МЕТРОЛОГІЯ
лабораторної медицини
В.Проценко 2024
1
• Чому важлива метрологія?
В.Проценко 2024
2
Клінічна хімія та лабораторна медицина - це
застосування хімічних, молекулярних та клітинних
концепцій та методів для розуміння та оцінки
здоров'я та хвороб людини. В основі дисципліни
лежить надання результатів вимірювань та
спостережень, разом з інтерпретацією та
інформаційними клінічними порадами, що
стосуються:
• підтримці здоров'я
• причини захворювання
• діагнозу захворювання
• прогнозування та моніторингу реакції на терапію
• наступним дослідженням
• IFCC Handbook 2018-2020
В.Проценко 2024
3
Два основних завдання:
• Отримання результатів кількісного
вимірювання чи якісного оцінювання
будь-якої речовини,
• Перетворення цих даних на клінічно
значиму інформацію
В.Проценко 2024
4
З цим пов'язана і «двоєдиність» лабораторної
медицини.
«ЛАБОРАТОРНА МЕДИЦИНА – це патобіологія
(тобто патобіохімія, патофізіологія, патанатомія), яка
використовує аналітичні технології
дослідження складу та властивостей біологічного
матеріалу in vitro з метою спільного з клініцистом (що
володіє діагностикою in vivo) вирішення діагностичних
та прогностичних завдань
(переклад ПВ)
• Определение В.Л. Эмануэля , 1999:
В.Проценко 2024
5
Чому нас має цікавити метрологія?
Сучасний підхід :
Аналітична хімія – це хімічна
метрологічна дисципліна
В.Проценко 2024
6
«Аналітична хімія –
це метрологічна дисципліна, яка
розробляє, оптимізує та застосовує процеси
вимірювання, призначені для виробництва
високоякісної (біо) хімічної інформації
загального та окремого типу про природні та
штучні об'єкти та системи для вирішення
аналітичних проблем виходячи з інформаційних
потреб»
M. Valcárcel “Principles of Analytical Chemistry”. 2000
В.Проценко 2024
7
Метроло́гія (від грец. μέτρον «міра»
+ λογία «вчення») — наука про
вимірювання
В.Проценко 2024
8
Вся історія людства нерозривно
пов'язана з вимірюваннями
В.Проценко 2024
9
• « НЕ РОБІТЬ НЕПРАВДИ У СУДІ, У СВІТІ, У
ТЕРЕЗАХ ТА У ВИМІРІ: ТАК БУДУТЬ У ВАС ТЕРЕЗИ
ВІРНІ, ГИРІ ВІРНІ І ГІН ВІРНИЙ»
Біблія Старий Заповіт. Третя книга Мойсея.
В.Проценко 2024
10
Метрологія – наука про
вимірювання.
Основні поняття
В.Проценко 2024
11
Закон України про метрологію та метролологічну
діяльність.
В.Проценко 2024
12
14) метрологія - наука про
вимірювання та їх застосування;
Закон України про метрологію і метрологічну діяльність, 2014
В.Проценко 2024
13
2.2 метрологія metrology
наука про вимірювання та їх застосування
Примітка - Метрологія включає всі теоретичні та
практичні аспекти вимірювання, незалежно від
невизначеності вимірювання та області застосування.
VIM3.
В.Проценко 2024
14
VIM3 International vocabulary of metrology – Basic and general
concepts and associated terms (VIM) 3rd edition
У передмові зазначається,
що створення цієї третьої
редакції було викликане
• «Необхідністю вперше
охопити вимірювання в
галузі хімії та
лабораторної медицини,
• а також включити такі
поняття, як ті, що
стосуються метрологічної
простежуваності, похибки
вимірювань та
номінальних
властивостей»»
В.Проценко 2024
15
Всі навколишні об'єкти (предмети, тіла,
явища, процеси ...) мають властивості, що
відрізняють їх від інших об'єктів, або
роблять їх схожими.
Властивості об'єктів численні та
різноманітні..
• Фізичні
• Хімічні
• Біологічні
• …..
В.Проценко 2024
16
ВЛАСТИВОСТІ
• Кількісні, що мають 1.30 якісні
властивості, що не мають
имеющие розмір
розміру (англ. nominal property)
• - маса,
властивість явища, тіла або речовини, яка
не може бути виражена розміром.
• - об `єм,
•
ПРИКЛАД 1 Стать людини.
2 Колір зразка фарби
• - кількість речовини, •• ПРИКЛАД
.ПРИКЛАД 3 Колір краплинної проби в хімії.
4 Дволітерний код країни за ІСО.
• - часовий проміжок, •• ПРИКЛАД
ПРИКЛАД 5 Послідовність амінокислот у
поліпептиді.
• - концентрація,,
•
ПРИМІТКА 1 Якість має значення, яке
може бути виражене словами,буквено• …..
числовим кодом чи іншим способом. (
vim 3)
В.Проценко 2024
17
1.1 (1.1vim 3)
Величина (quantity)
• властивість явища, тіла або речовини, яка
може бути виражена кількісно у вигляді
числа із зазначенням відмітної ознаки як
основи для порівняння
• ПРИМІТКА 2 Вказівка основи для порівняння може стосуватися
одиниці вимірювання, методики вимірювання, матеріалу порівняння
(референтного зразка) або їх комбінації
С = 73 г/л , С = 6,1 ммоль/л
• .
