Správná laboratorní praxe v chemické laboratoři Ing. Branislav Vrana, PhD. vrana@recetox.muni.cz Doporučená literatura QUA CHA TRAINING COURSE BOOK QUALITY ASSIRA>~CL TOR CHIMICAL ANALYSIS Prepared by Elizabeth PRK HAK35 (LGC) m c on juurtLo □ iritis il#mberi of project PL ŕä-í^ 06" CZECH nt-l.VSJ_4 JTO.V By IvanKORISA National G1PMonitoring Authority,Frngiis http://www.swift-wfd.com/Local/swift/dir/doc/QUACHA-CZ%20translation.pdf Analýza a účel analýzy • určení kompozice materiálů, tj. identifikaci jeho složek a zjištění • kolik které složky je přítomno • někdy též v jaké formě je přítomna. Účel analýzy - příklady Vytvoření číselné databanky za účelem zjišťování trendů Přijetí/odmítnutí chemikálie/výrobku před použitím ve výrobním postupu. Posouzení hodnoty dodávky zboží před zaplacením. ™ Soudní žaloba na podnik, který prodal výrobek neodpovídající udané specifikaci Trestní obvinění osoby, u níž byly nalezeny drogy ÚVOD DO PROKAZOVÁNÍ KVALITY vymezení důležitých pojmů Kvalita - Dříve používaný pojem „jakost" byl v roce 2005 nahrazen pojmem „kvalita" a v roce 2008 implementován do norem ISO • Kvalita je vhodnost pro daný účel • Kvalita splňuje nebo dokonce přeplňuje zákazníkovo očekávání. • Kvalita je nepřímo úměrná variabilitě výrobku nebo služby. • Kvalita je žádoucí/charakteristická vlastnost nebo rysy výrobku/služby, které výrobek nebo služba má mít SYSTÉMY KVALITY, ŘÍZENÍ KVALITY A PROKAZOVÁNÍ KVALITY (ČSN EN ISO 9000:2001 Systémy managementu jakosti) Řízení kvality - Quality control - část managementu kvality zaměřená na plnění požadavků na kvalitu - plánované činnosti s cílem ověřovat kvalitu měření (operativní) Prokazování kvality - Quality assurance - část managementu kvality zaměřená na poskytování důvěry,že požadavky na jakost budou splněny - Interní zabezpečení jakosti poskytuje důvěru vedení - externí prokazování jakosti poskytuje důvěru zákazníkovi že se jedná o plánované činnosti navržené tak, aby bylo zjevné, že se řádně používají nástroje řízení jakosti. - Soubor opatření, které laboratoř musí podniknout, aby zajistila, že je vždy schopna poskytnout data s vysokou kvalitou. Systém kvality Organizační struktura, postupy, procesy a zdroje potřebné k zavedení managementu kvality Neusne iJejJŠĽP'ám sysilén n martak^mtíislu jal os i Zákaznici (bjjpi; Eain1.cn; si> ^íuii; strany) r---1 í EVŕadLiik-v | maäiageiiBiKu fci .vi m +-|— 1 v, i .l |iiiľ vbtup strnuv) nosí ! Kvalita měření • reprodukovatelnost měření - porovnatelnost měření provedených různými laboratořemi • návaznost měření k primárnímu etalonu Použití referenčních materiálů návazných na základní SI jednotku (kg, mol...) "Návaznost = vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím, zpravidla národním nebo mezinárodním etalonům, nepřerušeným řetězcem porovnávání, jejichž nejistoty jsou uvedeny" Úrovně prokazování kvality (QA) ISO/IEC 17025 ^cirdiiaiion proficiency tesling Canalytical system - nteSiodprotocol - typĚ of mstix - concontmion rer.ge of anslyte validation fitness .ťrptnposa IOC performance cřiatacterstics sccuracy ť>7 measurement uncertainly / analytical v. result validace a standadisace metod IQC (vnitřní řízení kvality) - použití referenčních materiálů, regulačních diagramů ůčast na medzilaboratorních porovnávacích zkouškách akreditace interpretation Příručky a standardy pro prokazování kvality (QA) Tahle 1. Overview of European and i tiler rial ion al regulatory bodies and Úi?.ir guidelines aid standards on different aspects of AQA lifjtly Full name Guidance on References Lu rachem CITAC LA A I ocus for Analytical Chemistry in Europe Cooperation of International Traceabiiity in Analytical Cta mist ry European Cooperation for Accreditation * Metlwd validation * Proficiency testing » Quality Assurance * Acc red hat inn [2,4,11,12] CEN European Committee for Normalization * Standardization ini lUPAC ISO AOAC International International Union of Pure and Applied Chemistry Inlernationa! Standardization Organisation Association of Official Analytical Chemists ■ Mel hod validation • Standardization * internal quality control • Proficiency testing * Accreditation lí.5.14 T.;] IDA US P ICII United States Food and Urug Administration United Slates Pharmacopeia Inlernationa! Conference on 1 larmonization * Method validation 17,24 Z&J FAOAVI ÍO: CodexÁľCMAS Food and Agricultural Organization/World Ftealth Organisation: Codex Committee on Methods of Analysis and Sampling * Method validation 127-31] ILAC International Laboratory Accreditation Cooperation • Proficiency testing * Accreditation 132-34] Trends in Analytical Chemistry, Vol. 23, No. 8, 2004, 535-552 -—"Postupy prokazování kvality (QA) při odběru vzorků a při nakládání se vzorky -význam odběru vzorků - identifikace různých typů vzorků - význam vzorkovacích plánů - zákonné požadavky -význam správné manipulace a skladování vzorků. -techniky odběru —Postupy prokazování kvality (QA) při odběru vzorků a při nakládání se vzorky Vzorkování = proces, jímž se nějakým způsobem vybírá podíl materiálu tak, aby representoval nebo poskytl informace o větším souboru materiálu Musí být specifikováno, co se má zkoušet - důvod analýzy Analytický výsledek může záviset na postupu použitém k analýze, avšak vždy závisí na typu použitého plánu vzorkování — Chyba se nedá vyhodnocovat ani ovlivňovat pomocí referenčních materiálů — Existují směrnice nebo mezinárodní normy malá chyba při odběru => vážná chyba ve výsledku měření Vzorkovací a analytické operace SAMPLING OPERATION Mi.K GOODS PACKAGED GOODS jnsicnment LOT/BATCH INCREMENTS PRIMARYGROSS SAMELE CfíMPOSITB' Ai.:-:.P.ELi.ATL SAMPLE S LB SAMPLES SECONDARY SAMELE LA3ORAT0RTr SAMELE TEST SAMPLE i—yu 11 I pHINIH>'< ■ I reduction A> \ I I I v VI. Ol-Lh Mil »s iNO SAMPLING IľRKORS. TEST PCiR'Hi.N TT23T SOLUTION I CďMĽAlQroiAIlOL^ TREATED SOLUTION ..__J ALIQUOT IIIKMU .UuPťľí/iTl-.-Vbl ---1-=i— M E.AS U ]LEMEŤJT Figure 3.1 Schematic of sampling and analyical operadons. Nate: Che lower ::A:: of Nie saiupiirg operations continues ^itli the upper "A." c/f thE anadyticil operations [i] Reproduced 1r: perinissicn of lie Irtefiiarioiia] Union of Pu*e and Applied Chemislrv. frsrci Eon3,itz, V,'.,PurcAppL Chan., 62 11?3-1]0S i!990'.. Normy pro odběr vzorků Příklad: Odběr vzorků vod ODBERY VZORKŮ- skupina X Zkouška. SOP Složka ].V Od.be: vzniků piniýcb vod SOF IV (ČSN EN ISO 5667-1. ČSN EN ISO 5667-3, CSU EN ISO .9453, ČSN ISO 5667-5) MPOV 2.V Odbé: vzniků podzEaiLLb vod SOF2V (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EN ISO 5667-3, ČSN EN ISO 1945S. ČSN ISO 5667-11) MPOV 3.V Odber vzorku paiTcbov^ti vod z i to dnu cl Liidrzi SOPJJV (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EN ISO 5667-3, ČSN EN ISO 19455, ČSN ISO 5667-4) MPOV 4.V Odbé: vzsiků FovrcbovýLii vod z JEJÍ 3 JJCtolu SOF4V (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EN ISO 5667-3, ČSN EN ISO 1945S, ČSN ISO 5667-6) MPOV S.V Octíc ■■"or^iL &dc idriizti vcc SOF5V (ČSN EN ISO 5667-1. ČSN EN ISO 5667-3, ČSN EN ISO .945fí, ČSN ISO 5667-10) MPOV fj.V OčJbíc vioriit d-D-vzh Eeciraenrli SOF6V (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EN ISO 5667-5, ČSN ISO 5667-121 MPOV 7.V Odbé: vzorku balu z :ÍLt[ien odpadni^ti vxsd SOF7V (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EN ISO 5667-3, ČSN ISO 5667-13) MPOV 5.V Viockuníjil odpadt SOF9V (ČSN EN ISO 5667-1, ČSN EN ISO 5667-3, Metodický pokyn MŽF (2008) MPOV i: .v OcJbír vuorkt. bazéne vrch "ad SOPIOV(ČSK EK 150 5S67-], ČSN EK ISO JSÚ7-3, ČSN EN 150 1P4SE. VjSlíikač. 135/2004 Sb.) MPOV TYPY VZORKŮ • Fyzikální stav: plynný kapalný tuhý • Homogenní a heterogenní materiál Vzorkovací plán reprezentativní selektivní náhodný směsný vzorek Reprezentativní vzorek • vzorek přenáší z původního vzorku materiál sledované vlastnosti musíme znát postup, který bude pro analýzu použit - stav původního zkoumaného materiálu • homogenní • heterogenní • statický (zádržný) systém • dynamické podmínky Dynamický systém: kontaminant v řece Contaminant concentration A in a single sample o o o TWA = time-weighted average 0 0 J ll 1 1 F i i Time Selektivní vzorek vzorkovací plán, který odděluje • materiály s určitou charakteristikou anebo • vybírá pouze materiál s jinou požadovanou charakteristikou ^ • řízené nebo zaměřené vzorkování Náhodný výběr Vzorek odebraný náhodným procesem, aby se zabránilo pochybnostem o vychýlení při výběru anebo abychom vytvořili podmínky pro statistickou interpretaci naměřených dat - Jednoduchý náhodný výběr - každý vzorek má stejnou pravděpodobnost, že bude vybrán - Náhodný výběr po vrstvách - materiál se rozdělí na vrstvy a z každé vrstvy se odebere prostý vzorek. - Systematické vzorkování - první vzorek se zvolí náhodně a následující vzorky se odebírají podle předem stanoveného plánu, tj. každý pátý, desátý, nebo s jinou vhodnou četností. Směsný (kompozitní) vzorek • způsob, jak snižovat náklady analýzy velkého počtu složek • Zastoupení složek ve směsném vzorku může být na základě - objemu - času - průtoku • Složky směsného vzorku se odebírají v poměru k množství materiálu, který reprezentují. Směsný (kompozitní) vzorek Automatické zařízení na odběr vzorků vody STRATEGIE VZORKOVÁNÍ • Vzorkovací plán = všechny aspekty procesu vzorkování - počet - místo - velikost podílu - instrukce k přípravě laboratorního vzorku - frekvence opakovaného odběru • Vzorkovací schema • Vzorkovací program • Zákonné a právní požadavky Vzorkovací schemata • Pravděpodobnostní výběr — když je zapotřebí reprezentativní vzorek • Nepravděpodobnostní výběr — když nelze odebrat reprezentativní vzorek. Je to metoda vhodná pro selektivní vzorky • Hromadný odběr (bulk sampling) — Tento typ vzorkování zahrnuje odběr vzorku z materiálu, který se neskládá z diskrétních, identifikovatelných nebo stejných jednotek (plyn, kapalina...) • Přejímací plány — Přejímka zahrnuje použití předem stanoveného plánu. Rozhoduje, zda šarže zboží vyhovuje stanoveným kritériím přejímky — Přejímka může být • srovnáváním (podle atributů) • měřením (podle proměnných) PARAMETRY VZORKOVÁNÍ Počet a velikost vzorků • Požadovaná přiměřenost vzorků k analýze - Plány odběru vzorků by měly určit počet a velikost primárních vzorků, - Měla by rovněž popsat, jak má být získán laboratorní vzorek. -je zapotřebí rozhodnout, jak tím bude ovlivněna validita analýzy. r PARAMETRY VZORKOVÁNÍ odebrání reprezentativního vzorku z heterogenního celku test míry homogenity postup musí být validován pro odebrané množsví vzorku analytický problém - Správně zavedený analytický postup -postup se musí kontrolovat kontrolními vzorky sociální/ekonomický problém, který je třeba řešit Počet primárních vzorků • empirická pravidla n 3 * y/N • primární vzorky se obyčejně smíchají na hromadný vzorek, který, pokud je pro analýzu příliš objemný, se redukuje na reprezentativní dílčí vzorek PocíyptiímíniicU \-oskft, otfíbiiauých z konzw'owtiých fýrobkii P o ret plechovek, bálem nebo obítiú v X ej mení í -jočet p rimá rníc h vzorkii dávce 1-25 1 26-100 5 101-250 10 . 2r0 15 Dílčí vzorky • podíl, oddělený ze vzorku a připravený tak, aby obsahoval s nějakou spolehlivostí stejnou koncentraci analytu, jaká je přítomna v původním vzorku _ • chyba dílčího vzorkování Celkový vzorek se zvyšuje s klesající koncentrací sledovaných prvků Konstanta vzorkování Ks hmotnost dílčího vzorku, pro kterou je relativní chyba dílčího vzorkování 1 % (hladina spolehlivosti 68 %) při jednotlivém stanovení Cv Cv — 100 s x Ks m Dílčí vzorky • granulované tuhé látky - o ptimální množství lze vyjádřit jako počet částic nezávisle na velikosti částic. Vztah ntťzi vflika&tirá^tir íí zhom^nyu} pudilem Približná hmotnost částice Zkoušeny podíl _M_til 10 10 i i Postupy odběru dílčích vzorků Tuhé materiály • jemné mletí - potenciální kontaminace • Kde mletí není možné - kvartování (coning and quartering); riffling Q mi. fluffs J ^^^^^^^^^ Postupy odběru dílčích vzorků Kapalné vzorky homogenizace suspenze třepáním • filtrace může mít významný vliv na výsledek analýzy!!! Stabilita vzorku • Doba uchovávání - maximální interval, který smí uplynout od odběru vzorků do jejich měření dříve, než dojde k významným změnám vzorku výběrová směrodatná odchylka d je diference mezi n duplikáty Nejdelší doba uchovávání odpovídá bodu, který odpovídá průsečíku přímky a počáteční hodnoty snížené o 3s. MANIPULACE SE VZORKEM • Po převzetí vzorku je třeba jej označit jednoznačnou identifikací, číslem nebo kódem • zaznamenat všechny podrobnosti o vzorku, které zahrnují i podmínky skladování. • Pokud si vzorek předávají dvě osoby, musí to být plně dokumentováno. • Zaznamenat se musí i podrobnosti o vzorkovnici a jejích uzávěrech, neboť mohou být nevhodné a ovlivnit výsledek analýzy. MANIPULACE SE VZORKEM Zdroje chyb při odběru vzorků • znečištění - materiály odběrových zařízení a vzorkovnic, vzorky navzájem, konzervačními činidly, nevhodným skladovaním a dopravou • nestabilita vzorku - nesprávnou volbou typu odběrových zařízení a vzorkovníc, podmínkami přepravy a skladování vzorků) • nesprávna konzervace materiály vzorkovnic a typ konzervačního činidla • nesprávny odber vzoriek odchylka od postupu nebo nesprávna technika odběru • doprava a manipulace se vzorky Nedostatečná nebo absentující komunikace s analytickou laboratoří Vzorkovnice • Nesmí způsobovat - znečištění vzorku - adsorpci na povrchu, pohlcování nebo těkání stanovovaných zložek - uvolňování různých látek do vzorku - speciální vzorkovnice na určité druhy stanovení "slepá" vzorka na ověření zprávnosti výběru a spůsobu čištění vzorkovnic SKLADOVÁNÍ VZORKU • vlastnosti analytu - těkavost - tepelná stabilita - chemická reaktivita • Vzorky se musí skladovat tak, aby nepředstavovaly riziko pro personál • Nesmí nastat nebezpečí kontaminace nebo vzájemné kontaminace - žádný materiál se nesmí dostat do vzorkovnice nebo ji opustit. • je třeba vyvarovat se extrémů prostředí, v němž je uložen • chránit vzorek před světlem, zvýšenou teplotou nebo vlhkostí skladovat na místě fyzicky odděleném od analytických kalibračních standardů a dalších materiálů, které mohou obsahovat vysokou koncentraci analytu Podmínky skladování analytických vzorků Podmínky skladováni Vhodné typy vzorku Nevhodné typy vzorku. hluboké zmraženi (-15 DC) vzorky a vysokou aktivitou enzymů, napív játra vzorky, které beliem täni kapalni v-ětaina typů vzorku vodné vzorky niené stale aualyty cutadnjcka zemiiiy. nimeraly čerstvé ovoce a zelenina vodné vzorky vzorky s pravdepodobnou enzymatickou aktivitou pokojová teplota (temno) tuhé pracky a granule minerály stabilní anály ty cer&tvé potraviny ex^ikátcr hyEroskopické vzorky vzorky, které j>ou hygío&kopictejůí než iu^idlo Fyzikální a chemické způsoby konzervování vzorků Způsob konzervováni Príklady použiti Kritici-:.! hledkkn lyofUizace ■ozaLeni antioxidanty antike agulanty chléb, pečivo apod. vodné vzojky vodné vzorky t>ic logické vzorky kapaliny a roztoky klinické vzoiky a vzorky krve uevlio-dné pro těkavé analvty ^rabihtu aaatyruje třeba zjistit ^ahilm aaalyru jí tíeba zjistit ověřit špecifické vJivy interferenci ověřit specifické vlivy interferenci autofclavo vatu steislizace té [ruch. tekutin rfabiliiu anaJytu je třeba zjiaiit PŘEDBĚŽNÁ ÚPRAVA VZORKU • príprava vhodného a reprezentativního zkoušeného podílu z původního přijatého vzorku. - předběžné úpravy vzorku - míchání, - Mletí - Drcení - Krájení - Filtrace - Odvržení jeho části a ponechání dílčího vzorku vhodné velikosti • Získání reprezentativního podílu ze vzorku je nejvíce neurčitý stupeň většiny analýz • možnost kontaminace. Téměř všechny techniky přípravy vzorků vyžadují tak těsný fyzický kontakt mezi vzorkem a laboratorním zařízením (a analytikem) - nebezpečí zavedení cizorodých látek do vzorku. • možnost ztrát analytu. • přípravné postupy by se měly projednat se zákazníkem a měl by se získat jeho souhlas v průběhu zadávání práce, ještě před odběrem vzorků. Řízení kvality při odběru vzorků a při nakládání se vzorky Příklad: ČSN ISO 5667-14 „Kvalita vod - Odběr vzorků - Část 14: Pokyny pro zabezpečování kvality odběru vzorků vod a manipulace s nimi." • systém slepých vzorků • systém dvou analytických objemů vzorku, ktoré se analyzují • terénní vzorky na slepý pokus - tzv. „trip blanks" • odběr opakovaných vzorků • obohacené vzorky deionizované vody • obohacené environmentální vzorky Systém obohatených vzoriek Systém opakovaných vzoriek pre stopovú organickú analýzu najčastejšie pri stanovení: > prchavých organických látok, > PCB+OCP > PAU Tieto látky sú menej stále vo vodnom prostredí v stopových množstvách, vzorky sa môžu stať nereprezentatívnymi Hodnotenie: 1. kontaminácie vzorkovníc 2. chýb pri procesoch odberu 3. nestability vzorky Obohatená deionizovaná voda D. V. 2L Prídavok presne známeho množstva ŠTD Väčší objem deionizovanej vody obohatiť prídavkom vhodného štandardného roztoku ■ ■ presne známa koncentrácia presný známy objem ostáva v lab., tma, T 4, ANALÝZA Obohatenú vzorku rozdeliť na 2 časti, do vzorkovníc zobrať do terénu, tma, T 4, vzorkovnice b □ b Ostáva v pôvodnej vzorkovnici Ostáva v pôvodnej vzorkovnici Obohatiť prídavkom ŠTD Preliať do vzorkovnice Obohatená deionizovaná voda Všetky vzorky vrátiť do laboratória ANALÝZA vyhodnotenie > A vs b1 - chyby spracovania vzorky, doprava > A vs b3ii - nestabilita, kontaminácia, doprava > A vs b3i - spracovanie vzorky, doprava, nestabilita, kontaminácia > b1 vs b2 - kontaminácia vzorkovníc, spracovanie vzorky > b2 vs b3ii - nestabilita, kontaminácia > b3i vs b3ii - kontaminácia vzorkovníc Obohatená environmentálna vzorka Väčší objem PITNEJ alebo POVRCHOVEJ vody obohatiť prídavkom vhodného štandardného roztoku PiV (PoV) 2L ■ ■ presne známa koncentrácia presný známy objem Pridávanie štandardu na mieste odberu! - málo praktické Reálnu vzorku obohatiť v laboratóriu ostáva v lab., tma, T 4, ANALÝZA Obohatenú vzorku rozdeliť na 2 časti, do vzorkovníc zobrať do terénu, tma, T 4, Ostáva v pôvodnej vzorkovnici Preliať do vzorkovnice Obohatená environmentálna vzorka Všetky vzorky vrátiť do laboratória ANALÝZA vyhodnotenie > A vs b - chyby spracovania vzorky, doprava > A vs b2 - doprava > b vs b2 - kontaminácia vzorkovníc, spracovanie vzorky, nestabilita Všetko zopakovať 6x Kontrolné vzorky majú tvoriť 2% analytických vzoriek Opakovaná vzorka riadenie kvality napr. pre CHLOROFORM (VÚVH) > Odberové miesto - priesakový kanál Rajka Všetky vzorky do laboratória ANALÝZA vyhodnotenie > rozdiel A1 a A2 - celkový rozptyl (odber vzorky, vzorkovnica, skladovanie, analýza > rozdiel medzi B1 a B2 (vyjadrené ako priemer b11 & b12 a b21 & b22) - odhad analytického + odberového rozptylu Osnova • porozumět principům GLP a nutnosti jejich dodržováni pro zajištěni kvality výsledků • pracovat s příslušnými normami • diskutovat organizace laboratoře a podmínky práce, akreditace zkušebních laboratoří a zkoušení jejich způsobilosti • objasnit validaci zařízení, analytického systému a analytických metod ^^BI^^B • vysvětlit provozní charakteristiky metod a hodnocením výsledků analýz • realizovat správně odběry vzorků včetně základních technik odběru z homogenních a nehomogenních objektů • navrhovat a vyhodnocovat vzorkovací plán • zpracovávat experimentální data • chápat a vysvětlit potřebu GLP v praxi