j6 05 b5 nettiin - vtt research

��

��

��

��

��

��

METROLOGIAJ6/2005

Kemian metrologian opas

Toimittanut Tapio Ehder

Kemian ja mikrobiologian jaostoKemian työryhmä

Helsinki 2005

Julkaisu J6/2005

Kemian metrologian opas

Kemian ja mikrobiologian jaostoKemian työryhmä

Toimittanut Tapio Ehder

Helsinki 2005

Alkusanat

Kemian metrologia on kemiallisten mittausten mittatiedettä. Kemian metrolo-gian tavoitteena on parantaa ja varmentaa kemiallisten mittausten luotetta-vuutta ja jäljitettävyyttä SI-yksiköihin. Käsitteenä kemian metrologia on hie-man tuntematon, vaikka kemistit ovat jo pitkään toteuttaneet mittauksissaanmetrologisia periaatteita. Siksi Metrologian neuvottelukunnan kemian ja mik-robiologian jaosto katsoi, että kemian metrologian tietouden lisäämiseksi yh-tenäiselle kemian metrologiaa esittelevälle oppaalle on tarvetta. Jaosto antoioppaan laatimisen alaiselleen kemian työryhmälle. Oppaan tarkoitus on antaakemisteille yleiskuvaus kemian metrologiaan kuuluvista periaatteista ja me-nettelyistä sekä johdattaa lukijat kansainvälisten syventävien oppaiden pariin,joita viime vuosina on runsaasti ilmestynyt mm. EURACHEMin ja CITACinkautta. Oppaassa on lukuisia viittauksia internetissä oleville eri järjestöjen ko-tisivuille ja niiden julkaisemiin oppaisiin (sähköisessä versiossa hyperlinkit si-nisellä tekstillä).

Oppaan laadinnassa on ollut mukana kemian työryhmän varsinaiset jäsenetsekä kutsutut asiantuntijat:

Kemian ja mikrobiologian jaoston kemian työryhmä

Katri Matveinen, pj. (Keskusrikospoliisi)Heikki Isotalo (Mittatekniikan keskus)Marja-Leena Kantanen (Kansanterveyslaitos)Irma Mäkinen (SYKE)Kirsti Nuotio (Tullilaboratorio)Veijo Pohjola (Ilmatieteen laitos)Oili Riutta (Ekokem Oy Ab)Eija-Riitta Venäläinen (Eläinlääkintä ja elintarviketutkimuslaitos)Tapio Ehder, siht. (Mittatekniikan keskus)

Kutsutut asiantuntijat:Timo Hirvi (Mittatekniikan keskus)Veikko Komppa (VTT)Solveig Linko (HUS-Yhtymä, HUSLAB)Janne Nieminen (Tullilaboratorio)Terttu Vartiainen (Kansanterveyslaitos)Jari Walden (Ilmatieteen laitos)

Kansikuva: Jenni Kuva

Sisällysluettelo

Alkusanat 3Kemian metrologia 70 Yleistä metrologiasta 71 Johdanto kemian metrologiaan 7

Määritelmiä 81.1 Kemian metrologian primaarimenetelmät 10

Isotooppilaimennus massaspektrometria (IDMS) 12Gravimetria 12Titrimetria 13Kulometria 13Jäätymispisteen alenema 13

2 Jäljitettävyys kemiallisissa mittauksissa 15Esimerkki jäljitettävyyden huomioonottamisesta -Elohopeapitoisuuden määrittäminen tonnikalassa 16

3 Mittausepävarmuus 183.1 Määritelmä 183.2 Mittausepävarmuuden arvioinnin vaiheet 20

3.2.1 Mittaustuloksen määrittely yksityiskohtaisenmittausmenetelmäkaavion avulla 20

3.2.2 Kaikkien mahdollisten epävarmuuslähteidenidentifiointi 21

3.2.3 Epävarmuustekijöiden kvantitatiivinen määrittäminen 233.2.4 Yhdistetyn mittausepävarmuuden ja laajennetun

epävarmuuden laskeminen 244 Menetelmän validointi 25

4.1 Mitä on validointi? 254.2 Milloin validointi on tarpeen? 264.3 Validoinnissa tutkittavat mittausmenetelmän

suorituskykyä ilmaisevat parametrit 27Selektiivisyys ja spesifisyys 27Lineaarisuus ja mittausalue 28Toteamisraja 29Määritysraja 30Poikkeama 30Saanto 32Häiriökestävyys, toimintavarmuus 33Tarkkuus 35Toistettavuus 37

Uusittavuus 374.4 Validoinnin raportoiminen 38

5 Vertailumateriaalit 395.1 Vertailumateriaalilajit ja niiden luokittelu 395.2 Vertailumateriaalien jäljitettävyys 415.3 Vertailumateriaalien saatavuus 415.4 Vertailumateriaalien käyttötavat 41

Menetelmän validointi ja mittausepävarmuudenmäärittäminen 41Kalibrointi 42Laadunvarmistusmenettelyt 42

5.5 Vertailumateriaalin sopivuuden arvioiminen 435.6 Laboratorion omien vertailumateriaalien valmistus 43

6 Laboratorioiden väliset vertailumittaukset 456.1 Vertailumittausten järjestäjiä 466.2 Milloin laboratorioiden välinen vertailumittaus on tarpeen 46

7 Laboratorion sisäinen laadunohjaus 518 Kvalitatiivisen analyysin metrologia 559 Syventävää kirjallisuutta ja osoitteita 56LIITE 1 Kansainvälinen yhteistyö kemian metrologian alalla 60

CCQM 60 EUROMET 61 IRMM 61 EURACHEM 61 EUROLAB 62 CITAC 62

7

MIKES Julkaisu J6/2005 T. Ehder (Toim.), Kemian metrologian opas

Kemian metrologia

0 Yleistä metrologiasta

Metrologialla on pitkälle historiaan ulottuvat perinteet. Kansainvälisen yh-teistyön lähtökohtana on vuonna 1875 solmittu ns. metrisopimus. Samaanaikaan perustettiin kansainvälinen paino- ja mittatoimisto Pariisiin ja yhte-näisen mittajärjestelmän kehittäminen annettiin neljän vuoden välein ko-koontuvan yleisen mitta- ja painokonferenssin (CGPM) tehtäväksi. Kan-sainvälinen SI-mittayksikköjärjestelmä otettiin käyttöön vuonna 1960.

Kansalliset metrologialaitokset toimivat metrologiajärjestelmän kehittäjinä.Suomessa kansallisen mittanormaalijärjestelmän ylläpidosta ja kehittämi-sestä vastaa Mittatekniikan keskus (MIKES). MIKES osallistuu aktiivisestikansainväliseen yhteistyöhön ja huolehtii siitä, että suomalainen metrologiaon kansainväliset tasovaatimukset täyttävää. Tarkemmin MIKESin toimin-taan voi tutustua sen internet-sivuilla (www.mikes.fi). Lisäksi yksityiskohtai-sempaa tietoa yleisestä metrologiasta ja siihen liittyvistä määritelmistä saaMIKESin julkaisemasta oppaasta Metrologiasta Lyhyesti, jota voi maksuttatilata MIKESistä tai lukea suoraan internetistä. MIKESin tukena metrologiankehittämisessä on valtioneuvoston nimittämä metrologian neuvottelukunta,jossa mm. kemian ja mikrobiologian jaoston tehtävänä on edistää näidenalojen metrologista kehitystä. Jaosto antaa lausuntoja ja ohjeita sekä osal-listuu koulutuksen ja opetuksen kehittämiseen.

1 Johdanto kemian metrologiaan

Luotettavien mittausten keskeisiä kulmakiviä ovat mittausten pätevyys jajäljitettävyys sekä tarkkuuden tunteminen. Teollistuneessa maassa mittaa-mista sisältävien tuotteiden arvo on vähintään puolet bruttokansantuot-teesta eli Suomessa useita kymmeniä miljardeja euroja. Pelkästään mit-taamiseen on arvioitu käytettävän 3-6 % bruttokansantuotteesta. Kemialli-set mittaukset ovat puolet kaikista mittauksista, joten luotettavuuden pa-rantamisella on suurta taloudellista merkitystä. Prosentin virhe mineraalientai malmien metallimäärityksissä voi aiheuttaa laivalastissa kymmenien tu-hansien eurojen virheellisyyden. Vielä pienempää mittausepävarmuuttatarvitaan jalometalliromun kulta- ja platinapitoisuuksien määrityksissä. Sa-moin öljyn rikkipitoisuus, juomien alkoholipitoisuus, bensiinin oktaanilukutai teollisuuden päästöt ovat suoraan kannattavuuteen liittyviä mittauksia.

http://www.mikes.fi

8


USAn terveysministeriö on laskenut että 3 % mittausvirhe kolesterolin mit-tauksissa aiheuttaa 5% vääriä positiivisia tai negatiivisia tuloksia. Väärientulosten takia aloitetut hoitotoimenpiteet ja turhat uusintamittaukset aiheut-tavat 100 miljoonan dollarin ylimääräiset kustannukset vuosittain. Kustan-nuksia lisäävät myös mittausten toistamistarpeet, jos mittaustuloksien luo-tettavuutta epäillään. Oleellista on, että mittaamisen jäljitettävyyden jaluotettavuuden ketju saadaan katkeamattomaksi ja toimimaan kaikilla ta-soilla.

Mittaustulokset ovat luotettavia, kun niiden käyttötarkoitusta vastaava tark-kuus on määritetty ja kun mittausepävarmuus tunnetaan. Mittausepävar-muuden tuntemiseen tarvitaan tietoutta mittauksen jäljitettävyydestä käy-tettyyn mittayksikköön, useimmiten SI-mittayksikköjärjestelmän mittayksi-köihin tai varmennettuun vertailumateriaaliin. Jäljitettävyys ja mittausepä-varmuus ovat keskeisiä metrologisia käsitteitä. Kaikki näiden määrittämi-seen liittyvät tekijät kemiallisessa analytiikassa muodostavat kemian met-rologian (engl. Metrology in chemistry). Kemian metrologia on perustamyös kaikelle muulle kemiallisten mittausten luotettavuuteen vaikuttavilletekijöille, joita arvioidaan mm. laboratorioiden akkreditoinnissa kansainväli-sen standardin SFS-EN ISO/IEC 17025 mukaan (Testaus- ja kalibrointila-boratorioiden pätevyys. Yleiset vaatimukset).

Määritelmiä

Metrologia eli mittauksia käsittelevä tieteen ala on alkujaan ollut fysiikanosatiede, minkä takia sen kemiaan soveltaminen on edistynyt hitaasti. Pe-riaatteessa kemian ja fysiikan metrologian perusperiaatteet, jäljitettävyys jamittausepävarmuus, ovat samoja. Kemian ja fysiikan metrologian käytän-nön toteutukset eroavat kuitenkin monilta osin toisistaan. Fysiikassa mitta-

SFS 3700, 1998: Metrologia. Perus- ja yleistermien sanasto:

Mittausepävarmuus: mittaustulokseen liittyvä parametri, joka kuvaamittaussuureen arvojen oletettua vaihtelua.

Jäljitettävyys: mittaustuloksen tai mittanormaalin yhteys ilmoitettuihinreferensseihin, yleensä kansallisiin tai kansainvälisiin mittanormaaleihin,sellaisen aukottoman vertailuketjun välityksellä, jossa on ilmoitettu kaikki-en vertailujen epävarmuudet.

Mittanormaali: kiintomitta, mittauslaite, vertailuaine tai mittausjärjestel-mä, jolla määritellään, realisoidaan, säilytetään tai toistetaan suureenmittayksikkö tai suureen yksi tai useampi referenssiarvo.

9


usten jäljitettävyys voidaan tehdä suoraan vertaamalla käyttönormaalejakaikkein tarkimpaan primaarinormaaliin. Esimerkiksi käyttöpunnuksesta onsuora jäljitettävä yhteys Pariisissa olevaan peruskiloon. Fysikaalisessametrologiassa perustyökalu mittausten jäljitettävyyden varmistamiseksi onmittavälineen kalibrointi. Kalibrointi käsittää mittavälineen metrologistenominaisuuksien määrittämisen. Tämä tapahtuu vertaamalla kyseessä ole-vaa mittavälinettä mittanormaaliin ja kalibroinnin tuloksena annetaan esim.mittavälineen nimellismitan tai näyttämän virhe. Kalibrointitulosta tulee ainaseurata tieto tuloksen luotettavuudesta, epävarmuudesta. Ilman tällaistatietoa tulosta ei voida pitää jäljitettävänä eikä tulosta voida verrata edellisiintuloksiin tai referenssiarvoihin. Kalibroinnista annetaan kalibrointitodistus jayleensä kalibroituun mittavälineeseen kiinnitetään tarra, josta ilmenee mm.kalibrointipäivämäärä.

Kuva 1. Jäljitettävyysketju mittayksikön määritelmästä käytännön mit-tauksiin

Kemiassa mittaustulos riippuu hyvin paljon monista tekijöistä, eniten näyt-teen laadusta ja matriisista, joten kemiassa tarvitaan epäsuoria jäljitettä-vyysmenetelmiä. Käytännön kemiassa jäljitettävyyden keskeisiä element-tejä ovat mm. vertailumateriaalit, vertailumittaukset, menetelmien validointija mittausepävarmuuden määrittäminen. Tässä oppaassa näistä asioistaannetaan yleiskuvaus ja viitteitä syventäviin julkaisuihin. Mutta sitä ennen

Mittausten luotettavuuden perusedellytys onjäljitettävyys ja kalibrointi:

CGPM/CIPM Mittayksikön määritelmä SI-järjestelmän perusyksiköt m, kg, s, A, K, mol, cd

Primaarilaboratoriot Kansalliset/ulkomaiset mittanormaalit

Akkreditoidut laboratoriot Vertailunormaalit

Yritykset Käyttönormaalit

Yritysten mittaajat Mittaukset

Mittausepävarm.

10


luodaan vielä katsaus niihin menetelmiin, joilla jäljitettävyys SI-mittayksikköjärjestelmän ainemäärän perusyksikköön mooliin voidaan luo-da.

TULOSTEN VERTAILUKELPOISUUS

Ver

tailu

mat

eria

alit

Men

etel

män

val

idoi

nti

Vert

ailu

mitt

auks

et

LUOTTAMUSTA LISÄÄVÄT TOIMENPITEET

Mitt

ause

päva

rmuu

sKuva 2. Kemiallisten mittausten jäljitettävyyden keskeiset elementit

1.1 Kemian metrologian primaarimenetelmät

Myös kemian metrologiassa, kuten metrologiassa yleensä, pyritään kemi-allisten mittausten jäljitettävyys ulottamaan aina SI-mittayksikköihin kuulu-van ainemäärän määritelmään, mooliin saakka.

Mooli: Mooli on sellaisen systeemin ainemäärä, joka sisältää yhtä montaperusosasta kuin 0,012 kilogrammassa hiili 12:ta on atomeja. Mooliakäytettäessä perusosaset on yksilöitävä, ja ne voivat olla atomeja, mole-kyylejä, ioneja, elektroneja, muita hiukkasia tai sellaisten hiukkasten mää-riteltyjä ryhmiä. (Mittayksikköasetus 371/1992)

11


Moolin määritelmä otettiin SI-mittayksikköjärjestelmään v. 1971 yksitoistavuotta koko kansainvälisen SI-mittayksikköjärjestelmän käyttöönotosta.Vasta vuonna 1990 monet kemiallisten mittaustulosten vertailtavuudesta jajäljitettävyydestä huolta kantaneet järjestöt esittivät kemian metrologianaseman vakiinnuttamista. Kemian metrologia pääsi todelliseen alkuunsavuonna 1993, kun ns. metrisopimukseen perustuva kansainvälisen paino-ja mittakomitea (CIPM) perusti ainemäärää käsittelevän asiantuntijakomi-tean (Comité Consultatif pour la Quantité de Matiére, CCQM). Sitä ennenoli jo perustettu kemiallisten mittausten jäljitettävyyttä edistämään v. 1989eurooppalaisten analyyttisten laboratorioiden järjestö EURACHEM ja v.1993 kansainvälinen järjestö CITAC. Tarkemmin kansainvälisestä yhteis-työstä kemian metrologian alalla on kerrottu liitteessä 1.