•
В.Проценко 2024
18
Величина - це основне поняття метрології, яке
стосується усіх галузей, пов'язаних з
вимірюванням, і тому воно першим визначено у
VIM 3 . Згідно з визначенням, величиною є будьяка властивість, що має розмір (кількісне
значення), який може бути встановлено
шляхом вимірювання.
.
Опис (конкретної) величини, яку ми збираємося виміряти
(її називають також вимірюваною величиною, в
англомовній літературі - межурандом), є першим етапом
будь-якого вимірювання.
В.Проценко 2024
19
1.19 (vim 3)
значенння величини, значення ( quantity
value, value of a quantity, value)
число із зазначенням основи для
порівняння, що виражає розмір величини
•
•
•
•
•
ПРИКЛАД 1 Довжина цього стрижня: 5,34 м
або 534 см.
ПРИКЛАД 2 Маса даного тіла: 0,152 кг
або 152 г.
Концентрація
• С = 73 г/л , С = 6,1 ммоль/л
В.Проценко 2024
20
Рисунок 1. Деякі терміни, пов'язані з терміном "величина". Приклад:
величиною є густина. Значенням величини може бути 1,213 кг/л, де 1,213
− число, а кг/л − основа для порівняння, якою у даному випадку є одиниця
виміру.
В.Проценко 2024
21
Стаття 7. Вимірювання
1. Вимірюванням вважається процес експериментального
визначення одного або декількох значень величини, які
можуть бути обґрунтовано приписані величині.
2. Результати вимірювань можуть бути використані у
сфері законодавчо регульованої метрології за умови, що
для таких результатів відомі відповідні характеристики
похибок або невизначеність вимірювань.
3. Методики вимірювань у сфері законодавчо
регульованої метрології, що є обов’язковими до
застосування, визначаються в нормативно-правових
актах або в нормативних документах, на які є відповідні
посилання в нормативно-правових актах.
Закон України про метрологію і метрологічну діяльність, 2014
В.Проценко 2024
22
ОСНОВА ВИМІРЮВАНЬ-
ПОРІВНЯННЯ
В.Проценко 2024
23
В.Проценко 2024
24
Вимірювання - знаходження значення фізичної
величини за допомогою спеціальних технічних
засобів
• Все пізнається в порівнянні!
об'єкт
Пристрій
порівняння
результат
міра
• Вимірювання – завжди зіставлення відомої
величини – міри (калібратора) та величини, що
підлягає виміру
В.Проценко 2024
25
25
Все пізнається в порівнянні !!
В.Проценко 2024
26
• Засіб вимірювальної техніки - технічний засіб, який
застосовується під час вимірювань та має нормовані
метрологічні характеристики..
• 6) засоби вимірювальної техніки засоби вимірювань, вимірювальні
системи, матеріальні міри, стандартні
зразки та будь-які частини засобів
вимірювань або вимірювальних систем,
якщо ці частини можуть бути об’єктом
спеціальних вимог та окремого
оцінювання відповідності;
Закон України про метрологію і метрологічну діяльність, 2014
В.Проценко 2024
27
ЗВТ
В.Проценко 2024
28
3.1 наблюдаемое значение (observed value): Значение
характеристики, полученное в результате единичного
наблюдения (ДСТУ ИСО 5725-1).
3.2 результат вимірювань (test result): Значення
характеристики, отримане виконанням регламентованого
методу вимірювань (ДСТУІСО 5725-1).
Примітка 1 - У нормативному документі на метод вимірювань повинно
регламентуватися, скільки (одне або кілька) одиничних спостережень
має бути виконано, способи їх усереднення (середнє арифметичне
значення результатів багаторазових спостережень, медіана або
стандартне відхилення) та способи представлення результату
вимірювань. Може знадобитися введення стандартних поправок
(наприклад, таких як приведення обсягу газу до нормальної
температури та тиску). Таким чином, результат вимірювань
(випробувань) може бути представлений як результат, розрахований з
декількох значень, що спостерігаються. У найпростішому випадку
результат вимірювань (випробувань) є власне значенням
В.Проценко 2024
29
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИМІРЮВАНЬ
В.Проценко 2024
30
Основні показники (характеристики)
результатів вимірювань
В.Проценко 2024
31
Точність вимірювання (ISO 17511)
• 3.1 Точність (accuracy)
вимірювання-ступінь наближення
результату вимірювання до
дійсного значення межуранда
• Примітка 1.Точність вимірювання пов’язана як з
правильністю вимірювання, так і з прецизіонністю
(відтворюваністю) вимірювання.
• Примітка 2 Точності не може бути надано чисельне
значення в термінах межуранду , може бути надана
лише описова характеристика як «достатня» або
«недостатня» задля встановленної задачі
В.Проценко 2024
32
2.14 правильність вимірювань, правильність
•
measurement trueness, trueness of measurement, trueness
• близькість середнього арифметичного
нескінченно великого числа повторно виміряних
значень величини до опорного значення
величини
• ПРИМІТКА 1 Правильність вимірювань не є величиною і
тому не може бути чисельно виражена, проте відповідні
показники наведені в ISO 5725.
