Concepts de limite de quantificationJ.M. MermetSpectroscopy ForeverClub de Spectromtrie Atomique, 18 juin 2006Bibliographie (scopus.com) Mthodes de sparation: > 6000J. of Pharmaceutical and Biomedical Analysis (419)J. of Chromatogr. B: Biomedical Applications (398)J. of Chromatogr. A (378)J. of Anal. Toxicology (247) Spectromtrie atomique (ICP): 62J. of Anal. Atom. Spectrom. (11)J. of AOAC International (8)Anal. Chim. Acta (7)Spectrochim. Acta - Part B (6)Anal. Chem. (3)Appl. Spectrosc. (3) Qualits dune dfinition Claire Brve Univoque Sans ambigut Universelle Pragmatique et facile appliquerIntroduction Dtecter: dceler lexistence de (Petit Robert), dceler lexistence de ce qui est peine perceptible (Larousse). Quantifier: Attribuer une quantit (Petit Robert), dterminer la quantit de (Larousse). Il y a clairement une diffrence entre les deux concepts.Diffrents concepts La limite de dtection (Ldd) sera la limite ultime dun instrument ou dune mthode, et pourra servir de seuil pour prouver la prsence (ou labsence) dun analyte. La limite de quantification (Ldq) est la concentration partir de laquelle on va pouvoir founir un rsultat fiable. Tout le problme va tre de dfinir quoi correspond le mot fiable .Quelques acronymes Ldd: limite de dtection Ldq: limite de quantification RSD: cart-type relatif (relative standard deviation) MDL: limite de dtection de la mthode (method detection limit) ISO: International Organization for Standardization EPA: Environmental Protection AgencyMultiplicit des approches Chaque organisme (IUPAC, ISO, EPA, ICH, ASTM, DIN, AFNOR...) tient sa propre approche, avec ventuellement des nomenclatures diffrentes: limite dapplication, limite de dosabilit, limite de dtermination... Il existe galement une volution vers une approche mtrologique.EPA terminology We use the word "limit" rather than "level" to indicate that the detection and quantitation concepts are directed at the lowest concentration or amount at which an analyte is determined to be present (detection) or may be measured (quantitation).EPA terminology We use the term "quantitation" in this document because of its common usage among analytical chemists, even though we recognize that the term "quantification" (i.e., the act of quantifying) is the term listed in most dictionaries. Problmes pour la rptabilit et la reproductibilit Il existe des dfinitions trs gnrales qui ne rpondent pas ncessairement aux problmes de clart et duniversalit. En particulier le passage de rptabilit reproductibilit est ambigu et dpend de la mthode et de linstrument.Rptabilit (VIM) Etroitesse de l'accord entre les rsultats de mesurage successifs du mme mesurande, mesurages effectus dans la totalit des mmes conditions de mesure. Ces conditions sont appeles conditions de rptabilit. Les conditions de rptabilit comprennent: i) mme mode opratoire de mesure; ii) mme observateur; iii) mme quipement de mesure, utilis dans les mmes conditions; iv) mme lieu; et v) rptition durant une courte priode de temps.Rptabilit (ISO) Fidlit sous des conditions de rptabilit, cest dire des conditions o les rsultats d'essais sont obtenus par la mme mthode sur des individus dessai identique dans le mme laboratoire, par le mme oprateur, utilisant le mme quipement et pendant un court intervalle de temps (ISO 3534-1, ISO 5725-1).Rptabilit et indpendance En principe, la notion de rptabilit implique des mesures indpendantes. On peut considrer que cest le cas avec des injections en SAA-four. Est-ce le cas avec des rpliques successives dune mme aspiration de solution en ICP? Successive readings from an instrument do not give a valid measure of repeatability. Rather, they are solely an indication of the instrumental repeatability. (IUPAC 1995).Reproductibilit (VIM) Etroitesse de laccord entre les rsultats des mesurages du mme measurande, mesurages effectus en faisant varier les conditions de mesure. Pour quune expression de la reproductibilit soit valable, il est ncessaire de spcifier les conditions que lon fait varier, qui peuvent comprendre: i) principe de mesure; ii) mthode de mesure; iii) observateur; iv) instrument de mesure; v) talon de rfrence; vi) lieu; vii) conditions d'utilisation, et viii) temps.Reproductibilit (ISO) Fidlit sous des conditions de reproductibilit, c'est dire des conditions oles rsultats d'essais sont obtenus par la mme mthode sur des individus d'essais identiques dans diffrents laboratoires, avec diffrents oprateurs et utilisant des quipements diffrents (ISO 3534-1, ISO 5725-1).Reproductibilit Dsaccord: intralaboratoire ou interlaboratoire? Au moins un des paramtres a t modifivolontairement: lintrieur dun laboratoire: oprateur, appareil, mise en solution, temps... entre laboratoires On devrait toujours spcifier le type de