CCQM on määritellyt kemian metrologian primaarimenetelmät (primarymethod, primary direct method ja primary ratio method) ja primaarivertailu-materiaalit (primary reference material) sekä järjestää niihin liittyviä kan-sainvälisiä vertailumittauksia. Primaarimenetelmät jaotellaan edelleen suo-raksi (primary direct method) ja suhteelliseksi (primary ratio method) pri-maarimenetelmäksi. Suoralla primaarimenetelmällä mitataan suureen ar-voa vertaamatta sitä saman suureen mittanormaaliin. Näitä menetelmiäovat esim. kulometria ja gravimetria. Suhteellisessa primaarimenetelmässämitataan suureen arvon ja sen mittanormaalin arvon välinen suhde; sentoiminta täytyy olla täysin määritetty mittausta kuvaavan yhtälön avulla.Tällainen menetelmä on esim. isotooppilaimennusmassa-spektrometria(Isotope Dilution Mass Spectrometry, IDMS). Eri primaarimenetelmiä voi-daan käyttää myös yhdessä.

Primaarimenetelmiä ovat:

• isotooppilaimennus massaspektrometria (IDMS)• gravimetria• titrimetria

Primaarimenetelmäksi kutsutaan mittausmenetelmää, jolla on korkeim-mat mahdolliset metrologiset ominaisuudet, sen toiminta on täysin ku-vattu ja ymmärretty ja sille voidaan tehdä laskelma kokonaisepävarmuu-desta SI-yksiköiden avulla.(CCQM:n määritelmä, suomennos: J4/1999 (Ainemäärän kansallisen mittanor-maalijärjestelmän toteuttamista ja organisaatiota koskeva selvitys, MNK/MIKES)

12


• kulometria• jäätymispisteen alenema

Näistä menetelmistä on IDMS-menetelmällä eniten käytännön merkitystäsuhteellisena primaarimenetelmänä, koska sitä voidaan käyttää myöskompleksisissa matriiseissa (esim. kliinisessä kemiassa) tuottamaan SI-jäljitettäviä mittaustuloksia. Primaarimenetelmiä käytetään ensisijaisestikemiallisten primaarinormaalien valmistamiseen. Periaatteessa niitä voi-daan käyttää kaikilla tasoilla, esim. myös rutiinilaboratorioissa. Korkeatkäyttökustannukset rajaavat kuitenkin niiden käytön lähinnä kansallisillemittanormaalilaboratorioille ja tutkimuslaitoksille. Seuraavassa lyhyt kuvauskustakin primaarimenetelmästä.

Isotooppilaimennus massaspektrometria (IDMS)

IDMS-menetelmässä tunnettu, yleensä SI-jäljitettävästi punnitsemalla mää-ritetty määrä, tietyn aineen isotooppia lisätään näytteeseen ennen kuin mi-tään kemiallista käsittelyä on aloitettu. Tutkittavan alkuaineen ja lisätynisotoopin kemiallisesta ja fysikaalisesta samankaltaisuudesta johtuen alku-peräinen isotooppien välinen suhde ei muutu myöhemmissä tarpeellisissakemiallisissa prosesseissa mm. massaspektrometrisessä määrityksessävaikka aineen saanto ei ole täydellinen sitä edeltävissä välivaiheissa. Mää-ritettävän aineen määrä voidaan laskea tunnetun isotooppilisäyksen ja tut-kittavan aineen suhteesta, joka määritetään massaspektrometrilla. Las-kentayhtälö on muotoa:

( ) ( )( ) ( ) s

sam

amsa n

RRRRRR

n ⋅+⋅−+⋅−

=11

na = aineen määrä analyytissäns = isotoopin määräRa = isotooppien määrän suhde analyytissäRs = isotooppien määrän suhde tunnetussa lisäyksessäRm = isotooppien määrän suhde tunnetun lisäyksen ja analyytin seoksessa

Yleensä IDMS antaa pienemmän mittausepävarmuuden kuin muut primaa-rimenetelmät. Ainoastaan näytteen esikäsittelyyn liittyvät tekijät lisäävätmerkittävämmin lopputuloksen epävarmuutta.

Gravimetria

Gravimetrisessa analyysissä määritettävä analyytti erotetaan näytteestäpunnittavassa muodossa (esim. saostamalla) ja massa tai aineen määrälasketaan punnitun aineen määrästä. Sen stokiometrinen koostumus tulee

13


olla tunnettu. Laskentayhtälö on yksinkertainen: ma = f mw, missä ma =määritettävän analyytin massa ja mw = punnitun ainemäärän massa. Ker-roin f riippuu vain atomipainoista, jotka ovat useimmiten tunnettuja riittä-vällä tarkkuudella. Epätarkkuutta menetelmään tuo se, että kemialliseterotusmenetelmät eivät koskaan ole täydellisiä. Mm. saostuksessa osapunnittavasta sakasta liukenee aina jonkin verran suodokseen, vaikkakinliukoisuus olisi hyvin pieni. Lisäksi sakkaan voi sitoutua myös vieraita aine-osia tai sakan haihtuvuus punnitusta edeltävissä toimenpiteissä voi kas-vattaa mittausepävarmuutta.

Titrimetria

Titrimetriassa analyytin pitoisuus määritetään lisäämällä siihen tunnetun-väkevyistä liuosta ekvivalentti määrä. Edellytyksenä on, että käytettäväkemiallinen reaktioyhtälö tunnetaan tarkoin. Laskentayhtälö on n a = v t · c t ,missä n a = analyytin ainemäärä (konsentraatio), v t = tilavuus ja c t = tit-rausliuoksen konsentraatio. Menetelmällä saadaan SI-jäljettävyys mas-saan. Mittausepävar-muutta kasvattaa erityisesti ekvivalenttikohdan mää-rittämiseen liittyvät ongelmat. Titrimetriaa käytetään mm. SI-jäljitettävienvertailumateriaalien sertifioinnissa.

Kulometria

Kulometria on erityisen tärkeä kemiallinen primaarimenetelmä. Ainemäärämääritetään suoraan elektrokemiallisessa reaktiossa sähkövirran ja ajanavulla. Mitään referenssiä puhtaaseen aineeseen ei tarvita. Sen sijaan refe-renssinä on elektronien ainemäärä, joka voidaan määrittää Faradayn vaki-on tunnetulla tarkkuudella. Sen arvo F = 96 485,31 (1 ± 0,3 · 10-6 ) C mol-1

on riittävän tarkka kulometrisiin määrityksiin. Yleinen laskentayhtälö on:

∫⋅= Idt

Fzna

1,

missä z = reaktioyksikössä vaihtuneiden elektronien määrä, I = sähkövirtaja t = aika. Tärkeä edellytys on, että mitattu virta on yksiselitteisesti peräi-sin mitattavasta reaktiosta. Muita virtaa tuottavia reaktioita ei saisi esiintyä.Kulometriset menetelmät toteutetaan useimmiten potentiometrisinä titrauk-sina. Epävarmuustekijät muodostuvat samoista tekijöistä kuin gravimetri-assa ja titrimetriassakin. Näillä rajoituksilla menetelmää käytetään pääasi-assa puhtauden määrittämiseen aineille, joita käytetään korkeatasoisinavertailumateriaaleina.

Jäätymispisteen alenema

Eräät liuosten ominaisuudet riippuvat, ainakin likimääräisesti, vain liuen-neen aineen molekyylien luvusta tilavuusyksikköä kohti, mutta ei niidenlaadusta. Tällaisia ominaisuuksia nimitetään kolligatiivisiksi ominaisuuksik-

14


si. Periaatteessa aineiden kolligatiivisten ominaisuuksiin perustuvilla mitta-uksilla, kuten kiehumispisteen kohoamalla ja jäätymispisteen alenemalla,on potentiaalisia mahdollisuuksia toimia kemian metrologian primaarime-netelmänä. Jäätymispisteen alenemassa jäätymislämpötilan muutos dT = kx b, jossa k on ainekohtainen kryoskooppinen vakio ja b on liuotettavan ai-neen molaalisuus. Menetelmän soveltaminen primaarimenetelmänä vaatiivielä lisätutkimuksia.

15


2 Jäljitettävyys kemiallisissa mittauksissa

Melko usein laboratorioiden välisissä vertailumittauksissa ilmenee, ettäkemiallisten mittausten tuloksien vertailukelpoisuus ei ole riittävä. Osittaintämä johtuu siitä, että kemiallisissa mittauksissa ei ole vielä omaksuttu met-rologisia perusperiaatteita jäljitettävyydestä ja mittausepävarmuudesta.Jotta mittaustuloksista saataisiin vertailukelpoisia riippumatta mittausajan-kohdasta tai paikasta, on tärkeää, että kaikki yksittäiset mittaustulokset onlinkitetty johonkin yhteisesti tunnettuun stabiiliin vertailumateriaaliin tai mit-tanormaaliin. Tällöin tuloksien luotettavuutta voidaan arvioida ko. vertailu-materiaalin tai mittanormaalin suhteen ja näin muodostuu jäljitettävyysketjutunnettuine mittausepävarmuusarvioineen (kts. jäljitettävyyden määritelmäsivulla 8).

SI-mittayksiköt(esim. kg, mooli)

Kansainväliset mittanormaalit

(esim. kg, atomipainot)

Puhtaat kemialliset vertailumateriaalit

(esim. KJO3, puhd. hopea)

Kemialliset primaarimenetelmät(esim. IDMS, gravimetria, titrimetria)

Primaarit sertifioidut matriisisidonnaiset vertailumateriaalit

(saatavissa mm. IRMM:stä, NISTistä)

Sekundääriset menetelmät ja vertailumateriaalit(esim. kromatografia, spektroskopia, Na2S2O3)

Laboratoriokohtaiset mittausmenetelmät ja vertailumateriaalit(esim. validoidut mittausmenetelmät ja laboratorion kehittämät omat

vertailumateriaalit)

MITTAUSEPÄVARMUUS

TARKKUUSLABORATORIOIDEN

VÄLINEN VERTAILUKELPOISUUS

SAATAVUUS

Kuva 3. Kemiallisten mittausten jäljitettävyys

16


Kemiallisen mittauksen laskennalliseen tulokseen voivat vaikuttaa monieneri suureiden mittaustulokset, kuten massa, tilavuus ja kemiallisen vertailu-aineen konsentraatio. Jotta koko kemiallisen mittauksen mittaustulos olisijäljitettävä, tulee kaikkien mittauksen lopputulokseen vaikuttavien mittaus-tapahtumien olla myös jäljitettäviä. Myös muiden mittaustuloksen lasken-nalliseen kaavaan kuulumattomat tekijät kuten pH, aika ja lämpötila jne.voivat merkittävästi vaikuttaa tulokseen. Tällöin näillekin mittauksille tuleevarmistaa jäljitettävyys sopiviin mittanormaaleihin tai vertailumateriaaleihin.

Kemiallisissa mittauksissa esiintyvien fysikaalisten suureiden (massa, tila-vuus jne.) kohdalla jäljitettävyyden aikaansaaminen on selväpiirteistä ko.suureiden siirtonormaaleja käyttämällä. Ongelmallisemmat alueet kemialli-sissa mittauksissa tulevat esiin menetelmien validoinneissa ja kalibroin-neissa. Validoinnin avulla todetaan, että menetelmä todella mittaa sitä, mitäsen on tarkoituskin mitata (esim. metyylielohopeapitoisuutta kalassa) ja ettätulosten laskemiseen käytettävä mittausyhtälö tuottaa oikeita tuloksia.Seuraava esimerkki valaisee, mitä kaikkea kemistin on otettava huomioonmittaustensa jäljitettävyyden varmistamiseksi.

Esimerkki jäljitettävyyden huomioonottamisesta - Elohopeapitoisuudenmäärittäminen tonnikalassa(käännös EURACHEM/CITACin tiedotteesta “Traceability of Analytical Re-sults, 2004)

Tonnikalanäytteestä mitattu elohopeapitoisuus on 4,03 ± 0,11 mg/kg. Tuloson raportoitu kokonaiselohopeana kuivapainosta (12 h kuivausaika 105 °Clämpötilassa) ja mittausepävarmuus on raportoitu 95% luotettavuusvälillä(k = 2).

Tässä mittauksessa elohopea määritettiin atomiabsorbtiospektrometrisellä(AAS) menetelmällä mikroaaltokäsittelyn jälkeen. Näytteet punnittiinvaa’alla, jolle oli kalibrointitodistus ja jäljitettävyys SI-mittayksikköön, mas-saan.

Uuttamiseen käytetty happoliuos on laimennettu mittapullossa, jonka tila-vuudelle valmistaja on ilmoittanut jäljitettävyyden kansalliseen mittanor-maaliin.

Kalibrointikäyrä laadittiin sertifioitua matriisipohjaista vertailumateriaaliakäyttäen. Kyseessä oli elohopea-vertailumateriaali, jonka pitoisuus on0,998 ± 0,005 mg/kg (k = 2) ja jäljitettävyys puhtaaseen elohopeaan.

Mittausmenetelmä validoitiin käyttäen sopivaa sertifioitua matriisipohjaistavertailumateriaalia, jonka kokonaiselohopeapitoisuus on 1,97 ± 0,04 mg/kg(k = 2). Tällä validoinnilla tarkistettiin menetelmän toimivuus.

17


1. Elohopea-liuoksen pitoisuus: todistus sertifioidusta vertailumateriaali-liuoksesta

2. Näytteen massa: kalibrointitodistus vaa’an jäljitettävästä kalibroinnista3. Mittapullon tilavuus: valmistajan kalibrointitodistus, josta ilmenee jälji-

tettävyys SI-mittayksiköihin4. Kuivauslämpötila: kalibrointitodistus lämpötilan jäljitettävästä kalibroin-

nista5. Uutto-olosuhteet: spesifikaatioiden mukainen tarkistus6. Kuivausaika: tavallinen kello tai sekunttikello

Kohta 1 vaatii erityistä huomiota kaibrointiliuoksen laadun ja jäljitettävyydenvarmistamiseksi. Kohdissa 2, 3 ja 6 jäljitettävyys on helposti saavutettavis-sa tarkoitukseen riittävällä mittausepävarmuudella käyttäen kaupallisialaitteita, joille on ilmoitettu mittausepävarmuus ja jäljitettävyys kansallisiinmittanormaaleihin. Kohdat 4 ja 5 vaativat laboratoriolta erityistä huomiotalaadunvarmistuksellisin toimenpitein.

Sertifioidun matriisipohjaisen vertailumateriaalin käyttö kalibrointikäyränlaatimisen lisäksi myös menetelmän validoinnissa on ehdoton edellytys,mutta se ei ole osa jäljitettävyyttä, koska sitä ei käytetä kalibrointiin eikäsaannon arviointiin. Jos sertifioitua vertailumateriaalia olisi käytetty saan-non korjaukseen, se olisi osa jäljitettävyyttä.

Kokonaisjäljitettävyyden kannalta on tärkeää kalibroida jäljitettävästi kaikkitulokseen vaikuttavat kriittiset laitteet.

Syventävää kirjallisuutta: Traceability in Chemical Measurement ( EURA-CHEM/CITAC 2003)

http://www.eurachem.ul.pt/guides/Traceab.htm

18


3 Mittausepävarmuus

3.1 Määritelmä

Kuva 4.1 = Mittaustulos ja epävarmuusarvio raja-arvon yläpuolella2 = Mittaustulos raja-arvon yläpuolella, mutta raja-arvo epävarmuusarvion sisällä3 = Mittaustulos raja-arvon alapuolella ja raja-arvo epävarmuusarvion sisällä4 = Mittaustulos ja epävarmuusarvio raja-arvon alapuolella.

SFS 3700, 1998: Mittausepävarmuus: mittaustulokseen liittyvä parametri, jokakuvaa mittaussuureen arvojen oletettua vaihtelua.

Huomautuksia1. Parametri voi olla esim. keskihajonta (tai sen monikerta) tai puolet luotta-

musvälin leveydestä.2. Mittausepävarmuus muodostuu yleensä useista osista. Jotkut näistä osista

voidaan arvioida mittaussarjan tulosten tilastollisesta jakautumasta ja niitävoidaan kuvata kokeellisen keskihajonnan avulla. Toisia osia, joita voidaankuvata samoin keskihajonnan avulla, arvioidaan kokemukseen tai muuhuninformaatioon perustuvan oletetun todennäköisyysjakautuman perusteella.