• ПРИМІТКА 2 Правильність вимірювань зворотна до систематичної
похибки вимірювання, але не пов'язана з випадковою похибкою
вимірювання.
• ПРИМІТКА 3 Точність вимірів не слід використовувати для поняття
“правильність вимірів” і навпаки.
В.Проценко 2024
33
2.15 прецизійність вимірювань,
прецизійність
•
measurement precision, precision
• близькість між показаннями або
виміряними значеннями величини,
отриманими при повторних вимірюваннях
для одного і того ж або аналогічних об'єктів
за заданих умов
В.Проценко 2024
34
• ПРИМІТКА 1 Прецизійність вимірів зазвичай виражається
чисельно через показники непрецизійності, такі як
стандартне відхилення, дисперсія або коефіцієнт варіації
за умов вимірювань.
• ПРИМІТКА 2 “Задані умови” можуть бути, наприклад,
умовами повторюваності вимірювань, умовами проміжної
прецизійності вимірювання або умовами відтворюваності
вимірювань (див. ISO 5725-3:1994).
• ПРИМІТКА 3 Поняття “прецизійність вимірів”
використовується для визначення повторюваності вимірів,
проміжної прецизійності вимірів та відтворюваності
вимірювань.
• ПРИМІТКА 4 Іноді "прецизійність вимірювань" помилково
використовують для позначення точності вимірювань.
В.Проценко 2024
35
В.Проценко 2024
36
3.13 повторюваність (repeatability):
Прецізійність в умовах повторюваності
(збіжність)
3.14 умови повторюваності (збіжності) (repeatability
conditions):
Умови, за яких незалежні результати вимірювань (або
випробувань) отримують одним і тим же методом на
ідентичних об'єктах випробувань, в одній і тій же
лабораторії, одним і тим самим оператором, з
використанням одного і того ж обладнання, в межах
короткого проміжку часу (ИСО 3534-1 [1]).
В.Проценко 2024
37
2.23 проміжна прецизійність
вимірювань
intermediate measurement precision, intermediate
precision
прецизійність вимірювань у фіксованих
умовах проміжної прецизійності вимірів
.
В.Проценко 2024
38
• 4.6.2 За певних обставин може бути корисним
розгляд проміжних умов прецизійності, за яких
спостереження здійснюються в одній і тій самій
лабораторії, але при цьому один або більше факторів
- "час", "оператор" або "обладнання" - можуть
змінюватися. При встановленні прецизійності способу
вимірювань дуже важливо точно визначити відповідні
умови вимірювань, тобто чи повинні бути три
вищезгадані фактори незмінними чи ні.
• .
В.Проценко 2024
39
• 3.17 відтворюваність (reproducibility):
Прецизійність в умовах відтворюваності
• 3.18 умови відтворюваності (reproducibility
conditions):
• Умови, за яких результати вимірювань (або
випробувань) отримують одним і тим самим
методом, на ідентичних об'єктах випробувань, у
різних лабораторіях, різними операторами, з
використанням різного обладнання
В.Проценко 2024
40
В.Проценко 2024
41
Похибки вимірювань
В.Проценко 2024
42
• Похибка вимірів-відхилення результату
від істинного значення вимірюваної
величини
• Похибка = хвимір - Хістинне
• де хвиміру - результат вимірювання
величини х; Хістиннее - її істинне (дійсне)
значення.
В.Проценко 2024
43
• 3.5 прийняте опорне значення (accepted
reference value) значенння, прийняте для порівняння:
Значення, яке служить узгодженим для порівняння та отримано як:
а) теоретичне чи встановлене значення, що базується на наукових
засадах;
b) приписане або атестоване значення, що базується на
експериментальних роботах будь-якої національної чи міжнародної
організації;
с) узгоджене чи атестоване значення, що базується на спільних
експериментальних роботах під керівництвом наукової чи інженерної
групи;
d) математичне очікування вимірюваної характеристики, тобто
середнє значення заданої сукупності результатів вимірювань - лише
у випадку, коли а), b) та с) недоступні (ИСО 3534-1 [1]).
В.Проценко 2024
44
2.17 систематична похибка вимірювань,
систематична похибка
( systematic measurement error, systematic error of measurement, systematic
error)
• складова похибки вимірювань, яка
залишається постійною або закономірно
змінюється при повторних вимірюваннях
• ПРИМІТКА 1 Опорним значенням величини для систематичної
похибки вимірювання є істинне значення величини, або виміряне
значення величини еталона з малою невизначеністю вимірювань,
або прийняте значення величини.
В.Проценко 2024
45
• 2.18 зміщення (при вимірюваннях)
measurement bias, bias
• оцінка систематичної похибки
вимірювань
В.Проценко 2024
46
• 3.33 Правильність вимірювання –ступінь близькості середнього
значениня, отриманного з великої серії результатів вимірювань,
з дійсним значенням.
