Limit of Detection (LOD) Limit of Quantification (LOQ) e ... · PDF fileLimit of Detection...
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Gabriele Tartari & Aldo Marchetto
C.N.R.Istituto per lo Studio degli Ecosistemi
Verbania – Italy
e-mail: [email protected]
Limit of Detection (LOD)Limit of Quantification (LOQ)
e valutazione della calibrazionecon Chromeleon Hubaux-Vos
Bologna 24 febbraio 2012
http://www.idrolab.ise.cnr.it
1
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QC interno ed esterno al laboratorio
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 interni
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
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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 is the mean of the blank measuressB is the standard deviation of the blank measuresk factor (3) chosen according to the confidence level
desiredxB
X signal0
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1997
2002
Limit of Detection - IUPAC definition
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Water quality - Guidance on analytical quality control for chemical and physicochemical water analysis
Limit of Detection – ISO/TS 13530:2009
P = 0,05
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Water quality - Guidance on analytical quality control for chemical and physicochemical water analysis
Limit of Detection – ISO/TS 13530:2009
33
LOD
LOQ
%
10
Concentration (mg/L)
LOD = RSD 33 %LOQ = RSD 10%
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LOD & LOQ applicato all’IC riassumendo
Dalla calibrazione
Deviazione standard del metodo per le regressioni lineari
Variabilità (SD) del segnale (standard o carta di controllo)
più basso e prossimo al probabile LOD
Rapporto segnale /rumore > 3
Variabilità (RSD) degli standard o delle carte di controllo:
RSD 33 % = LOD
RSD 10 % = LOQ
2
1
4
3
5 Regressione (Hubaux-Vos)
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LOD in IC dal rapporto segnale/rumore=3
S / N = 3 N = 0,0025 µS LOD = 3N = 0,0075 µS
Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL
0,05 mg/L
0,05 mg N/L 0,25 mg/L
Conc.(mg/L)
Altezza(h)
RF (h/Conc)
LOD(µS)
LOD (mg/L)
Cl 0,05 0,514 10,3 0,0075 0,0007N-NO3 0,05 0,760 15,2 0,0075 0,0005SO4 0,25 0,826 3,3 0,0075 0,0023
1
mg Cl/L
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LOD & LOQ da SD standard inferiore
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Cloruri - Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL
Fattore di risposta RF = area / concentrazioneRF = 0,057 / 0,05 = 1,14
LOD 0,021 mg Cl/L ottenuto da 0,024 / 1,14
Standard inferiore0,05 mg Cl/L
Media dell’area = 0,057SD dell’area = 0,008
LOQ 0,070 mg Cl/L ottenuto da 0,080 / 1,14
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
nov-10
mar-11
giu-11
ago-11
nov-11
Peak
are
a
Media
dati
2
xL = xbi + ksbi
xL = ksst
LOD k = 3 LOQ k = 10xLOD = 3 x 0,008 = 0,024
xLOQ = 10 x 0,008 = 0,080
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LOD & LOQ da R.S.D. degli standard
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LOD 0,002 mg Cl/LLOD = RSD 33% = (3,02/33) (1/0,39)
LOQ = RSD 10% = (3,02/10) (1/0,39) LOQ 0,046 mg Cl/L
Standardmg/L
Peakarea R.S.D.
0,05 0,057 14,0
0,10 0,108 6,70,20 0,220 5,1
0,50 0,567 3,02,00 2,383 2,05,00 5,966 1,710,0 11,927 1,5
n >180 in un anno di calibrazioni
Cloruri - Dionex AG19-AS19-ASRS300 100µL loop
R.S.D. = 3,02 (mg/L)-0,39
R2 = 0,928
0
5
10
15
0 2 4 6 8 10 12Cloruri (mg L-1)
R.S
.D. a
ree
dei p
icch
i3
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ClStatistica mg L-1
Media 0,508Deviazione Standard 0,013Deviazione Standard raccomandata 0,025RSD % 2,7RSD % raccomandata 5,0Minimo 0,47Massimo 0,54n. dati 115
Carte di controllo della ripetibilità
Cloruri inCromatografia
IonicaC.N.R.- I.S.E.
