中国合格评定国家认可委员会：化学分析实验室内部质量控制指南（控制图的应用）Guidance on Internal Quality Control in Chemical Analysis Laboratory——The Application of Control Chart.pdf_大学文库

CNAS-GL027:2018 第 1 页共 31 页 2016 年 03 月 01 日发布 2018 年 03 月 01 日修订 2018 年 03 月 01 日实施目次 1 适用范围...................................................................................................................................3 2 术语和定义...............................................................................................................................3 3 控制图的原理...........................................................................................................................4 4 控制图的类型...........................................................................................................................5 4.1 X-图...........................................................................................................................................5 4.2 R-图（r%-图）........................................................................................................................6 5 控制样品的类型.......................................................................................................................6 5.1 第一类：有证标准物质/标准样品(CRM)..............................................................................6 5.2 第二类：标准溶液、室内样品或室内标准物质/标准样品（RM） ...................................6 5.3 第三类：空白样品...................................................................................................................7 5.4 第四类：待测(常规)样品........................................................................................................7 6 控制限.......................................................................................................................................7 6.1 X-图的控制限和中位线...........................................................................................................8 6.2 R-图或 r%-图的控制限和中位线...........................................................................................8 6.3 建立控制限的建议...................................................................................................................8 7 控制分析的频度.......................................................................................................................9 8 控制数据的解释及失控的处置.............................................................................................10 8.1 控制数据的解释.....................................................................................................................10 8.2 失控的处置.............................................................................................................................11 9 控制数据的长期评估.............................................................................................................11 9.1 评审当前的分析质量.............................................................................................................11 9.2 评估控制限的频度.................................................................................................................12 9.3 改变控制限.............................................................................................................................12 10 参考文献.................................................................................................................................13 附录 A 公式...................................................................................................................................14 附录 B 表.......................................................................................................................................16 附录 C 示例...................................................................................................................................19

CNAS-GL027:2018 第 2 页共 31 页 2016 年 03 月 01 日发布 2018 年 03 月 01 日修订 2018 年 03 月 01 日实施前言本文件由中国合格评定国家认可委员会(CNAS)制定，旨在指导化学分析实验室如何根据 CNAS-CL01：2018 和 CNAS-CL01-A002：2018 的相关要求在内部质量控制中运用控制图技术。《CNAS-CL01：2018检测和校准实验室能力认可准则》(ISO/IEC 17025:2017) 第 7.7 条规定：实验室应有监控结果有效性的程序。记录结果数据的方式应便于发现其发展趋势，如可行，应采用统计技术审查结果。实验室应对监控进行策划和审查，适当时，监控应包括但不限于以下方式：a) 使用标准物质或质量控制物质；„„d) 适用时，使用核查或工作标准，并制作控制图；„„实验室应分析监控活动的数据用于控制实验室活动，适用时实施改进。如果发现监控活动数据分析结果超出预定的准则时，应采取适当措施防止报告不正确的结果。《CNAS-CL01-A002：2018 检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明》第 7.7.1 条规定：实验室应对检测结果有效性进行监控。监控应覆盖到申请认可或已获认可的所有检测技术和方法，以确保并证明检测过程受控以及检测结果的准确性和可靠性。内部质量控制方法应包括但不限于空白分析、重复检测、比对、加标和控制样品的分析中的一种或几种。内部质控实施时还应考虑内部质量控制频率、规定限值和超出规定限值时采取的措施。„„适用时，实验室应使用控制图监控实验室能力。质量控制图和警戒限应基于统计原理。实验室也应观察和分析控制图显示的异常趋势，必要时采取处理措施。本文件主要参照北欧创新中心的技术报告[1]、国际理论与应用化学联合会 (IUPAC)的技术报告[2]和国际标准化组织(ISO)的技术规范[3]编制

