Limit of Detection (LOD) Limit of Quantification (LOQ) e valutazione

C.N.R.
Istituto per lo Studio degli Ecosistemi
Verbania – Italy
http://www.idrolab.ise.cnr.it
e-mail: [email protected]
Limit of Detection (LOD)
Limit of Quantification (LOQ)
e valutazione della calibrazione
con Chromeleon Hubaux-Vos
Gabriele Tartari & Aldo Marchetto
Bologna 24 febbraio 2012
1
QC interno ed esterno al laboratorio

Controlli di qualità interni
 LOD & LOQ
 carte di controllo dei bianchi
 carte di controllo della ripetibilità
 calibrazioni
 validazione dei risultati tramite il controllo del
bilancio ionico e delle conducibilità calcolate
 confronto con serie storiche di dati

Controlli di qualità esterni
 utilizzo di standard certificati
 analisi di campioni certificati
 partecipazione ad esercizi di intercalibrazione
C.N.R.- I.S.E.
Verbania - Italy
Limit of Detection - IUPAC definition
The minimum single result which, with a stated probability, can be
distinguished from a suitable blank value.
The Limit of Detection (LOD), expressed as the concentration, cL is
derived from the smallest measure, xL, that can be detected with
reasonable certainty for a given analytical procedure.
xL = xB + ksB
where: xB
sB
k
desired
is the mean of the blank measures
is the standard deviation of the blank measures
factor (3) chosen according to the confidence level
xB
0
X signal
Limit of Detection - IUPAC definition
1997
2002
Limit of Detection – ISO/TS 13530:2009
Water quality - Guidance on analytical quality control for chemical and physicochemical water analysis
P = 0,05
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Limit of Detection – ISO/TS 13530:2009
Water quality - Guidance on analytical quality control for chemical and physicochemical water analysis
%
LOD = RSD 33 %
LOQ = RSD 10%
33
10
LOQ
LOD
Concentration (mg/L)
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LOD & LOQ applicato all’IC riassumendo

2

3

1
Rapporto segnale /rumore > 3
Variabilità (SD) del segnale (standard o carta di controllo)
più basso e prossimo al probabile LOD
Variabilità (RSD) degli standard o delle carte di controllo:
RSD 33 % = LOD
RSD 10 % = LOQ
4

5

Dalla calibrazione
 Deviazione standard del metodo per le regressioni lineari
 Regressione (Hubaux-Vos)
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1 LOD in IC dal rapporto segnale/rumore=3

0,05 mg N/L 0,25 mg/L
0,05 mg/L
Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL
S / N = 3 N = 0,0025 µS LOD = 3N = 0,0075 µS
Cl
N-NO3
SO4
Conc.
(mg/L)
0,05
0,05
0,25
Altezza
(h)
0,514
0,760
0,826
RF
(h/Conc)
10,3
15,2
3,3
LOD
(µS)
0,0075
0,0075
0,0075
LOD
(mg/L)
0,0007 mg Cl/L
0,0005
0,0023
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2

LOD & LOQ da SD standard inferiore
Standard inferiore
Cloruri - Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL
0,05 mg Cl/L
0,09
Media dell’area = 0,057
Media
0,08
SD dell’area = 0,008
0,07
xL = xbi + ksbi
0,06
xL = ksst
0,05
LOD k = 3
0,04
LOQ k = 10
xLOD = 3 x 0,008 = 0,024
no
v11
ag
o11
u11
gi
m
ar
-1
1
0,03
no
v10
Peak area
dati
xLOQ = 10 x 0,008 = 0,080
Fattore di risposta RF = area / concentrazione
RF = 0,057 / 0,05 = 1,14
LOD 0,021 mg Cl/L ottenuto da 0,024 / 1,14
LOQ 0,070 mg Cl/L ottenuto da 0,080 / 1,14
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3

LOD & LOQ da R.S.D. degli standard
Cloruri - Dionex AG19-AS19-ASRS300 100µL loop
R.S.D. aree dei picchi
15
R.S.D. = 3,02 (mg/L)-0,39
R2 = 0,928
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
Standard
mg/L
Peak
area
R.S.D.
0,05
0,057
14,0
0,10
0,108
6,7
0,20
0,220
5,1
0,50
0,567
3,0
2,00
2,383
2,0
5,00
5,966
1,7
10,0
11,927
1,5
n >180 in un anno di calibrazioni
-1
Cloruri (mg L )
LOD = RSD 33% = (3,02/33) (1/0,39)
LOD 0,002 mg Cl/L
LOQ = RSD 10% = (3,02/10) (1/0,39)
LOQ 0,046 mg Cl/L
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3

Carte di controllo della ripetibilità
Carta di controllo utilizzata da
nov. 2006 a ago. 2007
Cl
mg L-1
Statistica
Media
Deviazione Standard
Deviazione Standard raccomandata
RSD %
RSD % raccomandata
Minimo
Massimo
n. dati
0,508
0,013
0,025
2,7
5,0
0,47
0,54
115
Risultati delle carte di controllo dei Cl
utilizzate nel laboratorio in 20 anni
Cloruri in
Cromatografia
Ionica
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3