• Примітка 4 Ступінь правильності зазвичай
виражають через статистичну міру
«зміщення», що є зворотнім за відношенням
до правильності і являє собою різницю між
очікуваними результатами вимірів і дійсним
значенням межуранда
В.Проценко 2024
47
2.19 випадкова похибка вимірювань,
випадкова похибка random measurement error,
random error of measurement, random error
• складова похибки вимірювання,яка при
повторних вимірюваннях змінюється
непередбачуваним чином
В.Проценко 2024
48
• ПРИМІТКА 1 Опорним значенням величини для
випадкової похибки вимірювання є середнє
арифметичне, яке може бути отримане в результаті
нескінченно великого числа повторних вимірювань
однієї і тієї ж вимірюваної величини.
• ПРИМІТКА 2 Випадкові похибки низки повторних
вимірів утворюють розподіл, який може бути
описаний своїм математичним очікуванням (загалом
передбачається, що він дорівнює нулю) і дисперсією.
• ПРИМІТКА 3 Випадкова похибка вимірювання
дорівнює різниці похибки вимірювання та
систематичної похибки вимірювання.
В.Проценко 2024
49
В.Проценко 2024
50
ДСТУ 2681 - 94
• 5.1 результат вимірювання
• 5.2 абсолютна похибка
• 5.3 відносна похибка
• 5.4 систематична похибка
• 5.5 випадкова похибка
• 5.20 промах, аномальний результат
• 5.21 точність вимірювання
• 5.22 правильність вимірювання
• 5.23 збіжність вимірювання
• 5.24 відтворюваність вимірювання
В.Проценко 2024
51
МЕТРОЛОГІЯ
клінічних лабораторних
досліджень
В.Проценко 2024
52
Що ми досліджуємо під час проведення
клінічних лабораторних досліджень у КДЛ?
• Об'єкт досліджень
• Зразки
• Загальний формат результатів
проведених досліджень
В.Проценко 2024
53
Перше питання, яке виникає:
-Хто чи що є об'єктом клінічних
лабораторних досліджень?
В.Проценко 2024
54
Об'єкт проведених нами досліджень –
пацієнт, у якого для отримання
інформації про стан здоров'я
відбираються зразки:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Кров
Сеча
Кал
Мокрота
Піт
слізна рідина
спинномозкова рідина
шлунковий вміст
дуоденальний вміст
Сперма
….
•
•
•
•
•
•
•
•
мазки,
Зіскрібки
ексудати та транссудати
слиз
гній
ранове відокремлюване
пунктати різних органів
відокремлюване
цервікального каналу
• ….
В.Проценко 2024
55
Спектр досліджень цих зразків дуже широкий
ДСТУ 15189
3.11 лабораторія медична (medical laboratory, clinical
laboratory)
• Лабораторія, що проводить біологічні, мікробіологічні,
імунологічні, хімічні, імуногематологічні, гематологічні,
біофізичні, цитологічні, патоморфологічні, генетичні або інші
дослідження матеріалів, одержаних з тіла людини для
отримання інформації для діагностики, ведення,
попередження і лікування хвороби або оцінки стану здоров'я
людини, а також яка може надавати консультативну допомогу
щодо усіх аспектів лабораторних досліджень, включаючи
інтерпретацію результатів і рекомендації щодо подальших
необхідних обстежень.
• Примітка. Ці дослідження також включають в себе процедури для
визначення, вимірювання або іншого описування наявності або
відсутності різноманітних речовин або мікроорганізмів.
В.Проценко 2024
56
Що ж досліджується у зразках під час
проведення КЛД?
• Опорами для нашого розгляду будуть як
ДСТУ ISO EN 15189:2022, так і новий
словник метрологічних термінів (VIM3),
а також Рекомендації щодо термінології
та властивостей у клінічних
лабораторних науках IUPAC та IFCC та
Eurachem
В.Проценко 2024
57
VIM 3 International vocabulary of metrology – Basic and general
concepts and associated terms (VIM) 3rd edition
У передмові зазначається,
що створення цієї третьої
редакції було викликане
• ««Необхідністю вперше
охопити вимірювання в
галузі хімії та
лабораторної медицини,
• а також включити такі
поняття, як ті, що
стосуються метрологічної
простежуваності, похибки
вимірювань та
номінальних
властивостей»
В.Проценко 2024
58
• Розроблені
Eurachem
рекомендації щодо
роз'яснення
основних понять
аналітичних
вимірювань
відповідно до VIM3
В.Проценко 2024
59
ІЮПАК. Властивості та одиниці у
клінічних лабораторних науках.
Частина XXIII..
В.Проценко 2024
60
• Новий (2016)
Компендіум
(основні положення)
з термінології та
номенклатури
властивостей у
клінічних
лабораторних
науках
В.Проценко 2024
61
НОМЕНКЛАТУРА ВЛАСТИВОСТЕЙ ТА ОДИНИЦЬ КЛД
(NPU)
Основне завдання КДЛ – надання інформації про
досліджувані властивості зразків, отриманих від пацієнта..