CNAS-GL027:2018 第6页共31页统效应和随机效应。如果使用与待测样品类似的标准物质作为控制样品，则可以监控偏倚(bias)。与单值图相比较，均值图难于区别批内和批间精密度。空白值X图是X-图的一个特殊应用，它是基于对不含分析物或分析物含量非常低的样品（空白样品）的分析。空白值X-图可以提供关于试剂污染和测量系统状态的特殊信息。空白值的期望值是0，因此，理想情况下空白值X图的中位线应是零值线。回收率X图是X图的另外一个特殊应用。可以通过对样品加标并测定加标回收率的方法来检验基体对分析程序的干扰。回收率的期望值是100%，因此，理想情况下回收率X-图的中位线应是100%。 4.2R-图（r%-图) 极差(R)是指两个或两个以上独立样品的单个测量结果中最大值和最小值之差。X-图表明控制值落在控制限内的情况，而R-图的首要目的是监控重复性。在一个分析批中对待测样品进行双样重复分析，计算两个平行结果之间的差值，然后将差值绘制在控制图上，则可得到最简单的R-图。极差通常与样品浓度成比例（在检出限水平以上）。因此，控制图中的控制值更宜采用相对极差值即%，得到的控制图即为%图。 5控制样品的类型控制样品的基质应与待测样品尽可能相同，应有良好的稳定性、有足够的量、有合适的分析物浓度并便于保存。同时满足这些条件的控制样品是很难得到的，实验室可以用不同类型的控制样品来满足质量控制的需要。 5.1第一类：有证标准物质/标准样品(CRM) 有证标准物质/标准样品(CM)的分析结果可以给出分析程序可能存在的系统效应（偏倚）.如果在一个分析批中对CM进行重复分析，还可以用标准偏差（或极差)来估计测量的重复性。由于CM的均匀性通常比待测样品更好，因此使用 CRM作为控制样品，其重复性通常要优于待测样品。这类控制样品可以使用X-图，如果对控制样品进行两个或两个以上平行样的重复分析，也可以使用R-图。 5.2第二类：标准溶液、室内样品或室内标准物质/标准样品(RM) 这类控制样品可以给出随机效应和部分系统效应。标准溶液可以从外部供应 2016年03月01日发布 2018年03月01日修订 2018年03月01日实施

CNAS-GL027:2018 第 6 页共 31 页 2016 年 03 月 01 日发布 2018 年 03 月 01 日修订 2018 年 03 月 01 日实施统效应和随机效应。如果使用与待测样品类似的标准物质作为控制样品，则可以监控偏倚(bias)。与单值图相比较，均值图难于区别批内和批间精密度。空白值 X-图是 X-图的一个特殊应用，它是基于对不含分析物或分析物含量非常低的样品(空白样品)的分析。空白值 X-图可以提供关于试剂污染和测量系统状态的特殊信息。空白值的期望值是 0，因此，理想情况下空白值 X-图的中位线应是零值线。回收率 X-图是 X-图的另外一个特殊应用。可以通过对样品加标并测定加标回收率的方法来检验基体对分析程序的干扰。回收率的期望值是 100%，因此，理想情况下回收率 X-图的中位线应是 100%。 4.2 R-图（r%-图）极差（R）是指两个或两个以上独立样品的单个测量结果中最大值和最小值之差。X-图表明控制值落在控制限内的情况，而 R-图的首要目的是监控重复性。在一个分析批中对待测样品进行双样重复分析，计算两个平行结果之间的差值，然后将差值绘制在控制图上，则可得到最简单的 R-图。极差通常与样品浓度成比例(在检出限水平以上)。因此，控制图中的控制值更宜采用相对极差值即 r%，得到的控制图即为 r%-图。 5 控制样品的类型控制样品的基质应与待测样品尽可能相同，应有良好的稳定性、有足够的量、有合适的分析物浓度并便于保存。同时满足这些条件的控制样品是很难得到的，实验室可以用不同类型的控制样品来满足质量控制的需要。 5.1 第一类：有证标准物质/标准样品(CRM) 有证标准物质/标准样品(CRM)的分析结果可以给出分析程序可能存在的系统效应(偏倚)。如果在一个分析批中对 CRM 进行重复分析，还可以用标准偏差(或极差)来估计测量的重复性。由于 CRM 的均匀性通常比待测样品更好，因此使用 CRM 作为控制样品，其重复性通常要优于待测样品。这类控制样品可以使用 X-图，如果对控制样品进行两个或两个以上平行样的重复分析，也可以使用 R-图。 5.2 第二类：标准溶液、室内样品或室内标准物质/标准样品（RM）这类控制样品可以给出随机效应和部分系统效应。标准溶液可以从外部供应

