Metrologia en el laboratori enològic

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Metrologia en el laboratori enològic

  1. 1. F.-Javier Gella Metrología en el Laboratorio Enológico
  2. 2. EXÁMENES DE LABORATORIO Cualitativa Cuantitativa (magnitud/mensurando) medición observación Valor (escala nominal/ordinal) Valor (escala numérica) número·unidad Sistema Espécimen o Muestra Componente (Analito) Estudio o exámen de propiedad
  3. 3. UNIDADES DE MEDIDA <ul><li>Para asignar valor a una magnitud particular es necesario compararla con algo (unidad) que se toma como referencia </li></ul><ul><li>Las primeras unidades tomaron como referencia diversas partes del cuerpo humano: pulgada, pie, codo, mano o palmo, etc. </li></ul><ul><li>El Sistema Internacional de Unidades (SI) o “sistema métrico decimal”: patrones basados en constantes naturales </li></ul><ul><li>7 unidades básicas y 2 suplementarias (para ángulos). Unidades derivadas: m2 o el katal (mol/seg). Múltiplos y submúltiplos definidos por prefijos. </li></ul>
  4. 4. MAGNITUDES/UNIDADES BÁSICAS
  5. 5. METROLOGÍA Asamblea General Pesos y Medidas (CGPM) Comité Internacional Pesos y Medidas (CIPM) Oficina Internacional Pesos y Medidas (BIPM) Comités Conjuntos Trazabilidad Laboratorio Clínico, JCTLM Guías en Metrología: GUM, VIM Institutos Nacionales Metrología Org. Regionales (euromet, andimet, suramet …) Cooperación Internacional Acreditación Laboratorios (ILAC) Laboratorios Acreditados Organización Internacional Normalización (ISO)
  6. 6. Procedimientos de medida
  7. 7. PRINCIPIO DE MEDIDA <ul><li>Fenómeno físico, químico o biológico que se utiliza como fundamento de la medición. </li></ul>
  8. 8. MÉTODO DE MEDIDA <ul><li>Secuencia lógica de operaciones, descritas de forma genérica, que se utilizan para llevar a cabo medidas. </li></ul><ul><ul><li>Reacciones involucradas (método de la lactato deshidrogenasa, lactato) </li></ul></ul><ul><ul><li>Variante del principio de medida (método con electrodo selectivo, Na+) </li></ul></ul><ul><ul><li>Cromógenos/reactivos críticos (método con pararosanilina, sulfito) </li></ul></ul><ul><ul><li>Recomendación oficial </li></ul></ul>
  9. 9. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA <ul><li>Conjunto de operaciones, descritas de forma suficientemente detallada, que se utilizan para la ejecución de mediciones particulares según un método dado </li></ul><ul><li>Descrito en PNT (SOP) </li></ul><ul><li>Incluye las fases, pasos, volúmenes, reactivos, tiempos de incubación, forma de calibración, instrumento, cálculos, etc. </li></ul><ul><li>Términos no recomendables: test, prueba, ensayo, técnica, método </li></ul>
  10. 10. FASES muestra proceso de separación componente reactivo instrumento señal mensurable instrumento valor señal calibración valor magnitud
  11. 11. BLANCOS <ul><li>Señal generada en ausencia de analito. Debe ser sustraida de la señal obtenida para las muestras. </li></ul>
  12. 12. BLANCO DE MUESTRA Muestra + Reactivo B Muestra + Reactivo A Muestra + Reac 1 Reactivo 2
  13. 13. Medidas y errores, trazabilidad e incertidumbre
  14. 14. PRECISIÓN Y VERACIDAD precisión veracidad
  15. 15. EXACTITUD <ul><li>La exactitud de medida es el grado de concordancia entre el resultado de una medición y el valor verdadero. Se relaciona, de forma inversa, con el error de medida. </li></ul><ul><li>La precisión es el grado de concordancia entre resultados repetidos y se relaciona con la existencia de errores de tipo aleatorio. </li></ul><ul><li>La veracidad es el grado de concordancia entre el valor medio de las repeticiones y el valor verdadero y se relaciona con la presencia de errores de tipo sistemático o desviaciones. </li></ul>
  16. 16. MEDIDAS Y ERRORES error de medida error aleatorio error sistemático PRECISIÓN EXACTITUD VERACIDAD
  17. 17. EXACTITUD EXACTITUD DE UN RESULTADO Incertidumbre : duda cuantitativa Trazabilidad : comparabilidad
  18. 18. TRAZABILIDAD E INCERTIDUMBRE resultado: 103  2 mmol/L Trazabilidad: atributo del resultado Incertidumbre: valor asociado al resultado
