ISO Guide 35:2006
(Main)Reference materials — General and statistical principles for certification
Reference materials — General and statistical principles for certification
ISO Guide 35:2006 gives statistical principles to assist in the understanding and development of valid methods to assign values to properties of a reference material, including the evaluation of their associated uncertainty, and establish their metrological traceability. Reference materials (RMs) that undergo all steps described in ISO Guide 35:2006 are usually accompanied by a certificate and called a certified reference material (CRM). This Guide will be useful in establishing the full potential of CRMs as aids to ensure the comparability, accuracy and compatibility of measurement results on a national or international scale. In order to be comparable across borders and over time, measurements need be traceable to appropriate and stated references. CRMs play a key role in implementing the concept of traceability of measurement results in chemistry, biology and physics among other sciences dealing with materials and/or samples. Laboratories use these CRMs as readily accessible measurement standards to establish traceability of their measurement results to international standards. The property values carried by a CRM can be made traceable to SI units or other internationally agreed units during production. ISO Guide 35:2006 explains how methods can be developed that will lead to well established property values, which are made traceable to appropriate stated references. It covers a very wide range of materials (matrices), ranging from gas mixtures to biological materials, and a very wide range of properties, ranging from chemical composition to physical and immunoassay properties.
Matériaux de référence — Principes généraux et statistiques pour la certification
Referenčni materiali - Splošni in statistični principi za certificiranje
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
GUIDE 35
Стандартные образцы. Общие
и статистические принципы
аттестации
Reference materials — General
and statistical principles for
certification
Ответственность за подготовку русской версии
несет GOST R (Российская Федерация) в
соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Третье издание 2006
©
ISO 2006
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на интегрированные шрифты и они не будут установлены на компьютере, на котором ведется редактирование. В
случае загрузки настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение
лицензионных условий фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованные для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2006
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO, которое должно быть получено после запроса о разрешении, направленного по
адресу, приведенному ниже, или в комитет-член ISO в стране запрашивающей стороны.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
Содержание Страница
Предисловие .v
Введение .vi
1 Область применения .1
2 Нормативные источники.1
3 Термины, определения и обозначения.2
4 Обозначения.4
5 Планирование проекта аттестации .5
5.1 Общие положения .5
5.2 Подготовка проекта.5
5.3 Вопросы транспортировки.6
5.4 Сбор исходного материала .6
5.5 Анализ осуществимости проекта.7
5.6 Требуемый срок службы и срок хранения .7
5.7 Приготовление образца .7
5.8 Анализ однородности.9
5.9 Анализ стабильности .9
5.10 Выбор методов измерения.11
5.11 Аттестация .12
5.12 Краткое изложение плана осуществления проекта.12
6 Оценка неопределенности измерения .12
6.1 Основы для оценки неопределенности значения свойства (А)СО.12
6.2 Основная модель для характеризации партии .13
6.3 Источники неопределенности.15
6.4 Задачи, связанные с функциями распределения.15
6.5 Использование отношений .16
6.6 Выбор коэффициента охвата .16
6.7 Переаттестация.17
7 Анализ однородности.17
7.1 Вводная часть.17
7.2 Материалы .18
7.3 Понятие однородность.18
7.4 Практика .18
7.5 Измерения.19
7.6 Статистически обоснованные планы выборочного контроля и анализ тренда.19
7.8 Исследование однородности от упаковки к упаковке.20
7.9 Недостаточная сходимость метода измерений .22
7.10 Однородность внутри упаковки.22
8 Исследование стабильности .23
8.1 Типы (не)стабильности .23
8.2 Планирование экспериментов.24
8.3 Оценка результатов .25
8.4 Контроль стабильности .29
8.5 Определение срока хранения относительно долговременной стабильности .31
9 Определение значений свойств .31
9.1 Общие положения .31
9.3 Практические подходы.34
9.4 Выполнение измерения .35
© ISO 2006 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
9.5 Рассмотрение особенностей, связанных со свойствами . 39
10 Данные и оценка неопределенности . 42
10.1 Модели . 42
10.2 Форматы данных . 43
10.3 Распределения . 45
10.4 Отбор данных . 46
10.5 Оценка данных . 46
10.6 Оценка неопределенности . 48
10.7 Оценка, основанная на неопределенности . 48
10.8 Специальные вопросы. 50
11 Аттестация. 51
Приложение A (информативное) Статистические подходы . 52
Приложение В (информативное) Примеры . 57
Библиография . 66
iv © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией
национальных организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных
стандартов обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член,
заинтересованный в деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть
представленным в этом комитете. Международные правительственные и неправительственные
организации, имеющие связи с ISO, также принимают участие в работах. ISO работает в тесном
сотрудничестве с Международной электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам
стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами Директив ISO/IEC, Часть 2.