3. On ymmärrettävää, että mittaustulos on paras mittaussuureen arvon esti-maatti ja että kaikki epävarmuustekijät vaikuttavat vaihteluun; mukaan lukienne, jotka aiheutuvat systemaattisista tekijöistä, kuten korjauksista ja refe-renssinormaaleista.

19


Mittausepävarmuustietoja tarvitaan, kun halutaan arvioida onko mittaustu-loksen tarkkuus riittävä esim. tietyn päätöksenteon kannalta sekä vertailta-essa eri laboratorioiden tuloksia keskenään. Kuvassa 4 oleva mittaustulos1 ei täytä epävarmuusarvionkaan perusteella vaatimuksia, kun taas tulos 2ja 3 ovat mittausepävarmuuden puitteissa hyväksyttävissä, mutta vaativattapauskohtaista harkintaa. Tulos 4 osoittaa myös mittausepävarmuudenosalta täyttävänsä annetut vaatimukset käytetyllä luotettavuusvälillä (kts.jäljempänä olevaa esimerkkiä).

Mittausepävarmuus on kvantitatiivinen arvio niistä rajoista, joiden sisäpuo-lella mittaustuloksen (esim. analyytin pitoisuus, pH yms.) oletetaan olevantietyllä todennäköisyydellä. Käytännön mittauksissa mittaustuloksen mitta-usepävarmuuteen voi vaikuttaa monet tekijät, kuten näytteenotto, matriisinvaikutus ja sen aiheuttamat häiriöt, ympäristöolosuhteet, massan ja tila-vuuden määritykseen liittyvät epävarmuudet, vertailuarvot, mittausmene-telmään liittyvät arviot ja oletukset, ja satunnaiset vaihtelut.

Mittausepävarmuus lasketaan tilastollisia menetelmiä käyttäen. Tällöin pu-hutaan tyypin A mittausepävarmuusarviosta. Tyypin B mittausepävar-muusarvio tehdään muilla kuin tilastollisilla analyyseillä (esim. aikaisemmatkokemukset, kirjallisuustiedot, valmistajan ilmoittavat arvot) Kemistille ha-vainnollisia ohjeita ja laskuesimerkkejä asiasta löytyy EURACHEM/CITACoppaasta Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement. Analyyttises-sä kemiassa lopullinen mittaustulokseen liittyvä mittausepävarmuus il-maistaan yleensä ns. laajennettuna epävarmuutena (engl. expanded un-certainty) (U), joka saadaan kertomalla yhdistetty mittausepävarmuus uc

peittävyyskertoimella k = 2. Tämä vastaa likimain 95 %:n suuruista luotet-tavuusväliä, eli ilmoitettujen mittausepävarmuusrajojen sisällä on n. 95 %tuloksista. Esimerkiksi jos lyijypitoisuudeksi on analyysissa saatu 1,65 ±0,15 mmol/kg eli tulos on 1,50:n ja 1,80:n välillä, voidaan tulos laajennettui-ne mittausepävarmuuksineen ilmoittaa tällöin seuraavasti (voidaan ilmoit-taa myös prosentteina): Lyijyn kokonaispitoisuus = 1,65 mmol/kg, laajen-nettu epävarmuus 95%:n luotettavuusvälillä U = 0,15 mmol/kg (tai 9,1%).

Tässä yhteydessä on tärkeätä erottaa käsitteet mittausvirhe ja mittausepä-varmuus toisistaan. Mittausvirhe on mittaustuloksen ja mittaussuureen to-dellisen arvon ero. Mittausvirhe on siten yksittäinen arvo, jota voidaankäyttää tietyn tuloksen korjaukseen. Mittausepävarmuus toisaalta on taasmuodoltaan vaihteluväli, jota voidaan soveltaa kaikkiin tietyn mittausme-netelmän tuloksiin.

http://www.measurementuncertainty.org/

20


HCLKHPT

TKHPHCL VMV

VPmc⋅⋅⋅⋅⋅

=1

21000

3.2 Mittausepävarmuuden arvioinnin vaiheet

Mittaustuloksen mittausepävarmuuden arviointiin liittyy neljä vaihetta:

1. Mittaustuloksen määrittely yksityiskohtaisen mittausmenetelmäkaavionavulla

2. Kaikkien mahdollisten epävarmuuslähteiden identifiointi3. Epävarmuustekijöiden kvantitatiivinen määrittäminen4. Yhdistetyn mittausepävarmuuden laskeminen

3.2.1 Mittaustuloksen määrittely yksityiskohtaisen mittausmenetelmä-kaavion avulla

Kirjoitetaan selväpiirteinen kaavio siitä, mitä mitataan mukaan lukien kaikkimittaustuloksen ja lähtöarvojen väliset riippuvuudet (mitatut suureet, vakiot,kalibrointistandardien arvot jne.)

Esimerkki (EURACHEM/CITAC-mittausepävarmuusohjeesta, EsimerkkiA3): HCl-liuoksen pitoisuuden määritys titraamalla vasta tehdyllä NaOH-liuoksella, jonka pitoisuus on tarkistettu titrimetrisesti kaliumvetyftalaatti-standardilla (KHP), jolle on valmistajan sertifikaatti :

(mol/l)

Kaavassa: cHCL = HCl-liuoksen konsentraatio (mol/l) (mittaustulos)1000 = muuntokerroin (ml → l)

mKHP = Kaliumvetyftalaatin massa (g)PKHP = Kaliumvetyftalaatin puhtaus massaosuutena ilmaistunaVT2 = NaOH-liuoksen tilavuus HCl:n titrauksessa (ml)VT1 = NaOH-liuoksen tilavuus KHP:n titrauksessa (ml)MKHP = KHP:n moolimassa (g/mol)VHCl = HCl-liuoksen tilavuus NaOH-liuoksella titrattuna

Mittausmenetelmän eri vaiheet voidaan havainnollistaa myösprosessikaaviolla, joka edellä mainitussa titrausesimerkissä on seuraava:

http://www.measurementuncertainty.org/mu/guide/index.html

21


Punnitaan KHP

Titrataan KHP NaOH-liuoksella

Otetaan HCl-liuoksesta näyte

Titrataan HCl-näyte NaOH-liuoksella

Mittaustulos

On myös selvitettävä, sisällytetäänkönäytteenotto epävarmuusarvioon vai ei. Josotetaan mukaan, myös näytteenottoon liittyvätmittausepävarmuusarviot tulee huomioida.Analyyttisissä määrityksissä on ensiarvoisentärkeää tehdä ero rationaalisten ja empiiristenmääritysmenetelmien välillä. Rationaalisessamenetelmässä, esim. nikkelin määrityksessämetalliseoksesta, saadaan tulokseksisamanlaisia tuloksia samoissa mittayksiköissäilmaistuna (massa- tai mooliosuuksina).Menetelmä on tarkoin määritetty ja se voidaantoistaa samalla tavalla useita kertoja. Sen sijaanempiirisessä menetelmässä, esim. “uutettavarasvapitoisuus”, tulos riippuu uutto-olosuhteista.Koska menetelmän “uutettava rasvapitoisuus”tulokset ovat täysin riippuvaisia olosuhteidenvalinnasta, sitä sanotaan empiiriseksi me-netelmäksi. Tällöin tuloksia ilmoitettaessaviitataan aina käytettyyn menetelmään.

Määritysmenetelmän luokittelu rationaaliseksitai empiiriseksi on tärkeäämittausepävarmuusarvioinnin kannalta, koskamittausepävarmuus arvioon tulee ottaa mukaanvain ne tekijät, jotka vaikuttavat

analyysitulokseen.

3.2.2 Kaikkien mahdollisten epävarmuuslähteiden identifiointi

Tehdään täydellinen luettelo kaikista mahdollisista epävarmuuslähteistä.Tätä varten on hyvä jakaa analyysiprosessi osiin:

• näytteenotto• näytteen valmistus• sertifioitujen vertailumateriaalien käyttö mittauksissa• mittauslaitteiden kalibrointi• analyysi virhelähteistä• tulosten muokkaus• tulosten raportointi• tulosten tulkinta

Näytteenotto on ratkaiseva vaihe analyyttisessä määritysketjussa, eikä sii-nä tehtyjä virheitä voi kompensoida myöhemmissä työvaiheissa. Näyt-

22


teenoton virhelähteitä ovat näytteenottokohteen heterogeenisuus, josta ai-heutuu näytteen valintavirhe, sekä preparointivirhe, joiksi luetaan kaikkinäytteen käsittelystä aiheutuvat virheet (esim. kontaminaatio, määritettävänaineen häviöt haihtumisen tai absorption vuoksi ). Yksityiskohtainen selvi-tys näytteenoton mittausepävarmuuden arvioinnista on esitetty MIKESinjulkaisussa ”Opas näytteenoton teknisten vaatimusten täyttämiseksi ak-kreditointia varten” (FINAS S51/2000). Se on luettavissa MIKESin internet-sivuilla.

Hyvä apuneuvo epävarmuuslähteiden arvioinnissa on ns. syy-seuraus-kaavio. Esimerkiksi edellä mainitussa titrauksessa sen avulla voidaan epä-varmuustekijöitä määritellä seuraavasta lähtökohdasta:

Kuva 5. Lähtökohta epävarmuuslähteiden identifioinnille happo-emäs-titrauksessa

Tarkemmin tähän esimerkkiin ja jatkotoimenpiteisiin sekä muihinkin esi-merkkeihin voi tutustua EURACHEM/CITACin epävarmuusohjeen liitteissäsekä muissa esimerkkitapauksissa .

c(HCL)

m (KHP)

V(HCl)

Lämpötila

Kalibrointi

m (bruttopaino)

Kalibrointi

herkkyys

lineaarisuus

m(taara)

Kalibrointi

herkkyyslineaarisuus

V(T2) P(KHP)

titr.loppupiste

poikkeama

lämpötila

kalibrointi

M(KHP)V(T1)

kalibrointi

lämpötila

titr. loppupiste

poikkeamaToistettavuus

m (KHP)

V(T2)titr. loppupiste V(T2)

V(T1)titr.loppupisteV (T1

V(HCl)

http://www.mikes.fi/documents/upload/FINAS%20S51%202000%20%20Yleista%20s.pdf


http://www.measurementuncertainty.org/mu/examples/index.html

23


3.2.3 Epävarmuustekijöiden kvantitatiivinen määrittäminen

Mitataan tai arvioidaan jokainen syy-seuraus-diagrammissa todettu mer-kittävä epävarmuus-komponentti. Mittausepävarmuuden määrittämisessäkäytetään hyväksi seuraavia tietolähteitä:

• sertifioitujen vertailumateriaalien sertifikaatissa mainittu epävarmuus• menetelmän validoinnissa saatu informaatio• menetelmän laadunvarmistuksen tulokset• laboratorioiden välisten vertailumittausten tulokset• laitetoimittajien spesifikaatioiden antamat tiedot• teoreettiset mallit ja kirjallisuustiedot

Kun eri komponentit on määritelty, lasketaan kullekin niiden standardiepä-varmuudet u(xi) eli määritysten tulokset ilmaistuna keskihajontana kaa-vasta

)1

)()( 1

2_

−

−=∑=

n

xxxu

n

ii

i ja suhteelliset standardiepävarmuudet u (x )/x. Esimerk-

kinä olevassa happo-emäs-titrauksessa saadaan laskennan jälkeen seuraavataulukko, josta yksityiskohtaisempi selvitys on EURACHEM/CITAC-epävarmuusohjeen liitteessä A3 :

Taulukko 1. Esimerkki Happo-emäs-titrauksen tuloksien ja laskettujen epävarmuuksien esit-tämisestä

Kuvaus Arvo x Standardiepä-varmuus u (x)

Suhteellinenstandardiepä-

varmuusu (x)/x

rep Toistettavuus 1 0,001 0,001mKHP Kaliumvetyftalaatin

massa0,3888 g 0,00013 g 0,00033

PKHP Kaliumvetyftalaatinpuhtaus

1,0 0,00029 0,00029

VT2 NaOH-liuoksen tilavuusHCl:n titrauksessa

14,89 ml 0,015 ml 0,0010

VT1 NaOH-liuoksen tilavuusKHP:n titrauksessa

18,64 ml 0,016 ml 0,00086

MKHP KHP:n moolimassa 204,2212 g/mol 0,0038 g/mol 0,000019VHCl HCl-liuoksen tilavuus

NaOH-liuoksella titrattu-na

15 ml 0,011 ml 0,00073

cHCl HCl-liuoksen konsent-raatio

0,10139 mol/l 0,00016 mol/l 0,0016


24


3.2.4 Yhdistetyn mittausepävarmuuden ja laajennetun epävarmuudenlaskeminen

Kun suhteelliset standardiepävarmuudet on saatu laskettua, voidaan yh-distetty mittausepävarmuus uc(y) laskea esimerkkitapauksessa kaavasta:

2222

1

1

2

2

2

22

)()(()()(()()(

repuVVu

MMu

VVu

VVu

PPu

mmu

ccu

HCl

HCl

KHP

KHP

T

T

T

T

KHP

KHP

KHP

KHP

HCL

HClc +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

= 2222222 001,000073,0000019,000080,000094,000029,000031,0 ++++++ =

0,0018 ⇒

00018,00018,0)( =×= HCLHClc ccu mol/l. Mittausepävarmuuksien laskemiseen

voidaan käyttää taulukkolaskentaa tai valmiita laskuohjelmia. Taulukkolas-kennasta on esimerkkejä EURACHEM/CITAC-epävarmuusohjeessa mm.ko. happo-emäs-titrausesimerkistä (esimerkki A3).

Tässä esimerkissä laajennettu mittausepävarmuus U(cHCL) = 0,00018 × 2 =0,0004 mol/l (k = 2). Tämän perusteella titrauksessa määritetty HCl-konsentraatio 0,10139 mol/l ilmoitetaan mittausepävarmuuksineen seuraa-vasti: (0,1014 ± 0,0004) mol/l.

Muista epävarmuuden määrittämistavoista on kerrottu esim. elintarvikealaakoskevassa EU:n raportissa1. Kirjallisuusviitteitä käsittelevässä luvussa 8on myös esitetty viitteitä muihin menetelmiin. Ne eivät kaikki ole sopusoin-nussa ISO:n GUM-oppaan esittämien periaatteiden kanssa kuten EU-RACHEM/CITAC-epävarmuusohje.

Syventävää kirjallisuutta: Quantifying Uncertainty in Analytical Measu-rement (EURACHEM/CITAC Guide CG 4)Guide to the Expression of Uncertainty inMeasurement (GUM), ISO Geneva Switzer-land, 1995EA Guidelines on the Expression of Uncer-tainty in Quantitative Testing (EA-4/16)

1 Report on the relationship between analytical results, measurement uncertainty, recovery factors and theprovisions of EU food and feed legislation, with particular reference to community legislation concerning con-taminants in food etc.:http://europa.eu.int/comm/food/food/chemicalsafety/contaminants/report-sampling_analysis_2004_en.pdf



http://www.european-accreditation.org

http://europa.eu.int/comm/food/food/chemicalsafety/contaminants/report-sampling_analysis_2004_en.pdf

25


4 Menetelmän validointi

4.1 Mitä on validointi?

Kemiallisen mittausmenetelmän validointi on tärkeä toimenpide kemiallisenanalyysin antamien tulosten luotettavuuden kannalta. Mittausmenetelmänepävarmuuden arvioimisen lisäksi tarvitaan muita tutkimuksia varmista-maan, että menetelmän suorittamistapa on ymmärretty, ja osoittamaan,että se on tieteellisesti pätevä olosuhteissa, joissa sitä käytetään. Nämätutkimukset ovat validointia.

Olennaista validoinnissa on, että siinä arvioidaan mittausmenetelmän suo-rituskykyä sekä myös menetelmän soveltuvuutta tiettyyn tarkoitukseen.Joissakin tapauksissa, kuten esim. farmaseuttisissa määrityksissä tai elin-tarvikkeisiin liittyvissä määrityksissä, tulee validoinnissa huomioida myösviranomaisvaatimukset. Menetelmän validoinnin ajatellaan useimmiten liit-tyvän menetelmän kehitysvaiheeseen. Voi ollakin vaikeaa eriyttää mene-telmän kehitysvaihetta ja validointia toisistaan, sillä monet validointiin liitty-vät mittausmenetelmän suorituskykyä ilmaisevat parametrit arvioidaan ta-vallisesti osana menetelmän kehitystä. Kuten mittausepävarmuutta käsit-televässä luvussa todettiin, validointia tarvitaan usein myös mittausepä-varmuus-kompponentteja määritettäessä.

