Limit of Detection (LOD) Limit of Quantification (LOQ) e valutazione
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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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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) C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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) C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy … 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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 C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy 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/ C.N.R.- I.S.E. Verbania - Italy