Проекты руководств, принятые ответственным комитетом или группой, рассылаются комитетам-
членам на голосование. Их опубликование в качестве Руководства требует одобрения, по меньшей
мере, 75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует обратить внимание на то, что некоторые элементы этого документа могут быть объектом
патентных прав. ISO не несет ответственности за идентификацию каких-либо или всех таких патентных
прав.
Руководство ISO 35 подготовлено Комитетом ISO по стандартным образцам (РЕМКО).
Настоящее третье издание аннулирует и заменяет второе издание (Руководство ISO 35:1989), в
котором все пункты, относящиеся к оценке неопределенности измерения, были основательно
пересмотрены. Данное издание также обеспечивает современное описание технических вопросов,
относящихся к производству и аттестации стандартных образцов.
© ISO 2006 – Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
Введение
Производство, характеризация и аттестация стандартных образцов (RMs) являются ключевой
деятельностью по улучшению и поддержанию всемирной когерентной системы измерений. В
соответствии с Руководствами ISO 32 и 33 аттестованные стандартные образцы (CRMs) используются
для калибровки, контроля качества и подтверждения правильности методов, а также для
приписывания значений другим материалам, которые в свою очередь могут быть также CRMs. Кроме
того, CRMs используются для поддержания или установления прослеживаемости к условным шкалам,
таким как октановое число, шкалы твердости или рН. Наконец, но не в меньшей степени, отобранные
чистые вещества также используются для поддержания международной температурной шкалы.
Для производителей аттестованных CRMs разработаны три Руководства ISO, которые помогают
установке оборудования для производства и аттестации RMs, обеспечивая качество таким образом
произведенных аттестованных CRMs в соответствии с требованиями конечного пользователя.
Руководство ISO 34 устанавливает требования, которым должен удовлетворять производитель
аттестованного CRM в отношении демонстрации его компетенции, в то же время это Руководство
оказывает помощь в достижении этих требований. На достаточно общем уровне настоящее
Руководство предлагает модели для исследований однородности, стабильности и характеризации
предполагаемого аттестованного CRM. Руководство ISO 31 описывает формат и содержание
Сертификатов для аттестованных CRMs.
В отдельных случаях настоящее Руководство можно представить как применение Руководства по
выражению неопределенности в измерениях (GUM) в отношении особенностей производства
аттестованных CRMs. Там, где это допустимо, настоящее Руководство делает Ccылку на GUM, так как
последнее подробно описывает оценку неопределенности измеренного значения. Настоящее
Руководство служит дополнением GUM в том смысле, что оно обеспечивает дополнение в отношении
включения неопределенностей из-за оставшейся неоднородности подготовленной порции и
нестабильности аттестованного CRM в неопределенность значений свойства и определение этих
составляющих неопределенности.
Хотя настоящее Руководство разрабатывалось для поддержания наилучшей практики производства и
характеризации CRM, использование его без тщательного рассмотрения являются ли специальные части
приемлемыми для конкретного аттестованного СRM может послужить основой неправильного или
недостоверного определения значений его свойств (или их неопределенностей). Пользователь настоящего
документа должен считать, что оно не может заменить «критического обдумывания, интеллектуально
честного и профессионального искусства» (GUM:1993, 3.4.8). Качество аттестованного СRM зависит как от
этих аспектов, так и от использования соответствующих процедур и методов.
Основательное знание материала и его свойств, а также методов измерения, используемых при
исследовании однородности, стабильности и характеризации материала, наряду с серьезным знанием
статистических методов, являются необходимыми для правильной обработки и интерпретации
экспериментальных данных при реализации типового проекта аттестации. Именно такая комбинация
этих требуемых знаний делает производство и аттестацию RMs такой сложной. Наибольшей
проблемой таких проектов является сочетание таких знаний, позволяющее спокойно выполнить план
проекта.
Большинство положений настоящего Руководства может быть применимо для производства RMs.
Требования, такие как прослеживаемость значений свойств, необходимость полной оценки
неопределенности измерений, среди всего прочего, распространяются на большинство RMs, чтобы
служить, например, в качестве мер калибровки или в качестве средств для контроля метода или для
приписывания значения другому материалу.