  19. 19. Error aleatorio: Precisión de los procedimientos de medida
  20. 20. IMPRECISIÓN <ul><li>El error aleatorio se refiere a una medida y es la diferencia entre el valor obtenido y la media </li></ul><ul><ul><li>impredecible (desconocido) en medidas únicas </li></ul></ul><ul><ul><li>puede evitarse (reducirse) realizando una estimación de la media con muchas repeticiones </li></ul></ul><ul><li>La precisión se refiere a un procedimiento de medida y es el grado de concordancia entre medidas repetidas. Se cuantifica como imprecisión (anchura de la curva de distribución) </li></ul><ul><ul><li>s </li></ul></ul><ul><ul><li>CV </li></ul></ul>
  21. 21. ERROR ALEATORIO
  22. 22. DISTRIBUCIÓN NORMAL -3s -2s -1s X m +1s +2s +3s 67% 95% 99,7%
  23. 24. TIPOS DE IMPRECISIÓN <ul><li>Según la forma de hacer los replicados, la ISO distingue: </li></ul><ul><ul><li>repetibilidad : se mantienen todas las condiciones de medición </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>imprecisión en la serie o serial </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>reproducibilidad : se varían todas las condiciones </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>imprecisión interlaboratorios </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>condiciones intermedias : se varían algunas condiciones </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>imprecisión interserial </li></ul></ul></ul>
  24. 25. REDUCIR EL ERROR ALEATORIO <ul><li>Realizando replicados </li></ul><ul><li>Selección del procedimiento de medida </li></ul><ul><ul><li>Automatizado </li></ul></ul><ul><ul><li>Recomendados </li></ul></ul><ul><ul><li>Cuidadosa normalización (PNTs) </li></ul></ul><ul><li>Mantenimiento preventivo del equipo de medida </li></ul><ul><li>Adiestramiento de operarios </li></ul>
  25. 26. Error sistemático: Veracidad de los procedimientos de medida
  26. 27. ERROR SISTEMÁTICO
  27. 28. VERACIDAD <ul><li>El error sistemático afecta tanto a una medida individual como a la media de medidas repetidas y es la diferencia entre el valor medio y el valor verdadero </li></ul><ul><ul><li>Estimación: valor verdadero convencional </li></ul></ul><ul><li>La veracidad se refiere a un procedimiento de medida y es el grado de concordancia entre l a media de múltiples mediciones repetidas y el valor verdadero . Se cuantifica como error sistemático o sesgo (bias) . </li></ul>
  28. 29. CAUSAS DE ERROR SISTEMÁTICO <ul><li>Calibración incorrecta : errores en valor asignado al calibrador, no calibración o procedimiento calibración inadecuado. Afecta a todas las muestras. Debe ser evitado o corregido. </li></ul><ul><li>Inespecificidad : afecta a las muestras que contengan alguna interferencia. Debe prevenirse. </li></ul><ul><li>Si se utiliza un procedimiento de medida muy específico y adecuadamente calibrado, los resultados están libres de error sistemático. </li></ul>
  29. 30. TIPOS DE ERROR SISTEMÁTICO
  30. 31. Calibración
  31. 32. CALIBRACIÓN - CONCEPTO <ul><li>Establecer la relación entre los valores obtenidos con un instrumento o sistema de medida y los correspondientes valores de patrones de medida. </li></ul><ul><li>Es una comparación entre valores observados y valores verdaderos </li></ul>
  32. 33. LA FUNCIÓN DE CALIBRACIÓN
  33. 34. PATRONES DE MEDIDA <ul><li>Objeto físico que realiza la definición de una unidad de medida </li></ul><ul><ul><li>medida material (masa patrón de 100 g) </li></ul></ul><ul><ul><li>instrumento de medida (termómetro de vidrio certificado, electrodo de referencia de hidrógeno) </li></ul></ul><ul><ul><li>material de referencia (patrón acuoso) </li></ul></ul><ul><li>Patrón = Material de Referencia = Calibrador. </li></ul><ul><li>Hay jerarquía de patrones según seguridad en valor asignado: menor incertidumbre </li></ul>
  34. 35. CALIBRANDO UNA BALANZA Error sistemático = 0,6% tolerar o reajustar la balanza o usar factor de corrección
  35. 36. FOTOMETRÍA
  36. 37. FUNCIÓN CALIBRACIÓN RECTA <ul><li>C calibrador / A calibrador = F = 1/b </li></ul><ul><li>C muestra = A muestra x F </li></ul>
  37. 38. FUNCIONES NO RECTAS
