Chemija · Pamoka

Selektyvumas, jautris, aptikimo ribos ir metodo validavimas

Vertinkite veiksmingumą apibrėžtam naudojimui ir matricai. Atskirkite selektyvumą, atsako nuolydį, aptikimo tikimybę ir priimtiną kiekybinį nustatymą, nesujungdami jų į vieną teiginį apie jautrį.

Grįžti į chemijos planą

Baigę pamoką, galėsite

Atskirti atsako jautrį nuo koncentracijos ekvivalento triukšmo.
Atskirti stebimojo dydžio sprendimo slenkstį nuo tikrosios aptikimo koncentracijos.
Interpretuoti pasirinktą dešimteriopo triukšmo lygį, neteigiant universalios kiekybinio nustatymo ribos.
Išspręsti supaprastintą dviejų atsakų modelį ir paaiškinti jo selektyvumo ribą.

Validavimu tikrinama, ar procedūra tinka numatytam tikslui

Metodo validavimas įvertina veiksmingumą pagal apibrėžtą numatytą naudojimą, įskaitant atitinkamas analites, matricas, koncentracijos intervalą ir neapibrėžties ar sprendimų reikalavimus. Verifikavimas patikrina, ar nurodytą procedūrą galima tinkamai atlikti tikrosiomis laboratorijos sąlygomis. Net nusistovėjusiam metodui reikia įrodymų, kad jis veikia aplinkoje, kurioje yra naudojamas.

Selektyvumas, glaudumas, teisingumas, intervalas, apatinės ribos, atsparumas ir neapibrėžtis skirtingiems tikslams gali būti nevienodai svarbūs. Validavus tik analitinį etapą, mėginių ėmimo ir paruošimo klausimai gali likti neišspręsti. Nurodykite, kas įvertinta, kokiomis sąlygomis ir pagal kokius priimtinumo kriterijus; vienas patrauklus skaičius negali nustatyti bendro tinkamumo.

Statesnis atsakas nebūtinai leidžia aptikti mažesnę koncentraciją

Matavimo sistemos jautris yra rodmens pokytis, tenkantis atitinkamam dydžio pokyčiui; tiesiniame atsako modelyje tai nuolydis. Aptikimo veiksmingumas taip pat priklauso nuo triukšmo, fono, selektyvumo ir pasirinktų sprendimų tikimybių. Jautris neturėtų būti vartojamas kaip aptikimo ribos sinonimas.

Dvi išgalvotos sistemos naudoja tą patį atsako vienetą U ir koncentracijos pagrindą. A nuolydis yra 2.00 U L mg⁻¹, o atsako standartinis nuokrypis 0.100 U; B nuolydis 4.00 U L mg⁻¹, o atsako SD 0.400 U. Pagal fiksuotą tiesinį modelį su adityviu triukšmu koncentracijos ekvivalento triukšmas σ_C=σ_R/m yra 0.0500 ir 0.100 mg L⁻¹. B nuolydis statesnis, bet koncentracijos ekvivalento triukšmas dvigubai didesnis.

Šis skaičiavimas nėra visas aptikimo ribos validavimas. Skirtingų atsako vienetų negalima palyginti vien pagal neperskaičiuotą nuolydį. Kintančiai dispersijai, trukdžius sukeliančioms medžiagoms ir kalibravimo parametrų neapibrėžčiai gali reikėti kito modelio.

Sprendimo slenkstis ir aptikimo koncentracija yra skirtingi dydžiai

Pasirinktiniame išsamesniame originaliame mokomajame modelyje vienas rodmuo R esant tikrajai koncentracijai C yra pasiskirstęs normaliai su vidurkiu b+mC ir žinomu pastoviu SD σ. Pasirinkite b=1.00 U, m=2.00 U L mg⁻¹ ir σ=0.100 U. Kalibravimo vertės ir triukšmas laikomi žinomais; tai išgalvoti įvesties dydžiai, o ne metodo duomenys.

Pasirinkite klaidingo buvimo nustatymo tikimybę α=0.0500 ir klaidingo nebuvimo nustatymo tikimybę β=0.0500. Vienpusio standartinio normaliojo skirstinio 95-asis procentilis yra z=1.64485362695. Sprendimo taisyklė skelbia teigiamą rodmenį, kai R viršija R_crit=b+zσ≈1.16448536 U. Tuščiasis mėginys, kuriam C=0, turi 5% tikimybę jį viršyti.

Koncentracija, atitinkanti šį slenkstį pagal atvirkštinį kalibravimą, yra C_crit=(R_crit−b)/m≈0.0822426813 mg L⁻¹. Esant tokiai tikrajai koncentracijai, vidutinis rodmuo lygus slenksčiui, todėl tik 50% rodmenų jį viršija. Tai nėra tikroji koncentracija, užtikrinanti 95% aptikimą.