Фармакопейные эталоны и вещества созданы и распределяются фармацевтическими полномочными
органами в соответствии с общими принципами настоящего Руководства. Существуют специальные
руководства для производства такого рода RMs. Необходимо, однако, отметить, что
фармацевтические уполномоченные используют различные подходы, чтобы предоставить
пользователю информацию, указанную в сертификатах анализа, и о сроках годности. Кроме того,
неопределенность их приписанных значений не приводится, так как это не разрешается предписанным
применением этих RMs в соответствующих кратких описаниях-инструкциях
vi © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
Стандартные образцы. Основные и статистические
принципы аттестации
1 Область применения
В настоящем Руководстве изложены статистические принципы, чтобы помочь в понимании и развитии
достоверных методов для установления значений свойств стандартного образца, включая оценку
сопровождающего его значения неопределенности и установления его метрологической
прослеживаемости. Стандартные образцы (RMs), которые описываются в данном Руководстве, обычно
сопровождаются сертификатом и называются аттестованными стандартными образцами (CRM).
Данное Руководство используют для установления полного потенциала CRMs, как помощь для
обеспечения сравнимости, точности и совместимости результатов измерения с национальными или
международными шкалами.
Для того чтобы быть сравнимыми в пределах границ и во времени, измерения должны быть
прослеживаемыми с соответствующими опорными значениями. CRMs играют ключевую роль во
внедрении концепции прослеживаемости результатов измерения в химии, биологии и физике среди
других наук, связанных с материалами и/или образцами. В лабораториях используют CRMs, как легко
доступные эталоны для установления прослеживаемости их результатов измерений с
международными эталонами. Значения свойств, представленных CRMs, могут быть сделаны
прослеживаемыми к единицам СИ или другим согласованным международным единицам через
производство. Данное Руководство объясняет, как можно разработать методы, чтобы получить хорошо
обоснованные значения свойств, прослеживаемые к соответствующим установленным опорным
значениям. Оно охватывает очень широкий диапазон материалов (матрицы), начиная от газовых
смесей, кончая биологическими материалами, а также очень широкий круг свойств - от химического
состава до физических и иммунологических свойств.
Подходы, описанные в Руководстве, не являются исчерпывающими во всех отношениях по отношению
к производству RM и установлению значений свойств, включая сопровождающие их неопределенности.
Подходы, данные в этом Руководстве, можно считать основными для производства и оценки больших
групп RMs, но необходимо вводить различные поправки в каждом частном случае. Описанные
статистические методы иллюстрируют означенные подходы и предполагают, например, нормальное
распределение данных. В частности, когда данные отличаются от нормального распределения, другие
статистические методы могут быть более предпочтительными для получения достоверных оценок
значений свойств, и сопровождающих неопределенностей. Данное Руководство описывает в общих
чертах модели проектов для производства CRM.
2 Нормативные ссылки
Следующие документы необходимы для применения данного Руководства. Для датированных ссылок
необходимы только перечисленные ниже издания. Для недатированных ссылок необходимы
последние издания ссылочного документа (включая все поправки).
ISO 3534-1, Статистика. Словарь и обозначения. Часть 1. Вероятность и основные
статистические термины
ISO Guide 30, Термины и определения, используемые в связи с RM
Руководство по выражению неопределенности в измерениях. BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP,
†
OIML, 1993, (данное издание было исправлено и отпечатано вновь в 1993)
†
Это издание было исправлено и переиздано в 1995 г.
© ISO 2006 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
Международный словарь основных и общих терминов в метрологии. BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC,
IUPAP, OIML, 1993
ПРИМЕЧАНИЕ «Руководство по выражению неопределенности в измерениях» в дальнейшем будем писать,
как “GUM”, а Международный словарь основных и общих терминов в метрологии.“VIM”.
3 Термины, определения и обозначения
Термины и определения для целей данного документа даются в ISO 35434-1, ISO Guide 30 и VIM.
Используемые обозначения даются в Разделе 4.
3.1
стандартный образец
reference material
RM
материал (вещество), достаточно однородный и стабильный относительно одного или более
определенных свойств, которые были установлены, чтобы он был пригодным для предполагаемого
использования в измерительном процессе
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Стандартный образец – это родовой термин.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Свойства могут быть количественными или качественными (например, идентичность веществ
или образцов).
ПРИМЕЧАНИЕ 3 Направление использования могут включать калибровку измерительной системы, оценку
методики выполнения измерений, установление значений для других материалов, контроль качества.