Загальний формат надання
інформації про досліджувані
властивості (показники)
Ідентифікація обстежуваного пацієнта; дата час
Система (спецификація) - Компонент
(специфікація) ;- рід/тип властивості (спецификація)
(VIM3)
В.Проценко 2024
62
НОМЕНКЛАТУРА ВЛАСТИВОСТЕЙ ТА ОДИНИЦЬ КЛД
(NPU)
Рекомендований формат для кількісних
властивостей (величин) КЛД відповідно до VIM3
(п 1.1) :
Система – компонент; рід/тип
величини
Система, яка досліджується – компонент
системи, який досліджується; рід/тип величини
(опис системи за потреби супроводжується специфікацією – час, умови…, а
роду/типу величини – вказівкою на використану процедуру дослідження)
В.Проценко 2024
63
• В українській мові звичайно використовується
оборотний формат запису. Наприклад:
концентрація (тип/рід властивості
компоненту) глюкози (компонент, що
досліджується) в плазмі крові (система, що
досліджується).
В.Проценко 2024
64
Система - це впорядковане певним чином множина елементів,
взаємопов'язаних між собою та утворюючих деяку цілісну єдність
Ієрархія: надсистема-система-підсистема
Досліджувані нами системи:
• Пацієнт
• Кров
• Плазма
• Сироватка
• Сеча
• Секрети
• Тканини
• клітини
• клітинні елементи
• Бактерії
• Віруси
• Найпростіші
• ДНК
• …
В.Проценко 2024
65
Досліджувані нами елементи
(компоненти) систем
• клітинні компоненти організму клітини крові, клітини тканин)
• ендогенні клінічні компоненти (субстрати, метаболіти, білки,
(
ферменти, коферменти, гуморальні регуляторні компоненти: гормони, медіатори, фактори
гемостазу та тромболізу, ферменти, тромбоцити, біомаркери)
• біологічні фактори розпізнавання та захисту (антигени,
антитіла, компоненти комплементу, цитокіни, ростові фактори, лімфоцити, макрофаги)
• носії генетичної інформації (гени, нуклеїнові кислоти, нуклеотиди та їх
послідовності)
• екзогенні хімічні компоненти (токсини, метали, спирти, ліки, наркотичні
речовини)
• екзогенні патогенні організми (бактерії, віруси, гриби, паразити
• процеси, явища (ШОЕ, кліренс, зупинка кровотечі, згортання крові,
)
функціональна активність біомолекул, субклітинних, клітинних структур)
(по В.В. Меньшикову с изменениями)
В.Проценко 2024
66
ВЛАСТИВОСТІ ДОСЛІДЖУВАНИХ
КОМПОНЕНТІВ
В.Проценко 2024
67
Залежно від якісної або кількісної природи
властивостей, що вивчаються, і характеру їх
відображення клініко-діагностичні дослідження
можуть бути віднесені до однієї з таких шкал::
- Шкала найменувань (номінальна)
- Порядкова шкала (рангова)
- Інтервальна шкала;
- Шкала відносень;
- Абсолютна шкала.
В.Проценко 2024
68
Досліджувані властивості:
Тип властивостей:
• - номінальні, безрозмірні властивості
(таксон, словесний опис) Не є
вимірюваннями
• - кількісні властивості, що мають
розмір та є конкретного роду фізичними
величинами (щільність, в'язкість, маса,
об'єм, лінійні розміри, концентрації,
характеристики процесів…)
В.Проценко 2024
69
В VIM3,1.30 Номінальна
властивість(nominal property)
Номінальна властивість явища, тіла
або речовини, коли властивість не має
розміру.
Примітка 1. Номінальна властивість має
значення, яке може бути виражене словами,
літерно – числовим кодом чи іншими
способами.
(Фактично дослідження номінальних властивостей – це
найчастіше класифікації: що це таке?)
В.Проценко 2024
70
Спектр досліджень за номінальною
шкалою дуже широкийвід найпростіших до складних інструментальних досліджень,
що вимагають спеціальних аналітичних систем:
Кров – тромбоцити морфологія = опис
Кров – Антигени еритроцитів; таксон (ABO; Rh D) процедура
=
Кров — Plasmodium malariae, таксон (процед.) =
Кал -Escherichia coli; таксон =
Гній (специф.) – Бактерії; таксон =
Цервик. секрет – грибки, таксон =
Сеча – Антидепресанти, таксон (процед.) =
ДНК (специф.) – Ген ALDH5A1; посл. нуклеотидів = опис
ДНК (спец) – Ген MDH2; послід. нуклеотидів = опис
В.Проценко 2024
71
ISO EN 15189: 2022 об'єднує всі операції, що
виконуються в клінічних лабораторіях,
встановлення номінальних властивостей та
вимірювань кількісних властивостей (фізичних
величин) одним загальним терміном дослідження (examination) (Клінічні
лабораторні дослідження, КЛД)
В.Проценко 2024
72
Спектр кількісних властивостей компонентів
(фізичних величин), що вимірюються, також
дуже широкий:
• Фізичні властивості (щільність, в'язкість, маса, об'єм,
лінійні розміри)
• Концентрації (молярна, моляльна, масова
концентрації, концентрація каталітичної активності,
чисельна концентрація, концентрації в умовних
одиницях)
• характеристики процесів (часові, кількісні)
з поданням результатів вимірювань за
порядковою, інтервальною, раціональною
(відносень) та абсолютною (шкала з розмірністю
одиниця) шкалами вимірювань
В.Проценко 2024
73
Порядкова (ординальна, рангова)
шкала
• ordinal scales
• впорядкування об'єктів щодо якоїсь певної їхньої властивості,
тобто розташування їх у порядку спадання чи зростання даної
властивості. Отриманий упорядкований ряд називають
ранжируваним рядом, а саму процедуру ранжируванням.
