Herramientas para el control de la calidad en mediciones...

Herramientas para el control de la

calidad en mediciones químicas

Subdirección de metrología Química y Biomedicina

Subdirección de metrología química y biomedicina

Metrología en análisis orgánicoMetrología en análisis

inorgánicoMetrología en Análisis

electroquímicoMetrología en bioanálisis

Secretaria

Grupo de investigación en metrología química y bioanálisis (GIMQB)

Reconocido y clasificado en Colciencias desde 2014

PERO ANTES….

• Desarrollar nuevos procedimientos, métodos y sistemas de medición para análisis químicos y biologicos e introducir mejoras innovadoras en los existentes con el fin de lograr comparabilidad de las mediciones químicas y biológicas del país y su trazabilidad al SI.

• Realizar transferencia tecnológica y de conocimiento a los laboratorios P&P, universidades y centros de I&D del país.

• Soportar técnica y científicamente la formulación y elaboración de políticas, normas reglamentos, guías o la toma de decisiones basadas en mediciones químicas o biológicas

Objetivos del grupo

Servicios

Asistencia técnica

Ensayos de aptitud próximamente elementos traza en agua y pH.

Materiales de referencia:

pH y CE

Etanol en agua

Calibración:

Filtros de densidad neutra

Espectrofotómetros

Servicios

Cursos de formación

• Buenas prácticas de medición en pH.

• Buenas prácticas de medición en CE.

• Conceptos en metrología química.

• Validación de métodos químicos cuantitativos.

• Incertidumbre de medición en métodos

químicos cuantitativos.

Servicios/productos en desarrollo

Cursos de formación

• Buenas prácticas de pesado en química.

• Calibración de espectrofotómetros/filtros.

Materiales de referencia• Colesterol, glucosa… en plasma.

• Calibrantes de Na, K, Mg, Ca, Fe y Zn.

• Óxido de Holmio para verificación/calibración de espectrofotómetros

• Gas natural.

Herramientas para el control de la

calidad en mediciones químicas


Contenido

Co

ntr

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e C

alid

ad

Conceptos

La base del control de calidad

Herramientas de control de calidad

Diego Alejandro Ahumada

[email protected]

mailto:[email protected]

CONCEPTOS

Conceptos generales

¿QUÉ ES CALIDAD?

Grado en el que un conjunto de

características inherentes cumple con los

requisitos.

Rasgo diferenciador

inherente de un producto,

proceso o sistema

relacionada con un requisito.

Necesidad o expectativa

establecida, generalmente

implícita u obligatoria.

ISO9000:2015. Sistemas de gestión de la calidad — Fundamentos y vocabulario. Disponible en : https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:9000:ed-4:v1:es:term:3.3.4

https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:9000:ed-4:v1:es:term:3.3.4

Conceptos generales

Parte de la gestión de la calidad

orientada a proporcionar confianza en

que se cumplirán los requisitos de la

calidad .

parte de la gestión de la calidad

orientada al cumplimiento de los

requisitos de la calidad


Actividades coordinadas para dirigir y

controlar una organización


Aseguramiento de calidad

Un sistema de calidad.

Condiciones y espacio físico.

Personal capacitado y calificado.

Procedimientos de formación y registros.

Equipos adecuadamente mantenidos, verificados y

calibrados.

Procedimientos de control de calidad.

Métodos documentados y validados.

Trazabilidad y estimación de incertidumbre de

medición.

Acciones correctivas y preventivas.

Auditorías y procedimientos de revisión

Requisitos para reactivos, calibraciones, métodos y

materiales de referencia.

CITAC/Eurachem. Guide to quality in analytical chemistry. Disponible en: http://www.citac.cc/CITAC_EURACHEM_GUIDE.pdf

http://www.citac.cc/CITAC_EURACHEM_GUIDE.pdf

Control de calidad

Análisis de materiales de referencia.

Uso de métodos de referencia ( comparación).

Análisis de muestras ciegas

El uso de muestras de control de calidad y

gráficos de control.

Análisis de muestras fortificadas.

Análisis de blancos.

Réplicas de análisis.

Ensayos de aptitud.

CITAC/Eurachem. Guide to quality in analytical chemistry. Disponible en: http://www.citac.cc/CITAC_EURACHEM_GUIDE.pdf


¿En la definición …qué tienen en común: ?

Calidad

Control de Calidad

Aseguramiento de calidad

Además de la palabra

calidad

Grado en el que un conjunto de características

inherentes cumple con los requisitos.

