Limit of Detection (LOD) Limit of Quantification (LOQ) e valutazione della calibrazione con Chromeleon Hubaux-Vos

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1 C.N.R. Istituto per lo Studio degli Ecosistemi Verbania Italy Limit of Detection (LOD) Limit of Quantification (LOQ) e valutazione della calibrazione con Chromeleon Hubaux-Vos Gabriele Tartari & Aldo Marchetto Bologna 24 febbraio

2 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

3 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, c L is derived from the smallest measure, x L, that can be detected with reasonable certainty for a given analytical procedure. where: x B s B k desired x L = x B + ks B is the mean of the blank measures is the standard deviation of the blank measures factor (3) chosen according to the confidence level x B 0 X signal

4 Limit of Detection - IUPAC definition

5 Limit of Detection ISO/TS 13530:2009 Water quality - Guidance on analytical quality control for chemical and physicochemical water analysis P = 0,05

6 Limit of Detection ISO/TS 13530:2009 Water quality - Guidance on analytical quality control for chemical and physicochemical water analysis % 33 LOD = RSD 33 % LOQ = RSD 10% 10 LOD LOQ Concentration (mg/l)

7 LOD & LOQ applicato all IC riassumendo 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 Dalla calibrazione Deviazione standard del metodo per le regressioni lineari 5 Regressione (Hubaux-Vos)

8 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 Conc. Altezza RF LOD LOD (mg/l) (h) (h/conc) (µs) (mg/l) Cl 0,05 0,514 10,3 0,0075 0,0007 N-NO 3 0,05 0,760 15,2 0,0075 0,0005 SO 4 0,25 0,826 3,3 0,0075 0,0023 mg Cl/L

9 2 LOD & LOQ da SD standard inferiore Peak area Cloruri - Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 nov-10 mar-11 giu-11 ago-11 nov-11 Media dati 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 Standard inferiore 0,05 mg Cl/L Media dell area = 0,057 SD dell area = 0,008 x L = x bi + ks bi x L = ks st LOD k = 3 LOQ k = 10 x LOD = 3 x 0,008 = 0,024 x LOQ = 10 x 0,008 = 0,080 LOQ 0,070 mg Cl/L ottenuto da 0,080 / 1,14

10 3 LOD & LOQ da R.S.D. degli standard Cloruri - Dionex AG19-AS19-ASRS µL loop 15 Standard Peak R.S.D. aree dei picchi 10 5 R.S.D. = 3,02 (mg/l) -0,39 R 2 = 0,928 mg/l 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 0 10,0 11,927 1, Cloruri (mg L -1 ) n >180 in un anno di calibrazioni LOD = RSD 33% = (3,02/33) (1/0,39) LOQ = RSD 10% = (3,02/10) (1/0,39) LOD 0,002 mg Cl/L LOQ 0,046 mg Cl/L

11 3 Carte di controllo della ripetibilità Carta di controllo utilizzata da nov a ago Cl Statistica mg L -1 Media 0,508 Deviazione Standard 0,013 Deviazione Standard raccomandata 0,025 RSD % 2,7 RSD % raccomandata 5,0 Minimo 0,47 Massimo 0,54 n. dati 115 Risultati delle carte di controllo dei Cl utilizzate nel laboratorio in 20 anni Cloruri in Cromatografia Ionica

12 3 Carte di controllo della ripetibilità R.S.D. Carte di controllo Cloruri in Cromatografia Ionica (100 µl loop) Risultati delle carte di controllo dei Cl utilizzate nel laboratorio in 20 anni di determinazioni R.S.D. = 3,44 (mg/l) -0,465 R 2 = 0, mg L -1 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

13 4 Deviazione standard del metodo ISO/TS 13530:2009 paragrafo applicabile solo alle regressioni LINEARI Cloruri IC loop 100 µl dove: x LD = LOD x = concentrazione y = area picco S x0 = deviazione standard del metodo (regressione lineare) S y = deviazione standard residua b = pendenza della retta y i = area dello standard = area dello standard calcolata dalla regressione lineare ˆ y i mg/l 0,05 0,10 0,20 0,50 2,00 5,00 10,00 S y = 0,0195 S x0 = 0,0195/1,2138 = 0,0161 LOD = x LD = 4 x0,0161 = 0,064 mg Cl/L

14 5 LOD dalla regressione Hubaux-Vos

15 5 LOD dalla regressione CHROMELEON 6.80 Hubaux-Vos In rosso gli intervalli di predizione inferiore e superiore P = 0,05

16 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 mg/l 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

17 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

18 5 LOD dalla media delle regressioni 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 Segnale (peak area) 0,10 0,06 0,02-0,02-0,06-0,10 y c L.O.D. 0,065 mg/l 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 Concentrazione (mg/l) Punti della calibrazione Intervallo Predizione Superiore Intervallo di Confidenza Superiore Retta di regressione Intervallo di Confidenza Inferiore Intervallo Predizione Inferiore L.O.D. 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 LOD 0,065 mg Cl/L

19 riassumendo quale LOD per i Cloruri? Condizioni analitiche : Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL calibrazione nel range 0, mg/l 7 standard in doppio (0,05-0,1-0,2-0, mg/l) LOD mg/l LOQ mg/l Metodo di calcolo (livello di confidenza 95% p=0,05) 1 Rapporto segnale / rumore (S/N = 3) 0, 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 (x LD = 4s x0 ) 0,064 5 Chromeleon Hubaux-Vos (95%) 0,060 5 Regressione media degli standard Hubaux-Vos 0,065

20 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

21 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 (x LD = 4s x0 ) 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 molto lungo di determinazioni per la valutazione.

22 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: