В статье представлены исторические и метрологические аспекты развития системы метрологического обеспечения средств и систем измерений расхода и количества жидкости в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. Обоснована целесообразность метода косвенных измерений при передаче единиц расхода и количества жидкости для установок поверочных с весовыми устройствами с учетом источников неопределенности, обусловленных динамическими влияющими факторами на метрологические характеристики поверочных установок с весовыми устройствами, наряду с методами непосредственного сличения и сличения при помощи эталона сравнения. Разъяснены методологические подходы, используемые при наличии воздействий на статическую модель измерений расхода и количества жидкости, обусловленные динамическими изменениями основных параметров потока жидкости (колебаний расхода, температуры, давления жидкости в напорном трубопроводе) и гидродинамическими особенностями при истечении потока жидкости из среза сопла переключателя потока (формирование равномерного профиля скорости и степень заполнения жидкостью среза сопла).

Современные международные требования в сфере стандартизации лекарственных средств определяют актуальность разработки стандартных образцов (СО) для контроля качества лекарственных препаратов различного происхождения, в том числе и биологического. В связи со сложностью мониторинга качества биопрепаратов, обусловленной вариабельностью используемых биологических систем, первоочередной является разработка и аттестация биологических СО. Целью данного обзора является изложение порядка разработки и аттестации биологических СО, включая рассмотрение общих принципов проведения испытаний и расчета метрологических характеристик, на основании анализа отечественной и зарубежной нормативной базы по СО.

Изотермическая калориметрия титрования (ИТК) позволяет исследовать тепловые эффекты различных химических и физико-химических процессов, в том числе и процессов растворения. Данный метод является сравнительно новым. Поэтому активное расширение области его применения выявило ряд проблем. Например, в рассматриваемой статье поднимается проблема недостаточного метрологического обеспечения изотермических калориметров титрования, что приводит к несогласованности результатов, полученных на различных моделях калориметров, а также к их несоответствию литературным данным. Используемые в настоящее время электрическая и химическая процедуры калибровки калориметров не являются универсальными и имеют ряд ограничений при их применении. Целью настоящего исследования является выработка основных подходов к созданию сертифицированных стандартных образцов с аттестованным значением количества теплоты физико-химических взаимодействий с установленной метрологической прослеживаемостью к основным единицам SI.

В ходе выполнения исследования проведен анализ состояния метрологического обеспечения в области измерений ИТК, сформулированы основные требования к веществам – кандидатам на роль СО; оценена целевая неопределенность значения интегральной теплоты разведения растворов пропанола-1 путем анализа характеристик рабочих средств измерений, что позволило установить требования к методу измерений, применяемому для характеризации СО. Предложен и опробован метод определения аттестованного значения количества интегральной теплоты разведения, обеспечивающий прослеживаемость к государственному первичному специальному эталону единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133.

В перспективе для реализации проекта необходимо продолжение исследований с целью получения экспериментальных данных по характеризации, оценке однородности и стабильности материала СО, обработки полученных результатов и оценки неопределенности аттестованного значения, что позволит завершить разработку стандартных образцов.

Метрологическая прослеживаемость результатов исследований качественных свойств биологических субстанций является на сегодняшний день нерешенной задачей. В первую очередь, это связано с отсутствием ГСО качественных свойств, отсутствием требований и практик применения в области метрологии инструментов, обеспечивающих прослеживаемость результатов исследований качественных свойств, каковыми являются и последовательность нуклеотидов нуклеиновых кислот, ДНК, РНК, и цвет мочи, и буквенные коды.

В ходе проведенного исследования обоснована актуальность разработки теории, требований и практики применения в российской метрологии инструментов обеспечения прослеживаемости результатов исследований качественных свойств. Приведены различия между процессом измерений и процессом исследований качественных свойств. Предложен проект цепи метрологической прослеживаемости результата исследований качественных свойств к международному протоколу гармонизации с учетом того факта, что первичных эталонов качественных свойств не существует, так же как и не существует первичных референтных методик измерений качественных свойств. Приведены методы установления аттестованных характеристик стандартных образцов фрагмента митохондриальной ДНК человека и инактивированного штамма «ГК2020/1» коронавируса SARS-CoV-2, в том числе дополнительных характеристик качественного свойства «последовательность нуклеотидов нуклеиновых кислот». Таким образом, установлено, что неопределенность качественных свойств может быть выражена как вероятность или уровень доверия. Стандартные образцы качественных свойств представляют большой интерес в качестве средств метрологического обеспечения достоверности идентификации качественных свойств биологических субстанций, к которым в том числе относится последовательность нуклеотидов ДНК (гены) человека.

Основная значимость исследования состоит в создании предпосылок к применению приведенных в работе выводов для создания новой ветви метрологии, которая будет относится к созданию методов и средств обеспечения достоверных результатов определений качественных свойств веществ и материалов.