ПРИМЕЧАНИЕ 4 Стандартный образец может быть использован только для специальной цели в данном
измерении.
3.2
аттестованный стандартный образец
certified reference material
CRM
стандартный образец, характеризованный метрологически достоверной процедурой для одного или
более определенных свойств, сопровождаемый сертификатом, который содержит значение
специфического свойства, связанную с ним неопределенность и информацию о его метрологической
прослеживаемости
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Понятие «значение» включает в себя качественные характерные признаки, такие как
тождественность или порядок следования. Неопределенности для таких признаков могут быть выражены как
вероятности.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Метрологически достоверные процедуры для производства и аттестации стандартных
образцов приведены, среди прочих, в Guide ISO 34 и данном Руководстве.
ПРИМЕЧАНИЕ 3 Guide ISO 31 рекомендует содержание сертификатов.
3.3
значение свойства
property value
(стандартного образца) значение, приписанное величине, представляющей физическое, химическое
или биологическое свойство аттестованного стандартного образца
3.4
характеризация
characterization
(стандартного образца) – процесс определения значений свойства стандартного образца, как часть
процесса аттестации
2 © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Процесс характеризации обеспечивает получение значений свойств, которые должны быть
определены количественно.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 При аттестации партии характеризация относится к значениям свойства всей партии.
3.5
однородность от упаковки к упаковке
between-bottle homogeneity
изменение свойства стандартного образца от упаковки к упаковке
ПРИМЕЧАНИЕ Понимается, что термин «однородность от упаковки к упаковке» используется для разных
видов упаковки (например, пробирок, пузырьков, ампул, флаконов, бутылочек) и других геометрических форм для
испытуемых образцов.
3.6
однородность внутри упаковки
within-bottle homogeneity
изменение свойства в одной упаковке стандартного образца
3.7
смешивание
blending
смесь двух или более матричных материалов для получения материала с определенными свойствами
3.8
матричный материал
matrix material
материал (вещество), отобранный из естественной природы, промышленной продукции или ином
месте
ПРИМЕРЫ Почва, питьевая вода, воздух.
3.9
присадка (добавка)
spiking
добавление известного количества соединения или элемента к матричному материалу (веществу)
3.10
кратковременная стабильность
short-term stability
стабильность свойства стандартного образца во время транспортировки при определенных условиях
перевозки
3.11
долговременная стабильность
long-term stability
стабильность свойства стандартного образца при определенных условиях хранения у поставщика
аттестованного стандартного образца
3.12
срок службы
life time
(стандартного образца) временной интервал, в течение которого стандартный образец может быть
использован
3.13
срок хранения
shelf life
(стандартного образца или аттестованного стандартного образца) временной интервал, в течение
которого поставщик аттестованного стандартного образца гарантирует его стабильность
© ISO 2006 – Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
ПРИМЕЧАНИЕ Срок хранения эквивалентен сроку действия сертификата (его юридической силе), как описано
в Guide ISO 31.
4 Обозначения
∗
А обозначение смещения (ANOVA )
i
a число групп (ANOVA)
B обозначение смещения (ANOVA)
i
b число подгрупп (ANOVA)
)
2
ε обозначение погрешности (ANOVA)
k коэффициент охвата
MS средне-квадратическое значение (ANOVA)
n число наблюдений
n (эффективное) число элементов (под)групп (ANOVA)
0
p число лабораторий, участвующих в совместном исследовании
s стандартное отклонение (не)однородности от упаковки к упаковке
bb
s стандартное отклонение, связанное с недостатком сходимости
lor
s стандартное отклонение долговременной (не)стабильности
lts
s стандартное отклонение повторяемости (сходимости)
r
s стандартное отклонение вследствие (не)стабильности
stab
s стандартное отклонение кратковременной (не)стабильности
sts
s стандартное отклонение однородности внутри упаковки
wв
SS сумма квадратов (ANOVA)
∗
Дисперсионный анализ
2
(в настоящем Руководстве термин «погрешность» используется в строго статистическом смысле как
разность между наблюдаемым значением величины и её математическим ожиданием) (дисперсионный
анализ)
4 © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
u стандартная неопределенность, связанная с (не)однородностью от упаковки к упаковке
bb
u стандартная неопределенность, связанная с характеризацией
char
u стандартная неопределенность значения свойства
CRM
u стандартная неопределенность, связанная с долговременной (не)стабильностью
lts
u стандартная неопределенность, связанная с кратковременной (не)стабильностью
sts
U расширенная неопределенность значения свойства
CRM
x значение свойства, полученное при характеризации
char
x значение свойства CRM
CRM
δx обозначение погрешности для (не)однородности от упаковки к упаковке
bb
δx обозначение погрешности для долговременной (не)стабильности
lts
δx обозначение погрешности для кратковременной (не)стабильность
sts
x результат единичного измерения в эксперименте (ANOVA)
ij
μ математическое ожидание (среднее по совокупности)
ПРИМЕЧАНИЕ 1 В некоторых пунктах используются обозначения для иллюстрации типичных подходов к
решению статистических задач в проектах аттестации и они поясняются в тексте.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Обозначения MS и SS были приняты из литературы и не соответствуют правилам ISO в
отношении использования обозначений. Однако чувствуется, что для четкости понимания следует отдать
предпочтение условным обозначениям, принятым в научной литературе.