  38. 39. VERACIDAD Y TRAZABILIDAD trazabilidad incertidumbre
  39. 40. TRAZABILIDAD METROLOGICA <ul><li>Propiedad del resultado de una medición (o del valor de un patrón) que lo relaciona con referencias establecidas (generalmente patrones nacionales o internacionales) mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones , cada una de las cuales añade una incertidumbre </li></ul><ul><ul><li>no es correcto: “calibrador o patrón trazable” ni “procedimiento de medida trazable” </li></ul></ul><ul><li>Asegura la comparabilidad de un resultado: tiempo, lugar, procedimiento de medida </li></ul>
  40. 41. LA CADENA DE TRAZABILIDAD calibrador comercial muestra del paciente resultado trazabilidad unidad SI procedimiento de medida de referencia primario material referencia certificado (CRM) procedimiento de medida seleccionado del fabricante procedimiento de medida de rutina del laboratorio calibración asignación valor incertidumbre
  41. 42. ESPECIFICIDAD <ul><li>S electividad o especificidad : un método o procedimiento de medida resulta poco o nada afectado por propiedades de la muestra diferentes de la magnitud que se mide. Concepto cualitativo. </li></ul><ul><li>Las magnitudes que no son el mensurando pero que tienen un efecto sobre el resultado de la medición se denominan magnitudes de influencia o interferentes . Pueden ser positivas o negativas. </li></ul>
  42. 43. CAUSAS DE INTERFERENCIA muestra analito interferente señal señal concentración
  43. 44. ESTUDIOS DE INTERFERENCIAS <ul><li>Selección de presuntos interferentes: Bibliografía. Sustancias que, por sus características físicas o químicas, se sospecha que pueden interferir en el principio o método de medida. </li></ul><ul><li>Utilidad: </li></ul><ul><ul><li>Conocer la especificidad del procedimiento de medida: para compararlo con otros alternativos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Identificar sustancias interferentes: para prevenir su presencia o relacionar su presencia con la obtención de un resultado anómalo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Eventualmente, corregir el resultado de una magnitud en una muestra cuando la concentración de interferente es conocida. </li></ul></ul>
  44. 45. CONTAMINACIÓN <ul><li>Contaminación con el inmediato anterior ( arrastre ) </li></ul><ul><li>Por la muestra, por un reactivo, por soluciones de lavado/sistema o por la mezcla de reacción anterior </li></ul>
  45. 46. EVITAR ERROR SISTEMÁTICO <ul><li>Selección del procedimiento de medida: </li></ul><ul><ul><li>Especificidad depende del fundamento del método </li></ul></ul><ul><ul><li>Procedimientos de medida primarios y secundarios </li></ul></ul><ul><ul><li>Procedimientos rutina validados frente 1 os </li></ul></ul><ul><li>Calibración adecuada: </li></ul><ul><ul><li>Calibradores con valor asignado trazable </li></ul></ul><ul><ul><li>Calibradores con matriz </li></ul></ul><ul><ul><li>Calibración de instrumentos auxiliares </li></ul></ul><ul><li>Interferencias y contaminación </li></ul><ul><ul><li>Especificidad del procedimiento de medida </li></ul></ul><ul><ul><li>Conocimiento interferencias: prevenirlas </li></ul></ul><ul><ul><li>Contaminación: evitarla </li></ul></ul>
  46. 47. Error de medida: exactitud e incertidumbre
  47. 48. ERROR DE MEDIDA
  48. 49. ERROR E INCERTIDUMBRE Errores de medida Errores sistemáticos Errores aleatorios Estimables No estimables Resultado Incertidumbre Corrección ±
  49. 50. INCERTIDUMBRE DE MEDIDA
  50. 51. TIPOS DE INCERTIDUMBRE <ul><li>Parámetro que caracteriza la dispersión de resultados que podrían razonablemente ser atribuidos al valor asignado a la magnitud. </li></ul><ul><li>Para cada fuente de incertidumbre se estima la dispersión de resultados que origina mediante el valor de una s ( incertidumbre estándar ). </li></ul><ul><ul><li>Tipo A: series de medidas repetidas y s obtenida experimentalmente . Ej: CV a </li></ul></ul><ul><ul><li>Tipo B: no puede evaluarse mediante estadística. Atribuir una presunta distribución del error y calcular la s que corresponde. </li></ul></ul>
