Kemiallisten menetelmien validointi ja mittausepävarmuus Leena Saari Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö

Transkriptio

1 Kemiallisten menetelmien validointi ja mittausepävarmuus Leena Saari Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö

2 Validointi Validoinnilla varmistetaan että menetelmä sopii käyttötarkoitukseen ja täyttää sille asetetut vaatimukset. Vaatimukset voi tulla lainsäädännöstä asettaa asiakas Laboratorion itse asettamat

3 Validointi Menetelmän suorituskyvyn testaus vertailutestien avulla (Collaborative study of the method) - Laboratoriot käyttävät samaa menetelmää - IUPAC,AOAC ja ISO yhteistyö ISO standardimenetelmät In-house method validation - Uusi menetelmä laboratorion (omaan?) käyttöön

4 Validointimenettelyn edut ja haitat Kollaboratorinen validointi Etuja Laajasti hyväksytty Sopii viranomaiskäyttöön Hyvät oppaat Tulosten uusittavuus Vain käyttöönottoon liittyvä validointi Haitat Kaikki menetelmä/matriisi/yhdiste - kombinaatiot ei ole saatavissa Aikaa vievä Järjestäminen vaativaa Mittausepävarmuuden määrittäminen jää kullekin menetelmän käyttäjälle In-house validointi Etuja Melkein kaikki menetelmä/matriisi/yhdiste kombinaatiot voi olla mukana Validoinnissa käytetään laboratoriossa olevia laitteita Validointitaso valittavissa Mittausepävarmuus voidaan määrittää validointidatasta Haitat Uusittavuuden osoittaminen Referenssimateriaalien puute Menetelmän hyväksymiskriteerit laboratoriokohtaisia Vie aikaa

5 Ennen validointia mietittäviä kysymyksiä Mihin menetelmää ja sillä määritettyjä tuloksia käytetään? Onko menetelmä kvalitatiivinen vai kvantitatiivinen? Kuinka homogeenista on näytemateriaali? Häiritseekö matriisi? Mikä on tutkittavien yhdisteiden pitoisuusalue? ISO validointi tulee suunnitella ja dokumentoida

6 Validoinnissa määritettävät paramerit 1. Selektiivisyys/Spesifisyys 2. Lineaarisuus mittausalue 3. Havaitsemisraja ja määritysraja 4. Toistettavuus/uusittavuus 5. Oikeellisuus/saanto 6. Herkkyys 7. Häiriöalttius 8. Stabiilisuus Validointituloksista voi laskea mittausepävarmuuden

7 Selektiivisyys ja spesifisyys Spesifisyys: menetelmän kyky mitata vain tutkittava analyyttia Selektiivisyys: menetelmän kyky määrittää tutkittava analyytti silloin, kun näytematriisissa esiintyy muita komponentteja (selektiivisyys = valikoivuus)

8 Selektiivisyys ja spesifisyys Selektiivisyyskokeilla selvitetään taustatekijöiden aiheuttama systemaattinen virhe + = ,,1 1 1 n n s x x t ka ka ( ) ( ) = n n s n s n s

9 Lineaarisuus Lineaarisuudella tarkoitetaan analyyttisen menetelmän kykyä antaa tietyllä alueella hyväksyttävä lineaarinen korrelaatio tulosten ja näytteiden tutkittavan aineen pitoisuuden välillä. Lineaarisuustutkimusten avulla määritetään analyysimenetelmän luotettava mittausalue, jolla hyväksyttävä tarkkuus ja täsmällisyys voidaan saavuttaa. Mittausalue ei välttämättä ole sama kuin lineaarinen alue

10 Toteamisraja ja määritysraja Toteamisraja (LOD) on tutkittavan yhdisteen pienin pitoisuus, mikä voidaan todeta luotettavasti Määritysraja (LOQ) on kvantitatiivisen määrityksen pitoisuusraja tutkittavassa näytteessä (matriisissa) mitattuna. Yleensä laskennallinen arvo toteamisrajasta (2 5 x LOD) Määritysrajalle voidaan esittää epävarmuusarvio

11 LOD = ka blank + 3 x sd blank - käytetään esimerkiksi koostumusanalytiikassa LOD = 3 x S/N LOD = s x x k n - käytetään esimerkiksi kromatografiassa LOD kaavana S = signaali, vaste N = kohina, noise, tausta ka = keskiarvo sd = hajonta s x = näytteen, missä alhainen pitoisuus tutkittavaa analyyttiä, hajonta k x = peittävyyskerroin, joka riippuu toistojen lukumäärästä ja luotettavuusvälistä (95% tavallisin, joskus 99%)

