Предел обнаружения - Detection limit

"LOQ" перенаправляется сюда. Информацию о компании, зарегистрированной как LOQ на Лондонской фондовой бирже, см. Lo-Q. Для аэропорта Ботсваны с Код ИАТА LOQ, см. Лобаце аэропорт.

В аналитическая химия, то Предел обнаружения, нижний предел обнаружения, или же LOD (предел обнаружения), часто ошибочно принимаемый за аналитическую чувствительность, представляет собой наименьшее количество вещества, которое можно отличить при отсутствии этого вещества ( пустое значение) с заявленным уровень уверенности (обычно 99%).[1][2] Предел обнаружения оценивается из иметь в виду бланка, стандартное отклонение бланка, наклон (аналитическая чувствительность) калибровочного графика и определенный коэффициент достоверности (например, 3,2 является наиболее приемлемым значением для этого произвольного значения).[3] Еще одним фактором, влияющим на предел обнаружения, является точность модели, используемой для прогнозирования концентрации по необработанному аналитическому сигналу.

В качестве типичного примера из калибровочного графика, следующего за модельным уравнением «f (x) = a + b (x)», где «f (x)» соответствует измеренному сигналу (например, напряжению, люминесценции, энергии и т. Д.), "a" значение, в котором уравнение пересекает ось ординат, "b" чувствительность системы (наклон графика или функция, взаимодействующая с измеряемой переменной) и "x" значение, которое измеряется (например, температура, концентрация,[4] pH и т. д.), LOD рассчитывается как значение «x», в котором f (x) равно среднему значению пробелов «y» плюс «t», умноженному на его стандартное отклонение «s» (или, если ноль, стандартное отклонение, соответствующее наименьшему измеренному значению), где «t» - это выбранное значение достоверности (например, для доверительной вероятности 95% это можно считать t = 3,2, определенным из предела холостого опыта).[3] Таким образом, LOD = (f (x) -a) / b = (y + 3.2s - a) / b.

Существует ряд широко используемых концепций, связанных с пределом обнаружения. К ним относятся предел обнаружения прибора (IDL), предел обнаружения метода (Лей), практический предел количественного определения (PQL), а предел количественного определения (LOQ). Даже когда используется та же терминология, могут быть различия в LOD в зависимости от нюансов того, какое определение используется и какой тип шума способствует измерению и калибровке.[5]

На рисунке ниже показано соотношение между заготовкой и предел обнаружения (LOD), и предел количественного определения (LOQ), показывая функцию плотности вероятности для нормально распределенных измерений на бланке, при LOD, определяемом как 3 * стандартное отклонение холостого опыта, и при LOQ, определяемом как 10 * стандартное отклонение для холостого опыта. Для сигнала на уровне детализации альфа-ошибка (вероятность ложного срабатывания) мала (1%). Однако бета-ошибка (вероятность ложноотрицательного результата) составляет 50% для образца с концентрацией на уровне LOD (красная линия). Это означает, что образец может содержать примеси на уровне LOD, но существует 50% вероятность того, что измерение даст результат меньше LOD. При LOQ (синяя линия) вероятность ложноотрицательного результата минимальна.

Иллюстрация концепции предела обнаружения и предела количественного определения путем демонстрации теоретических нормальных распределений, связанных с пробами холостого опыта, предела обнаружения и предельного уровня количественного определения.

Предел обнаружения инструмента

Большинство аналитических инструментов выдают сигнал даже при холостом (матрица без аналита). Этот сигнал называется уровнем шума. IDL - это концентрация аналита, которая требуется для получения сигнала, превышающего в три раза стандартное отклонение уровня шума. Это можно практически измерить, проанализировав 8 или более стандартов при предполагаемом IDL, а затем вычислив стандартное отклонение от измеренных концентраций этих стандартов. Предел обнаружения (согласно IUPAC) - это наименьшая концентрация или абсолютное количество аналита, сигнал которого значительно превышает сигнал, возникающий из холостого опыта реагента. С математической точки зрения, сигнал аналита на пределе обнаружения ( Sdl) определяется по формуле: .

где Sreag - сигнал бланка реагента, - известное стандартное отклонение для сигнала холостого опыта реагента.

Также были разработаны другие подходы к определению предела обнаружения. В атомно-абсорбционной спектрометрии обычно предел обнаружения для определенного элемента определяется путем анализа разбавленного раствора этого элемента и регистрации соответствующих оптических плотностей. Опыт повторяют 10 раз. 3σ зарегистрированного сигнала поглощения можно рассматривать как предел обнаружения для конкретного элемента в используемых экспериментальных условиях - длине волны, типе пламени, инструменте.

Предел обнаружения метода

Часто аналитический метод - это нечто большее, чем просто выполнение реакция или подвергнуть его прямому анализу. Например, может потребоваться нагреть образец, который должен быть проанализирован на конкретный металл, с добавлением сначала кислоты (это называется пищеварение). Образец также можно разбавить или сконцентрировать перед анализом на приборе. Дополнительные шаги в анализе добавляют дополнительные возможности для ошибки. Поскольку пределы обнаружения определяются в терминах ошибок, это, естественно, увеличивает измеренный предел обнаружения. Этот предел обнаружения (со всеми включенными этапами анализа) называется MDL. Практический метод определения MDL заключается в анализе 7 образцов с концентрацией, близкой к ожидаемому пределу обнаружения. В стандартное отклонение затем определяется. Односторонний t-распределение определяется и умножается на определенное стандартное отклонение. Для семи образцов (с шестью степенями свободы) значение t для 99% уровень уверенности равно 3,14. Вместо того, чтобы выполнять полный анализ семи идентичных образцов, если известен предел обнаружения прибора, MDL можно оценить, умножив предел обнаружения прибора или нижний уровень обнаружения на разведение до анализа раствора пробы на приборе. Эта оценка, однако, игнорирует любую неопределенность, возникающую в результате выполнения пробоподготовки, и поэтому, вероятно, будет недооценена истинная MDL.

Предел количественного определения

LOQ - это предел, при котором можно разумно различить разницу между двумя различными значениями. LOQ может сильно отличаться в разных лабораториях, поэтому обычно используется другой предел обнаружения, называемый Практический предел количественного определения (PQL).

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "Предел обнаружения ". Дои:10.1351 / goldbook.L03540
  2. ^ Макдугалл, Дэниел; Crummett, Warren B .; и другие. (1980), "Руководство по сбору данных и оценке качества данных в химии окружающей среды", Аналитическая химия, 52 (14): 2242–49, Дои:10.1021 / ac50064a004
  3. ^ а б Армбрустер, Дэвид (2008). «Предел холостого опыта, предел обнаружения и предел количественного определения». Клинические биохимические обзоры. 29 (1): S49-52. ЧВК  2556583. PMID  18852857.
  4. ^ Кесада-Гонсалес, Даниэль (2019). «Улучшение сигнала при испытаниях поперечной текучести на основе наночастиц золота с использованием целлюлозных нановолокон». Биосенсоры и биоэлектроника. 141: 111407. Дои:10.1016 / j.bios.2019.111407. PMID  31207571. Получено 21 мая 2020.
  5. ^ Лонг, Гэри Л .; Вайнфорднер, Дж. Д. (1983), «Предел обнаружения: более пристальный взгляд на определение ИЮПАК», Анальный. Chem., 55 (7): 712A – 724A, Дои:10.1021 / ac00258a724

внешняя ссылка