GENZIA EGIONALE PER LA PREVENZIONE E PROTEZIONE … · 2003-12-17 · A. Grigato – ARPAV Rovigo 1...

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


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


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)


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)


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


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


Anderson M.J., TCAW, Feb, 21, 2002

Lievito–Farina–Tempo–Liquido–Grasso ….


Anderson M.J., TCAW, Feb, 21, 2002


• 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


“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


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?


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 %


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


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


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


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


“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


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 %


• 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…


3.1.3. Validazione in base a modelli alternativi

DOE: non solo robustezza….DOE: non solo robustezza….…ma anche


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…..



“…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


Ripetibilità Sr

Riproducibilità SR = Sr

Incertezza U = kSR



ciao ciao

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