12 Toistettavuus ja uusittavuus Toistettavuus on peräkkäisten mittaustulosten paikkansapitävyys kun mittaustulokset suoritetaan samoissa mittausolosuhteissa. - määritetään tekemällä useita rinnakkaismäärityksiä Uusittavuus kuvaa mittaustulosten yhtäpitävyyttä eri olosuhteissa (laboratorioiden välinen uusittavuus) tai pitkällä aikavälillä (laboratorion sisäinen uusittavuus) - sama näyte, sama menetelmä

13 Oikeellisuus saannon määrittäminen Sertifioidut referenssimateriaalit Saannon määrittäminen Tuloksen korjaus saannolla Saatavuus huono Vain harvoihin matriiseihin Oikeellisuus? Lisäys ennen uuttoa menetelmän seurantaa Lisäys uuton jälkeen laitteen toimivuuden seurantaa Edellyttää saannon toistettavuutta validointi

14 Saanto Saanto on tutkittavan suureen (analyytin, yhdisteen) suhteellinen osuus näytteessä olevasta tai siihen lisätystä, mikä saadaan määritetyksi. Saannolla korjaus? Käyttö kuvattava menetelmäohjeeseen Saanto ja saannon epävarmuus

15 Herkkyys, häiriöalttius ja stabiilisuus Herkkyys on menetelmän kyky havaita pienet vaihtelut - Menetelmä on herkkä kun pieni muutos pitoisuudessa aiheuttaa suuren muutoksen detektorin vasteessa - Lineaarinen kalibrointi: herkkyys on suoran kulmakerroin Pieni häiriöalttius = pienet poikkeamat analyysitekniikassa eivät vaikuta tulokseen Stabiilisuustieto lisääntyy ajan kuluessa

16 Mittausepävarmuus Mittausepävarmuus on mittaustulokseen liittyvä parametri, mikä kuvaa mittaussuureen arvojen oletettua vaihtelua Mittaustulos = keskimääräinen arvo ± epävarmuus Mittausepävarmuus mittausvirhe Koostuu useista eri tekijöistä - Tekijöiden numeroarvo saadaan mittaustuloksista tai muuten arvioimalla Vaihtelee määrityksen pitoisuusalue

17 Mittausepävarmuuden ilmoittaminen Miksi? Vaatimusten mukaisuus osoittaminen Menetelmien ja tulosten keskinäinen vertailu Tulosten luotettavuus ja arviointi

18 GUM periaate ja soveltaminen Mitä mitataan? Tulokseen oleellisesti vaikuttavat tekijät - Osa tekijöistä voi olla merkityksettömän pieniä Vaikuttavatko tekijät toisiinsa korrelaatio Mahdolliset virhelähteet ja niihin liittyvät epävarmuudet: epävarmuuksien kasautumislaki yhdistetty epävarmuus - Jos jonkin tekijän epävarmuus on vain 1/3 (1/5?) suurimmasta, se voidaan jättää merkityksettömänä huomioimatta Laajennettu epävarmuus: kattavuuskerroin (k) x yhdistetty epävarmuus (u) 95%:n kattavuus normaalijakaumassa: k=2

19 Virhelähteiden tunnistus ja niiden yksinkertaistaminen ryhmittelyn avulla Näytteenotto Säilytys Laite Reagenssien puhtaus Epätäydelliset reaktiot/sivureaktiot Olosuhteet Matriisi Kalibrointi CRM tulokset Interkalibrointitulokset, missä sekä toistettavuus että uusittavuus käytettävissä QC-tulokset Rinnakkaismääritysten tulokset Spiikkaus (spiking) tulokset

20 Johtopäätös Laatujärjestelmät ja standardit edellyttävät mittausepävarmuutta. Laboratorio laskee ja asiakas tarvitsee. VAI TARVITSEEKO? Tosiasia kuitenkin on että kaikkeen mittaamiseen liittyy epävarmuus!

21 Mittausepävarmuus ja oppaat EA 4/02 J6/2005 NordTest Report TR 537 NMKL Procedure No 5 EURACHEM / CITAC Guide CG 4