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塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計算

更新時間:2014-01-07   點擊次數(shù):14784次

導(dǎo)讀:塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計算upper confidence limit 簡稱:UCL zui大置信度,越大表示統(tǒng)計結(jié)果離真實值約近。依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16292-20109(醫(yī)藥工業(yè)潔凈室(區(qū))懸浮粒子的測試方法),發(fā)布部門:中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會實施日期: 2011-02-01 (以下簡稱國標(biāo))對醫(yī)藥工業(yè)潔凈區(qū)(假設(shè)一個潔凈區(qū)是由一個或多個潔凈室組成)空氣中懸浮粒子計數(shù)器的測試要求是:一個潔凈室采樣點數(shù)應(yīng)不少于2點,總采樣次數(shù)應(yīng)不少于5次,并且計算該潔凈室的95%置信上限(UCL)。

對于無塵室或獨立的隔間,若是取樣點數(shù)小于10 (29),就必須進行至信上限分析。塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計算計算基本有以下五步: _baqN!N­  
一、計算房間內(nèi)每一取樣點的平均值,代表該點微粒量測值(A) cGkl=-o

二、計算房間內(nèi)所有取樣點數(shù)據(jù)的平均值 vQ+}rHf`[  (M)
三、計算標(biāo)準(zhǔn)差值: h@Ea$1'e,  
    
先計算各取樣點平均值與總平值差的平方之和,再除以取樣點數(shù)與1的差,得出一個數(shù)值后再開平方 就得出SD標(biāo)準(zhǔn)差值了。 #i ?@S$  
四、計算標(biāo)準(zhǔn)誤差: U`FybP2R~  
    
用標(biāo)準(zhǔn)差值除以取樣點數(shù)開平方值就得出SE標(biāo)準(zhǔn)誤差 =d~]
*[8
 
五、計算至信上限值(UCL): $@x3<

 

 

 

先計算標(biāo)準(zhǔn)誤差與

 

95%UCL值的積,再與房間微??偲骄迪嗉蛹吹贸鲈摲块g的至信上限。  

 UCL=√((A1-M)2+(A2-M) 2 +(An-M) 2/(n-1)*n)*系數(shù)+M
  
取樣點數(shù)            2       3       4      5       6       7      8       9     >9 
   95% UCL Factor     6.31 2.92  2.35  2.13 2.02 1.94 1.90 1.86  n/a 
  

依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16292-20109醫(yī)藥工業(yè)潔凈室區(qū)懸浮粒子的測試方法),發(fā)布部門:中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會實施日期: 2011-02-01 (以下簡稱國標(biāo))對醫(yī)藥工業(yè)潔凈區(qū)(假設(shè)一個潔凈區(qū)是由一個或多個潔凈室組成)空氣中懸浮粒子計數(shù)器的測試要求是:一個潔凈室采樣點數(shù)應(yīng)不少于2點,總采樣次數(shù)應(yīng)不少于5次,并且計算該潔凈室的95%置信上限(UCL)。在實際測試過程中,常會遇到室內(nèi)環(huán)境不均勻、采樣點少,致使UCL超標(biāo),而增加采樣點UCL又能達到級別要求的情況,故本文對懸浮粒子的計算方法進行了探討。
    塵埃粒子計數(shù)器95%UCL計算1.存在的問題
    在測試時,根據(jù)實際面積及國標(biāo)中的要求,對一個潔凈室一般選2至3個采樣點進行測試。因此,就出現(xiàn)了下面所述的問題。
    例:某一要求達到100000級的潔凈室,面積約為15m2
    在離地0.8m的層面上取2個采樣點分別為P1、P2和取3個采樣點分別為P1、P2、P3,在靜態(tài)條件下測得結(jié)果見表1,并計算UCL。
    表1  某一潔凈室采樣點的測試情況(個/2.83L)及計算結(jié)果
測點
*次采樣
第二次采樣
第三次采樣
平均值(個/m3
UCL值(個/m3
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
≥0.5um
≥5um
 
