Бёккер_Хроматография [2009]

430 Глава 9. Качество анализа

здесь нет альтернативы, так как нельзя получить безупречные эталонные пробы. Тут следует довольствоваться воображаемым, тем, что сделано «как будто». Об& щие методы предлагают только кажущееся решение. Над каждой лабораторией необходимо большими буквами написать:

Недостаток математического образования никогда нельзя узнать так быстро, как по чрезмерной точности в числовых расчетах.

К. Ф. Гаусс

Любые измерения не могут быть полностью лишены ошибок. Это известно каждому водителю, который уже однажды должен был оправдываться из&за пре& вышения скорости. То же самое справедливо для обнаружения веществ в очень малых количествах. Чем ближе подходишь к пределу обнаружения, тем больше становится относительное отклонение результатов от истинной величины. По& этому данные, полученные с помощью единичного измерения, не имеют смысла. Тем не менее, с ними все же работают. Чтобы получить достоверные величины, необходима исключительная добросовестность при проведении анализа в целом, что еще важнее при определениях в области следовых количеств.

К счастью, количественный анализ несмотря на эти принципиальные про& блемы возможен, и есть методы, дающие оценку достоверности результатов. При этом следует учитывать закон Поппера:

В науке, возможно, доказуема только неправильность, а правильность не может быть доказана.

К. Р. Поппер

Интересно, что статистики знали этот принцип задолго до Поппера под назва& нием «Опровержение нуль&гипотезы». Еще раньше ее использовали в судопроиз& водстве. Применение этого принципа легко продемонстрировать: когда анализ про& водят двумя разными методами и получают два очевидно разных результата, конеч& но, один из них точно является неверным, а возможно – оба. Вывод, что результат верен, когда две величины совпадают, неубедителен. Конечно, вероятность досто& верности существенно повышается, поскольку было бы невероятным совпадение, при котором два разных метода давали бы одинаковую ошибку. Этот вывод все же строг только тогда, когда оба метода действительно различны по каждому пункту. Общая стратегия, например, пробоподготовки, которая незаметно может привести к ошибке, обесценивает силу доказательства совпадающих результатов.

Для контроля достоверности в рутинной работе обычно не хватает времени. Пробы часто являются нестабильными, и, наконец, редко кажется, что есть две равноцен& ные эталонные методики, которые могли бы взаимно контролировать друг друга. На практике стараются все же не допускать больших отличий в матрице образца и смеси эталонов и учитывают также то, что эталонные методы принимают во внимание мно& гие помехи. Скепсис в критических случаях является все&таки уместным.

Помехи являются отчасти очень коварными и могут быть выявлены только с помощью лабораторных систем диагностики. Чтобы достичь по возможности высокой степени надежности анализа, рекомендуются следующие меры:

9.2. Условия практики 431

•введение карт контроля стандартов: при этом один стандарт рутинно все& гда обрабатывается с серией определений. В ходе многократных определе& ний пробы делается вывод о воспроизводимости анализа;

•применение дополнительного метода для выяснения эффектов матрицы;

•применение сертифицированных стандартов.

Сертифицированные стандарты служат для проверки самих калибровочных растворов в данном методе. К сожалению, в продаже есть только немногие сер& тифицированные пробы, которые включают актуальные химические загрязните& ли окружающей среды. Например, для анализа тяжелых металлов можно най& ти широкое предложение разнообразных матриц; также доступны пробы для органического анализа трудно разлагаемых хлорорганических инсектицидов или ПАУ.

9.2. Условия практики

Тривиальный ответ на вопрос, насколько хорош может быть анализ, очевиден из всего вышесказанного: никогда не лучше качества отбора пробы. В общей анали& тике существует одно твердое правило, которое гласит: 90% ошибок возникает на стадии отбора проб. Особенно неприятно при этом то, что возникает системати& ческое отклонение, нежелательное при многократных определениях. Другими словами: наименьший источник ошибок для анализируемой величины лежит се& годня в самом измерении.

Здесь еще раз укажем на важность отбора проб. Самый дорогой прибор не мо& жет компенсировать ошибки, возникшие при отборе проб. Только умением трудно объяснить, почему один отбор пробы воды (по протоколу с откачиванием до посто& янной проводимости и т. д.) должен стоить около 250 евро, если сам анализ стоит только 30 евро. То есть цены растут прежде всего там, где может быть сделано много ошибок или требуется их коррекция.

Современный анализ следовых количеств требует высококвалифицированный

имотивированный персонал. Мотивация сотрудников также важна, как и каче& ство приборов. При этом мотивация может быть как психологическая, так и ма& териальная. Обе помогают добиться хорошего рабочего климата и как можно бо& лее высокого качества анализа. Материальная сторона относится в основном к аспекту надежности работы. На основе прогрессирующего ужесточения директив по технике безопасности на рабочих местах, обращения с опасными материалами

ит.д. издержки для учреждений по технике безопасности в лаборатории непре& рывно растут [9.3].

Вышеупомянутые пункты все более или менее зависят от аналитика. Когда необходимый прибор доставлен в аналитическую лабораторию и находится в хо& рошем состоянии, тема технического обслуживания и ухода за прибором закры& та. Значение персонала должно, однако, увеличиться, потому что, как и от по& ставщиков оборудования, увеличение производительности приборов зависит от квалификации обслуживающего персонала. При этом не учитывается, что эти сложные системы часто подвергаются критике, поскольку были заказаны как при&

432 Глава 9. Качество анализа

боры без компьютерной обработки результатов. Предписания немецкого промыш& ленного стандарта (DIN = Deutsche Industrie&Norm), Агентства защиты окружаю& щей среды (EPA = Environmental Protection Agency) или аккредитованной ассо& циации химиков (AOAC), как и «неофициальные» методы анализа, дают лишь пер& вую помощь при выборе подходящего метода определения [9.4].