CNAS-GL027:2018 第7页共31页商购买，但通常由实验室自己配制。对实验室收集（或从送检的样品中选择）的稳定、均匀、天然的室内基质样品，应确保样品量足够数年之用。合成的室内控制样品是以纯化学品和纯溶剂（如水）模拟待测样品的基质组成配制的，其浓度标称值的扩展不确定度应小于控制图中标准偏差的五分之一。制备合成控制样品和方法校正的标准溶液应使用不同的化学品。如果使用同一试剂或同一储备液既配制校正标准又配制控制样品，就不可能发现试剂的纯度误差或储备液的配制误差。由于在大多数情况下合成样品与真实样品分析结果的精密度不同，因此，在可能的情况下应选择稳定、均匀的真实样品作为控制样品。这类控制样品可以使用X-图，如果对控制样品进行两个或两个以上的重复分析，也可以使用R-图。 5.3第三类：空白样品这类控制样品既可用于监控检出限，还可用于监控污染。在低浓度时，空白误差所导致的系统效应也可以用这类控制样品来进行监控。这类控制样品可以是分析程序中用于空白校正的空白样品。因此，制作空白控制图不用增加额外的分析。此类控制样品通常使用X-图，也可以使用R-图。 5.4第四类：待测（常规）样品当第一类和第二类控制样品精密度小于待测样品时，例如，在只有合成控制样品或非常均匀的CM可用的情况下，应使用第四类控制样品。当不能获得稳定的控制样品（第二类）时（一个典型的例子是水中的溶解氧和叶绿素A),或在非常规分析中，以待测样品作为控制样品是非常有价值的。对待测样品进行重复分析可以给出批内随机变化的实际情况。用待测样品进行加标回收试验则可以监控分析的正确度和基体干扰。这类控制样品通常是从待测样品中随机选择。此类控制样品应使用%图。 6 控制限建立控制限有两种方法。最常用的方法是不考虑分析质量要求而仅仅依据分析方法的性能来建立控制限，这就是统计控制限(statistical control limits)。另外一种方法是从分析质量的预定要求（包括法律法规的要求、分析方法标准对内部质量控制的要求、实验室内部规定的必须保证的分析数据的精密度和正确度要求以 2016年03月01日发布 2018年03月01日修订 2018年03月01日实施

CNAS-GL027:2018 第 7 页共 31 页 2016 年 03 月 01 日发布 2018 年 03 月 01 日修订 2018 年 03 月 01 日实施商购买，但通常由实验室自己配制。对实验室收集(或从送检的样品中选择)的稳定、均匀、天然的室内基质样品，应确保样品量足够数年之用。合成的室内控制样品是以纯化学品和纯溶剂(如水)模拟待测样品的基质组成配制的，其浓度标称值的扩展不确定度应小于控制图中标准偏差的五分之一。制备合成控制样品和方法校正的标准溶液应使用不同的化学品。如果使用同一试剂或同一储备液既配制校正标准又配制控制样品，就不可能发现试剂的纯度误差或储备液的配制误差。由于在大多数情况下合成样品与真实样品分析结果的精密度不同，因此，在可能的情况下应选择稳定、均匀的真实样品作为控制样品。这类控制样品可以使用 X-图，如果对控制样品进行两个或两个以上的重复分析，也可以使用 R-图。 5.3 第三类：空白样品这类控制样品既可用于监控检出限，还可用于监控污染。在低浓度时，空白误差所导致的系统效应也可以用这类控制样品来进行监控。这类控制样品可以是分析程序中用于空白校正的空白样品。因此，制作空白控制图不用增加额外的分析。此类控制样品通常使用 X-图，也可以使用 R-图。 5.4 第四类：待测(常规)样品当第一类和第二类控制样品精密度小于待测样品时，例如，在只有合成控制样品或非常均匀的 CRM 可用的情况下，应使用第四类控制样品。当不能获得稳定的控制样品(第二类)时(一个典型的例子是水中的溶解氧和叶绿素 A)，或在非常规分析中，以待测样品作为控制样品是非常有价值的。对待测样品进行重复分析可以给出批内随机变化的实际情况。用待测样品进行加标回收试验则可以监控分析的正确度和基体干扰。这类控制样品通常是从待测样品中随机选择。此类控制样品应使用 r%-图。 6 控制限建立控制限有两种方法。最常用的方法是不考虑分析质量要求而仅仅依据分析方法的性能来建立控制限，这就是统计控制限(statistical control limits)。另外一种方法是从分析质量的预定要求(包括法律法规的要求、分析方法标准对内部质量控制的要求、实验室内部规定的必须保证的分析数据的精密度和正确度要求以