Parte de la gestión de la calidad orientada a

proporcionar confianza en que se cumplirán los

requisitos de la calidad .

parte de la gestión de la calidad orientada al

cumplimiento de los requisitos de la calidad



[email protected]



OBJETIVOS SGC

Satisfacción del cliente

Demostrar competencia

Requisitos

Reducción de costos


[email protected]


REQUISITOS DE CALIDAD

Principales causas de la baja calidad

Errores humanos

Imperfecciones en insumos

Errores técnicos.

Equipos en mal funcionamiento.

Malas prácticas de laboratorio.

NO CONOCER LOS

REQUISITOS DEL

CLIENTE

Establecimiento de requisitos

“El laboratorio debe utilizar los

métodos de ensayo y/o de

calibración, incluidos los de

muestreo, que satisfagan las

necesidades del cliente y que

sean apropiados para los

ensayos y/o las calibraciones

que realiza…” ISO 17025,C.

5.4.2

ISO17025:2005. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración.


DOS

ESCENARIOS

NECESIDADES

DEL CLIENTE

FACTORES

ANALÍTICOS

- ¿Control?

- ¿Diagnostico?

- ¿Cumplimiento?

- ¿Normativas?

- ¿Confirmación?

- Sensibilidad

- Robustez

- Precisión

- Veracidad

- Incertidumbre

ISO 17025,C. 5.4.2


NECESIDADES

DEL CLIENTE

MONITOREO

CUMPLIMIENTO


IMPORTANCIA ESTRATEGIA EJEMPLO

1 Requisitos legales

Límites máximos

Protección al consumidor

Especificaciones legales

2Recomendaciones de

expertos

Guías de grupos

nacionales/internacionales

Guías de expertos

3 Revisión de literatura Publicaciones científicas

4 Interlaboratorios

Ensayos colaborativos

para normalización de

métodos

5Experiencia del

laboratorio

Métodos similares

Matrices similares


[email protected]



CONSIDERAR

DOS FACTORES

NECESIDADES

DEL CLIENTE

FACTORES

ANALÍTICOS

- ¿Control?

- ¿Diagnostico?

- ¿Cumplimiento?

- ¿Normativas?

- ¿Confirmación?

- Sensibilidad

- Robustez

- Precisión

- Veracidad

- Incertidumbre

ISO 17025,C. 5.4.2

Establecimiento de requisitos basados en la

incertidumbre de medición

CITAC/Eurachem. Setting and Using Target Uncertainty in STMU 2015 Chemical Measurement . Disponible en:


Regulación EC 333/2007 define

que la incertidumbre objetivo es

función de LD y el LM

AOAC publica características de

los métodos e incertidumbre


Establecimiento de requisitos analíticos

Adecuado para el

uso……..

Contenido

Co

ntr

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e C

alid

ad

Conceptos

Las bases para el control de calidad



[email protected]


Las bases para el control de

calidad


VALIDACIÓN

Verificación, donde los requisitos especificados

son adecuados para un uso previsto

VIM1

1 BIPM, Vocabulario Internacional de Metrología. 2008 t 2.45


[email protected]



¿Qué es

verificación?

BIPM

aportación de evidencia

objetiva de que un

elemento dado satisface los

requisitos especificados1

?¿?¿?

1 BIPM, Vocabulario Internacional de Metrología. 2008 t 2.457 EURACHEM. Terminology un Analytical Measurement- Introduction ot VIMM III. Primera edición. 2011. Disponible en www.eurachem.org.

Consulta: 19 de Marzo de 2014.

¿?¿?¿..Por

ejemplo?

BIPM /

EURACHEM

Confirmación de la

homogeneidad de un MR

Confirmación de un

método analítico

Confirmación

de la

incertidumbre

objetivo

http://www.eurachem.org/

IUPAC IHARMONIZED GUIDELINES FOR SINGLELABORATORY VALIDATION OF METHODS OF ANALYSIS. Fischbacher, C.

Quality assurance in analytical chemistry. En Encyclopedia of analytical Chemistry. 2014

Son las propiedades, características o capacidades

cuantificables del método que indican su grado de calidad;

incluyen: exactitud, repetibilidad, precisión intermedia,

reproducibilidad, selectividad, límite de detección, límite de

cuantificación, linealidad, sensibilidad y robustez.

IUPAC

ExactitudGrado de concordancia entre un valor medido

y un valor verdadero de un mensurando


VeracidadGrado de concordancia entre la media

de un número infinito

de valores medidos repetidos y

un valor de referencia

PrecisiónGrado de concordancia entre las indicaciones

o los valores medidos obtenidos en mediciones

repetidas de un mismo objeto, o de objetos

similares, bajo condiciones especificadas

Error sistemático Error aleatorio

Sesgo Desviación estándar


[email protected]


Límites

LD

El mínimo contenido que puede

Medirse con una certeza

estadísticamente razonable

LCEs la concentración más baja del analito

que puede ser determinada con

un nivel aceptable de precisión de

repetibilidad y veracidad

Eurachem . The Fitness for Purpose of Analytical Methods - A Laboratory Guide to Method Validation and Related Topics.

www.eurachem.com Consulta: 18 de Marzo de 2014.