Menetelmän validoinnissa tutkittavia asioita ovat:

• selektiivisyys ja spesifisyys• lineaarisuus• mittausalue• toteamisraja• määritysraja• poikkeama (engl. bias)• saanto• häiriökestävyys, toimintavarmuus• tarkkuus• toistettavuus

Kemiallisen mittausmenetelmän validointi on menettely, jolla osoitetaananalyyttisen menetelmän sopivuus aiottuun käyttötarkoitukseen.

26


• uusittavuus• mittausepävarmuus

Validoinnin tulokset dokumentoidaan.

4.2 Milloin validointi on tarpeen?

Kemiallinen mittausmenetelmä tulee validoida, kun on tarpeellista toden-taa, että sen suorituskykyparametrit ovat riittäviä tietyn analyyttisen ongel-man ratkaisemiseen. Esimerkiksi seuraavissa tapauksissa:

• uuden menetelmän kehittäminen tiettyyn tarkoitukseen• käytössä olevaa menetelmää on uudistettava tietyillä parannuksilla tai

sen käyttötarkoitusta on laajennettava uusille tutkimusalueille• laboratorion laadunvarmistustoimenpiteet osoittavat muutoksia tapah-

tuneen käytettävässä menetelmässä• validoitua menetelmää käytetään toisessa laboratoriossa tai menetel-

mää käyttää uusi analyytikko tai menetelmässä käytetään uutta mitta-laitetta.

• kahden eri mittausmenetelmän antamien tulosten yhtäpitävyydenosoittaminen, esim. uuden menetelmän ja standardimenetelmän väli-nen vertailu

Validoinnin tai uusintavalidoinnin laajuus riippuu siitä, minkä luonteisiamuutoksia mittausmenetelmään on tehty käyttötarkoituksen, laitteiston,henkilökunnan tai olosuhteiden johdosta.

Kansainväliset standardisoidut menetelmät ovat validoituja useimmitenjonkin kollaboratiivisen tutkimuksen avulla. Silti tällöinkin tarvitaan jon-kinasteinen käyttölaboratorion oma validointi tai pikemminkin menetelmänkäyttökelpoisuuden tarkistus laboratorion omissa olosuhteissa ja omillenäytteille sekä oman henkilökunnan suorittamana esim. tunnetun pitoisuu-den omaavalla sertifioidulla vertailumateriaalilla suoritettuna. Tämä päteemyös muiden kehittämiin menetelmiin ja kirjallisuudessa julkaistuihin me-netelmiin. Tarkistustoimenpiteen laajuuden ratkaisee mittausmenetelmästäsaatavilla olevan validointiaineiston kattavuus sekä itse laboratoriossa mit-tauslaitteiden, tilojen ja henkilökunnan pätevyystaso. Aihetta käsitelläänsyvällisemmin EURACHEMin validointia käsittelevässä oppaassa. Hyödyl-listä tietoa määritysmenetelmien suorituskyvyn arvioinnista löytyy varsinkinviranomaisvalvontaa suorittaville laboratorioille viitteestä (1) luvussa 9.

27


4.3 Validoinnissa tutkittavat mittausmenetelmän suoritusky-

kyä ilmaisevat parametrit

Selektiivisyys ja spesifisyys

Mittausmenetelmän selektiivisyys tarkoittaa, missä määrin menetelmällävoidaan määrittää tietty analysoitava aine tai aineet monikomponenttisessaseoksessa siten, että muut komponentit eivät häiritse. Menetelmä on spe-sifinen, jos se on täysin selektiivinen analysoitavalle aineelle tai aineryh-mälle. Melko harvat menetelmät ovat täysin spesifisiä (kuva 6). Menetel-män selektiivisyyttä voidaan tutkia usealla eri tavalla käyttäen puhtaita ai-neita, seoksia ja kompleksisia matriiseja. Jokaisessa tapauksessa määri-tetään tarkasteltavan analyytin saanto sekä kartoitetaan epäillyt häiritsevättekijät. Jos häiritseviä tekijöitä on vaikea tunnistaa, voidaan selektiivisyyttätutkia vertailemalla menetelmää muihin selektiivisyydeltään tunnettuihinmenetelmiin. Spesifisyyden ja selektiivisyyden testaaminen on laite- ja yh-distekohtaista.

Selektiivisyys: Menetelmän kyky määrittää tarkasti ja spesifisestikysymyksessä oleva analyytti, kun näytematriisissa esiintyy muitakomponentteja määrätyissä testiolosuhteissa.Spesifisyys: Menetelmän kyky mitata vain tarkoitettua analyyttia(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

28


Kuva 6. Eri mittausmenetelmien selektiivisyys

Lineaarisuus ja mittausalue

Lineaarisuudella tarkoitetaan analyyttisen menetelmän kykyä antaa tietylläalueella hyväksyttävä lineaarinen korrelaatio tulosten ja näytteiden tutkitta-van aineen pitoisuuden välillä. Lineaarisuuden määrittäminen suositellaantehtäväksi yleensä vähintään viidellä eripitoisella jäljitettävästi valmistetullanäytteellä (nollanäytteen lisäksi), joiden mitattavan aineen pitoisuus kattaakoko vaadittavan mittausalueen. Mikäli mahdollista, jokaisella pitoisuudellasuoritetaan useampia toistoja (esim. 10 kpl). Tuloksien avulla laaditaan

SFS 3700, 1998: Mittausalue: Mittaussuureen arvojen joukko, jolla mitta-uslaitteen virheen tulisi pysyä spesifoiduissa rajoissa.Analyyttisessä ja kliinisessä kemiassa menetelmän mittausalueella tar-koitetaan yleensä lineaarista mittausaluetta, laimennusrajaa tai analyyt-tistä toiminta-aluetta. (Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistus-sanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

Alhainen Kohtalainen Korkea

Spesifinen

punnitseminen

happo-emäs titraus spektrofotometria

EDTA-titraus

kromatografia

kaasukromatografia -massaspektrometria

neutroniaktivointianalyysi

S E L E K T I I V I S Y Y S

29


regressiosuora käyttämällä pienimmän neliösumman menetelmää. Tästägraafisesta esityksestä (vasteen suhde määritettyyn pitoisuuteen) voidaansilmämääräisesti arvioida menetelmän lineaarinen alue.

Kuva 7. Analyysimenetelmän lineaarisuus

Lineaarisuustutkimusten avulla määritetään samalla myös analyysimene-telmän luotettava mittausalue, jolla hyväksyttävä tarkkuus ja täsmällisyysvoidaan saavuttaa. Se on yleensä laajempi kuin lineaarinen alue.

Toteamisraja

Analysoitavan aineen toteamisrajan määritys perustuu taustan hajonnantutkimiseen analysoimalla nollanäytteitä toistuvasti. Nollanäytteelle suori-tettujen rinnakkaismääritysten perusteella lasketaan taustalle keskiarvo jakeskihajonta. Toteamisraja on se analysoitavan aineen pitoisuus, jonkavaste vastaa nollanäytteen vasteiden keskiarvoa lisättynä kolmikertaisella

Toteamisraja : Määritettävän komponentin pienin pitoisuus, joka voidaantodeta luotettavasti ja joka eroaa nollanäytteen arvosta merkittävästi.(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

30


keskihajonnalla (95% todennäköisyydellä). Toteamisrajalla analyytille mi-tatun vasteen tai määritetyn pitoisuuden tulee olla niin suuri, että sen eienää voida katsoa johtuvan taustan satunnaisvaihtelusta.

Toteamisrajan arvo yleensä vaihtelee näytteiden mukaan. Toteamisrajanmääritykselle on muitakin menettelyjä, joita on yksityiskohtaisemmin esi-tetty IUPACin julkaisussa.2

Määritysraja

Määritysraja tulee todeta käyttäen sopivaa mittanormaalia tai varmennettuavertailumateriaalia. Useimmiten suositellaan 6–10 mittauksen toistamista.Se on tavallisesti kalibrointikäyrän alhaisin piste nollanäyte pois lukien.Määritysrajaa ei tule määrittää ekstrapoloimalla. Useimmiten määritysrajo-jen katsotaan olevan 5, 6 tai 10 kertaa nollanäytteen keskihajonta. To-teamisrajan ja määritysrajan väliin jää harmaa alue, jolla analyytti voidaanluotettavasti todeta, mutta sen kvantitointi sisältää huomattavan epävar-muuden.

Poikkeama

2 Nomenclature in evaluation of analytical methods, including detection and quantification cabapilities (IUPACRecommendations 1995), Pure & Appl. Chem., 1995, 67, 1699 – 1723.

Toteamisraja = nollanäytteen keskiarvo + 3 x (nollanäytteen keskihajonta)

Määritys- eli kvantitointiraja: Kvantitatiivisen määrityksen pitoisuusalarajaväiaineessa (matriisissa) mitattuna, jolle voidaan esittääepävarmuusarvio.(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

SFS 3700,1998: (mittauslaitteen) harha: mittauslaitteen näyttämän syste-maattinen virhe (engl. bias)

Systemaattinen virhe; poikkeama: Mitattavan suureen oletetunmittaustuloksen ja tosiarvon tai sovitun arvon välinen ero.(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

http://www.iupac.org/publications/pac/1995/pdf/6710x1699.pdf

31


Mittalaitteen systemaattinen virhe, poikkeama (engl. bias), voi aiheutuaesimerkiksi seuraavista syistä:

• systemaattinen mittalaitteen väärin lukeminen• väärän kalibroinnin perusteella säädetty mittalaite• rajallinen havaitsemistehokkuus (kuollut aika)• mittalaitteen epäkuntoisuus

Kemiallisessa analyysimenetelmässä käytettyjen mittalaitteiden systemaat-tiset virheet on hyvä tunnistaa mm. mittausepävarmuuden määrittämisenvuoksi. Hyvänä apukeinona on jäljitettävästi suoritettu mittalaitteen kalib-rointi. Mittalaitteen poikkeama ilmoitetaan yleensä prosentteina oikeastanäyttämästä. Kemiallisissa mittauksissa käytettävien analysaattorien poik-keama voi vaihdella määritettävästä aineesta riippuen.

Kemiallisen menetelmän validoinnissa yksittäisen mittauslaitteen näyttä-män systemaattista virhettä tärkeämpää on tietää koko analyysimenetel-män systemaattinen kokonaisvirhe. Tämä analyysimenetelmän kokonais-poikkeama (B) on mittaustuloksen ja teoreettisen arvon tai standardime-netelmälle sovitun arvon välinen ero:

B = x –T, missä x on useampien mittaustuloksien keskiarvo ja T = teoreetti-nen arvo tai standardimenetelmälle sovittu arvo. Poikkeama voidaan il-moittaa myös prosentteina:

B (%) = x – T/T x 100

Analyysimenetelmän poikkeama muodostuu menetelmään liittyvistä labo-ratoriosta riippumattomista systemaattisista virheistä sekä menetelmääkäyttävän laboratorion omista systemaattisista virheistä kuvan 8 esittämällätavalla.

32


Laboratorion mittausten keskiarvo (x) Teoreettinen arvo (T)

Laboratorioiden välisissävertailumittausksissa saatu keskiarvo

Kokonaispoikkeama

Laboratorion poikkeama Menetelmän poikkeama

Kuva 8. Analyysimenetelmän poikkeamatyypit

Vaikka kuvassa 8 on molemmat poikkeamatyypit esitetty samaan suuntaanvaikuttaviksi, ei käytännössä näin aina ole asianlaita. Laboratorion käyttä-män analyysimenetelmän kokonaispoikkeamaa arvioitaessa on huomioita-va myös menetelmään mahdollisesti liittyvät alakohtaiset säädökset, jolloinlaboratorion poikkeama voidaan esim. laskea standardimenetelmälle il-moitetusta laboratorioiden välisissä vertailumittauksissa saadusta keskiar-vosta.

Poikkeaman merkittävyyttä tulee arvioida yhdistettyyn mittausepävarmuu-teen vertaamalla. Mikäli poikkeama ei ole merkittävä yhdistettyyn epävar-muuteen nähden, se voidaan jättää huomiotta.

Saanto

Saanto on koko analyysimenetelmän teho havaita tutkittavan analyytin ko-konaismäärä. Se määritellään ”näytteessä olevaksi analyytin/vertailuaineenmääräksi esikäsittelyn jälkeen käytettävällä menetelmällä määritettynä”(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996).

33


Kemiallisessa esikäsittelyssä ennen määritettävän aineen mittausta sensaantoon vaikuttavat häiritsevästi monet tekijät, joita kaikkia ei aina voidaedes tunnistaa. Siksi tietyn aineen saanto tietyllä määritysmenetelmällä onmääritettävä aina menetelmäkohtaisesti. Määritettävän aineen saantoavoidaan tutkia mm. seuraavilla tavoilla:

• vertaamalla saatua tulosta saannoltaan tunnetun menetelmän tuloksiin• vertaamalla sertifioidulla matriisipohjaisella vertailumateriaalilla saatui-

hin tuloksiin• gravimetrisesti mitattujen tunnettujen lisäysten avulla

Saanto ilmoitetaan useimmiten prosenttina tunnetun lisäyksen laskennalli-sesta arvosta:

Saanto (%) 1003

21 xC

CCR ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −= , missä

C1 = useampien tunnetuilla lisäyksillä tehtyjen mittausten keskiarvoC2 = mittaustulos näytteestä ilman tunnettua lisäystäC3 = tunnetun lisäyksen laskennallinen arvo

Saantoprosentin huomioimisella on merkitystä analyysitulosta ilmoitettaes-sa, kun analyysituloksen perusteella tehdään päätöksiä jonkin tuotteen kel-poisuudesta. Esimerkiksi pähkinöiden aflatoksiinipitoisuudelle EU:ssa onmääritelty raja-arvoksi 4 µg/kg. Tietyssä aflatoksiinin määritysmenetelmäs-sä on saantoprosentiksi saatu 70%. Jos esim. pähkinäerän analysoinnissaolisi saatu tulokseksi 3,5 µg/kg, näyttäisi se täyttävän vaatimukset. Muttakun saanto otetaan huomioon, on ko. pähkinäerä hylättävä todellisen arvonollessa 5 µg/kg edellyttäen, että myös mittauksen epävarmuusrajat ovatraja-arvon ulkopuolella (vrt kuva 4 s.18).

Häiriökestävyys, toimintavarmuus

Häiriökestävyys: Menetelmän antamien tulosten herkkyys pienille muutoksilletestausolosuhteissa sekä suorituksen vaiheissa, laboratoriossa,henkilökunnassa, jne.

Mittausmenetelmän toimintavarmuus: Kyky tuottaa hyväksyttäviä tuloksiahuolimatta poikkeamista mittausmenetelmän yksityiskohdissa.(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

34


Vaikka eri laboratoriot käyttävätkin samaa menetelmää, niiden menettely-tavat poikkeavat mitä todennäköisimmin toisistaan. Poikkeavuudet jokovaikuttavat tai eivät vaikuta tapauksesta riippuen merkittävästi menetelmäntoimintavarmuuteen. Häiriökestävyyttä ja toimintavarmuutta menetelmääkäyttävä laboratorio testaa aiheuttamalla tarkoituksella pieniä, todellisissatilanteissa esiintyviä muutoksia ja tarkkailee niiden vaikutuksia. Tutkimuk-sessa on valittava näytteen esikäsittelyyn, puhdistukseen ja määritykseenliittyviä tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa mittaustuloksiin. Näitä tekijöitä voivatolla:

• määrityksen suorittava henkilö• reagenssien, liuottimien, vertailumateriaalien sekä näyteliuosten lähde

ja ikä• lämmitysnopeus• lämpötila• pH-arvo• muut laboratoriolle tyypilliset tekijät

Näitä muutoksia on muunneltava sellaisessa kertaluokassa, joka vastaa la-boratoriossa yleensä esiintyviä poikkeamia:

• yksilöidään tuloksiin mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä• muutetaan jokaista tekijää hieman• tehdään häiriönkestävyystesti sopivalla menetelmällä3

• jos jokin tekijä vaikuttaa huomattavasti mittaustuloksiin, tehdään lisäko-keita, joiden perusteella voidaan päättää tämän tekijän hyväksyttävätrajat

• sellaiset tekijät, jotka vaikuttavat huomattavasti tuloksiin, on ilmoitettavaselkeästi menetelmäkuvauksessa

Periaatteena ei ole yhden muutoksen tutkiminen kerrallaan vaan useidenmuutosten tekeminen samalla kertaa.