CNAS-GL027:2018 第8页共31页及客户的要求等)或分析结果的预期用途出发估计室内复现性要求，从而建立控制限，这就是目标控制限(target control limits)。当控制值不服从正态分布、控制值太少不够统计分析之用，或实验室已有内部或外部规定的控制限值时应使用目标控制限。 6.1X-图的控制限和中位线 ()控制限统计控制限：计算一个长时间段（如一年）内控制值的标准偏差(S)。警告限为 +2s和-25，行动限为+3s和-3s。目标控制限：根据对分析质量的要求即对sw的要求估计控制图的标准偏差s。警告限为+2s和-2s,行动限设为+3s和-3s。 (2)中位线通常情况下采用一个长时间段（如一年）内控制值的平均值作为控制图的中位线。当控制样品为标准物质时中位线也可以是控制样品的参考值。 6.2R-图或r%-图的控制限和中位线极差图只有上控制限，因为极差总是正值。 (1)统计控制限：计算一个长时间段内（如一年）极差的平均值。对双样平行分析(=2)，s=极差的均值/1.128。中位线为极差的平均值。上警告限为+2.833s。上行动限为+3.682s。 (2)目标控制限：根据对重复性的要求估计控制图中的标准偏差s。当n=2 时，中位线为1.128s。上警告限为+2.833s。上行动限为+3.686s。计算R(%)控制图中控制限的因子(2.833和3.686)可以从附录B表B3中查得，对这些因子的解释见表B3的说明。 6.3建立控制限的建议 (1)启动质控。为一个新方法启动质量控制，初始控制限和中位线可以通过 25个控制值进行估计。只有经过一个长时间段（如一年）的运行，才可以固定控制限和中位线。 (2)固定控制限。对稳定的控制样品，建议使用固定的控制限而不是经常变动的控制限。为获得可靠的统计控制限，应根据一年以上且不少于60个控制值来计算标准偏差。如果时间太短，会低估标准偏差。 2016年03月01日发布 2018年03月01日修订 2018年03月01日实施

CNAS-GL027:2018 第 8 页共 31 页 2016 年 03 月 01 日发布 2018 年 03 月 01 日修订 2018 年 03 月 01 日实施及客户的要求等)或分析结果的预期用途出发估计室内复现性要求，从而建立控制限，这就是目标控制限(target control limits)。当控制值不服从正态分布、控制值太少不够统计分析之用，或实验室已有内部或外部规定的控制限值时应使用目标控制限。 6.1 X-图的控制限和中位线 (1) 控制限统计控制限：计算一个长时间段(如一年)内控制值的标准偏差(𝑠)。警告限为 +2𝑠和-2𝑠，行动限为+3𝑠和-3𝑠。目标控制限：根据对分析质量的要求即对𝑠𝑅𝑤的要求估计控制图的标准偏差𝑠。警告限为+2𝑠和-2𝑠，行动限设为+3𝑠和-3𝑠。 (2) 中位线通常情况下采用一个长时间段(如一年)内控制值的平均值作为控制图的中位线。当控制样品为标准物质时中位线也可以是控制样品的参考值。 6.2 R-图或 r%-图的控制限和中位线极差图只有上控制限，因为极差总是正值。 (1) 统计控制限：计算一个长时间段内（如一年）极差的平均值。对双样平行分析(n=2)，𝑠=极差的均值/1.128。中位线为极差的平均值。上警告限为+2.833𝑠。上行动限为+3.682𝑠。 (2) 目标控制限：根据对重复性的要求估计控制图中的标准偏差𝑠。当 n=2 时，中位线为 1.128𝑠。上警告限为+2.833𝑠。上行动限为+3.686𝑠。计算 R(r%)控制图中控制限的因子(2.833 和 3.686)可以从附录 B 表 B3 中查得，对这些因子的解释见表 B3 的说明。 6.3 建立控制限的建议 (1) 启动质控。为一个新方法启动质量控制，初始控制限和中位线可以通过 25 个控制值进行估计。只有经过一个长时间段(如一年)的运行，才可以固定控制限和中位线。 (2) 固定控制限。对稳定的控制样品，建议使用固定的控制限而不是经常变动的控制限。为获得可靠的统计控制限，应根据一年以上且不少于 60 个控制值来计算标准偏差。如果时间太短，会低估标准偏差

