genzia egionale per la prevenzione e protezione … · 2003-12-17 · a. grigato – arpav rovigo 1...
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1A. Grigato – ARPAV Rovigo
““La progettazione degli esperimenti La progettazione degli esperimenti nella validazione dei metodi di provanella validazione dei metodi di prova””
Ancona – 27 Ottobre 2003
OBIETTIVO
Illustrare le potenzialità della tecnica D.O.E. nell’abbattimento dei costi della validazione.
AGENZIA REGIONALE PER LA PREVENZIONE E PROTEZIONE AMBIENTALE DEL VENETO
Alessandro Grigato – ARPAV, Dip.to Prov.le di Rovigo
2A. Grigato – ARPAV Rovigo
3A. Grigato – ARPAV Rovigo
1) UNICHIM, Manuale n. 179/0, “Linee guida per la validazione di metodi analitici nei laboratori chimici”, Milano, 1999
2) IUPAC Technical Report, “Harmonized guidelines for single-laboratory validation of methods of analysis”, Pure Appl. Chem., 75, 835, 2002 (www.iupac.org/reports/index.htlm).
3) FAO Soil Bulletin 74, “Guidelines for Quality Management in Soil and Plant Laboratories: Quality of analytical procedures”, 1998 (www.fao.org/docrep/W7295E/w7295e00.htm#Contents)
4) NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods, (www.itl.nist.gov/div898/handbook/index.htm)
5) Thompson M., Analyst, 125, 2020, 2000 (www.rsc.org/CFmuscat/intermediate_abstract.cfm?FURL=/ej/AN/2000/b006376m.PDF)
6) Oles P.J., JAOAC, 76, 615, 1993
7) Jimidar M. et al., LC.GC Europe, Apr, 230, 2002
RiferimentiRiferimenti
4A. Grigato – ARPAV Rovigo
Ottimizzare un processoVerificare le interazioni tra variabili (fattori)
Individuare le variabili critiche
Valutare la robustezza di un processo
Progettazione degli EsperimentiProgettazione degli Esperimenti((Design ofDesign of ExperimentsExperiments -- DOE)DOE)
5A. Grigato – ARPAV Rovigo
Per studiare tutte le possibili combinazioni con la tecnica della sperimentazione fattoriale completa servirebbero….
Scopo: studiare gli effetti delle variazioni su 7 fattori a 2 livelli
27 = 128 esperimenti!!
Sperimentazione fattoriale completaSperimentazione fattoriale completa(Full (Full Factorial Factorial Design)Design)
6A. Grigato – ARPAV Rovigo
Otterrete le stesse informazioni selezionando una opportuna frazione di tutte le possibili combinazioni …. riducendo di molto il lavoro!
Genichi Taguchi
Sperimentazione Fattoriale Frazionata:(Fractional Factorial Design)
"A factorial experiment in which only an adequately chosen fraction of the treatment combinations required for the full factorial
experiment is selected to be run."
ASQC “Glossary & Tables for Statistical Quality Control”- 1983
7A. Grigato – ARPAV Rovigo
V A R I A B I L IPROVE A B C
1 - - - 2 + - + 3 - + + 4 + + -
V A R I A B I L I PROVE A B C D E F G
1 - - - - + + + 2 + - - + + - - 3 - + - + - + - 4 + + - - - - + 5 - - + + - - + 6 + - + - - + - 7 - + + - + - - 8 + + + + + + +
3 VARIABILI SU 2 LIVELLI (4 combinazioni al posto di 8)
7 VARIABILI SU 2 LIVELLI (8 combinazioni al posto di 128)
Sperimentazione fattoriale frazionataSperimentazione fattoriale frazionata
8A. Grigato – ARPAV Rovigo
Anderson M.J., TCAW, Feb, 21, 2002
Lievito–Farina–Tempo–Liquido–Grasso ….
9A. Grigato – ARPAV Rovigo
Anderson M.J., TCAW, Feb, 21, 2002
10A. Grigato – ARPAV Rovigo
• Selettività• Campo di applicazione
• Linearità• Sensibilità• Ripetibilità
• Limiti di rilevazione• Robustezza• Esattezza• Incertezza
5.4.5.3 Parametri di validazione5.4.5.3 Parametri di validazioneUNI CEI EN ISO/IEC 17025: 2000UNI CEI EN ISO/IEC 17025: 2000
11A. Grigato – ARPAV Rovigo
“Capacità posseduta da un metodo di non essere influenzato significativamente, in
termini di risultati finali, per effetto di variazioni deliberate introdotte nelle sue
fasi di realizzazione.”
RobustezzaRobustezzaManuale Unichim N. 179/0, 1999
12A. Grigato – ARPAV Rovigo
1. Definire l’obiettivo della sperimentazione2. Stabilire il parametro di controllo3. Selezionare le variabili (3 o 7) e i loro 2
livelli4. Scegliere la matrice ortog.le opportuna5. Assegnare le variabili alla matrice6. Condurre gli esperimenti7. Analizzare i risultati
Cosa fare?Cosa fare?
13A. Grigato – ARPAV Rovigo
1. Definire l’obiettivo della 1. Definire l’obiettivo della sperimsperim.ne.ne
Stimare la robustezza della digestioneKjeldahl modificata (e validata)
verificando l’influenza delle condizioni sperimentali sul recupero di “Azoto
Kjeldahl” in un campione a valore noto.