3 Esim. ns. Youdenin menetelmä, W.J Youden; Steiner, E.H.; ”Statistical manual of the AOAC International,2200 Wilson Blvd, suite 400, Arlington, Virginia 22201-3301, USA. Esimerkki Youdenin menetelmästä onesitetty EU:n komission päätöksessä (12.8.2002) neuvoston direktiivin 96/23/EY täytäntöönpanostamääritysmenetelmien suorituskyvyn ja tulosten tulkinnan osalta:http://europa.eu.int/eur-lex/pri/fi/oj/dat/2002/l_221/l_22120020817fi00080036.pdf

http://europa.eu.int/eur-lex/pri/fi/oj/dat/2002/l_221/l_22120020817fi00080036.pdf

35


Tarkkuus

Menetelmän validoinnissa pyritään määrittämään tulosten tarkkuus arvioi-malla sekä systemaattisia että satunnaisia virheitä. Menetelmän tarkkuuttatarkastellaan siksi sekä mittauksen oikeellisuutta että toistotarkkuutta tut-kimalla.

Mittauksen oikeellisuus ilmaistaan yleensä poikkeamana. Käytännössä oi-keellisuus määritetään vertaamalla menetelmällä saatuja mittaustuloksiatiettyyn referenssiarvoon, joka on saatu tunnetusta vertailumateriaalista taitoisen tunnetun menetelmän avulla. Vertailuarvoilla tulisi olla jäljitettävyyskansainvälisiin mittanormaaleihin. Ideaalinen vertailumateriaali olisi sertifi-oitu, mahdollisimman lähellä tutkittavaa näytettä oleva matriisipohjainenvertailumateriaali. Niiden saatavuus on kuitenkin useimmiten rajoitettua.Mikäli niitä ei ole saatavissa voidaan validoinnissa käyttää myös itse tehtyjävertailumateriaaleja. Esimerkiksi lisätään tunnettu määrä puhdasta sertifi-oitua vertailumateriaalia tai ainetta tarkoitukseen sopiviin tyypillisiin mat-riiseihin tai muihin sopiviin puhtaisiin ja stabiileihin aineisiin. Mittauksenoikeellisuutta voidaan tutkia myös osallistumalla laboratorioiden välisiinvertailumittauksiin.

Oikeellisuuden määrityksessä sertifioidun vertailumateriaalin avulla on seu-raavat vaiheet:

• analysoidaan useita (esim. 6 – 10 kpl) sertifioidun vertailumateriaalinrinnakkaisnäytettä menetelmäohjeiden mukaisesti

SFS 3700, 1998:Mittauslaitteen tarkkuus: Mittauslaitteen kyky antaavasteita, jotka ovat lähellä tosiarvoa.

SFS 3700, 1998: Mittauksen tarkkuus: Mittaustuloksen ja tosiarvonyhteensopivuus

Mittauksen oikeellisuus: Useista mittauksista saatujen tulosten keskiarvonyhtäpitävyys mitattavan suureen sovitun tosiarvon kanssa.

Toistotarkkuus: Toisistaan riippumattomien tunnetuissa olosuhteissasaatujen mittaustulosten keskinäinen paikkansapitävyys.

(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

36


• määritetään analyytin konsentraatio kussakin rinnakkaisnäytteessä• lasketaan konsentraatioiden keskiarvo, keskihajonta ja vaihtelukerroin

(%)• lasketaan oikeellisuus jakamalla tulokseksi saatu keskimääräinen kon-

sentraatio sertifioidulla arvolla (mitattu konsentraationa) ja kerrotaantulos sadalla prosentuaalisen tuloksen saamiseksi

Oikeellisuus, analyysimentelmän poikkeama (%) = keskimääräinen saan-non suhteen korjattu konsentraatio x 100/sertifioitu arvo (vrt. poikkeamaakäsittelevä kohta). Tulosten keskihajonta kuvaa toistotarkkuutta.

Oikeellisuus kuvaa systemaattisten virheiden osuutta jatoistotarkkuus satunnaisia virheitä

Alhainen oikeellisuus, alhainentoistotarkkuus

Todellinenarvo

Mitattu keskiarvo

Alhainen oikeellisuus, suuritoistotarkuus

Mitattu keskiarvo

Todellinenarvo

Suuri oikeellisuus, alhainentoistotarkkuus

Mitattu keskiarvo jatodellinen arvo

Suuri oikeellisuus, suuritoistotarkkuus

Mitattu keskiarvo jatodellinen arvo

Kuva 9. Menetelmän oikeellisuuden ja toistotarkkuuden välinenero

37


Toistettavuus

Toistettavuus tarkoittaa täsmällisyyttä, joka saavutetaan kun määritys teh-dään toistettavissa olosuhteissa lyhyellä aikavälillä (samat tekijät, laitteet,reagenssit, lämpötilat yms.). Toistettavuus määritetään tekemällä useitarinnakkaismäärityksiä erityyppisistä näytteistä eri pitoisuuksilla. Yleensänäytesarjojen sisäinen vaihtelu on näytesarjojen välistä vaihtelua pienem-pää. Mikäli sarjojen välinen hajonta on merkittävästi suurempi kuin sarjojensisäinen hajonta, sarjojen välillä esiintyy todellista vaihtelua. Syy vaiheluunon pyrittävä selvittämään. Aiheuttaja voi löytyä analyysitekijöistä, jotkasarjan sisällä pysyvät muuttumattomina (lämpötila, uuttoaika, säilyvyys,homogeenisuus), mutta saattavat vaihdella sarjojen välillä.

Uusittavuus

Menetelmän uusittavuus tarkoittaa sitä täsmällisyyttä, joka saavutetaan,kun mittaukset tehdään samasta näytteestä, samalla menetelmällä eri labo-ratorioissa eri laitteiden välillä. Uusittavuutta tutkitaankin etenkin tietynanalyysimenetelmän standardisoinnin yhteydessä laboratorioiden välisinvertailukokein.

Laboratorion käyttämän menetelmän sisäistä uusittavuutta voidaan tutkiatekemällä samasta näytteestä useita määrityksiä pitkän ajan kuluessa.

SFS 3700: Mittauksen uusittavuus: Saman mittaussuureenmittaustulosten yhtäpitävyys, kun mittaukset suoritetaan muuttuneissaolosuhteissa.

Huomautuksia: Hyvä uusittavuuden esitys sisältää muuttuneiden olosuh-teiden spesifioinnin. Muuttuneisiin olosuhteisiin voi kuulua mittausperiaa-te, mittausmenetelmä, havainnoitsija, mittauslaite, referenssinormaali,paikka, käyttöolosuhteet, aika.

Mittaustuloksen toistuvuus: Saman mitattavan suureen peräkkäistenmittaustulosten paikkansapitävyys, kun mittaukset suoritetaan samoissamittausolosuhteissa.

Toistuvuusolosuhteet: Olosuhteet, joissa lyhyellä aikavälillä saadaan sa-moista testauskohteista toisistaan riippumattomia testaustuloksia samantekijän toimesta käyttäen samaa menetelmää ja samaa laitteistoa samas-sa laboratoriossa.(Analyyttisen ja kliinisen kemian laadunvarmistussanasto, EURACHEM-SUOMI, 1996)

38


4.4 Validoinnin raportoiminen

Validointiin liittyvistä mittauksista laaditaan validointiraportti, josta selviäätyön tavoite, toteutus sekä mittauksiin käytetty laitteisto, välineistö ja mate-riaalit. Validointiraportin sisältö riippuu validoinnista ja sen laajuudesta. Va-lidointiraporttiin kirjataan validointisuunnitelman mukaiset toimenpiteet janiiden tulokset. Materiaalien osalta dokumentoidaan mm. käytettyjen ver-tailumateriaalien ja kriittisten reagenssien tunnistetiedot ja niiden testaus-menettelyt. Validointiraportista ilmenee määritetyt spesifikaatiot (esim.määritysraja, toistettavuus jne.) sekä miten tuloksia on tarkasteltu ja mitta-usepävarmuutta ja mahdollisia häiriötekijöitä arvioitu. Validointiraportin yh-teenvedossa todetaan täyttääkö menetelmä sille asetetut vaatimukset jasoveltuuko se aiottuun käyttötarkoitukseen. Laboratorion vastuuhenkilöidenallekirjoittamassa validointiraportissa esitetään myös menetelmän käyt-töönottoaikataulu sekä tarvitaanko menetelmän käyttöönottamiseksi lisä-toimenpiteitä, esim. henkilökunnan koulutusta. Validointiraportti ja validoin-nissa syntyvä alkuperäinen tulosaineisto arkistoidaan. Validoinnin yhtey-dessä dokumentoidaan:

• menetelmät ja niiden (parametrien) soveltuvuus kyseiseen tutkimuk-seen

• laitteiden toimintakunto (kalibrointi)• vertailumittaukset eri ajankohtina (eri tutkijat)• laboratorioiden väliset mittaukset• tutkimustulokset johtopäätöksineen• vertailumateriaalien varmennukset• aikataulu, validointiin osallistujat

Uuden menetelmän laadunvarmistusmenettelyt luodaan validoinnin yhtey-dessä ja kuvataan ne menetelmäohjeessa. Mikäli menetelmien laadunvar-mistustulosten perusteella huomataan systemaattisia muutoksia, on vali-dointi syytä uusia.

39


5 Vertailumateriaalit

5.1 Vertailumateriaalilajit ja niiden luokittelu

Vertailumateriaalit voidaan jakaa seuraaviin tyyppeihin:

1. Puhtaat aineet, jotka on määritelty kemiallisen puhtauden ja hivenaineidenepäpuhtauksien mukaisesti (esim. puhtausasteeltaan 95% NaCl)

2. Standardiliuokset ja –kaasuseokset, jotka useimmiten on valmistettugravimetrisesti puhtaista aineista ja joita käytetään kalibrointeihin (esim.2% MgCl2-liuos)

3. Matriisivertailumateriaalit, joiden kemiallinen koostumus tietyssä väliai-neessa tai synteettisessä seoksessa on määritelty (esim. kuivattu mai-tojauhe sisältäen tunnetun määrän C-vitamiinia)

4. Fysiko-kemialliset vertailumateriaalit, joiden ominaisuudet on määriteltyesim. pH:n, sulamispisteen, viskositeetin ja optisen tiheyden mukaisesti

5. Vertailukappaleet tai –esineet, joiden ominaisuudet on määritelty jollainfunktionaalisella ominaisuudella, kuten maku, haju, oktaaniluku, lei-mahduspiste tai kovuus. Tähän ryhmään kuuluvat myös mikroskopias-sa käytettävät vertailumateriaalit, kuten kuitunäytteet tai mikrobiologi-set näytteet.

SFS 3700, 1998: Varmennettu vertailumateriaali/-aine, sertifioitu refe-renssimateriaali: Vertailumateriaali, jota seuraa todistus ja jonka yksi taiuseampi ominaisarvo on varmennettu menettelyllä, jossa syntyy jäljitettä-vyys sen mittayksikön tarkkaan toteutukseen, jonka suhteen ominaisarvoon ilmaistu ja jossa kullekin varmennetulle arvolle annetaan tiettyä luot-tamustasoa vastaava epävarmuus.

SFS 3700, 1998: Vertailumateriaali/-aine, referenssimateriaali: Materiaalitai aine, jonka yksi tai useampi luontainen ominaisarvo on riittävän homo-geeninen ja vakaa ja tunnettu, jotta sitä voidaan käyttää mittauslaitteenkalibrointiin, mittausmenetelmän arviointiin tai materiaalien määrittämi-seen.

40


Kansainvälinen standardisointijärjestö ISO luokittelee vertailumateriaalitvarmennettuihin vertailumateriaaleihin (certified reference materials, CRM)ja vertailumateriaaleihin (reference materials, RM). Varmennettujen ver-tailumateriaalien tulee määritelmän mukaan olla jäljitettäviä sen mittayksi-kön tarkkaan toteutukseen, jonka suhteen ominaisarvo on ilmaistu ja jossakullekin varmennetulle arvolle annetaan tiettyä luottamustasoa vastaavamittausepävarmuusepävarmuus. Vertailumateriaalin mukana seuraavassatodistuksessa eli sertifikaatissa tulee olla osoitus jäljitettävyydestä sekämittausepävarmuusarvio. Kaupallisten vertailumateriaalien jäljitettävyys jamittausepävarmuuden määrittäminen ovat verraten uusia asioita, eikä var-sinkaan kaikissa varmennettuinakaan myytävissä vertailumateriaaleissaole riittävää jäljitettävyyttä tai nykyisten vaatimusten mukaista epävar-muuslaskelmaa (GUM, EURACHEM/CITAC epävarmuusohje).

Varmentamattomien vertailumateriaalien yhden tai useamman luontaisenominaisarvon tulee olla riittävän homogeeninen ja vakaa ja tunnettu, jottavertailumateriaaleja voidaan käyttää mittauslaitteen kalibrointiin, mittaus-menetelmän arviointiin tai materiaalien määrittämiseen. Jäljitettävyyden jamittausepävarmuuden perusteella vertailumateriaalit voidaan jakaa myösseuraavaan kolmeen luokkaan, joista primaarivertailumateriaaleilla on pie-nin mittausepävarmuus:

• primaarivertailumateriaalit• sekundaarivertailumateriaalit• laboratorion sisäiset tai käyttövertailumateriaalit

Vertailumateriaalien valmistajilla voi olla myös omia mm. jäljitettävyysas-teeseen perustuvia luokitteluitaan. Primaarivertailuaineet ovat erittäin puh-taita ja stabiileja kiinteitä tai kaasumaisia aineita. Esimerkiksi UV-absorbanssimittauksia varten on saatavissa varmennettu primaarivertai-lumateriaali kaliumdikromaatti, K2Cr2O7, jonka moolimassa = 294.19 g/mol.Sen puhtaus määritetään primaarimenetelmällä kulometrisesti (vrt. s. 12).Tästä primaarivertailumateriaalista voidaan valmistaa jäljitettävällä punni-tuksella sekundaarivertailumateriaali ja määrittää sille mittausepävarmuusjoko itse laboratoriossa tai ostaa valmis varmennettu sekundaarivertailu-materiaali, jonka sertifikaatista ilmenee jäljitettävyys ko. primaarivertailu-materiaaliin. Esimerkkitapauksessa UV-absorbanssimittauksiin on saata-vissa kaupallinen sekundaarivertailumateriaali ”kaliumdikromaatti 0,001 Mperkloorihapossa”, jota käytetään spektrofotometrien kalibrointiin UV-alueella.

Mikäli laboratorio itse valmistaa esim. pro analyysilaadun reagenssistaoman vertailuliuoksen tiettyä kalibrointia varten, ei voida puhua jäljitettä-vyydestä primaarivertailumateriaaliin tai sekundaarivertailumariaaliinkaan,

41


vaan kyseessä on laboratorion sisäinen vertailumateriaali, joihin muidenvertailumateriaalien puutteessa voidaan joutua turvautumaan.

Vertailumateriaalien valmistajia velvoitetaan noudattamaan kansainvälistäISOn laatimaa opasta ISO Guide 34:2000 (General requirements for thecompetence of reference materials producers). Myös valmistajan kalibroin-tilaboratorion akkreditointi SFS-EN ISO 17025 standardin mukaisesti onosoitus sertifioitujen vertailumateriaalien valmistajan tekemien mittaustenpätevyydestä.