5 Планирование проекта аттестации
5.1 Общие положения
Производство CRM требует большого объема планирования перед началом работы над проектом. Основная
часть планирования связана с необходимым количеством требуемого материала, а также с планированием
однородности, стабильности и проведения характеризации. Планирование также включает выбор
соответствующих методов измерения для таких процедур. Число отбираемых проб является очень важной
переменной в процессе планирования. Число проб и количество сырьевого материала зависит от этих
факторов. В разделах о проверке однородности (Раздел 7), проверке стабильности (Раздел 8) и
характеризации (Разделы 9 и 10) данного Руководства будут представлены рекомендации, как планировать и
выполнять эти процессы в рамках проекта аттестации. Изучение осуществимости может также являться
частью плана проекта.
5.2 Подготовка проекта
Планирование проекта начинается с определения того, какой CRM должен быть произведен. Типичный
пример такого определения гласит:
© ISO 2006 – Все права сохраняются 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(R)
«подготовка СRM почвы, содержащего ряд следововых элементов при соответственно значимом
уровне концентрации для экоаналитической химии с неопределенностью аттестованных
значений менее или равной значению х % »
Данное определение охватывает проект достаточно хорошо. Важность для химии окружающей среды
может различаться от случая к случаю, но это достаточно сужает диапазон материалов. Более того,
слово «почва» также ограничивает число вариантов для матрицы. Во всех случаях очень важно
определить, что должно быть произведено. На этапе планирования проекта подготовка может быть
определена более подробно. И, наконец, заданная неопределенность будет служить гарантией того,
что материал (вещество) будет подходящим для предназначенного использования. Например,
неопределенности, связанные со значениями, воспроизводимыми калибровочными эталонами,
должны быть значительно меньше, чем неопределенности, связанные со
...
GUIDE 35
Reference materials — General
and statistical principles for
certification
Third edition 2006
©
ISO 2006
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2006
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
Contents Page
Foreword. v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols. 2
4 Symbols . 3
5 Design of a certification project . 4
5.1 General. 4
5.2 Project definition. 5
5.3 Transport issues. 5
5.4 Collection of starting material . 5
5.5 Feasibility study. 6
5.6 Required lifetime and shelf life. 6
5.7 Sample preparation . 6
5.8 Homogeneity study. 8
5.9 Stability study . 8
5.10 Choice of measurement methods. 9
5.11 Certification . 10
5.12 Summary of project design . 10
6 Evaluating measurement uncertainty. 11
6.1 Basis for evaluating the uncertainty of a property value of a (C)RM . 11
6.2 Basic model for a batch characterization .12
6.3 Uncertainty sources . 13
6.4 Issues with distribution functions . 13
6.5 Use of ratios . 14
6.6 Choice of a coverage factor. 14
6.7 Recertification . 14
7 Homogeneity study. 15
7.1 Preamble. 15
7.2 Materials . 15
7.3 Concept of homogeneity. 16
7.4 Practice . 16
7.5 Measurements. 16
7.6 Statistically valid sampling schemes and trend analysis. 17
7.7 Evaluating a homogeneity study. 17
7.8 Between-bottle homogeneity study. 18
7.9 Insufficient repeatability of the measurement method. 19
7.10 Within-bottle homogeneity . 19
8 Stability study . 20
8.1 Types of (in)stability. 20
8.2 Designs of experiments . 21
8.3 Evaluation of results. 22
8.4 Stability monitoring . 25
8.5 Determination of the shelf life in relation to the long-term stability. 27
9 Determination of the property values. 27
9.1 General. 27
9.2 Establishing and demonstrating traceability. 28
© ISO 2006 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
9.3 Practical approaches . 30
9.4 Measurement design . 31
9.5 Property-related considerations. 35
10 Data and uncertainty evaluation. 38
10.1 Models. 38
10.2 Data formats . 38
10.3 Distributions . 40
10.4 Data screening. 41
10.5 Data evaluation. 41
10.6 Uncertainty evaluation. 43
10.7 Uncertainty-based evaluation. 44
10.8 Specific issues . 45
11 Certification . 46
Annex A (informative) Statistical approaches . 48
Annex B (informative) Examples. 53
Bibliography . 62
iv © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
Draft Guides adopted by the responsible Committee or Group are circulated to the member bodies for voting.
Publication as a Guide requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO Guide 35 was prepared by the ISO Reference Materials Committee (REMCO).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO Guide 35:1989), of which all clauses referring
to the estimation of measurement uncertainty have been thoroughly revised. This revision also provides an
up-to-date description of the technical issues related to the production and certification of reference materials.
© ISO 2006 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
Introduction
The production, characterization and certification of reference materials (RMs) is a key activity in improving
and maintaining a worldwide coherent system of measurements. As detailed in ISO Guide 32 and
ISO Guide 33, certified reference materials (CRMs) are used for calibration, quality control and method
validation purposes, as well as for the assignment of values to other materials, which in turn can also be
CRMs. Furthermore, CRMs are used to maintain or establish traceability to conventional scales, such as the
octane number, hardness scales and pH. Last, but not least, selected pure substances are also used to
maintain the international temperature scale.
For producers of CRMs, there are three ISO Guides that assist the set-up of a facility to produce and certify
RMs and to ensure that the quality of thus-produced CRMs meet the requirements of the end-users.
ISO Guide 34 outlines the requirements to be met by a CRM producer to demonstrate competence, whereas
this Guide provides assistance on how to meet these requirements. At a fairly generic level, this Guide
provides models for homogeneity testing, stability testing, and the characterization of the candidate CRM.
ISO Guide 31 describes the format and contents of certificates for CRMs.
In some ways, this Guide can be seen as an application of the Guide to the Expression of Uncertainty in
Measurement (GUM) with respect to the peculiarities of the production of CRMs. Where possible, this Guide
makes reference to the GUM, as the latter describes in detail how to evaluate measurement uncertainty of a
value obtained from measurement. This Guide complements the GUM in a sense that it provides additional
guidance with respect to the inclusion of the uncertainties due to the (remaining) batch inhomogeneity and
instability of the CRM in the uncertainty of the property values, and the determination of these uncertainty
contributions.
Although this Guide has been developed to support best practice in the production and characterization of
RMs, using it without carefully considering whether specific parts are applicable to the particular CRM may still
cause its property values (and their uncertainties) to be established on a wrong or faulty basis. A user of this
type of documentation should consider that it cannot substitute for “critical thinking, intellectual honesty and
professional skill” (GUM:1993, 3.4.8). The quality of the “product” CRM depends as much on these aspects as
on the use of proper procedures and methods.
Thorough knowledge of the material and its properties, and of the measurement methods used during
homogeneity testing, stability testing and characterization of the material, along with a thorough knowledge of
the statistical methods, are needed for correct processing and interpretation of experimental data in a typical
certification project. It is the combination of these required skills that makes the production and certification of
RMs so complex. The greatest challenge in these projects is to combine these skills to allow a smooth
implementation of the project plan.
Most of the contents of this Guide can be applicable to the production of RMs. Requirements such as the
traceability of the property values, the necessity of a full evaluation of measurement uncertainty, among others,
apply to most categories of RMs to serve, for example, as calibrants or as a means to check the performance
of a method, or to assign a value to another material.
Pharmacopoeial standards and substances are established and distributed by pharmacopoeial authorities
following the general principles of this Guide. Specific guidance for the production of these kinds of RMs exists.
It should be noted, however, that a different approach is used by the pharmacopoeial authorities to give the
user the information provided by certificates of analysis and expiration dates. Also, the uncertainty of their
assigned values is not stated since it is not permitted by the prescribed use of these RMs in the relevant
compendia.
vi © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
Reference materials — General and statistical principles for
certification
1 Scope
This Guide gives statistical principles to assist in the understanding and development of valid methods to
assign values to properties of a reference material, including the evaluation of their associated uncertainty,
and establish their metrological traceability. Reference materials (RMs) that undergo all steps described in this
Guide are usually accompanied by a certificate and called a certified reference material (CRM). This Guide
will be useful in establishing the full potential of CRMs as aids to ensure the comparability, accuracy and
compatibility of measurement results on a national or international scale.