Газоаналитические измерения, являясь одним из видов измерений физико-химического состава и свойств веществ, охватывают большой объем измерительных задач в различных сферах жизнедеятельности человека. Основными средствами поверки газоаналитических средств измерений являются рабочие эталоны 1-го и 2-го разряда: стандартные образцы состава газовых смесей в баллонах под давлением, меры –  источники микропотоков газов и паров, генераторы газовых смесей.

Целью данного исследования являлось обобщение многолетнего опыта специалистов научно-исследовательского отдела государственных эталонов в области физико-химических измерений ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» в части применения стандартных образцов –  имитаторов для метрологического обеспечения газоаналитических средств измерений, выявление и анализ основных факторов, позволяющих применять имитаторы при испытаниях и поверке средств измерений.

В ходе исследования рассмотрены основные особенности применения стандартных образцов состава газовых смесей в баллонах под давлением в качестве имитаторов реальных сред при метрологическом обеспечении газоаналитических средств измерений, описаны основные различия имитаторов по их эквивалентности с реальной средой, разработаны подходы к оценке возможности применения имитаторов, изучены особенности проведения испытаний в целях утверждения типа и поверки средств измерений с применением имитаторов.

Практическая значимость проведенного исследования заключается в возможности использования результатов метрологами в решении практических задач, возникающих при испытаниях в целях утверждения типа, поверке и калибровке газоаналитических средств измерений.

В настоящей работе приведены сравнительные характеристики отечественного и международного подходов по оценке нестабильности стандартных образцов, описаны предполагаемые изменения в Р 50.2.031-2003. Предложен математический аппарат и алгоритм действий для оценки стандартной неопределенности от нестабильности и срока годности стандартного образца. Рассмотрены подходы к оцениванию неопределенности от нестабильности в случаях отсутствия и наличия значимого тренда аттестованной характеристики стандартного образца во времени. Показано, что существует обоснование минимального количества измерений для исследования стабильности стандартного образца. Установлено, что сглаживание результатов измерений при оценке стабильности стандартного образца приводит к назначению завышенного срока годности.

Производство, характеризация и сертификация (аттестация) стандартных образцов (СО) является ключевой деятельностью в обеспечении метрологической прослеживаемости результатов измерений в самых различных отраслях промышленности. Одним из источников неопределенности СО является стандартная неопределенность от неоднородности. Оценивание стандартной неопределенности базируется на методе дисперсионного анализа в соответствии с ГОСТ 8 .531-2002, ISO Guide 35:2017.

Основное отличие разработанных алгоритмов от ISO Guide 35:2017 – э то проработка конкретных алгоритмов, пригодных для расчета и автоматизации, основное отличие от ГОСТ 8 .531-2002 – э то актуализация расчета стандартной неопределенности от неоднородности, когда она сравнима со стандартной неопределенностью измерений типа А. Разработанные алгоритмы опробованы на различных примерах, в том числе на модельных данных доказана их применимость.

Целью исследования являлась разработка алгоритмов расчета стандартной неопределенности от неоднородности СО состава и свойств дисперсных и монолитных материалов.

В задачи исследования входило проведение анализа алгоритмов, изложенных в ГОСТ 8.531-2002 и ISO Guide 35:2017, и на основе данных алгоритмов –  разработка и апробация новых алгоритмов расчета стандартной неопределенности от неоднородности.

Результаты исследований показали, что для оценки неопределенности от неоднородности более эффективно использовать подход, изложенный в ISO Guide 35:2017, который модернизирован и учитывает массу наименьшей представительной пробы. Отдельно следует отметить, что разработанный алгоритм применим как для исследования показателей состава, так и свойств твердых и жидких веществ и материалов.

Таким образом, для гармонизации ГОСТ 8 .531-2002 и ISO Guide 35:2017, а также для повышения доверия к результатам определения метрологических характеристик СО в России и обеспечения единства измерений на международном уровне модернизированные алгоритмы будут использованы при пересмотре ГОСТ 8 .531-2002.

В настоящей работе на основе модели данных межлабораторного эксперимента, содержащих скрытые неопределенности, разработаны алгоритмы характеризации стандартных образцов, позволяющие оценить скрытые неопределенности и с учетом этих оценок скорректировать данные и получить согласованное значение аттестуемой характеристики. Методом Монте-Карло произведено исследование свойств оценок скрытых неопределенностей, а также исследование новых алгоритмов в сравнении с традиционными.

Установление и контроль метрологических характеристик определения микроэлементов в биологических материалах является актуальной задачей в силу широкого применения этих измерений в медицинской лабораторной диагностике.

В ходе проведенного исследования представлен процесс разработки первичной референтной методики измерений массовой доли и молярной концентрации меди и цинка в биологических материалах методом масс-спектрометрии с изотопным разбавлением. Определены оптимальные условия пробоподготовки и измерений методом изотопного разбавления и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с целью повышения точности. Изучены источники неопределенности, оценен вклад каждого источника в бюджет неопределенности. При аттестации разработанной методики измерений определены метрологические характеристики: диапазон измерений массовой доли меди и цинка от 1 ∙ 10^–6 до 1,5 ∙ 10^–3 %, диапазон измерений молярной концентрации меди и цинка от 2 до 20 мкмоль/дм³, относительная расширенная неопределенность измерений массовой доли меди –  (7,1–7,5) %, относительная расширенная неопределенность измерений массовой доли цинка –  (8,9–9,2) %, относительная расширенная неопределенность измерений молярной концентрации меди –  8,8 %, относительная расширенная неопределенность измерений молярной концентрации цинка –  8,6 %.