• дані можуть бути надані як (0, 1, 2, 3, 4), (-, +, ++, +++ , ++++) или
(0, 1)
• числа надають об'єктам для позначення відносноїпозиції
об'єктів, але не величини відмінностей між ними
• Для цієї шкали застосовні операції: дорівнює (=), не дорівнює
(≠), більше (>), менше (<)..
• Центральна тенденція даних - мода
В.Проценко 2024
74
• Зверніть увагу: дослідження за
бінарною шкалою (0,1
«позитивний/негативний») в аналітичній
хімії часто називають «якісними». Але
це дослідження кількісни і відносяться
до порядкової шкали, оскількі в основі
тестів лежить кількісна межа прийняття
рішення- cut off
В.Проценко 2024
75
Інтервальна шкала
– interval scales
Шкала інтервалів складається з однакових інтервалів, має
одиницю виміру та довільно обраний початок – нульову точку.
Календарний час (за початок відліку прийнято або створення світу,
або Різдво Христове і т.д.)
Шкали температури: Цельсія (0о - танення льоду), Фаренгейта (0о.
температура суміші води, льоду та хлориду амонію (відповідає
приблизно -17,8 °C),
Для цієї шкали застосовні операції: дорівнює (=), не дорівнює (≠),
більше (>), менше (<), додавання (+) і віднімання (-). але не
множення або поділу
Центральна тенденція – середнє арифметичне
В.Проценко 2024
76
Раціональна шкала (шкала відносин)
– ratio scales
Шкала відносин є найдосконалішою,
найінформативнішою. Результати, отримані за шкалою
відносин, можна складати, віднімати, перемножувати чи
ділити. Їх прикладами є фізичні величини ( маси,
довжина, об'єм, концентрація ... термодинамічної
температури
Для цієї шкали застосовні операції: дорівнює (=), не
дорівнює (≠), більше (>), менше (<), додавання (+),
віднімання (-), множення (*) та поділу (/).
Центральна тенденція – середнє арифметичне, медіана
В.Проценко 2024
77
Абсолютна шкала
Шкала відносин безрозмірних величин.
Дискретні (лічильні) шкали, у яких
результат виміру виражається числом
об'єктів.
Не тільки арифметичні величини, а й %,
проміле, ррм, біти, байти
В.Проценко 2024
78
Сайт http://www.npu-terminology.org
за номенклатурою властивостей та
одиниць КЛД
В.Проценко 2024
79
C-NPU Database
Found 24407 results
В.Проценко 2024
80
Чому так багато? Необхідно розрізняти:
Аналіт (analyte) – це компонент , представлений у
найменуванні кількості, що вимірюється (вимірюваної
величини) (ISO 17511);
- глюкоза,
Межуранд (measurand) – враховуються
конкретні особливості аналіту, що підлягають
дослідженню
Наприклад, різні межуранди:
Концентрація глюкозы у сироватці
Концентрація глюкозы у плазмі
Концентрація глюкози у СМР
…
В.Проценко 2024
81
КЛІНІЧНІ ЛАБОРАТОРНІ ДОСЛІДЖЕННЯ
– СКЛАДНИЙ БАГАТОЕТАПНИЙ
ПРОЦЕС
В.Проценко 2024
82
• Виконувані нами дослідження
кількісних властивостей – це
вимірювання
В.Проценко 2024
83
Особливості хімічних
та біологічних
вимірювань
В.Проценко 2024
84
Метрологія фізичних вимірів має значно більшу історію
(близько 150 -200 років),Система про вимірювання в хімії
протягом 19 століття та першої половини 20 століття
базувалася на тому, що зіставленість результатів
хімічного аналізу може бути забезпечена застосуванням
ретельно відпрацьованих та перевірених «стандартних»
методів та застосуванням добре охарактеризованих
зразків досліджуваних матеріалів – сертифікованих
референтних матеріалів – SRM
Одиниця кількості речовини – моль –
введена лише у 1971 році XIV
Генеральною конференцією з мір та ваг.
В.Проценко 2024
85
• Нове визначення моля, що фіксує
значення числа Авогадро, встановлює
одиницю кількості речовини, що не
залежить від одиниці маси.
• «Моль – кількість речовини, що містить
6,02214076×1023 структурних елементів
речовини – атомів, молекул або
відповідних комбінацій іонів».
• Прийнято на На 26-му засіданні Генеральної
конференції по мірам та вісам (CGPM) в 2019р
В.Проценко 2024
86
1998 г. Доповідь спеціальної Єврокомісії METROLOGY IN
CHEMISTRY AND BIOLOGY: A Practical Approach, EUR 18405 EN,
1998 (Метрологія в хімії та біології. Практичні підходи)
•
У доповіді наголошується, що метрологічні принципи
у фізиці, хімії та біології є унікальними. Теоретичні
концепції простежуваності, невизначеності,
калібрування тощо. однакові, але значно різняться,
коли застосовуються до реальних вимірів
систематичним чином.