reproductibilit.Diffrents concepts de reproductibilitFidlit intermdiaire (Intermediate precision)Between-lab (inter-lab) reproducibilityWithin-lab (intra-lab) reproducibilityWithin-lab (intra-lab) reproducibilitydiffrents labos mme labo, mais diffrents systmes, oprateursmme laboratoire, paramtre= tempsExemples de dfinition de la ldq Quantification limits are performance characteristics that mark the ability of a chemical measurement process to adequately quantify an analyte.o The level above which quantitative results may be obtained with a specified degree of confidence.o The smallest concentration that can be determined with a defined coefficient of variation (relative standard deviation) using a given analytical procedure. (The content) equal to or greater than the lowest concentration point on the calibration curve. The limit of quantitation (LOQ) of the analytical method is the lowest level at which analyte can be reliably measured. Some common definitions of LOQ are three times the LOD and a level at which the %RSD of injection precision is less than 5%. The lowest concentration of an analyte that can be determined with acceptable precision (repeatability) and accuracy under the stated conditions of the test. The limit of quantitation (LoQ) is strictly the lowest concentration of analyte that can be determined with an acceptable level of repeatability, precision and trueness. The lowest level that can be reliably achieved within the specified limits of precision and accuracy during routine laboratory operating conditions. The overall quantitation limit for IH method will be the smallest amount of analyte that can be quantitated by analytical method (with established detection limit) within the requirements of at least 80 % recovery and a precision of 20% or better. Lowest amount of analyte quantitatively determined with (stated) uncertainty.Diffrentes approches Seuil de rptabilitEn partant de la ldd (IUPAC)En partant du RSDnet(Eurachem) Seuil de reproductibilitEn partant de la MDL (EPA)RSDnetintra-laboratoire Seuil rptabilit/reprod. + seuil de justesse Utilisation de la droite dtalonnage Seuil dincertitude (Eurachem)Diffrentes approches Seuil de rptabilitEn partant de la ldd (IUPAC)En partant du RSDnet(Eurachem) Seuil de reproductibilitEn partant de la MDL (EPA)RSDnetintra-laboratoire Seuil rptabilit/reprod. + seuil de justesse Utilisation de la droite dtalonnage Seuil dincertitude (Eurachem)Historique: rptabilit du fond Historiquement, on trouve cette dfinition de la ldq qui est la concentration correspondant un signal gal 10 fois lcart-type des fluctuations du fond. Cette limite est rapprocher de celle de la ldd dont le signal correspond 3 fois lcart-type des fluctuations du fond. On aurait donc Ldq = 3,3 Ldd. Cette dfinition fait appel la rptabilit du fond. Cest une mesure dans des conditions idales, ce qui conduit une limite de quantification instrumentale.Ldq en fonction du temps0.00.51.01.52.02.511-mai 1-juin 22-juin 13-juil 3-aot 24-aot 14-sept 5-oct 26-oct 16-nov 7-dcLdq, Zn 206 nm, mg/LDiffrentes approches Seuil de rptabilitEn partant de la ldd (IUPAC)En partant du RSDnet(Eurachem) Seuil de reproductibilitEn partant de la MDL (EPA)RSDnetintra-laboratoire Seuil rptabilit/reprod. + seuil de justesse Utilisation de la droite dtalonnage Seuil dincertitude (Eurachem)RSD du signal net, RSDnet H. Zitter and C. God, Fresenius Z. Anal. Chem., 1971, 255, 1. K. W. Boyer, W. Horwitz, R. Albert, Anal. Chem. 1985, 57, 454-459. Analytical Methods Committee, Analyst, 1987, 112, 199. QualityassuranceofChemicalMeasurements,J.K. Taylor, Lewis Publishers, Chelsea, chap. 9, 1987. Eurachem and Welac Guidance document n WG2, 1993; Eurachem: Accreditation for chemical laboratories; Eurachem Secretariat: Teddington, U.K., 1993. L. Huber, LC-GC International, 96, # Feb. 1998. J. Vial, A. Jardy, Anal. Chem., 1999, 71, 2672.Etude du RSDnetdans le cas de lICP M. Thompson, Analyst, 1988, 113, 1579. E. Poussel and J.M. Mermet, Spectrochim. Acta, 51B, 75 (1996). M. Carr, S. Excoffier, J.M. Mermet, Spectrochim. Acta, 52B, 2043 (1997).Limite de quantification fonde sur un seuil de rptabilit Plus petite grandeur dun analyte examiner dans un chantillon pouvant tre dtermine quantitativement dans des conditions exprimentales dcrites dans la mthode avec une variabilit dfinie (coefficient de variation dtermin) (XP T 90-210).Relation entre RSDnet , cLet c1/22 22L2netc k2c RSD((

+ =En spectromtrie ICP, lcart-type ssest proportionnel au signal S, donc, ss= .Snet, avec dans la gamme 0,002-0,02, or 0,2%-2%.c: concentration; cL: ldd; k = 3A faibles concentrations, RSDnet= f(a/c)RSDnetau niveau de la limite de dtectionk2RSDnet =RSDnet= 47% pour k = 3RSDnet= 70% pour k = 2Quand c cL, cL/c 1, et comme 2