  51. 52. TIPOS DE DISTRIBUCIÓN normal rectangular triangular s = a/3 s = a/  3 s = a/  6 +a -a +a -a +a -a
  52. 53. ESTIMACIÓN INCERTIDUMBRE <ul><li>Guía para la Expresión de la Incertidumbre de Medida (GUM) </li></ul>Especificación del mensurando Identificación de las fuentes de incertidumbre Simplificación por agrupamiento Cuantificación de la incertidumbres estandar Cálculo de la incertidumbre combinada Cálculo de la incertidumbre expandida
  53. 54. ESTIMACIÓN INCERTIDUMBRE <ul><li>Cuantificación de las incertidumbres estandar ( u ): Se calculan las s que caracterizan las dispersiones generadas por cada fuente de incertidumbre (tipos A y B). La u asociada a un error sistemático corregido es la s de la corrección aplicada. </li></ul><ul><ul><li>u = s ó CV </li></ul></ul><ul><li>Cálculo de la incertidumbre estándar combinada ( u c ): </li></ul><ul><li>Cálculo de la incertidumbre expandida (U): </li></ul><ul><ul><li>U = ku c </li></ul></ul><ul><ul><li>K = 2 (95% confianza), 3 (>99% confianza) </li></ul></ul>
  54. 55. FUENTES DE INCERTIDUMBRE <ul><li>Fase preanalítica : Indefinición del mensurando, obtención, transporte y almacenamiento de la muestra. </li></ul><ul><li>Fase analítica : Preparación y estabilidad de la muestra, presencia de interferentes, condiciones ambientales, operarios, procedimiento de medida (pipeteo, termostatización, lecturas, calibración, reactivos, etc). </li></ul><ul><li>Fase postanalítica : Tratamiento de datos, elaboración del informe. </li></ul>
  55. 56. Intervalo de medida
  56. 57. SENSIBILIDAD <ul><li>Relación entre señal y concentración: pendiente de la curva de calibración. </li></ul><ul><li>Función de calibración </li></ul><ul><ul><li>Recta: sensibilidad constante </li></ul></ul><ul><ul><li>No recta: sensibilidad varía en función de la concentración del analito </li></ul></ul><ul><li>Expresión: señal/conc (ej: mA.g -1 .L) </li></ul><ul><li>Util para comparar procedimientos de medida o métodos basados una misma señal física. </li></ul>
  57. 59. DETECTABILIDAD <ul><li>Valor o límite crítico (L C ) : analito ha sido “detectado” o “no detectado”. Probabilidad muy baja de que se exceda ese valor en ausencia del analito (error  ). </li></ul><ul><li>Mediciones repetidas de un blanco adecuado. </li></ul><ul><li>Valor > L C : hay analito (con error  ) </li></ul><ul><li>Valor < L C : ¿no hay analito? (con error  ) </li></ul>L C = 1,645 x s b
  58. 60. VALOR CRÍTICO
  59. 61. ERROR BETA
  60. 62. DETECTABILIDAD <ul><li>Límite de detección (L D ) : concentración menor del analito cuya probabilidad de dar un resultado “no detectado” en presencia de analito (error  ) sea muy baja. </li></ul><ul><li>Asumiendo homocedasticidad y  = 0,05,  = 0,05 </li></ul><ul><li>Si L D es cercano a los valores de importancia y existe evidencia de heterocedasticidad: </li></ul><ul><li>Expresión: señal (ej: abs) o conc (ej: mmol/L) </li></ul>L D = 3,29 x s b L C = 1,645 x s b + 1,645 x s d
  61. 63. LIMITE DE DETECCIÓN
  62. 64. LÍMITE DE CUANTIFICACIÓN <ul><li>La imprecisión para concentraciones cercanas al L D suele ser muy elevada, de tal forma que hay certeza de la presencia del analito, pero existe una elevada incertidumbre de medida. </li></ul><ul><li>Límite de cuantificación : valor de concentración mínimo que puede obtenerse con una imprecisión aceptable (> 10 %). Asumiendo homocedasticidad: </li></ul>L Q = 10 x s b
  63. 65. EXPRESIÓN DE RESULTADOS <ul><li>Resultado inferior a L C : Indicar “no detectado” o < L D </li></ul><ul><li>Resultado superior a L C e inferior a L Q : Indicar “detectado” o “valor aproximado: X “ </li></ul><ul><li>Resultado superior a L Q : Indicar el valor obtenido. </li></ul>
  64. 66. EFECTO DE LA IMPRECISIÓN
  65. 67. EFECTO DE LA SENSIBILIDAD
  66. 68. LÍMITE DE LINEALIDAD <ul><li>Límite de linealidad: </li></ul><ul><ul><li>la señal obtenida se aparta significativamente de la función de calibración establecida </li></ul></ul><ul><ul><li>aumento inaceptable de la imprecisión </li></ul></ul><ul><li>Repetir la medición con una dilución de la muestra (ojo con efecto matriz) </li></ul>

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