5.2 Vertailumateriaalien jäljitettävyys

Kemiallisten vertailumateriaalien jäljitettävyyden tulisi periaatteessa ainapäätyä moolin tai jonkin muun SI-yksikön määritelmään. Primaari- ja se-kundaarivertailumateriaalien kohdalla tämä toteutuukin. Mutta käytännössäkemiallisen mittauksen jäljitettävyys päättyy usein varmennettuihin mat-riisipohjaisiin vertailumateriaaleihin, joissa varmennus eli sertifiointi pe-rustuu useamman referenssilaboratorion välisissä vertailumittauksissamääritettyyn konsensusarvoon. Tällöin onkin vertailumateriaalin käyttäjänvoitava sertifikaatissa ilmoitetun mittausepävarmuuden sekä siinä viitatunja julkistetun sertifiointiraportin perusteella todeta, miten ko. konsensusar-voon on päädytty. Mikäli tällaisia tietoja ei sertifikaatista tai sertifiointirapor-tista löydy, ei ole varmuutta ko. matriisivertailuaineen ”jäljitettävyydestä”.

5.3 Vertailumateriaalien saatavuus

Vertailumateriaaleja on kymmeniä tuhansia ja samoin satoja vertailumate-riaalien valmistajia. Paitsi kaupallisten kemikaalimyyjien kautta sopiviavertailmateriaaleja voi etsiä internetistä valmistajien ylläpitämistä luette-loista tai erilaisten hakupalvelimien kautta, jollainen on esimerkiksi yli 200vertailumateriaalivalmistajan yhteinen tietokanta COMAR. Luvussa 9 onviitteitä myös eräisiin tunnetuimpiin vertailumateriaalien valmistajiin.

5.4 Vertailumateriaalien käyttötavat

Menetelmän validointi ja mittausepävarmuuden määrittäminen

Vertailumateriaalit ja erityisesti matriisivertailumateriaalit ovat tärkeitä apu-keinoja mittausmenetelmien kehittämisessä ja validoinnissa. Esim. poik-keaman arviointi on eräs vaikeimmista validoinnin vaiheista, mutta sopivanvarmennetun vertailumateriaalin avulla voidaan mittausmenetelmän poik-keamasta saada tietoa vertailumateriaalin ja menetelmän mittausepävar-muuden rajoissa. Luonnollisesti vertailumateriaalin on oltava mm. matrii-

42


siltaan, analyyttikonsentraatioltaan jne. samaa tyyppiä kuin mittausmene-telmän käyttöaluekin. Ideaalista olisi, jos käytettävissä on useampia mitta-usmenetelmän käyttöalueeseen liittyviä vertailumateriaaleja.

Muita vertailumateriaalien käyttötapoja menetelmän validoinnissa on:

• mittausepävarmuuden määrittäminen (vertailumateriaalin mittausepä-varmuus ei saisi olla suurempi kuin kolmasosa menetelmän mittaus-epävarmuudesta)

• selektiivisyyden ja spesifisyyden määrittäminen• saantoprosentin määrittäminen• mittausmenetelmän oikeellisuuden ja toistotarkkuuden määrittäminen

Kalibrointi

Vertailumateriaaleja käytetään eniten laitteiden kalibrointeihin. Useimmitenkyseeseen tulevat valmiit sekundaaritason vertailumateriaalit, joista tehtä-villä eri väkevyisillä liuoksilla saadaan laadittua mittauslaitteelle tai -menetelmälle kalibrointikäyrä. Jäljitettävän kalibroinnin vaatimusten mukai-sesti kalibrointiin käytettävän vertailumateriaalin tulee olla varmennettuvertailumateriaali tunnettuine mittausepävarmuuksineen. Vertailumateriaa-lin puhtautta kuvaava mittausepävarmuus vaikuttaa osaltaan koko mitta-usmenetelmän mittausepävarmuuteen. Esimerkiksi vertailumateriaali, jon-ka sertifioitu puhtaus on 99,9 % laajennetulla mittausepävarmuudella U (k =2) = 0,1%, aiheuttaa mittausmenetelmän mittausepävarmuuslaskelmaan0,1 % lisän. Esim. hivenaineanalyysissä tämän tasoisella epävarmuudellaon harvoin merkitystä, mutta tutkimustyössä se voi osoittautua merkityksel-liseksi.

Joissakin muissa analyysimenetelmissä, kuten esim. XRF-analyysissä,käytetään matriisivertailuaineita koko analyysimenetelmän kalibrointiin.Tällöin matriisin tulee olla tyypiltään samankaltaisia sekä vertailumateriaa-lissa että analyytissä. Myös pitoisuuksien tulee olla samalla tasolla näyt-teessä ja vertailumateriaalissa. Lisätietoja asiasta oppaassa ISO Guide 32(Calibration of chemical analysis and use of reference materials).

Laadunvarmistusmenettelyt

Varmennetut vertailumateriaalit soveltuvat myös hyvin laboratorion jatku-vaan analyyttisen toiminnan tarkkailuun laboratoriossa järjestettäviensäännöllisten sisäisen laadunohjauksen tarkastuksien avulla. Laadunoh-jausnäytteiden on oltava riittävän stabiileja ja niitä on oltava saatavissariittävässä määrin analyysia varten pitkällä aikavälillä. Menetelmän suori-tuskyvyn vaihtelua valvotaan seuraamalla analysoidun laadunohjausnäyt-

43


teen arvoa graafisen esityksen eli ohjauskortin avulla (kts. luku 7). Varsin-kin suurisarjaisissa rutiinianalyyseissä voi kuitenkin riittää laboratorion it-sensä valmistamat sisäisen laadunohjauksen kontrollinäytteet.

5.5 Vertailumateriaalin sopivuuden arvioiminen

Vertailumateriaalin määritelmän mukaisesti tiettyyn tarkoitukseen sopivaavertailumateriaalia valittaessa tulisi tarkastella mitkä kaikki ominaisuudet onko. materiaalissa vahvistettu validoidulla menetelmällä ja kuinka luotettaviako. tiedot ovat. Ideaalitapauksessa tulisi varmennetulle vertailumateriaalillelöytyä seuraavia tietoja mukana seuraavassa sertifikaatissa ja sertifiointira-portissa ISO Guide 31:n mukaisesti:

• ISO Guide GUMin ja EURACHEM/CITAC-oppaan periaatteiden mukai-nen epävarmuusarvio jäljitettävyystietoineen

• vertailumateriaalille ilmoitetut mitattavat suureet (ml. analyytti)• mittausalue• matriisin sopivuus ja mahdolliset häiriötekijät• näytteen koko• vertailumateriaalin homogeenisuus ja stabiilius• kuvaus sertifiointimenettelystä ja sen ISO Guide 35-mukaisuudesta• vertailuaineen valmistusprosessi täyttää ISO Guide 34:n ja ISO/IEC

17025:n vaatimukset ja vastaavuus on osoitettu kolmannen osapuolentekemällä arvioinnilla

Edellä esitetyt vaatimukset eivät varsinkaan vanhempien sertifioitujen ver-tailumateriaalien kohdalla kaikilta osin täyty. Vertailumateriaalin valinnassavoi myös matriisin vaikutus tai pitoisuusalue olla ratkaisevampi tekijä kuinmittausepävarmuus. Vertailumateriaalin valinta tuleekin aina suhteuttaakulloiseenkin mittausmenetelmälle ja sen käyttötarkoitukselle asetettuunvaatimustasoon.

5.6 Laboratorion omien vertailumateriaalien valmistus

Aina ei sopivia kaupallisia vertailumateriaaleja ole saatavissa. Varsinkinlaitteiden kalibroinneissa ja analyysimetelmien laadunvarmistustoimenpi-teissä riittää usein laboratorion itsensä valmistamat vertailumateriaalitpuhtaudeltaan ja koostumukseltaan tunnetuista kemikaaleista. Myös labo-ra-torion omien vertailumateriaalien valmistuksessa tulee huomioida seu-raavat seikat:

44


• homogeenisuuden ja stabiiliuden varmistaminen• materiaalin saatavuus useiksi vuosiksi• sisäinen varmistusmenettely jäljitettävyyden osoittamiseksi sekä poik-

keaman eliminoimiseksi• epävarmuuden määrittäminen

Kalibrointeja ja laadunvarmistusmenettelyjä varten voi olla joissakin tapa-uksissa taloudellista valmistaa kalliimman sertifioidun vertailumateriaalinavulla laboratorion sisäisiä vertailu-materiaaleja. Kuitenkin on huomioitavamittausepävarmuden kasvu tällaisissa tapauksissa.

Syventävää kirjallisuutta: The Selection and Use of Reference Materials,EURACHEM Guide EEE/RM/062rev3ISO Guide 30 Terms and definitions in connection with reference materialsISO Guide 31 Reference materials – Contents of certificates and labelsISO Guide 32 Calibration of chemical analysis and use of reference materi-alsISO Guide 33 Uses of certified reference materialsISO Guide 34 General requirements for the competence of reference mate-rial producersISO Guide 35 Certification of reference materials – General and statisticalprinciples

45


6 Laboratorioiden väliset vertailumittaukset

Laboratorioiden välisessä vertailumittauksessa on kaksi tai useampia labo-ratorioita, jotka suorittavat ja arvioivat samasta näytteestä ennalta määrä-tyissä olosuhteissa tehdyt testaukset. Tarkoituksen mukaan toimenpidettäsanotaan vertailumittaukseksi tai pätevyyskokeeksi. Oman alansa labora-torioiden välisiin vertailumittauksiin osallistumalla laboratorio voi kontrolloi-da analyysimenetelmiensä toimintakykyä omiin ja ulkoisiin vaatimuksiinnähden. Vertailumittausten avulla voidaan tarkastella mittausmenetelmientoistuvuutta ja uusittavuutta laboratorioiden välillä sekä systemaattisia vir-heitä.

Pätevyyskoemenettelyt vaihtelevat mitattavan näytteen luonteesta ja tar-koitusperästä riippuen. Tietyn kemian alan laboratorioiden välisissä vertai-lumittausohjelmissa vertailulaboratorion riittävän homogeenisesta vertailu-näytteestä lähetetään osanäytteitä ohjelmaan osallistuviin laboratorioihin.Useimmiten ko. alan vertailulaboratorio määrittelee referenssiarvon mitta-usepävarmuuksineen, johon osallistujien saamia tuloksia ja mittausepä-varmuuksia verrataan. Tällaiset vertailumittausohjelmat ovat luonteenomai-sia mm. julkisen alan ympäristö- ja elintarvikealan sekä kliinisen alan val-vontalaboratorioissa. Näillä aloilla vertailumittausohjelmat ovat usein myössäännöllisesti toistuvia.

Tietyn tuotteen ominaisuuksien vaatimusten varmistamiseksi voidaan suo-rittaa myös joko vapaaehtoista tai lakisääteistä laboratorioiden välistä ver-tailumittausta. Tällöin esim. jotain tuotetta tuottavan teollisuuslaitoksen la-boratorio ja tuotevalvontaa harjoittava viranomaislaboratorio suorittavatkahdenkeskisiä vertailumittauksia samasta näytteestä.

Arvioitaessa jonkin yksittäisen laboratorion pätevyyttä, voidaan sen ana-lysoitavaksi antaa tunnetun pitoisuuden omaava näyte. Laboratorion tuot-tamien tulosten perusteella arvioidaan sen suorituskykyä tunnettuun arvoonvertaamalla.

Pätevyyskokeiden järjestäjäorganisaatioille on olemassa omat luokittelun-sa, joita käytetään varsinkin niiden akkreditoinnissa. Näitä on tarkemminesitetty kansainvälisessä opaassa ISO/IEC Guide 43-1 (Proficiency testingby interlaboratory comparisons – Part 1: Development and operation of pro-ficiency testing schemes).

46


6.1 Vertailumittausten järjestäjiä

Korkeamman tason kansainvälisiä kemiallisen analytiikan vertailumittauk-sia järjestetään CCQM:n, EUROMETin MetChem-ryhmän ja IRMM:n toi-mesta (kts. liite 1). Akkreditoidut laboratoriot voivat osallistua Suomen ak-kreditointielimen FINASin kautta kansainvälisten akkreditointielinten yh-teistyöjärjestöjen kemian alan vertailumittauksiin, joita järjestävät mm. EA(European co-operation for Accreditation) sekä APLAC (Asia Pasific Labo-ratory Accreditation Co-operation). Suomessa järjestetään lisäksi eri taho-jen toimesta alakohtaisia vertailumittauksia. Esim. Suomen ympäristökes-kus (SYKE) on ympäristöalalle määrätty vertailulaboratorio, jonka tehtä-vänä on varmistaa ympäristöanalytiikan tuottajien työn laatu ja pätevyyssekä järjestää vertailumittauksia alan laboratorioille. Ilmatieteen laitos (IL)toimii ilmansuojelun lainsäädännön mukaisesti ilmanlaadun kansallisenavertailulaboratoriona, jonka pätevyysalue ja keskeisimmät tehtävät liittyvätkuntien ilmanlaatumittausten vertailukelpoisuuden osoittamiseen EU:n alu-eella sekä kansallisten ilmanlaadun vertailumittausten järjestämiseen il-manlaadun mittausverkoille. Myös kliinisen kemian alalla on Suomessa jopitkään toiminut laaja vertailumittaustoiminta terveydenhuollon eri sekto-reiden omistaman Labquality Oy:n toimesta. Vilja-alalla on vertailumittauk-sia ja niihin liittyvää yhteistyötä tehty vuosia. Kasvintuotannon tarkastus-keskuksen (KTTK) viljalaboratorio on järjestänyt vertailumittauksia viljakau-palle ja -teollisuudelle jo 1980-luvun lopulta lähtien.

Vertailumittausten järjestäjistä on internetissä ns. EPTIS-tietokanta. Sentoimintaa tukevat European Co-operation for Accreditation (EA), Eurachemja Eurolab sekä International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC)ja mukana on 19 kansainvälistä organisaatiota. EPTIS-tietokanta sisältääsatoja vertailumittausten järjestäjiä sekä Euroopassa että USAssa. Pääpai-no on erilaisissa testauksissa. Sen sijaa metrologisia ja kliinisiä vertailu-mittauksien järjestäjiä on vain jonkin verran mukana. EPTISiin voi jättäämyös tietoa puuttuvista alueista, joille ei löydy vertailumittauksia. EPTIS-tietokantaan pääsy edellyttää, että vertailumittausten järjestäjä täyttää ISOGuide 43 vaatimukset (Proficiency testing by interlaboratory comparisons).

6.2 Milloin laboratorioiden välinen vertailumittaus on tarpeen

Laboratorioiden väliseen vertailumittaukseen osallistuminen on tarpeenkun:

• uutta menetelmää validoidaan• kontrolloidaan käytössä olevan menetelmän suorituskykyä• laboratorion pätevyyttä arvioidaan kolmannen osapuolen toimesta (ak-

kreditointi)

47


• tietyn alan laboratorioiden mittaustulosten vertailukelpoisuutta kehite-tään

• viranomaisvaatimukset edellyttävät laboratorioiden välisiä vertailumitta-uksia

Useat kansalliset ja kansainväliset viranomaisvaatimukset edellyttävät ny-kyisin laboratorioiden välisiin vertailumittauksiin osallistumista mm. elintar-vikevalvonnassa, ympäristönsuojelussa sekä terveyden ja turvallisuudenalalla.