Sensibilidad

Es el cambio de la respuesta del instrumento que se realiza

cuando existe un cambio en la concentración

del analito.

http://www.eurachem.com/

Intervalo lineal

Capacidad del método para

obtener resultados proporcionales

a la concentración del analito

Intervalo de trabajo

Intervalo de concentraciones del analito

Sobre las cuales el método proporciona resultados

confiables

Eurachem . The Fitness for Purpose of Analytical Methods - A Laboratory Guide to Method Validation and Related Topics.

www.eurachem.com Consulta: 18 de Marzo de 2014.

Robustez

Es una medida de la capacidad de un método de permanecer

inalterado por pequeñas variaciones en los parámetros del método

http://www.eurachem.com/

1ICH. Validation of analytical procedures: Text and methodology q2 (R1). Disponible

en:http://www.ich.org/fileadmin/Public_Web_Site/ICH_Products/Guidelines/Quality/Q2_R1/Step4/Q2_R1__Guideline.pdf Consulta: 23 de

Marzo de 20142 BIPM, Vocabulario Internacional de Metrología. 2008 t 2.45

Especificidad1

La especificidad es la capacidad de

determinar

el analito inequívocamente en presencia

de componentes los cuales se espera

que estén presentes.

Comúnmente, esto puede incluir

impurezas,

degradantes, matriz, etc

Selectividad2

propiedad de un sistema de medición ,

empleando un procedimiento de medición

especificado, por la que el sistema

proporciona valores medidos para uno o

varios mensurandos, de modo que los

valores de cada mensurando son

independientes entre sí

o de otras magnitudes existentes en el

fenómeno, cuerpo o sustancia en estudio

ACREDITACIÓN

ENSAYOS DE APTITUD

CONTROL DE CALIDAD INTERNO

CARÁCTERÍTICAS DE

RENDIMIENTO

VALIDACIÓN

Resultado

analíticoIncertidumbre

Sistema

analítico

Taverniers, I. et al. Trends in Analytical Chemistry, Vol. 23, No. 8, 2004


[email protected]


Contenido

Co

ntr

ol d

e C

alid

ad

Conceptos

La base del control de calidad



[email protected]


Mediciones químicas

Métodos convencionales Métodos instrumentales

Muestras más complejas

Analitos más complicados

Cantidades más bajas.

Límites más exigentes.

Mayores requisitos de exactitud


[email protected]


¿Dónde se realiza el control de calidad?

Preparación de la muestra

Digestión/extracción

Calibración y medición

Cálculos

Control de calidad

instrumentos

Control del

“resto”

Control de calidad del instrumento….

Determinación de hierro en cemento por espectrofotometría UV-Vis

Que controlar:

• Sesgo

• Repetibilidad

• Linealidad



Opción 1: Uso de materiales de referencia certificados



Miren porque:

• Son trazables la SI.

• Son estables.

• Tienen muchas longitudes de onda y muchas

absorbancias.

• …. Y son certificados!!!



Las calibraciones instrumentales al igual

que las rutinas de verificación del

fabricante, están más enfocadas a la

confirmación metrológica instrumental

(ISO/IEC 10012), que al control Interno de

calidad de las mediciones”


[email protected]


ICPMS

ESTO NO SIRVE MUCHO!!

Kehm, K., Hauri, E. H., Alexander, C. O. D., & Carlson, R. W. (2003). High precision iron isotope measurements of

meteoritic material by cold plasma ICP-MS. Geochimica et cosmochimica acta, 67(15), 2879-2891

FABRICANTE:

• In Intensidad

• Be, In, Mg, U Ajuste m/z

• Ce4+/Ce4+

Análisis de isotópos de Fe en meteoritos

por cold plasma

LCMSMS




FABRICANTE:

• Papaverina 50 ug/mL S/N 10 0000

Multiresiduo de plaguicidas en frutas


[email protected]


GC-ECD




FABRICANTE:

HCB splitless RSD< 0.1%

Halométanos en alimentos



Opción 2: uso de disoluciones del analito

Opción 2: uso de disoluciones del analito

Ventajas:

- Este si tiene algo que ver con

mi mensurando.

- Puedo realizar preparaciones

gravimétricas y tener bajas

incertidumbres.