P1
81
4
44
5
125
12
2.94×104
2.47×103
3.31×105
5.03×104
P2
321
44
338
38
291
50
1.12×105
1.55×104
(1.38×105     1.94×104
P3
181
17
231
12
120
15
6.27×104
5.18×103
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
★注:表中括號內(nèi)為取3點即P1、P1、P1時的UCL值
    由表1可知,取2個采樣點即P1、P2時,≥5um的懸浮粒子數(shù)的UCL超過了級別界限(20000個/ m3),不能達到100000級;而取3個采樣點即P1、P2、P3時,≥5um的懸浮粉塵計的UCL又小于20000個/ m3,該潔凈室即能達到100000級。
上述例子中出現(xiàn)矛盾的結(jié)果,在實際測試過程中常會遇到,我們一般是采用選取3個或者更多采樣點,降低t分布系數(shù),從而UCL值達到級別要求。那么這個結(jié)果僅是由于取2點時的SE和t分布系數(shù)的值大而引起的嗎?
 ★   2.分析
  ◆  2.1對國標(biāo)中UCL的計算公式的理解
        某個潔凈室總采樣點數(shù)n(一般n取2或3),每一采樣點連續(xù)采樣j次(一般j取2或3),,利用數(shù)理統(tǒng)計的原理,把一個潔凈室空氣中懸浮粒子數(shù)A看成一個總體,潔凈室中每一采樣點粒子數(shù)看成個體。從這個潔凈室中任取n個點進行測試,稱(A1,A2,……,An)為總體A的一個測試次數(shù)為n的樣本。
    2.2 UCL的計算是基于A,Ai同服從正態(tài)分布,即潔凈室內(nèi)任一采樣點(或采樣點的層面上)的粒子數(shù)的真值相等。但是,當(dāng)潔凈室的送風(fēng)口、回風(fēng)口所處的位置不對稱或在潔凈室的同一側(cè)等情況下(如圖1),P1和P2采樣點的測試條件(如風(fēng)速、風(fēng)向等)嚴(yán)重不一致時,會出現(xiàn)P1、P2點的粒子數(shù)的真值嚴(yán)重不相等,即P1、P2點測量均值各自都服從正態(tài)分布,而其總體A不服從正態(tài)分布,這樣就不能用國標(biāo)中UCL的計算方法來計算UCL。為此,可用中心極限定理作解釋。
   ◆ 2.3 中心極限定理[1]:設(shè)A1、A2、…、An是獨立同分布的隨機變量序列,而且Ai的數(shù)學(xué)期望E(Ai)、方差D(Ai)存在,且D(Ai)≠0,i=1,2,…,n,記M=( A1+A2+…+ An)/ n
    對于A1,A2,…, An是獨立服從正態(tài)分布,則μ= E(Ai),
    σ2= D(Ai)得
    E(M)=μ, D(M)=σ2/ n
    那么,對于一切實數(shù)a 
 這表明,當(dāng)n→∞時,隨機變量(M-μ)/(σ/ n1/2)近似服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布N(0,1),因此M也近似服從正態(tài)分布。反之,n值越?。ㄈ鏽是2或3時),M是不服從正態(tài)分布的。
 ◆2.4既然總體不服從正態(tài)分布,而每個測點分別服從正態(tài)分布,則可以以每個采樣點幾次采樣的數(shù)值來計算UCL,例題中的計算結(jié)果見表2。
    表2  某一潔凈室每個測點的UCL
測點
≥0.5um
≥5um
P1
5.36×104個/ m3
5.07×103個/ m3
P2
1.26×105個/ m3
1.91×104個/ m3
P3
9.58×104個/ m3
6.68×103個/ m3

 


 
    結(jié)果顯示,該潔凈室不論取2個或3個采樣點均能達到100000級潔凈級別的要求。                                      
    ★3.討論
塵埃粒子(懸浮粒子)UCL計算是不合理的。   
3.1中心極限定理證明了:一個潔凈室采樣點少(一般取2或3個點),總體均值是不服從正態(tài)分布的,這樣仍用國標(biāo)中UCL=M+(S/n1/2)* tα(n-1)公式計算一個潔凈室的
粒子的UCL值,并依據(jù)這些UCL值來判定該潔凈室是否達到相應(yīng)潔凈級別。  
  3.2 P1、P2點所處的測試條件不相同,P1、P2點的懸浮粒子數(shù)的真值不相等,這種測試潔凈室懸浮粒子數(shù)的方法在數(shù)理統(tǒng)計中稱為單因素重復(fù)試驗[1]。P1、P2點的均值是有顯著差異的,但各點又獨立服從正態(tài)分布,故可計算每個測點幾次采樣的
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