• Проте пряма, безпосередня екстраполяція класичної
метрології до хімічних та біологічних вимірювань
недоцільна, проте широко поширена.
В.Проценко 2024
87
З рекомендацій доповіді 1998г:
«Хоча метрологічні принципи однакові для всіх типів
випробувальних (testing) лабораторій, вимірювання в хімії
та біології мають дуже важливі особливості, які
потребують особливого розвитку (підходів), ніж ті, що
використовуються у фізичній галузі.
Пряме застосування існуючих фізичних норм та
посібників з метрології в галузі хімії та біології далекі від
відповідності для реальної рутинної роботи, що
виконується у хімічних та біологічних лабораторіях. У
багатьох випадках це суперечить здоровому глузду,
набутому протягом багаторічного досвіду. Конкретні
відповідні розробки (переважно посібників та протоколів)
треба лише вітати».
В.Проценко 2024
88
• Фізичні, хімічні та біологічні вимірювання
мають свої особливості
•
Dr. A. Ríos QUANAS Training Course. Traceability. Bucarest, 2004
В.Проценко 2024
89
89
• Для фізичних вимірювань потрібна
наявність засобу вимірювання
• Для хімічних вимірювань необхідно,
крім цього, наявність складного
валідованого аналітичного процесу та,
відповідно, аналітичної системи
• Для біологічних вимірювань необхідні,
ще, елементи живих систем (тварини,
тканини, клітини, рецептори,
ферменти). Результат часто не зводимо
до одиниць SIВ.Проценко 2024
90
На початку 2000 року в ЄС почав
працювати проект «Метрологія в хімії
(MiC)», створений Євросоюзом для
аналітиків усіх країн, що знову надійшли
(насамперед, з країн соціалістичного
табору)..
Для всіх цих країн були проведені спеціальні
семінари, спрямовані на «переучування»
аналітиків, вихованих на уявленнях метрології
фізичних вимірювань, на сучасні уявлення про
метрологію хімічних та біологічних вимірювань..
В.Проценко 2024
91
A. Ríos(2004) називає принаймні 12
відмінностей між хімічними та фізичними
вимірюваннями
• 1 На відміну від фізичних вимірювань, для хімічних вимірювань
принципово важлива процедура відбору проб (переданалітичний
етап)
• 2 Величезна різноманітність хімічних вимірювань у порівнянні з
фізичними
• 3 Складні підготовчі операції та перетворення під час хімічного
вимірювального процесу
• 4 Фізичні вимірювання в більшості випадків є прямими вимірами,
водночас засоби вимірювання не є визначальними у хімічному
вимірювальному процесі
• 5 Гетерогенність об'єктів та зразків створюють серйозні
проблеми у хімічних вимірювальних процесах
• 6 Кількість еталонів – до 90% у фізичних вимірах і лише 5-20% у
хімічних
В.Проценко 2024
92
•
•
•
•
•
•
7 7 При хімічних вимірюваннях еталони використовуються
не тільки для калібрування приладів
8 Різниця між хімічними та фізичними вимірюваннями у
верхніх ланках ланцюга передачі розмірів одиниць (CRM,
первинна вимірювальна процедура…)
9 Еталони у фізичних вимірюваннях, на відміну від хімічних
вимірів, як правило, гомогенні
10 Наявність добре розвиненої мережі національних та
міжнародних референтних фізичних лабораторій
11 Використовувані у фізичних вимірюваннях класичні
принципи розрахунку невизначеності не застосовуються
безпосередньо у хімічних вимірюваннях
12 Якісний аналіз (ідентифікація сполук) –характерна
властивість хімічних вимірювань, на відміну фізичних
•
Dr. A. Ríos QUANAS Training Course. Traceability. Bucarest, 2004
В.Проценко 2024
93
• При проведенні хімічних вимірювань
нам потрібні не тільки ЗВТ (засоби
вимірювальної техніки), але й наявність
складної аналітичної системи
В.Проценко 2024
94
Аналітична система
• Сукупність факторів, що визначають
якість аналітичного результату, що
включає обладнання, процедури,
досліджувані матеріали, персонал,
умови довкілля та заходи щодо
забезпечення якості
Compendium on Analytical Nomenclature (The Orange Book), 2002
• International Union of Pure and Applied Chemistry
В.Проценко 2024
95
95
Біологічні тести
Процедура оцінки природи або активності
матеріалу через відгук на вплив певних елементів
живих систем (наприклад, живого організму,
тканин, клітин, рецепторів та ферментів).
Активність матеріалу часто вимірюється в
міжнародних одиницях активності -IU, або, за
деяких обставин, може бути визначена в
одиницях SI шляхом порівняння з відповіддю
системи на біологічний референтний матеріал.
•
Biological tests (bioassay)
•
A procedure for the estimation of the nature or potency of a material by means of the reaction that
follows its application to some elements of a living system (examples include animals, tissues, cells,
receptorsand enzymes). The potency of the material being measured is often defined in IUs or, in
some circumstances, may be defined in SI units,by comparison with the reaction of the system to
that of a biological reference preparation.