Desventajas:

- ¿Interferentes de la

muestra?

- ¿Efecto matriz?



La verificación instrumental

debe buscar evaluar el equipo

en las mismas condiciones que

se van a medir las muestras

Efecto matriz en UV-VisPor ejemplo…..

Isoflavona II banda: 245-270 nm

H3BO3

Fe, Al, Sn

Martínez, H. Estabilización de antocianinas extraídas de rosas rojas por medio de la copigmentación para su uso como colorantes naturales en

la industria alimenticia y farmacéutica. 2003

Disponible: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqf/hernandez_m_a/portada.html


[email protected]

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqf/hernandez_m_a/portada.html


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

100 200 300 400 500 600 700

AB

OS

RB

AN

CIA

LONGITUD DE ONDA (nm)


[email protected]

Efecto matriz en UV-Vis




Opción 3: uso de disoluciones “reales” del analito



Usar blancos fortificados

Adicionar interferentes


[email protected]

Selectividad




Que controlar:

• Sesgo

• Repetibilidad

• Linealidad

Control de la precisión del método

%CV normativas

Requerimientos del cliente

%CV previa validación

%CV métodos oficiales

Definir %CV requerido

Ejecutar experimentos

de evaluación de precisión¿Repetibilidad?

¿Precisión intermedia?

Análisis de datos Descarte de datos

Pruebas estadísticas

1

2

3

vs

Χ2c ≤ Χ2

crit El instrumento es preciso para la aplicación

Χ2c ≥Χ2

crit El instrumento no es preciso para la aplicación

VERIFICACIÓN DE LA PRECISIÓN DEL MÉTODO

VERIFICACIÓN DEL SESGO DEL MÉTODO

1.Defina el valor de referencia

2.Realice las medición(es).

3.Halle el promedio.

4.Determine el error

sistemático

5.Concluya

Lo de linealidad…..

Un ejemplo….

ECD

NPD

Análisis de residuos de plaguicidas por CG

ECD

NPD


DDT

ECD

NPD


Clorpirifos


[email protected]


ECD

NPD


Malatión/metalaxil

Malatión/clorpirifos

ECD

NPD


metalaxil

HCB





Cálculos

Control de calidad

instrumentos

Control del

“resto”

Calibración analítica

Uso de MRC para calibración

Materiales de referencia

certificados

“Puros” Disoluciones

Pesado

Disolución

Aforo

Alícuota

Aforo

Estimación de incertidumbre

Disoluciones para

calibración

Gravimetría

Y

volumetría

Calibración

¿Porqué usar MRC para la calibración?

Estabilidad de

soluciones

Homogeneidad de

sólidos

Incertidumbres bajas

Mejor regresión.

Trazabilidad

y = 10xR² = 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Resp

uesta

(U

.A)

Concentración (ug/L)

Ventajas del uso de MRC

No hay errores en X!!


[email protected]


¿Porqué usar MRC?

Ejemplo: se preparan curvas de calibración con MRC de diferentes U, 1%, 2% y 5%

y = 10xR² = 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8

Resp

uesta

(U

.A)


Errores en X

U= 1% (K= 2)

Alto Bajo

0,99 1,01

1,98 2,02

2,97 3,03

3,96 4,04

4,95 5,05

5,94 6,06

6,93 7,07U= 2% (K= 2)

Alto Bajo

0,99 1,03

1,98 2,06

2,97 3,09

3,96 4,12

4,95 5,15

5,94 6,18

6,93 7,21U= 5% (K= 2)

Alto Bajo

0,96 1,06

1,92 2,12

2,88 3,18

3,84 4,24

4,8 5,3

5,76 6,36

6,72 7,42

y = 10,038x - 0,0956R² = 0,9995

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Resp

uesta


U= 1%

y = 9,9669x - 0,1524R² = 0,9981

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Resp

uesta


U= 2%

y = 9,9946x - 0,0924R² = 0,988

01020304050607080

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Resp

uesta


U= 5%

MRC

(0,1% U)

Concentración

ug/L

1 1,00

2 2,00

3 3,00

ERROR RELATIVO

Concentración

ug/LU= 1% U=2% U=5%

1,0 1,0 26,8 32,4

2,0 1,0 2,8 4,5

3,0 1,0 1,2 7,2

¿Porqué usar MRC?