Kansainväliset kemian analytiikan eri aloilla suoritetut vertailumittauksetovat paljastaneet merkittäviä eroja eri laboratorioiden välillä. Siksi niihinosallistuminen on tärkeä keino menetelmien harmonisoinnissa ja kansain-välisen mittaustulosten vertailukelpoisuuden parantamisessa. Tällöinsaattaa osoittautua tarpeelliseksi suorittaa useampia vertailumittauskier-roksia kuten seuraava esimerkki osoittaa:

Kuva 10. Esimerkki vertailumittauksien avulla parannetusta analyysi-menetelmästä (Bentseenin määritys tenaxissa, EU:n BCR-projekti)

48


Kuvassa 10 on esitetty erään kemialliseen analytiikkaan liittyvän vertailu-mittausprojektin tulokset. Kyseessä oli syöpää aiheuttavan betseenin pitoi-suuden mittaus työpaikan ilmasta. Bentseeni adsorboidaan Tenax-nimiseen imeytysaineeseen. Projektin aikana eri laboratorioiden mittaustu-lokset lähenivät toisiaan kerta kerralta. Ensimmäisen ja toisen vertailukier-roksen välillä tehdyt parannukset eivät koskeneet itse mittausta vaan vaa-kojen ja mikropipetttien kalibrointia! Vertailumittausprojekti on hyvä esi-merkki siitä, kuinka laboratorioiden välisillä vertailumittauksilla löydetäänsystemaattiset virhelähteet ja saadaan harmonisoitua menetelmää ja pa-rannettua tulosten vertailtavuutta 3

6.3 Vertailumittaustulosten käsittely

Jotta vertailumittaustuloksia voitaisiin verrata keskenään, käytetään tulok-sien tulkinnassa tiettyjä tilastollisia menettelyjä, joihin on viitattu mm. kan-sainvälisessä oppaassa ISO/IEC Guide 43-1 ja syvällisemmin standardi-sarjassa ISO 5725:1994 (1 – 6). Tavoitteena on verrata tuloksia vertailula-boratorion esittämään referenssiarvoon tai muuten määritettyyn hyväksyt-tyyn vertailuarvoon. Tulosten vertailussa voidaan käyttää mm. seuraaviamäärittelyjä:

• laboratorion poikkeama vertailuarvosta (x – X), missä x on vertailumit-taukseen osallistuvan laboratorion saama mittaustulos ja X on hyväk-sytty vertailuarvo;

• laboratorion poikkeama vertailuarvosta prosenteissa 100)(×

−X

Xx;

• z-arvo, s

Xxz −= , missä s = keskihajonta;

• En-luku, 22reflab

nUU

XxE+

−= , missä Ulab = osallistuvan laboratorion mit-

taustuloksen epävarmuus ja Uref = vertailulaboratorion vertailuarvonepävarmuus.

Vertailumittauksien tuloksien tarkastelussa saattaa pelkkä laboratoriodentulosten ja vertailuarvon välisten poikkeamien tarkastelu olla riittävä. Sensijaan esim. laajemmissa mm. viranomaisvalvontaan liittyvien vertailulabo-ratorioiden järjestämissä vertailumittausohjelmissa käytetään z-arvoa taiEn-lukua. Tällöin tulosten hyväksyttävyydelle on määritetty tiettyjä raja-arvoja esimerkiksi seuraavasti:

3 Lähde: Mittatekniikan keskuksen tiedote EU:n Mittaus ja Testaus-ohjelmasta, 1992

49


z – arvolle: |z| ≤ 2 = hyväksyttävä 2 < |z| < 3 = kyseenalainen

|z| ≥ 3 = huono

En-luvulle: |En | ≤ 1 = hyväksyttävä |En|| > 1 = huono

Tulosten tulkinnassa käytetään lisäksi paljon graafisia esityksiä, joidenavulla tulosten vertailu eri laboratorioiden välillä ja varsinkin laajemmallekinlukijakunnalle on helpompaa. Esimerkki tällaisesta vertailumittauksen tu-losten graafisesta esittämisestä on CCQM:n järjestämä eri maiden metro-logialaitosten välinen avainvertailu CCQM-K6, jossa analysoitiin kolestero-lin määrää ihmisseerumissa4. Lopulliset laboratoriokohtaiset mittaustulok-set raportoitiin laajennetulla mittausepävarmuudella (k = 2) ja tulokset esi-tettiin graafisesti kuvan 11 esittämällä tavalla.

Kuva 11. CCQM-K6:n (Kolesterolin määrä seerumissa) tulosten graa-finen esitys laboratorioiden tuloksista epävarmuuksineen. Katkoviivo-jen välinen alue esittää avainvertailun referenssiarvon laajennetunmittausepävarmuuden 95 % luotettavuusväliä (k = 2)

4 CCQM-K6: Key comparison on the determination of cholesterol in serum, M J Welch et al 2002 Metrologia39 08001

http://www.iop.org/EJ/abstract/0026-1394/39/1A/19

50


Tuloksia voidaan vertailla havainnollisesti myös esittämällä ne poikkeama-na referenssiarvosta kuten kuvassa 12 on em. vertailumittausraportissaesitetty.

Kuva 12. Tulosten vertailu referenssiarvoon nähden

CCQM:n järjestämien avainvertailujen raportit löytyvät BIPM:n internetsi-vujen kautta (www.bipm.fr/en/committees/cc/ccqm/).

http://www.bipm.fr/en/committees/cc/ccqm/

51


7 Laboratorion sisäinen laadunohjaus

Edellä olevissa luvuissa on käsitelty kaikkia niitä kemian metrologian kes-keisiä tekijöitä, joiden avulla mittausten jäljitettävyys voidaan varmistaa jamittausepävarmuus määrittää. Näiden toimenpiteiden jälkeen laboratorionsisäisellä laadunohjauksella varmistetaan, että todettu mittausepävarmuusjatkuvasti saavutetaan jokapäiväisissä analyyseissa ko. menetelmää käy-tettäessä ja että tulokset ovat riittävän luotettavia tiettyyn tarkoitukseen.Vaikka mm. osallistuminen laboratorioiden välisiin vertailumittauksiin tähtääsamaan päämäärään, se ei korvaa sisäistä laadunohjausta eikä päinvas-toinkaan. Ilman hyvin toimivaa sisäistä laadunohjausta valuvat myös ver-tailumittauksista saadut kokemukset hukkaan. On myös todettu, että tehok-kaan sisäisen laadunohjauksen omaavat laboratoriot menestyvät yleensäparemmin laboratorioiden välisissä vertailumittauksissa.

Laadunohjauksessa käytettyjä menettelyjä ovat mm.:

• nollakokeet• tunnetut lisäykset• toistokokeet• graafiset esitykset (mm. mittaus- ja ohjauskortit)

Nollakokeessa analyysi suoritetaan ilman analysoitavaa ainetta. Nollako-keella saadaan selville mm. käytettyjen reagenssien mahdolliset virheläh-teet ja myös mahdolliset laboratoriolasien kontaminaatiot. Esimerkiksimääritettäessä kokonaisfosforin määrää vesianalyysissa voi huolimatto-masti fosforipitoisilla pesuaineilla puhdistettu laboratoriolasi antaa virheelli-siä tuloksia näytteen fosforipitoisuudelle.

Tunnetuissa lisäyksissä ja toistokokeissa käytettävien laadunohjausnäyt-teiden (vertailumateriaalit, laboratorion valmistamat kontrollinäytteet) tuleeolla riittävän stabiileja ja niitä on oltava riittävä määrä analyyseja varten pit-källä aikavälillä. Ne analysoidaan tutkittavan näytteen rinnalla täsmälleensamoin menettelyin. Yleisenä periaatteena pidetään, että rutiinianalyyseis-sä sisäisten laadunohjausnäytteiden osuuden tulisi olla suurempi kuin viisiprosenttia läpi kulkevista näytteistä, eli yksi jokaisesta 20 analysoidustanäytteestä tulisi olla laadunohjausnäyte. Monimutkaisimmissa menetel-missä osuus voi olla 20% tai jopa 50% tarpeen mukaan.

52


Usein toistuvien analyysien tuloksia voidaan tarkastella erilaisten graafistenesitysten avulla. Yksinkertaisin tapa on seurata tuloksia mittauskortin avullaesim. jonkin prosessin valvontaan liittyen.

0

10

20

30

40

50mg/l

keskiarvo

analyysin nro, pvm tai sarja

_______________________________________________________________________

Kuva 13. Mittauskortin periaate

Mittauskortin avulla voidaan analyysituloksia verrata keskenään sovittuunkeskiarvoon tai tarkkailuarvoon nähden. Mittauskortin avulla on helppo tun-nistaa merkittävät poikkeamat tai tulosten trendi. Mittauskorttiin voidaanasettaa myös ylempi ja alempi sovittu tai määritetty valvontarajaviiva ha-vainnollistamaan seurantaa.

Tilastollisesti syvällisempään tulosten tarkasteluun sisäisessä laadunohja-uksessa mm. kliinisen kemian laajoissa analyysisarjoissa käytetään ns.Shewhart-ohjauskortteja, joista on lukuisia muunnoksia ominaisuuksia ku-vaavista arvoista ja tarkoituksesta riippuen. Ohjauskortin idean esitteli jo1930-luvulla ensimmäisen kerran W.A. Shewhart, joka työskenteli Bellin la-boratoriossa. Ohjauskortin avulla voidaan epänormaali vaihtelu erottaa sel-vitettävissä olevista vaiheluista. Ohjauskortissa on laadunohjausnäytteidentuloksista laskettu normaalijakauman keskiarvoviiva (µ) ja vähintään kaksivalvontarajaa, jotka sijaitsevat keskiarvoviivan molemmin puolin. Valvonta-rajat lasketaan kaavasta µ ± 3δ, missä δ (keskihajonta) on sattumanvarai-sista syistä johtuvan vaihtelun keskihajonta. Ohjauskorttiin voidaan asettaamyös valvontarajoiksi µ ± δ ja µ ± 2δ 1. Valvontarajat voivat olla myös labo-ratorion itsensä asettamia tavoiterajoja.

1 µ:n ja δ:n laskukaavoista on tarkempi esitys mm. artikkelissa ” : Harmonized Guidelines for Internal QualityControl in Analytical Chemistry Laboratories, Pure & Appl. Chem., Vol 67, No 4, pp 649 – 666, 1995”, joka onluettavissa internetissä.


53


Laadunohjaus-näytteenpitoisuus

Analyysisarjan nro

µ + 3δ Ylempi valvontaraja

µ + 2δ Ylempi varoitusraja

µ + δ

µ Keskiarvo

µ - δ

µ - 2 δ Alempi varoitusraja

µ - 3 δ Alempi valvontaraja

Kuva 14. Laadunvalvontanäytteiden tulosten esittäminen valvontakor-tilla

Käytettäessä vain yhdenlaista laadunohjausnäytettä ohjauskortin laadin-nassa, voidaan tuloksien perusteella todeta analyysiprosessin olevan kon-rollittomassa tilassa, jos jokin seuraavista seikoista ilmenee 5:

• laadunvalvontanäytteen analyysitulos on valvontarajojen ulkopuolella• viimeksi saatu tulos ja edellinenkin tulos ovat varoitusrajojen ulkopuo-

lella, mutta valvontarajojen sisäpuolella• yhdeksän peräkkäistä tulosta ovat samalla puolella keskiarvoviivaa

Jos käytetään kahta erilaista laadunohjausnäytettä samassa analyysieräs-sä, niiden tuloksia seurataan vastaavasti omilla ohjauskorteilla. Tällöin tu-losten perusteella voidaan todeta analyysiprosessin olevan kontrollittomas-sa tilassa, jos jokin seuraavista seikoista ilmenee5:

• vähintään yksi laadunvalvontanäytteen tulos on valvontarajojen ulko-puolella

54


• kummankin laadunvalvontanäytteen tulokset ovat varoitusrajojen ulko-puolella

• viimeksi saatu tulos ja edellinenkin tulos samassa ohjauskortissa ovatvaroitusrajojen ulkopuolella

• kumpikin ohjauskortti osoittaa samanaikaisesti, että neljä perättäistä tu-losta ovat samalla puolella keskiarvoviivaa

• toinen ohjauskortti osoittaa, että yhdeksän perättäistä tulosta ovat sa-malla puolella keskiarvoviivaa

Syventävää kirjallisuutta: Harmonized Guidelines for Internal Quality Cont-rol in Analytical Chemistry Laboratories, Pure & Appl. Chem., Vol 67, No 4,pp 649 – 666, 1995Hitoshi Kume: Laadun parantamisen tilastolliset menetelmät, Metalliteolli-suuden keskusliitto, 1991Laatu- ja suunnittelutyökalut (Memory Jogger II), LaatukeskusISO 7870:1993: Control charts – General guide and introduction, Geneve,SwitzerlandISO 7873:1993: Control charts for arithmetic average with warning limits,Geneve, SwitzerlandISO 8258:1991: Shewhart control charts, Geneve, SwitzerlandInternal Quality Control, Handbook for Chemical laboratories, NORDTESTReport TR 569, 2005


55


8 Kvalitatiivisen analyysin metrologia

Tässä oppaassa on keskitytty lähinnä kvantitatiivisten määritysten kemianmetrologiaan. Kvalitatiivisten määritysten mittausepävarmuusasioihin ol-laan vasta nyt pohtimassa kansainvälisiä harmonisoituja menettelyjä. Mm.EURACHEM ja CITAC ovat perustaneet työryhmän (Qualitive AnalysisWorking Group) laatimaan ohjeita kvalitatiivisten määritysten mittausepä-varmuuden määrittämiseksi.

Kvalitatiivisissa määrityksissä käytetään paljon mm. erilaisia spektrometri-sia ja kromatografisia menetelmiä, joissa alkuaineita, yhdisteitä tai aine-ryhmiä määritetään spektrien avulla. Apuna on usein spektrikirjastoja, joihintuloksia verrataan. DNA-testit ovat tunnettu esimerkki nykyaikaisesta kva-litatiivisesta määrityksestä. Samoin kuin kvantitatiivissa määrityksissä myöskvalitatiivisissa määrityksissä on monia komponentteja, joiden jäljitettävyysja luotettavuus tulisi tunnistaa. Näitä ovat mm:

• fysikaalisten suureiden vaikutus määritykseen (esim. oikea valaistusvärin määrityksissä, lämpötilan ja reaktioajan vaikutus lopputulokseenjne.)

• näytteenoton mittausepävarmuus• erilaisten spektrometristen analysaattoreiden kalibrointispektrien luo-

tettavuus• käytössä olevien spektrikirjastojen luotettavuus

Kvalitatiivisissa määrityksissä korostuu myös analyysin suorittajan subjek-tiiviset ominaisuudet. Esimerkiksi eri henkilöiden tulkitsemien tulosten ver-tailukelpoisuus samassa laboratoriossa ja myös tietyn alan laboratorioidenvälillä. Niinpä henkilöstön koulutuksella ja sen harmonisoinnilla on merkit-tävä osuus kvalitatiivisten analyysien tulosten luotettavuudessa. Näihinkoulutuksellisiin näkökohtiin kiinnitetään huomiota mm. laboratorioiden toi-mintaa akkreditoitaessa standardin SFS-EN ISO/IEC 17025 mukaan.