CNAS-GL027:2018 第9页共31页 (3)固定中位线。建议建立固定的中心。为获得可靠的中位线，一年的时间是合适的。如果时间过短，很可能得到不可靠的估计值。 (4)重复分析/样品。建议对待测样品和控制样品分析相同数目的子样品。如果待测样品报告的是双样重复分析（全流程）的平均值，则在X-图中应以控制样品双样重复分析结果的平均值作图。如果在同一分析批中对控制样品进行了多次分析，一个或所有的控制值均可绘制在X图中。 (⑤)多成分分析。如果在一次质控分析可同时测定多个分析物，例如ICP、 XRF、GC等，强烈建议用目标控制限，或对次要的分析物设定较宽的统计控制限。如果测定的分析物超过20个，且所有的分析物都使用统计控制限，那么平均来说每1次分析会有1个分析物的控制值（相当于5%的控制值）落在警告限之外。同样，每17次分析会有1次分析中的1个分析物的控制值落在行动限之外。 7控制分析的频度确定控制分析的频度应考虑分析系统的稳定性，并在质量控制和样品分析之间取得平衡。最低的要求是每个分析批中应至少分析一个控制样品。如样品中分析物浓度范围大，应采用至少两个不同浓度水平的控制样品。原则上控制样品应按随机的顺序进行分析，但建议每个分析批开始和结束前各分析一次控制样品。以下是关于控制样品分析频度的建议： (1)试样数量较少(20)、分析频率较高、样品基质类似：每20个试样插入一个控制样品。如果每个分析批的试样数量不同，可在每个分析批中插入固定数量的控制样品并绘制均值图，从而予以标准化。否则，应绘制单值图。至少随机选择5%的待测样品做重复分析。每20个试样插入一个空白样品。 (3)分析频率较高、样品基质类似、但分析物浓度范围宽：按(2)的建议插入控制样品，但至少应有两个浓度水平，一个接近典型试样的中位浓度水平，另一个以大约在上十分位或下十分位浓度水平为宜。两个控制值应绘制在独立的控制图上。至少随机选择5%的待测样品做重复分析，每20个试样插入一个空白样品。 (4)非常规分析：统计控制不适用这种情况。建议每个试样均进行重复分析。 2016年03月01日发布 2018年03月01日修订 2018年03月01日实施

CNAS-GL027:2018 第 9 页共 31 页 2016 年 03 月 01 日发布 2018 年 03 月 01 日修订 2018 年 03 月 01 日实施 (3) 固定中位线。建议建立固定的中心。为获得可靠的中位线，一年的时间是合适的。如果时间过短，很可能得到不可靠的估计值。 (4) 重复分析/样品。建议对待测样品和控制样品分析相同数目的子样品。如果待测样品报告的是双样重复分析(全流程)的平均值，则在 X-图中应以控制样品双样重复分析结果的平均值作图。如果在同一分析批中对控制样品进行了多次分析，一个或所有的控制值均可绘制在 X-图中。 (5) 多成分分析。如果在一次质控分析可同时测定多个分析物，例如 ICP、 XRF、GC 等，强烈建议用目标控制限，或对次要的分析物设定较宽的统计控制限。如果测定的分析物超过 20 个，且所有的分析物都使用统计控制限，那么平均来说每 1 次分析会有 1 个分析物的控制值(相当于 5%的控制值)落在警告限之外。同样，每 17 次分析会有 1 次分析中的 1 个分析物的控制值落在行动限之外。 7 控制分析的频度确定控制分析的频度应考虑分析系统的稳定性，并在质量控制和样品分析之间取得平衡。最低的要求是每个分析批中应至少分析一个控制样品。如样品中分析物浓度范围大，应采用至少两个不同浓度水平的控制样品。原则上控制样品应按随机的顺序进行分析，但建议每个分析批开始和结束前各分析一次控制样品。以下是关于控制样品分析频度的建议： (1) 试样数量较少(n20)、分析频率较高、样品基质类似：每 20 个试样插入一个控制样品。如果每个分析批的试样数量不同，可在每个分析批中插入固定数量的控制样品并绘制均值图，从而予以标准化。否则，应绘制单值图。至少随机选择 5%的待测样品做重复分析。每 20 个试样插入一个空白样品。 (3) 分析频率较高、样品基质类似、但分析物浓度范围宽：按(2)的建议插入控制样品，但至少应有两个浓度水平，一个接近典型试样的中位浓度水平，另一个以大约在上十分位或下十分位浓度水平为宜。两个控制值应绘制在独立的控制图上。至少随机选择 5%的待测样品做重复分析，每 20 个试样插入一个空白样品。 (4) 非常规分析：统计控制不适用这种情况。建议每个试样均进行重复分析