Materiales de referencia en control de calidad

Control de métodosy = 10xR² = 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8

Resp

uesta

(U

.A)


+

MRC = 4,50 ug/L +/- 0,10 ug/L (k=2)

Valor estimado= 4,60 ug/L +/- 0,50 ug/L (k=2)

Esto es otro MRC!!

umrc <10 x umed

Control de calidad en la calibración

1. Estime la ecuación de la recta

2. Estime la incertidumbre para cada nivel

de la curva

3. Estime el valor de X* a partir de los

valores de Y

4. Estime las diferencias entre los valores

de X ( reales) y los valores estimados

(X*)

5. Divida esta diferencia por la ucombinada(x)

para cada nivel

6. Concluya

OPCIÓN 1: Error normalizado < 1

OPCIÒN 2: Datos de validación.

Análisis de residuales

y = 149,81x + 657,77R² = 0,9989

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

¿Y porqué con un material de referencia?

Preparación “ in

house”

Material de

referenciaMaterial de

referencia certificado

¿Estabilidad?

¿trazabilidad?

¿Homogeneidad?

No se

No se

No se

No se

No se

No se





Cálculos

Control de calidad

instrumentos

Control del

“resto”

Control del sesgo del método

Sesgo de la serie

Sesgo del laboratorio

Sesgo del método

Valor de referenciaMRC!!!

Reproducibilidad

Precisión

intermedia

Repetibilidad


[email protected]


Evaluación del sesgo del método

s U

Si s >U Si s <U

Sesgo significativo Sesgo no significativo

Uso de muestras fortificadas

s

¿Esto aplica?

- uMRC<10 umedición

- Y en muestras fortificadas:

• ¿Cuál es la homogeneidad?

• ¿Cuál es la estabilidad?

• ¿El analito en realidad se

encuentra como la especie

que yo adicionó?

• ¿ Cuál es la incertidumbre de

ese fortificado?

Nos quedan dos opciones

Opción 1:

Use materiales de

referencia “ in house”

Opción 2:

Realice los

experimentos de

fortificación y compare

con los datos de

validación.

Si es que lo hizo así!!!

Uso de muestras fortificadas

Opción 1

s

- Fortifique las muestras

- Realice el estudio de recuperación

- Estime los porcentajes de

recuperación.

Opción 2

Aplique una prueba t

student

Compare con los

datos de validación

del método o con los

aceptados…

Uso de muestras fortificadas: recomendaciones

s

- Use disoluciones para fortificación que

preferiblemente se preparen

gravimétricamente.

- Fortifique las muestras y deje en reposo

por un tiempo.

- Trate de ingresar componentes de

incertidumbre muy grandes.

- Si es posible trate de no adicionar

mucho “disolvente” y si es así deje más

tiempo en reposo.

- Evite que la alícuota “caiga” en un solo

punto de la muestra.

ASTM D5810 - 96(2015). Standard Guide for Spiking into Aqueous Samples.

ASTM D5788 − 95 (2012) Spiking Organics into Aqueous Samples

También pueden fortificar

las muestras…..

Uso de muestras ciegas

Realiza el “ control de

calidad al personal”.

Deben ser ciegas de

verdad.

Ojalá sean un reto!

Mejor en la rutina!

Aprovechen la

información!!!


Opción 1:

MR

MRC

MR in house

Opción 2:

Blancos de muestra

fortificados.

Muestras “viejas”


?¿

Que se ajusten para

el propósito…..

Análisis de

componentes

principales

Análisis de trazas

Cualitativo

¿Lesgislación?

Concentración de

control de calidad

LC o LD…jejeje

Interferentes…

Límite de la norma o 2

veces abajo… jejeje


¿Cómo evalúo?

- Valor de referencia.

- Resultados de validación

- Establezca criterios de

aceptación

Recomendaciones para aplicar muestras ciegas

Deben ser ciegas de

verdad.

Mejor en la rutina!

Confirmen LD y LC

Sea ingenioso!!

Con incertidumbre!!

p.e. muestra con

analitos al LD, LC,

LMR.

Y no me hagan esa cara….

Recomendaciones para réplicas

Mínimo…. depende

Estimen el %CV.

Estimen el error

relativo.

Ejemplos de esquemas de

medición


Esquemas de medición

QC QC

QC QCB

B

QCB C

QCBC

BP

Esquemas de medición

QCB

CBP C1

QCB

CBP C3

Y podemos seguir y no

terminamos!

Que se ajusten para

el propósito…..

… y bueno que sea tan costoso!

Diego Alejandro Ahumada Forigua

Grupo de análisis en metrología inorgánica


Instituto Nacional de Metrología de Colombia

Grupo de Investigación en Metrología Química y Bioanálisis (GIMQB)

Teléfono: (57-1) 2542222 ext. 1516 / 1520

Página Web: www.inm.gov.co

Av. Cra 50 No 26-55 Int. 2 CAN

Bogotá, D.C., Colombia

http://www.inm.gov.co/

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