Pastarajam lygiui pagal šį modelį C_D=(z_(1−α)+z_(1−β))σ/m≈0.164485363 mg L⁻¹. Esant C_D, 95% rodmenų viršija R_crit, o 5% neviršija. R_crit yra stebimojo rodmens ribinė vertė; C_D yra tikrosios koncentracijos veiksmingumo lygis. Nė vienas nepažymi nestebėto mėginio kaip tiksliai nulinio.

Pavaizduota tikimybė yra Φ((b+mC−R_crit)/σ), kur Φ yra standartinio normaliojo skirstinio pasiskirstymo funkcija. Įvertintam triukšmui ar kalibravimui, kintančiai dispersijai, keliems stebėjimams ir matricos trukdžiams reikia tinkamo naujo aprašo. Teigiamo signalo tikimybė esant tuščiajam mėginiui taip pat skiriasi nuo tikimybės, kad stebėtas teigiamas mėginys yra tuščiasis.

Šiame supaprastintame modelyje slenkstį atitinkanti koncentracija suteikia 50% aptikimą

Teigiamo rodmens tikimybė

Tikroji supaprastinto modelio koncentracija / mg L⁻¹

Tuščiasis mėginys, slenkstį atitinkantis lygis ir aptikimo lygis
— Viršijimo tikimybė pagal žinomą normalųjį skirstinį

Pagrindiniai duomenys

Tikroji supaprastinto modelio koncentracija / mg L⁻¹	Teigiamo rodmens tikimybė
0	0.050000000000000655 · Tuščiasis mėginys, slenkstį atitinkantis lygis ir aptikimo lygis
0.08224268134757362	0.5 · Tuščiasis mėginys, slenkstį atitinkantis lygis ir aptikimo lygis
0.16448536269514724	0.9499999999999993 · Tuščiasis mėginys, slenkstį atitinkantis lygis ir aptikimo lygis

Originalus vieno rodmens modelis su žinomu normaliuoju skirstiniu, kuriame b=1.00 U, m=2.00 U L mg⁻¹, σ=0.100 U ir fiksuotas sprendimo slenkstis R_crit≈1.16448536 U. Žymekliai rodo tikrąsias C=0, C_crit≈0.0822426813 ir C_D≈0.164485363 mg L⁻¹, kurioms viršijimo tikimybės yra 0.05, 0.50, 0.95. Kreivė yra nurodyta normaliojo modelio tikimybė, apskaičiuota skaitiškai integruojant tankį. Ji nepateikia stebėto mėginio rezultato ar validuotos metodo ribos.

Pasirinktą apatinį kiekybinio nustatymo lygį reikia patvirtinti

Tame pačiame paprastame atsako modelyje pasirinkite mokomąją koncentraciją C_10=10σ/m=0.500 mg L⁻¹. Jos grynasis atsakas virš tuščiojo mėginio yra 1.00 U, dešimt kartų didesnis už priskirtą atsako SD. Santykinis SD, apimantis tik atsako triukšmą, yra 10%.

Šis rezultatas paaiškina vieną dažnai naudojamą skalę, bet nenustato tikros kiekybinio nustatymo ribos ar priimtinos bendros neapibrėžties. Reikalingas glaudumas, teisingumas, selektyvumas ir matricos elgsena priklauso nuo numatyto naudojimo. Apatinių ribų įverčius reikia patvirtinti tinkamais įrodymais, o ne automatiškai priimti daugiklį.

Antras atsakas gali suteikti informacijos tik jei jo modelis tinkamas

Nagrinėkite dvi išgalvotas tikslias atsako lygtis be laisvojo nario ar triukšmo: R₁=2C_A+C_I ir R₂=C_A+3C_I, kai koncentracijų skaitinės vertės išreikštos mg L⁻¹, o atsako koeficientai U L mg⁻¹. A yra numatyta analitė, o I – trukdį sukelianti medžiaga. Kai C_A=2.00 ir C_I=1.00 mg L⁻¹, abu rodmenys yra 5.00 U.

Koeficientų matricos determinantas yra 2×3−1×1=5. Ji turi atvirkštinę matricą: C_A=(3R₁−R₂)/5=2.00 ir C_I=(2R₂−R₁)/5=1.00 nurodytu skaitiniu pagrindu. Jei būtų naudojamas tik R₁ klaidingai prilyginant C_I=0, rezultatas būtų C_A=2.50 mg L⁻¹.

Du kanalai savaime neįrodo selektyvumo, ortogonalumo ar tapatybės. Tikruosius koeficientus, trukdančias formas, sąlygotumą ir triukšmą reikia validuoti. Šis neišsigimęs tikslus supaprastintas modelis iliustruoja papildomą informaciją, neteigdamas eksperimentinio veiksmingumo.