2. Stabilire il parametro di controllo2. Stabilire il parametro di controllo
Accettabilità: 98 – 102 %
14A. Grigato – ARPAV Rovigo
3. Scegliere le variabili e i loro livelli3. Scegliere le variabili e i loro livelli
NOME DELLA VARIABILE Protocollo
LIV. L-
LIV. L+
A
Quantità di catalizzatore (mg)
0,15
B
Vol. della sol. di digestione (ml)
25
C
Tempo di digestione (min)
20
Le variazioni ai valori del protocollo sono quelle che presumibilmente potrebbero verificarsi accidentalmente durante il lavoro routinario.
0,1 0,2
20 30
15 25
15A. Grigato – ARPAV Rovigo
4. Scegliere la matrice ortogonale 4. Scegliere la matrice ortogonale
V A R I A B I L I PROVE A B C
1 - - - 2 + - + 3 - + + 4 + + -
V A R I A B I L I PROVE A B C D E F G
1 - - - - + + + 2 + - - + + - - 3 - + - + - + - 4 + + - - - - + 5 - - + + - - + 6 + - + - - + - 7 - + + - + - - 8 + + + + + + +
3 VARIABILI X 4 COMBINAZIONI
7 VARIABILI X 8 COMBINAZIONI
16A. Grigato – ARPAV Rovigo
5. Assegnare le variabili alla matrice 5. Assegnare le variabili alla matrice V A R I A B I L I
PROVE A B C 1 - - - 2 + - + 3 - + + 4 + + -
V A R I A B I L IPROVE A B C
1 2 3 4
0,1 15200,2 20
0,225300,125
1530
NOME DELLA VARIABILE CondMet.
LIV. L-
LIV. L+
A Quantità di catalizzatore (mg) 0,15 0,1 0,2
B Vol. della sol. di digestione (ml) 25 20 30
C Tempo di digestione (min) 20 15 25
17A. Grigato – ARPAV Rovigo
6. Condurre gli esperimenti6. Condurre gli esperimenti
V A R I A B I L IPROVE A B C CONTROLLO
(RECUPERO%) 1 0,1 20 15 2 0,2 20 25 3 0,1 30 25 4 0,2 30 15
101999795
18A. Grigato – ARPAV Rovigo
“Media L-”: per la variabile A è la media dei risultati ottenuti dalle prove con A al livello L- (prove 1 e 3)
“Media L+”: per la variabile A è la media dei risultati ottenuti dalle prove con A al livello L+ (prove 2 e 4)
7.1 Analizzare i risultati7.1 Analizzare i risultati
V A R I A B I L IPROVE A B C CONTROLLO
(RECUPERO%) 1 0,1 20 15 95 2 0,2 20 25 97 3 0,1 30 25 99 4 0,2 30 15 101
Media L- Media L+
|Differenza|
97 96 9899 100 982 4 0
19A. Grigato – ARPAV Rovigo
7.2 Analizzare i risultati7.2 Analizzare i risultati
V A R I A B I L IPROVE A B C REC
1 0,1 20 15 95 2 0,2 20 25 97 3 0,1 30 25 99 4 0,2 30 15 101
|Differenza| 2 4 0
Assumendo che le variazioni imposte ai fattori possano verificarsi accidentalmente durante il
lavoro routinario, il metodo può ritenersi robusto? Accettabilità: 98 – 102 %
NOME DELLA VARIABILE CondMet.
LIV. L-
LIV. L+
A Quantità di catalizzatore (mg) 0,15 0,1 0,2
B Vol. della sol. di digestione (ml) 25 20 30
C Tempo di digestione (min) 20 15 25
Accettabilità: 95 – 105 %
20A. Grigato – ARPAV Rovigo
• pH fase mobile• Composizione fase mobile• Colonna• Temperatura• Flusso
DOE: non solo robustezza….DOE: non solo robustezza….
…ma anche
ottimizzazione del metodo: separazione tra due picchi, tempo d’analisi…
21A. Grigato – ARPAV Rovigo
3.1.3. Validazione in base a modelli alternativi
DOE: non solo robustezza….DOE: non solo robustezza….…ma anche
22A. Grigato – ARPAV Rovigo
INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY
HARMONISED GUIDELINES FOR SINGLE-LABORATORY VALIDATION OF METHODS OF ANALYSIS
(IUPAC Technical Report)
Prepared for publication by MICHAEL THOMPSON, STEVEN L R ELLISON, AND ROGER WOOD
StrumentoOperatoreLotto di reagentepH di una soluzioneTemperatura di reazioneTempo per completare un processo…..
DOE: non solo robustezza….DOE: non solo robustezza….
23A. Grigato – ARPAV Rovigo
“…if each factor were set at the extremes allowable in a method protocol, the precision resulting might
be approximately that found in a collaborative trial.”
…per cui ritengo che…
“That is an exciting possibility, because it suggests that interlaboratory precision could be estimated from an in-house experiment,
with consequent savings of resources.”
Thompson M., Analyst, 125, 2020, 2000
24A. Grigato – ARPAV Rovigo
Ripetibilità Sr
Riproducibilità SR = Sr
Incertezza U = kSR
DOE: non solo robustezza….DOE: non solo robustezza….
25A. Grigato – ARPAV Rovigo
ciao ciao