Разработанная методика предназначена для установления метрологических характеристик стандартных образцов состава лиофилизированной сыворотки крови и восстановленной лиофилизированной сыворотки крови, контроля правильности результатов измерений, полученных с использованием других методик (методов) измерений аналогичных величин, выполнения высокоточных измерений массовых долей и молярных концентраций меди и цинка в арбитражных целях в лиофилизированной сыворотке крови и восстановленной лиофилизированной сыворотке крови.

Изотопный анализ является эффективным методом осуществления контроля качества и выявления фальсифицированной пищевой продукции. Традиционно применяемым в области изотопного анализа пищевой продукции и регламентированным в соответствующих нормативных документах методом является метод изотопной масс-спектрометрии с элементным анализатором (далее – E A-IRMS). В настоящий момент наибольший интерес в рамках изотопного анализа пищевой продукции представляет стремительно развивающийся и обладающий рядом достоинств метод измерений отношения изотопов углерода –  метод спектроскопии внутрирезонаторного затухания с модулем сжигания (далее – C M–CRDS). Однако исследований метрологических характеристик метода CM–CRDS в рамках анализа изотопного состава ванилина не проводилось. Цель данного исследования состояла в разработке методики измерений отношения изотопов углерода в ванилине методом CM–CRDS с расширенной неопределенностью (при k = 2) менее 0,1 ‰.

Разработка методики измерений проводилась в рамках подготовки к международным ключевым сличениям CCQM-K167 «Измерение отношения изотопов углерода в ванилине», организованным международной рабочей группой по измерениям отношения изотопов Консультативного Комитета по Количеству Вещества Международного Бюро Мер и Весов, проходившим с 2019 по 2022 гг. Экспериментальная часть исследований проводилась на эталонной установке, входящей в состав Государственного первичного эталона единиц молярной доли, массовой доли и массовой концентрации компонентов в газовых и газоконденсатных средах ГЭТ 154-2019.

Расширенная неопределенность (при k = 2) данной методики измерений отношения изотопов углерода в ванилине методом CM–CRDS составляет менее 0,1 ‰. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: определены факторы, формирующие бюджет неопределенности измерений, часть из которых устранена или минимизирована путем разработки порядка подготовки оборудования и проб, порядка выполнения и контроля точности измерений, порядка обработки результатов измерений.

Результаты международных сличений СCQM-K167 подтвердили возможность измерений отношения изотопов углерода в ванилине методом CM–CRDS по разработанной методике с расширенной неопределенностью (при k = 2) 0,09 ‰, что соответствует наилучшим измерениям, выполняемым методом EA-IRMS.

Достигнутый результат обладает практической значимостью, потому что подтверждает возможность применения метода CM–CRDS для осуществления контроля качества и выявления фальсифицированного ванилина. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку методик измерений отношения изотопов углерода методом CM–CRDS в других веществах и материалах, анализируемых в пищевой промышленности, в том числе, для контроля качества и подтверждения безопасности соковой продукции по ТР ТС 023/2011 и алкогольной продукции по ТР ЕАЭС 047/2018.

В соответствии с ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки» наличие аллергенов в составе пищевых продуктов подлежит обязательному контролю. Работы по созданию комплекса метрологического обеспечения идентификации и количественного определения содержания неинфекционных пищевых аллергенов белкового животного или растительного происхождения в пищевых продуктах включают разработку и аттестацию методик идентификации и количественного определения; проведение межлабораторных сравнительных (сличительных) испытаний; создание и испытание в целях утверждения типа стандартных образцов.

В рамках настоящего исследования выполнены работы по разработке и аттестации методик идентификации и количественного определения содержания неинфекционных пищевых аллергенов белкового растительного (глютен, арахис, орехи, соевые бобы) и животного (коровье молоко, куриное яйцо, рыба и морепродукты) происхождения в пробах всех видов пищевых продуктов и объектов, связанных с требованиями к пищевой продукции, смывов, отбираемых с рабочих поверхностей при проведении производственного контроля, с помощью наборов реагентов для иммуноферментного анализа производства ООО «ХЕМА».

Аттестация методик количественного анализа в соответствии с требованиями законодательства в области обеспечения единства измерений проведена с применением импортных референтных материалов пищевых аллергенов. Нижние пределы чувствительности (пределы обнаружения) наличия или отсутствия антигенов по массе белка аллергена составили от 0,001 ppb до 5 ppm. Разработанные методики позволяют обеспечить безопасность пищевых продуктов при установлении соответствия продукции требованиям законодательства о техническом регулировании.