢驗方法中,采用有效數(shù)字準確地表示稱量或吸量的物質(zhì),能夠達到所要求的準確度,這樣既能夠滿足衛(wèi)生理化檢驗工作的具體要求,還能為衛(wèi)生理化檢驗工作的創(chuàng)新和發(fā)展提供新的契機。

        [1]劉軍,周輝,張忠仁.有效數(shù)字在衛(wèi)生理化檢驗中的應(yīng)用[J].江蘇預(yù)防醫(yī)學,2012,2(2):86.

        [2]金光哲,朱在京,金紅梅,等.有效數(shù)字在衛(wèi)生理化檢驗中的應(yīng)用[J]中國衛(wèi)生檢驗雜志,2000,10(5):615.

        [3]王若燕,周曉萍,殷德榮.衛(wèi)生理化檢驗中的有效書記及整理原則[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2014,5(11):632-634.

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        [5]楊鳳梅.有效數(shù)字在理化指標衛(wèi)生評價中的應(yīng)用[J].中國公共衛(wèi)生,2000,16(4):348.

        [6]張宏陶.生活飲用水標準檢驗法方法注解[M].重慶:重慶大學出版社,1993.

        Effective Number of New Insights in the Health of Physical and Chemical Inspection Application is Analysed

        TAN Cheng-yong
        Wushan County Center for Disease Control and Prevention,Chongqing,404700 China

        In the process of health physical and chemical inspection,time will use valid number,in order to be able to correct understanding and effective digital accurately,we use error theory as the basis,combined with the actual situation of health physical and chemical inspection technology analysis,the significant figures in can position error with new insights,and apply this insight to health in physical and chemical inspection of material weighing,health,physical and chemical absorption quantity of solution,health,physical and chemical inspection,such as the constant volume of the sample of the specific health of physical and chemical inspection,let it can better service for health physical and chemical inspection,it is concluded that more accurate in keeping with the rules.

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        R115

        A

        1672-5654(2015)10(c)-0132-03

        10.16659/j.cnki.1672-5654.2015.30.132

        2015-07-24)

        譚成勇(1970.6-),男,重慶巫山人,本科,副主任技師,研究方向:質(zhì)量管理。

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