Verbania - Italy
Carta di controllo utilizzata da nov. 2006 a ago. 2007
Risultati delle carte di controllo dei Cl utilizzate nel laboratorio in 20 anni
3
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R.S.D. = 3,44 (mg/L)-0,465
R2 = 0,636
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11mg L-1
R.S
.D. C
arte
di c
ontr
ollo
C.N.R.- I.S.E.Verbania - Italy
Cloruri in Cromatografia Ionica (100 µL loop)
LOD = RSD 33% = (3,44/33) (1/0,465)
LOQ = RSD 10% = (3,44/10) (1/0,465)
LOD 0,008 mg Cl/L
LOQ 0,101 mg Cl/L
Carte di controllo della ripetibilità3
Risultati delle carte di controllo dei Cl utilizzate nel laboratorio in 20 anni di determinazioni
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Cloruri ICloop 100 µL
Deviazione standard del metodo4 ISO/TS 13530:2009 paragrafo 4.4.3 applicabile solo alle regressioni LINEARI
dove:xLD = LODx = concentrazioney = area piccoSx0 = deviazione standard del metodo (regressione lineare)Sy = deviazione standard residuab = pendenza della rettayi = area dello standardyi = area dello standard calcolata dalla regressione lineare
0,050,100,200,502,005,00
10,00
ˆSy = 0,0195Sx0 = 0,0195/1,2138 = 0,0161
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LOD = xLD
= 4 0,0161
= 0,064 mg Cl/L
x
mg/L
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LOD dalla regressione5 Hubaux-Vos
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LOD dalla regressione5 CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos
P = 0,05
In rosso gli intervallidi predizione
inferiore e superiore
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CloruriDionex AG19-AS19-ASRS300
loop 100µLRange 0,05 – 10 mg/L7 standard in doppio
LOD dalla regressione giornaliera CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos5
0,050,100,200,502,005,00
10,00
mg/L
0,050,10
0,502,00
10,00
0,20
5,00
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LOD dalla regressione giornaliera CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos5
LOD 0,060 mg Cl/L
CloruriDionex AG19-AS19-ASRS300
loop 100µLRange 0,05 – 10 mg/L7 standard in doppio
In rosso gli intervalli di confidenza inferiore e superiore
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LOD dalla media delle regressioni5
LOD 0,065 mg Cl/L
Cloruri: Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL Range 0,05 – 10 mg/LValori medi di un anno di calibrazioni con 7 standard in doppio
Standardmg/L
Peakarea R.S.D.
0,05 0,057 14,0
0,10 0,108 6,70,20 0,220 5,1
0,50 0,567 3,02,00 2,383 2,05,00 5,966 1,710,0 11,927 1,5
n >180 in un anno di calibrazioni
Hubaux-Vos
-0,10
-0,06
-0,02
0,02
0,06
0,10
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08Concentrazione (mg/L)
Segn
ale
(pea
k ar
ea)
Punti della calibrazione
Intervallo Predizione Superiore
Intervallo di Confidenza Superiore
Retta di regressione
Intervallo di Confidenza Inferiore
Intervallo Predizione Inferiore
L.O.D.
yc
L.O.D.0,065 mg/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/L7 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)LODmg/L
LOQmg/L
1 Rapporto segnale / rumore (S/N = 3) 0,00072 Variabilità dello standard inferiore 0,021 0,0703 RSD media di tutti gli standard (33% & 10%) 0,002 0,0463 RSD delle carte di controllo 0,008 0,1014 SD metodo (xLD = 4sx0) 0,0645 Chromeleon Hubaux-Vos (95%) 0,0605 Regressione media degli standard Hubaux-Vos 0,065
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LOD dalla regressione giornaliera esempi con CHROMELEON® 6.80 Hubaux-Vos5
0,05 2,0
0,5 10,0
Range 0,05 – 2 mg/L
Dionex AG19-AS19-ASRS300 loop 100µL4 standard in doppio
Range 0,5 – 10 mg/L
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Conclusioni
LOD può essere determinato con diversi approcci dicalcolo, alcuni dei quali poco rappresentativi (S/N=3).
Il calcolo dell’LOD dall’errore associato alla regressionepermette una valutazione più completa degli errori e unamigliore ottimizzazione dei punti utilizzando Chromeleon.
L’approccio più immediato e completo è quello della SDdel metodo (xLD = 4sx0) secondo ISO/TS 13530:2009(applicabile però alle sole regressioni lineari).
Questi controlli di qualità sono strumenti indispensabili perun continuo esame critico dell’attività analitica.
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Il calcolo dell’LOD dalla ripetibilità analitica è un metodocompletamente indipendente ma richiede un periodomolto lungo di determinazioni per la valutazione.
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ISO/TS 13530:2009Water quality - Guidance on analytical quality control
for chemical and physicochemical water analysis
Grazie dell’attenzionePer scaricare questa presentazione o altre informazioni sul laboratorio
(metodi analitici, QC, ecc.) consultare il sito:
http://www.idrolab.ise.cnr.it/