• WHO, 2006
В.Проценко 2024
96
ВИКОНАННЯ ВИМІРЮВАНЬ ПРИ
ПРОВЕДЕННІ КЛД
В.Проценко 2024
97
Кількісні властивості досліджуваних зразків –
фізичні величини
– які необхідно вимірювати
• - молярна концентрація (ммоль/л)
• - масова концентрація (г/л)
• - моляльна концентрація (мосмоль/кг Н2О)
• - числена концентрація (число/л)
• - умовна концентрація (умов.од/л)
• - концентрація каталітичної активності
(нкатал/л)
• - продовжуваність процесу- (с)
• - кількість об՚єктів – (одиниць)
• …
В.Проценко 2024
98
2.1 Вимірювання (measurement)
процес експериментального отримання
одного або більше значень величини, які
можуть бути обґрунтовано приписані до
величини
• ПРИМІТКА 1 Вимірювання не застосовуються щодо
якісних властивостей.
• ПРИМІТКА 2 Вимірювання має на увазі порівняння
величин і включає рахунок об'єктів
• ПРИМІТКА 3 Вимірювання передбачає опис
величини відповідно до передбачуваного
використання результату вимірювання, методику
вимірювань та відкалібровану вимірювальну систему,
що функціонує відповідно до регламентованої
методики вимірювань та з урахуванням умов
вимірювань
В.Проценко 2024
99
• Переважна кількість фізичних величин,
пов'язаних з досліджуваними
компонентами КДЛ, не може бути
виміряна безпосередньо..
• Необхідно перетворення
вимірюваної величини на
функціонально з нею пов'язану фізичну
величину аналітичного сигналу, який і
вимірюється.
В.Проценко 2024
100
Перетворення досліджуваної фізичної величини у
фізичну величину (ФВ) аналітичного сигналу:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
-денатурація білків, фарбування
- вибіркова реакція барвника з окремими хімічними компонентами
структур клітин
-Імунохімічна реакція зв'язування білка (антигену) структур клітини
специфічним білком (антитілом), міченим хромофором або
флюорофором
- Проведення хімічних реакцій з утворенням пофарбованих продуктів
- Проведення ферментативних реакцій для отримання необхідних,
проміжних продуктів,
-проведення реакцій з хромогенними субстратами,
- запуск процесів (наприклад, зсідання до утворення згустку)
- специфічне зв'язування компонента з антитілами (імунохімічні реакції)
з утворенням аглютинату або преципітату
- багаторазова реплікація специфічного фрагмента досліджуваної ДНК
- Виділення «чистої культури»
- розщеплення певних субстратів мікроорганізмами,
- спарювання комплементарних послідовностей нуклеотидів зонда з
однонитковою молекулою досліджуваної ДНК або РНК зразка культури
мікроорганізму
В.Проценко 2024
101
Досліджувана фізична
величина (ФВ)
-
Концентрація глюкози у
сироватці
Концентрація гемоглобіну в
крові
Концентрація холестерину у
сироватці
Чисельна концентрація
еритроцитів у крові
Концентрація натрію у
сироватці крові
Концентрація TSH у сироватці
крові
АЧТЧ
…
ФВ , що вимірюється –
аналітичний сигнал,
функционально
пов՚язаний з
досліджуваною ФВ
Методи:
- Фотометрія (Оптична
щільність)
- Нефелометрія
- Турбідиметрія
- Потенціометрія
- Кондуктометрія
- Вимірювання
флуоресценції
- хронометрія
- …..
В.Проценко 2024
102
В.Проценко 2024
103
Схема процесу вимірюваньпри
проведенні КЛД
В.Проценко 2024
104
• Власне вимірювання аналітичного
сигналу становить досить скромну
частину хімічного аналітичного процесу.
В.Проценко 2024
105
В.Проценко 2024
106
• В ідеалі модель вимірювального
процесу описується рівнянням
вимірювань:
h(Y, X1, …, Xn) = 0
• А цікава для нас ФВ (У) може бути
знайдена як
Y = f(X1, …, Xj)|(Xk, …, Xn),
• Де X1, …, Xj можуть бути вхідними величинами
моделі вимірювань, отримані експериментальним
шляхом для встановлення виміряного значення
величини Y,
• а Xk, …, Xn - величини, що впливають
В.Проценко 2024
107
Численні, важко контрольовані фактори
впливають на результат КЛІ
В.Проценко 2024
108
• Оскільки всі зв'язки між змінними, що
входять до рівняння вимірювання при
проведенні КЛД, невідомі, необхідно в
кожному вимірюванні
експериментально встановити
калібрувальну залежність (провести
калібрування)
В.Проценко 2024
109
Результат КЛД отримуємо при порівнянні
аналітичного сигналу проби та аналітичного
сигналу калібратора (еталону), що пройшов усі
стадії аналітичного вимірювального процесу, як
і досліджувана проба
В.Проценко 2024
110
• Питання встановлення калібрувальної
залежності, вимог до калібраторів,
метрологічної простежуваності ми
розглянемо окремо
В.Проценко 2024
111
ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!
В.Проценко 2024
112
В.Проценко 2024
113
• Розроблені
Eurachem
рекомендації щодо
роз'яснення
основних понять
аналітичних
вимірювань
відповідно до VIM3
В.Проценко 2024
114