56


9 Syventävää kirjallisuutta ja osoitteita

Luku 1

International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology (VIM),3rd Edition, 2005

SFS 3700: Metrologia. Perus- ja yleistermien sanasto, 3. painos, 1998

Analyyttisen ja kliinisen kemian sanasto; Eurachem-Suomi, KRP, Rikostek-ninen laboratorio, Helsinki 1997

Luku 1.1

Wolfgang Richter, Primary methods of measurement in chemical analysis,Accred. Qual. Assur. (1997) 2:354 – 359

M.J.T. Milton, T.J. Quinn, Primary methods for the measurement of amountof substance, Metrologia, 2001, 38, 289 – 296 (www.bipm.fr/en/metrologia)

Komission päätös 12.8.2002 neuvoston direktiivin 96/23/EY täytäntöön-panosta määritysmenetelmien suorituskyvyn ja tulosten tulkinnan osalta(200/657/EY) (Euroopan yhteisöjen virallinen lehti L 221/8, 17.8.2002)

Luku 2

Traceability in Chemical Measurement ( EURACHEM/CITAC 2003):www.eurachem.ul.pt/guides/Traceab.htm

Luku 3

Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement (EURACHEM/CITACGuide CG 4):www.measurementuncertainty.org/

Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM), ISO Ge-neva Switzerland, 1995

EA Guidelines on the Expression of Uncertainty in Quantitative Testing(EA-4/16): www.european-accreditation.org/

http://www1.bipm.org/en/metrologia/

http://www.eurachem.ul.pt/guides/Traceab.htm


http://www.european-accreditation.org/

57


Opas näytteenoton teknisten vaatimusten täyttämiseksi akkreditointia var-ten” (FINAS S51/2000)www.mikes.fi (klikkaa FINAS Oppaat)

Report on the relationship between analytical results, measurement un-certainty, recovery factors and the provisions of eu food and feed legisla-tion, with particular reference to community legislation concerning contami-nants in food etc.:http://europa.eu.int/comm/food/food/chemicalsafety/contaminants/report-sampling_analysis_2004_en.pdf

NORDTEST Report TR 537 (2003), Hand book for calculation for meas-urement uncertainty in environmental laboratories: Nordtest, Helsinkihttp://www.nordicinnovation.net/nordtestfiler/tec537.pdf

AOAC International Approach, W.Horwitz, 2003, The Certainty of Uncer-tainty, Journal of AOAC INTERNATIONAL, 86, 109 – 111

ISO/TS 21748:2004, Guidance for the use of repeatibility, reproducibilityand truenes estimates in measurement uncertainty estimation

Luku 4

The Fitness for Purpose of Analytical Methods, A Laboratory Guide toMethod Validation and Related Topics, EURACHEM Guide, 1998:www.eurachem.ul.pt/guides/valid.pdf

viite 1: EU:n komission päätös (12.8.2002) neuvoston direktiivin 96/23/EYtäytäntöönpanosta määritysmenetelmien suorituskyvyn ja tulosten tulkin-nan osalta (Euroopan yhteisöjen virallinen lehti L 221/8, 17.8.2002):http://europa.eu.int/eur-lex/pri/fi/oj/dat/2002/l_221/l_22120020817fi00080036.pdf

Nomenclature in evaluation of analytical methods, including detection andquantification cabapilities (IUPAC Recommendations 1995), Pure & Appl.Chem., 1995, 67, 1699 – 1723http://www.iupac.org/publications/pac/1995/pdf/6710x1699.pdf

ISO 5725:1994, Parts 1 to 6. Accuracy (trueness and precision) of meas-urement methods and results,

Luku 5

The Selection and Use of Reference Materials, EURACHEM GuideEEE/RM/062rev3:

http://www.mikes.fi

http://europa.eu.int/comm/food/food/chemicalsafety/contaminants/report-sampling_analysis_2004_en.pdf

http://www.nordicinnovation.net/nordtestfiler/tec537.pdf

http://www.eurachem.ul.pt/guides/valid.pdf

http://europa.eu.int/eur-lex/pri/fi/oj/dat/2002/l_221/l_22120020817fi00080036.pdf


58


http://www.eurachem.ul.pt/guides/EEE-RM-062rev3.pdf

ISO Guide 30: 1992 Terms and definitions in connection with referencematerialsISO Guide 31: 2000 Reference materials – Contents of certificates and la-belsISO Guide 32: 1997 Calibration of chemical analysis and use of referencematerialsISO Guide 33:2000 Uses of certified reference materialsISO Guide 34: 2000 General requirements for the competence of referencematerial producersISO Guide 35: 1989 Certification of reference materials – General and sta-tistical principles

Tietoa vertailumateriaaleista:

COMAR-tietokanta: www.comar.bam.deVIRM-verkosto: www.virm.net (Kohtaamispaikka kaikille vertailumateriaali-en käyttäjille ja valmistajille)BCR (Belgia): www.irmm.jrc.be/mrm.htmlEurofins (Tanska): http://www.eurofins.dk (katso kohta „Qualitymanagement“)NRC (Kanada): http://inms-ienm.nrc-cnrc.gc.ca/calserv/crm_e.htmNIST (USA): http://ts.nist.gov/ts/htdocs/230/232/232.htm

Luku 6

EPTIS-tietokanta: www.eptis.bam.de/ISO Guide 43 – 1:1997 Proficiency testing by interlaboratory comparisons --Part 1: Development and operation of proficiency testing schemes. Part 2: Se-lection and use of proficiency testing schemes by laboratory accreditation bod-ies.

ISO/DIS 13528 (2002-7) : Statistical methods for use in proficiency testingby interlaboratory comparisons

ILAC G13:2000 Guidelines for the Requirements for the Competence ofProviders of Proficiency Testing Schemes: www.ilac.org/downloads/Ilac-g13.pdf

Luku 7

Harmonized Guidelines for Internal Quality Control in Analytical ChenistryLaboratories, Pure & Appl. Chem., Vol 67, No 4, pp 649 – 666, 1995http://www.iupac.org/publications/pac/1995/pdf/6704x0649.pdf


http://www.comar.bam.de/

http://www.virm.net/

http://www.irmm.jrc.be/mrm.html

http://www.eurofins.dk/

http://inms-ienm.nrc-cnrc.gc.ca/calserv/crm_e.htm

http://ts.nist.gov/ts/htdocs/230/232/232.htm

http://www.eptis.bam.de/

http://www.ilac.org/downloads/Ilac-g13.pdf


59


Hitoshi Kume: Laadun parantamisen tilastolliset menetelmät, Metalliteolli-suuden keskusliitto, 1991Laatu- ja suunnittelutyökalut (Memory Jogger II), LaatukeskusISO 7870:1993: Control charts – General guide and introduction, Geneve,SwitzerlandISO 7873:1993: Control charts for arithmetic average with warning limits,Geneve, SwitzerlandISO 8258:1991: Shewhart control charts, Geneve, SwitzerlandInternal Quality Control, Handbook for Chemical laboratories, NORDTESTReport TR 569, 2005

Liite 1

Kansainvälisten metrologiajärjestöjen internet-osoitteita:

CCQM: www1.bipm.org/en/committees/cc/ccqm/CIPM: www1.bipm.org/en/committees/cipm/BIPM: www.bipm.frEUROMET: www.euromet.orgMETCHEM: www.euromet.org/tc/metchem.htmlIRMM: www.irmm.jrc.be/IMEP: www.irmm.jrc.be/imep/TrainMic: www.trainmic.org/EURACHEM: www.eurachem.ul.ptEURACHEM-SUOMI: www.vtt.fi/pro/eurachsf/EUROlab: http://141.63.4.16/EUROlab-Finland: www.eurolab-finland.fi/CITAC: www.citac.cc/

http://www1.bipm.org/en/committees/cc/ccqm/

http://www1.bipm.org/en/committees/cipm/

http://www.bipm.fr/

http://www.euromet.org/

http://www.euromet.org/tc/metchem.html

www.irmm.jrc.be/

http://www.irmm.jrc.be/imep/

http://www.irmm.jrc.be/html/training/trainmic/index.htm

http://www.eurachem.ul.pt/

http://www.vtt.fi/pro/eurachsf/

http://141.63.4.16/

http://www.eurolab-finland.fi/

http://www.citac.cc/

60


LIITE 1 Kansainvälinen yhteistyö kemian metrologianalalla

CCQM

Kansainvälinen paino- ja mittakomitea (Comité International des Poids etMesures, CIPM)perusti v. 1993 ainemäärää käsittelevän neuvoa-antavan komitean (ComitéConsultatif pour la Quantité de Matière : métrologie en chimie, CCQM,engl. Consultative Committee for Amount of Substance). ). CCQM:n tehtä-viin kuuluu kehittää, testata ja soveltaa kemiallisen analytiikan primaari-menetelmiä ja koordinoida tarkoin valittuja avainvertailuja kansallisten met-rologialaitosten välillä. Avainvertailujen tarkoitus on luoda vertailukelpoi-suus kansallisille kemiallisessa analytiikassa käytettäville mittanormaaleil-le. Avainvertailujen priorisoidut alueet ovat:

• terveys ja turvallisuus• elintarvikkeet• ympäristö• uudet materiaalit• kulutustavarat• rikostutkimus

Vuodesta 1994 alkaen CCQM on järjestänyt yli 40 vertailumittausta, jotkaovat koskeneet mm. kaasuseoksia, raskasmetallipitoisuuksia luonnonve-sissä, pH-mittauksia sekä lukuisaa joukkoa kliinisen kemian analytiikanalan aiheita. Vertailumittausten tulokset julkaistaan kansainvälisen mittojenja painojen toimiston (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM ,engl. International Bureau of Weights and Measures) internetsivuillaosoitteessa: http://kcdb.bipm.org/AppendixB ja Metrologia-lehdessä.

CCQM:ssä toimii aktiivisesti 7 työryhmää:

• vertailumittaukset• kaasuanalyysit• sähkökemian analyysit• epäorgaaniset analyysit• orgaaniset analyysit• bioanalyysit• pinta-analytiikka

http://www1.bipm.org/en/committees/cc/ccqm/

http://www1.bipm.org/en/committees/cipm/

http://www.bipm.fr/

http://kcdb.bipm.org/AppendixB/

http://www1.bipm.org/en/metrologia/

61


EUROMET

Vuodesta 1987 lähtien toiminut EUROMET (A European Collaboration onMeasurement Standards) on Euroopan maiden kansallisten metrologialai-tosten yhteistyöorganisaatio. EUROMETin tarkoituksena on koordinoidamittanormaalitoimintaa Euroopassa ja tuoda olemassaolevat kansallisetkalibrointiresurssit kaikkien ulottuville. Perusajatuksena on toteuttaa pro-jekteja, jotka koskevat tutkimusta, laboratorioiden välisiä vertailumittauksiaja jäljitettävyyttä. METCHEM on yksi EUROMETIN yhdestätoista tekni-sestä komiteasta. Kemian metrologiaan liittyvät korkean tason jäljitettä-vyyskysymykset Euroopassa kuuluvat METCHEMin toiminnan piiriin.METCHEM järjestää mm. alueellisia ja täydentäviä avainvertailuja tarjotenlinkin CCQM:n avainvertailuihin. METCHEM on järjestänyt vuodesta 1993lähtien jo lähes 40 vertailumittausta mm. kaasuanalyyseille, hivenainemää-rityksille, pH-mittauksille sekä sähkönjohtokyvylle. Tietoa niistä ja tulok-sista löytyy osoitteesta http://www.bnm.mgn.fr/mic/mic_projects.html

METCHEMillä on neljä asiantuntijaryhmää:

• kaasut• epäorgaaninen• orgaaninen• sähkökemia

IRMM

Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM) on EU:n Ko-mission alaisen JRC:n (Joint Reseach Centre) tutkimuslaitos, jonka tavoit-teena on edistää kemian mittausten jäljitettävyyttä Euroopassa sisämarkki-nakaupan, ympäristön, terveyden ja kuluttajansuojan sektoreilla. IRMMjärjestää korkeatasoisia vertailumittauksia, tuottaa jäljitettäviä sertifioitujavertailumateriaaleja, perustaa tietokantoja ja tekee alan tutkimusta. IRMM:nIMEP-ohjelma (International Measurement Evaluation Programme) on toi-minut vuodesta 1998 ja sen tehtävänä on toimia välineenä jäljitettävyyteenSI-yksiköihin laboratorioille, hallinnon alueille ja kansallisille akkreditoin-tielimille. IMEP-ohjelma mahdollistaa metrologisten vertailumateriaalien jäl-jitettävyyden SI:hin käyttämällä primaarimenetelmiä niiden valmistuksessa.IRMM järjestää vertailumittauksia ja myös koulutusta kemian metrologianalalta (TrainMic)

EURACHEM

EURACHEM on eurooppalaisten analyyttisten laboratorioiden v. 1989 pe-rustettu järjestö. Tavoitteena on edistää kemiallisten mittausten jäljitettä-

http://www.euromet.org/

http://www.bnm.mgn.fr/mic/mic_projects.html

http://www.irmm.jrc.be/

http://www.irmm.jrc.be/imep/

http://www.trainmic.org/


62


vyyttä ja hyvää laadunhallintaa. EURACHEM on julkaissut useita oppaitayhdessä CITACin kanssa (kts. kohta CITAC) sekä mm. seuraavat oppaat:

• The Fitness for Purpose of Analytical Methods: A laboratory Guide toMethod Validation and Related Topics (1998)

• Selection, Use and Interpretation of Profieciency testing (PT) Schemesby laboratories (2000)

• The selection and use of Reference materials (2002)

Suomessa toimii Suomen Kemian Seuran jaostona EURACHEM-Suomi-jaosto. Jaosto on perustettu v. 1992 edistämään suomalaisten kemistien jayritysten mahdollisuuksia saada tietoa kemian alan eurooppalaisista yh-teishankkeista sekä parantamaan mahdollisuuksia vaikuttaa ja osallistuaniihin. EURACHEM-SUOMI -jaosto pyrkii myös toimimaan kansallisestiuranuurtajana esittelemällä uusia laadunvarmistukseen ja laatuajatteluunliittyviä toimintatapoja ja käsitteitä.

EUROLAB

EUROLAB on kansallisten testauslaboratorioiden liittoutuma. Sen tarkoituson edistää testaus- ja kalibrointilaboratorioiden ammatillista osaamista jayhteydenpitoa sidosryhmiinsä. Pyrkimyksenä on edistää testaustulostenvastavuoroista hyväksymistä. Tavoitteena on luotettavan ja tehokkaantestaustoiminnan edistäminen niin kansallisella kuin kansainvälisellä tasol-la. Suomessa toimii EUROLAB-Finland-yhdistys. EUROLAB Finland on eu-rooppalaisen yhteistoimintaelimen (EUROLAB) suomalainen jäsenyhdistys,jonka tarkoituksena on edistää testaus- ja kalibrointilaboratorioiden amma-tillista osaamista ja yhteydenpitoa sidosryhmiinsä. Pyrkimyksenä on edis-tää testaustulosten vastavuoroista hyväksymistä. Tavoitteena on luotetta-van ja tehokkaan testaustoiminnan edistäminen niin kansallisella kuin kan-sainvälisellä tasolla

CITAC

Vuonna 1993 perustetun CITACin (Co-Operation on International Traceabi-lity in Analytical Chemistry ) tavoitteena on edistää olemassa olevien orga-nisaatioiden yhteistyötä parantamaan kansainvälistä kemiallisten mittaus-ten jäljitettävyyttä. CITAC on järjestänyt laboratorioiden välisiä mittauksiapyrkien toimimaan yhdyssiteenä primaarimittauksien ja käytännön tasonvälillä.

CITAC on julkaissut yhteistyössä muiden järjestöjen, mm EURACHEMinkanssa useita oppaita:• Traceability in Chemical Measurement

http://www.eurachem.ul.pt/guides/valid.pdf

http://www.eurachem.ul.pt/guides/ptguide2000.pdf


http://www.vtt.fi/pro/eurachsf/

http://141.63.4.16/

http://www.eurolab-finland.fi/

http://www.citac.cc/


63


• Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement• Quality Assurance for Research and Development and Non-routine

Analysis• Guide to Quality in Analytical Chemistry


http://www.eurachem.ul.pt/guides/rdguide.pdf

http://www.eurachem.ul.pt/guides/CITAC EURACHEM GUIDE.pdf

Viimeisimmät julkaisut

J5/2003 K. Riski, Mass comparison: 5 kg laboratory balance

J6/2003 M. Rantanen, Comparison in absolute pressure range 0,02 hPa … 10 hPa

between MIKES and Beamex

J7/2003 M. Heinonen, Comparison of dew-point temperature calibrations

J8/2003 J. Järvinen (Toim.), Kansallinen mittanormaalitoiminta ja sen kehittäminen

2003-2007

J1/2004 J. Järvinen et al. (Eds.) Annual Report 2003

J2/2004 S. Semenoja, M. Rantanen, J. Leskinen and A. Pitkäkoski, Comparison in the

absolute pressure range 100 kPa to 2100 kPa between MIKES and Vaisala

Oyj

J3/2004 V. Esala, Pituuden vertailumittaus D6, loppuraportti

J4/2004 J. Halttunen, Coriolis-mittarin vertailumittaus, syksy 2002. Interlaboratory

comparison of a Coriolis flowmeter, Autumn 2002

J5/2004 L. Uusipaikka, Suhteellisen kosteuden kalibrointien vertailu, loppuraportti.

J6/2004 K. Riski, Mass Comparison: 2 kg, 100 g, 20 g, 2 g and 100 mg weights.

J7/2004 M. Rantanen, S. Semenoja, Intercomparison in gauge pressure range from

20 Pa to 13 kPa

J8/2004 R. Rajala, Yleismittarin vertailumittaus, loppuraportti

J1/2005 T. Ehder (Toim.), Mikrobiologiset vertailukannat

J2/2005 M. Rantanen, G. Peterson, Pressure comparisons between Mikes and Met-

rosert: range 95 kPa to 105 kPa absolute and 0,5 Mpa to 1,75 Mpa gauge

J3/2005 M. Rantanen, S. Semenoja, Calibration of a 130 Pa CDG: comparison of the

results from MIKES and PTB

J4/2005 T. Weckström, Lämpötilan mittaus

J5/2005 M. Rantanen, S. Semenoja, Measurements on the effective area of a DHI

piston/cylinder unit with the nominal area of 196 mm2

Tilaukset toimistosihteeri Kirsi Tuomisto, puh. 010 6054 54436, e-mail [email protected]

mailto:[email protected]

j6 05 b5 nettiin - vtt research

Documents