In order to be comparable across borders and over time, measurements need be traceable to appropriate and
stated references. CRMs play a key role in implementing the concept of traceability of measurement results in
chemistry, biology and physics among other sciences dealing with materials and/or samples. Laboratories use
these CRMs as readily accessible measurement standards to establish traceability of their measurement
results to international standards. The property values carried by a CRM can be made traceable to SI units or
other internationally agreed units during production. This Guide explains how methods can be developed that
will lead to well established property values, which are made traceable to appropriate stated references. It
covers a very wide range of materials (matrices), ranging from gas mixtures to biological materials, and a very
wide range of properties, ranging from chemical composition to physical and immunoassay properties.
The approaches described in this Guide are not intended to be comprehensive in every respect of the
production of an RM and the establishment of its property values, including the associated uncertainties. The
approaches given in this Guide can be regarded as mainstream approaches for the production and value
assignment of large groups of RMs, but appropriate amendments can be needed in a particular case. The
statistical methods described exemplify the outlined approaches, and assume, e.g., normally distributed data.
In particular when data are definitely not normally distributed, other statistical methods may be preferred to
obtain valid property values and associated uncertainties. This Guide describes in general terms the design of
projects to produce a CRM.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3534-1, Statistics — Vocabulary and symbols — Part 1: Probability and general statistical terms
ISO Guide 30, Terms and definitions used in connection with reference materials
1)
Guide to the expression of uncertainty in measurement. BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, 1993
1) This edition was corrected and reprinted in 1995.
© ISO 2006 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
International vocabulary of basic and general terms in metrology. BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP,
OIML, 1993
NOTE The “Guide to the expression of uncertainty in measurement” will hereafter be referred to as “GUM”, whereas
the “International vocabulary of basic and general terms in metrology” will be referred to as “VIM”.
3 Terms, definitions and symbols
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 3534-1, ISO Guide 30 and VIM,
together with the following, apply. The symbols to be used are given in Clause 4.
3.1
reference material
RM
material, sufficiently homogeneous and stable with respect to one or more specified properties, which has
been established to be fit for its intended use in a measurement process
NOTE 1 RM is a generic term.
NOTE 2 Properties can be quantitative or qualitative (e.g. identity of substances or species).
NOTE 3 Uses can include the calibration of a measurement system, assessment of a measurement procedure,
assigning values to other materials, and quality control.
NOTE 4 An RM can only be used for a single purpose in a given measurement.
3.2
certified reference material
CRM
reference material, characterized by a metrologically valid procedure for one or more specified properties,
accompanied by a certificate that provides the value of the specified property, its associated uncertainty, and
a statement of metrological traceability
NOTE 1 The concept of value includes qualitative attributes such as identity or sequence. Uncertainties for such
attributes may be expressed as probabilities.
NOTE 2 Metrologically valid procedures for the production and certification of reference materials are given in, among
others, ISO Guide 34 and this Guide.
NOTE 3 ISO Guide 31 gives guidance on the contents of certificates.
3.3
property value
〈of a reference material〉 value attributed to a quantity representing a physical, chemical or biological property
of a (certified) reference material
3.4
characterization
〈of a reference material〉 process of determining the property values of a reference material, as part of the
certification process
NOTE 1 The characterization process provides the values for the properties to be quantified.
NOTE 2 In batch certifications, the characterization refers to the property values of the batch.
3.5
between-bottle homogeneity
bottle-to-bottle variation of a property of a reference material
NOTE It is understood that the term “between-bottle homogeneity” applies to other types of packages (e.g. vials) and
other physical shapes and test pieces.
2 © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
3.6
within-bottle homogeneity
variation within one bottle of a property of a reference material
3.7
blending
mixing of two or more matrix materials to obtain a material with specific properties
3.8
matrix material
material as sampled from nature, industrial production or elsewhere
EXAMPLES Soil, drinking water, air.
3.9
spiking
adding a known amount of a compound or element to a matrix material
3.10
short-term stability
stability of a property of a reference material during transport under specified transport conditions
3.11
long-term stability
stability of a property of a reference material under specified storage conditions at the CRM-producer
3.12
life time
〈of a reference material〉 time interval during which a reference material may be used
3.13
shelf life
〈of an RM/CRM〉 time interval during which the producer of the CRM warrants its stability
NOTE The shelf life is equivalent to the period of validity of the certificate, as described in ISO Guide 31.