Carte di controllo della ripetibilità
Cloruri in Cromatografia Ionica (100 µL loop)
R.S.D. Carte di controllo
25
Risultati delle carte di controllo dei Cl utilizzate
nel laboratorio in 20 anni di determinazioni
20
15
10
R.S.D. = 3,44 (mg/L)-0,465
R2 = 0,636
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
-1
mg L
LOD = RSD 33% = (3,44/33) (1/0,465)
LOD 0,008 mg Cl/L
LOQ = RSD 10% = (3,44/10) (1/0,465)
LOQ 0,101 mg Cl/L
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4

Deviazione standard del metodo
ISO/TS 13530:2009 paragrafo 4.4.3 applicabile solo alle regressioni LINEARI
dove:
xLD = LOD
x = concentrazione
y = area picco
Sx0 = deviazione standard del metodo (regressione lineare)
Sy = deviazione standard residua
b = pendenza della retta
yi = area dello standard
yˆi = area dello standard calcolata dalla regressione lineare
Cloruri IC
loop 100 µL
mg/L
0,05
0,10
0,20
0,50
2,00
5,00
10,00
Sy = 0,0195
Sx0 = 0,0195/1,2138 = 0,0161
LOD = xLD
= 4 x 0,0161
= 0,064 mg Cl/L
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
5
LOD dalla regressione
Hubaux-Vos
C.N.R.- I.S.E.
Verbania - Italy

5
LOD dalla regressione
CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos
In rosso gli intervalli
di predizione
inferiore e superiore
P = 0,05

5
LOD dalla regressione giornaliera
CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos
mg/L
Cloruri
Dionex AG19-AS19-ASRS300
loop 100µL
Range 0,05 – 10 mg/L
7 standard in doppio
0,05
0,10
0,20
0,50
2,00
5,00
10,00
0,05
0,10
0,20
0,50
2,00
5,00
10,00
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Verbania - Italy

5
LOD dalla regressione giornaliera
CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos
Cloruri
Dionex AG19-AS19-ASRS300
loop 100µL
Range 0,05 – 10 mg/L
7 standard in doppio
In rosso gli intervalli di confidenza
inferiore e superiore
LOD 0,060 mg Cl/L
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
LOD dalla media delle regressioni
5
Hubaux-Vos
Cloruri: Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL Range 0,05 – 10 mg/L
Valori medi di un anno di calibrazioni con 7 standard in doppio
Standard
mg/L
Peak
area
R.S.D.
Intervallo Predizione Superiore
0,05
0,057
14,0
Intervallo di Confidenza Superiore
0,10
0,108
6,7
Retta di regressione
0,20
0,220
5,1
Intervallo di Confidenza Inferiore
0,50
0,567
3,0
2,00
2,383
2,0
5,00
5,966
1,7
10,0
11,927
1,5
0,10
Segnale (peak area)
Punti della calibrazione
0,06
yc
0,02
-0,02
Intervallo Predizione Inferiore
-0,06
L.O.D.
L.O.D.
0,065 mg/L
-0,10
0,00
0,02
0,04
0,06
Concentrazione (mg/L)
0,08
n >180 in un anno di calibrazioni
LOD 0,065 mg Cl/L
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… riassumendo quale LOD per i Cloruri ?
Condizioni analitiche : Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL
calibrazione nel range 0,050 – 10 mg/L
7 standard in doppio (0,05 - 0,1 - 0,2 - 0,5 – 2 – 5 - 10 mg/L)
Metodo di calcolo (livello di confidenza 95%
p=0,05)
LOD
LOQ
mg/L
mg/L
1 Rapporto segnale / rumore (S/N = 3)
0,0007
2 Variabilità dello standard inferiore
0,021
0,070
3 RSD media di tutti gli standard (33% & 10%)
0,002
0,046
3 RSD delle carte di controllo
0,008
0,101
4 SD metodo (xLD = 4sx0)
0,064
5 Chromeleon Hubaux-Vos (95%)
0,060
5 Regressione media degli standard Hubaux-Vos 0,065
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
5
LOD dalla regressione giornaliera
esempi con CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos
Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL
4 standard in doppio
Range 0,05 – 2 mg/L
0,05
2,0
Range 0,5 – 10 mg/L
0,5
10,0
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Conclusioni

Questi controlli di qualità sono strumenti indispensabili per
un continuo esame critico dell’attività analitica.

LOD può essere determinato con diversi approcci di
calcolo, alcuni dei quali poco rappresentativi (S/N=3).

L’approccio più immediato e completo è quello della SD
del metodo (xLD = 4sx0) secondo ISO/TS 13530:2009
(applicabile però alle sole regressioni lineari).

Il calcolo dell’LOD dall’errore associato alla regressione
permette una valutazione più completa degli errori e una
migliore ottimizzazione dei punti utilizzando Chromeleon.

Il calcolo dell’LOD dalla ripetibilità analitica è un metodo
completamente indipendente ma richiede un periodo
C.N.R.- I.S.E.
molto lungo di determinazioni per la valutazione. Verbania
- Italy
ISO/TS 13530:2009
Water quality - Guidance on analytical quality control
for chemical and physicochemical water analysis
Grazie dell’attenzione
Per scaricare questa presentazione o altre informazioni sul laboratorio
(metodi analitici, QC, ecc.) consultare il sito:
http://www.idrolab.ise.cnr.it/
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