Teiginyje apie veiksmingumą reikia išlaikyti patikrintas ribas

Kiekvienam validavimo rezultatui nurodykite tiriamus objektus, matricą, intervalą, sąlygas ir procedūrą. Atsparumas nagrinėja nurodytų pakeitimų poveikį, o atkuriamumo palyginimuose nurodoma, kokios vietos, vykdytojai ar sistemos pasikeitė. Nė vienas terminas nereiškia, kad buvo patikrintos visos įmanomos sąlygos.

Jei tikslinis objektas, paruošimas ar matrica pasikeičia už šios apimties ribų, įvertinkite, ar reikia papildomo validavimo. Tinkamumas yra įrodymais pagrįstas procedūros ir numatyto naudojimo ryšys, o ne nuolatinė žyma, suteikta po vieno sėkmingo kalibravimo.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Palyginkite koncentracijos ekvivalento triukšmą

Naudokite sistemas A, kurios nuolydis 2.00 ir triukšmas 0.100, ir B, kurios nuolydis 4.00 ir triukšmas 0.400, tais pačiais vienetais.

A triukšmas yra 0.100/2.00=0.0500 mg L⁻¹.
B triukšmas yra 0.400/4.00=0.100 mg L⁻¹.
B turi dvigubą nuolydį ir dvigubą koncentracijos ekvivalento triukšmą.

Vien nuolydis nenustato gebėjimo aptikti mažesnes koncentracijas.

Atskirkite taisyklę nuo jos veiksmingumo lygio

Naudokite išgalvotą modelį su žinomu normaliuoju skirstiniu ir α=β=0.05.

Stebimojo dydžio slenkstis yra apytiksliai 1.16448536 U.
Jo koncentracija pagal atvirkštinį kalibravimą yra apytiksliai 0.0822426813 mg L⁻¹.
Esant šiai tikrajai koncentracijai, aptikimo tikimybė yra 0.50.
O tikroji C_D≈0.164485363 mg L⁻¹ suteikia 0.95 tikimybę.

Stebimojo dydžio sprendimo ribinė vertė ir tikroji aptikimo koncentracija yra skirtingi dydžiai.

Interpretuokite pasirinktą daugiklį

Naudokite σ=0.100 U ir nuolydį 2.00 U L mg⁻¹.

C_10=10σ/m=0.500 mg L⁻¹.
Grynasis atsakas yra 1.00 U.
Santykinis SD, apimantis tik atsaką, yra 0.100/1.00=10%.

Ribotas triukšmo skalės skaičiavimas, o ne validuota kiekybinio nustatymo riba.

Lygtyse išlaikykite trukdį sukeliančią medžiagą

Naudokite R₁=R₂=5.00 U ir nurodytą dviejų kanalų modelį.

Determinantas yra 5.
C_A=(15−5)/5=2.00 mg L⁻¹.
C_I=(10−5)/5=1.00 mg L⁻¹.
Neįtraukus I į R₁, vietoj to gaunama 2.50 mg L⁻¹.

Modeliuojama papildoma informacija atskiria du pasirinktus indėlius šiame tiksliame supaprastintame modelyje.

Pabandykite patys

Naujo fiksuoto tiesinio supaprastinto modelio nuolydis yra 5.00 U L mg⁻¹, o atsako SD 0.100 U. Raskite koncentracijos ekvivalento triukšmą ir pasirinktą dešimteriopo triukšmo koncentraciją.
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.0200 ir 0.200 mg L⁻¹.
Padalykite triukšmą iš nuolydžio, tada šią koncentracijos skalę padauginkite iš dešimties.
Modelyje su žinomu normaliuoju skirstiniu palikite nuolydį ir α/β fiksuotus, bet padvigubinkite σ iki 0.200 U. Raskite C_D.
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Apytiksliai 0.328970725 mg L⁻¹.
C_D proporcinga nurodytam pastoviam triukšmo SD; sprendimo slenkstis taip pat pasikeičia.
Ar rodmuo, neatitinkantis pasirinktos teigiamo rezultato taisyklės, įrodo nulinį analitės kiekį?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Modelis leidžia klaidingą nebuvimo nustatymą ir mažesnius už slenkstį rodmenis esant teigiamoms tikrosioms koncentracijoms.
Ar vien antro kanalo pridėjimas įrodo eksperimentinį selektyvumą?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Koeficientams, tapatybėms, trukdžių apimčiai, triukšmui ir modelio sąlygotumui reikia įrodymų.

Ką verta įsidėmėti

Validuokite nurodytam tikslui ir apimčiai.
Atskirkite atsako nuolydį nuo koncentracijos triukšmo.
Atskirkite stebimojo dydžio ribinę vertę nuo tikrojo aptikimo lygio.
Pasirinktą kiekybinio nustatymo daugiklį reikia patvirtinti.
Keliems atsakams reikia tinkamų modelių ir selektyvumo įrodymų.

Šaltiniai

Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.