4 Symbols
A bias term (ANOVA)
i
a number of groups (ANOVA)
B bias term (ANOVA)
i
b number of subgroups (ANOVA)
2)
ε error term (ANOVA)
k coverage factor
MS mean square (ANOVA)
n number of observations
n (effective) number of (sub)group members (ANOVA)
0
2) Throughout this Guide, the term error is used in the strict statistical sense, that is the difference between an observed
value and its mathematical expectation.
© ISO 2006 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
p number of laboratories in a collaborative study
s between-bottle (in)homogeneity standard deviation
bb
s standard deviation due to lack of repeatability
lor
s long-term (in)stability standard deviation
lts
s repeatability standard deviation
r
s standard deviation, due to (in)stability
stab
s short-term (in)stability standard deviation
sts
s within-bottle standard deviation
wb
SS sum of squares (ANOVA)
u standard uncertainty due to between-bottle (in)homogeneity
bb
u standard uncertainty due to characterization
char
u standard uncertainty of a property value
CRM
u standard uncertainty due to long-term (in)stability
lts
u standard uncertainty due to short-term (in)stability
sts
U expanded uncertainty of a property value
CRM
x property value as obtained from characterization
char
x property value of a CRM
CRM
δx error term denoting between-bottle (in)homogeneity
bb
δx error term denoting long-term (in)stability
lts
δx error term denoting short-term (in)stability
sts
x result of a single measurement in the experiment (ANOVA)
ij
µ population mean (expectation)
NOTE 1 In some clauses, symbols are used to illustrate typical approaches to solve statistical issues in certification
projects. These are explained in the text.
NOTE 2 The symbols MS and SS have been adopted from literature, and do not conform the ISO rules with respect to
the use of symbols. For clarity however, it is felt that the convention in the scientific literature should prevail.
5 Design of a certification project
5.1 General
The production of a CRM requires a great deal of planning prior to undertaking any actual activity in the
project. A substantial part of the planning deals with the amount of material needed, as well as with the design
of the homogeneity, stability and characterization studies. The design also includes the choice of appropriate
measurement methods for these studies. The number of samples to be produced is a very important variable
in the planning process. The number of samples and the amount of raw material depend on all these factors.
In the clauses about homogeneity testing (Clause 7), stability testing (Clause 8), and characterization
(Clauses 9 and 10), guidance will be provided on how to plan and implement these processes as part of the
certification project. A feasibility study may also be part of the project plan.
4 © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO GUIDE 35:2006(E)
5.2 Project definition
The planning of a project starts with the definition of what CRM is to be produced. A typical example of such a
definition reads as follows:
“preparation of a soil CRM containing a series of trace elements at relevant content levels for
environmental analytical chemistry with an uncertainty associated with the certified values of less than or
equal to x %”
This definition covers the project quite well. What is relevant for environmental chemistry may differ from case
to case, but it sufficiently narrows the range of materials. Likewise, “soil” also narrows the number of options
for the matrix. In all cases it is important to specify what is to be produced. During the design stage of the
project, the definition can be specified in more detail. Finally, the target uncertainty specified ensures that the
material will be fit for its intended use. For example, uncertainties associated with values of calibration
standards should be considerably smaller than uncertainties associated with values of materials for validation
of trace environmental analytical methods.
The proper choice of the “stated references” whereto traceability of the property values is established is a
major design issue; it strongly depends on what references are available, what is necessary in order for the
particular CRM to serve the laboratories performing these measurements routinely, and what is technically
feasible. As CRMs are primarily used to make later measurements traceable, the choice of proper references
is crucial to the value of the CRM produced, both metrologically and commercially.
The scope for which the CRM is to be used should be stated as well. In most cases, the scope of use is
implied by the project definition, but sometimes it needs further elaboration. Such a scope of use does not
necessarily exclude other uses, but it should be kept in mind that such uses are not (necessarily) covered by
the certificate or documentation provided. The scope for which the RM is to be used can be based on
legislation and/or international treaties.
5.3 Transport issues
Prior to starting the actual work, it is important to consider whether the CRM, once ready, can be shipped in
agreement with existing regulations. Many CRMs impose a risk with regard to health or safety when people
are exposed to the material directly. Proper packaging and appropriate labelling are primary requirements to
meet regulations for the transport of (potentially) hazardous
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.