9.3.Обеспечение качеств аналитических определений

Современная научная лаборатория подчиняется множеству директив и требова& ний. Они определены и даны в предписании Правильной производственной прак& тики (GMP), недавно названных Текущей правильной производственной прак& тикой (сGMP), Правильной автоматизированной лабораторной практики (GALP), Правильной лабораторной практики (GLP) или Стандартами качества ISO 9001. Полная воспроизводимость и возможность перепроверки аналитического опре& деления необходимы как во всех аналитических лабораториях, так и в химичес& кой индустрии. Никакие другие мероприятия не привели в прошедшие годы к столь большим изменениям в лабораторной работе, чем введение этих протоко& лов и других систем контроля качества [9.5].

В аналитических лабораториях химической промышленности в рамках управ& ления качеством в настоящее время внедряются три системы:

•основанная на стандартах DIN ISO от 9000 до 9004 согласно рекомендации Президиума Союза химической промышленности (VCI),

•согласно закону о химических реактивах «Основные положения правиль& ной лабораторной практики», GLP,

•согласно европейским стандартам EN 45001 от 1989 года.

Как GLP, так и EN 45001 являются всемирно известными системами управле& ния качества для сертифицируемых лабораторий. Положения GLP возникли в конце семидесятых в США как реакция на недостаточные токсикологические исследования, определяющие критерий допуска медикаментов, и спустя несколько лет распространились в Европе.

GLP требует превосходную документацию каждого этапа проверки, формаль& ные расходы поэтому велики. Для аналитика это значит значительные расходы на обширную документацию, описывающую действия при каждом отдельном ана& лизе, также как полные результаты анализа, так что GLP перевели также в шутку как «Giant lot of papers», гора бумаги [9.6]. Хотя с помощью GLP анализы стано& вятся более надежными, но дополнительные расходы делают их значительно до& роже. Обусловленные GLP траты требуют увеличения автоматизации, также как и эффективных систем обработки данных и документации.

Из&за большего значения в целом распространена также аккредитация по си& стеме EN 45001, которая все равно является формальной системой управления качеством, но дополнительно, в среднем один раз в год, с помощью специально обученных сотрудников аккредитованной службы проводится проверка научной и технической грамотности аналитической лаборатории. Требования при аккре&

9.3. Обеспечение качеств аналитических определений 433

дитации связаны с постановкой задач в экзаменуемой лаборатории. Лаборатория, как правило, предоставляет ряд методов контроля в пределах используемой тех& ники анализа. С использованием инструментальных методов разработано много различных методов контроля, которыми определяются различные вещества в раз& личных матрицах. Разумно аккредитовать все методы проверки [9.7].

Со времени введения число аккредитаций по стандарту EN 45001 превзошло количество сертификаций по стандартам GLP. Причина лежит в самом названии «аккредитация» вместо «сертификация». Сертификация гарантирует только на& личие формальной системы управления качеством к моменту сертификации, в то время как аккредитация гарантирует профессиональную компетентность сотруд& ников [9.8]. Они обеспечивают вместе с тем также доверие непрофессионалов к лаборатории. ISO 9000 имеет силу как для фирм&производителей, так и для об& служивающих предприятий [9.9].

Особенно фармацевтическая промышленность подчинена через принятые в последние годы законы, прежде всего в области производства, очень высоким тре& бованиям к качеству анализов и их документация. То, какая система используется в лаборатории, зависит от специфики аналитических задач. Большие лаборатории с широким спектром обязанностей могут быть вынуждены реализовать больше сис& тем управления качеством. Чтобы суметь разумно выполнить все требования, сле& дует установить такую систему, которая структурирована согласно DIN ISO 9001, все требования EN 45001 выполнены и при соответствующих проверках также для дополнительных требований GLP открыты [9.10].

Системы управления качеством на химическом предприятии применяются в основном в следующих областях:

•проверка сырья,

•контроль промежуточных и готовых продуктов,

•характеристика новых соединений,

•разработка новых методов получения,

•решение токсикологических и экологических вопросов,

•защита здоровья и безопасность труда, а также маркетинг конкурирующих продуктов.

На большинстве фирм эти задачи распределены между отделами. Анализ сы& рья, промежуточных и готовых продуктов происходит непосредственно на месте производства в производственных лабораториях. При этом гарантируется быст& рый контроль процесса и продуктов. Управление качеством проводится при этом согласно нормам DIN ISO от 9000 до 9004. Так как учреждения и институты мно& гократно требуют непрерывной сертификации закупаемых продуктов, то ISО сер& тификат является требованием для всех участников рынка – от промышленности основных материалов до сотрудника отдела обработки или продавца. Только со& ответствующая сертификация или аккредитация дают конкурентоспособность на международном уровне и необходимую уверенность в воспроизводимости резуль& татов проверки, независящую от человеческого фактора.

Такие задачи как, например, методические разработки, дорогостоящая и сер& висная аналитика, анализ окружающей среды и следовых количеств, а также ис&

434 Глава 9. Качество анализа

следование новых веществ для использования согласно закону о химикалиях выполняются преимущественно в центральной аналитической лаборатории. Ос& новой всех штатных, технических и организационных мероприятий для обеспе& чения оптимального лабораторного стандарта с 1983 года являются всемирно из& вестные правила GLP. Лаборатории, которые что&то значат – все равно, в про& мышленности ли, высшей школе или других научных направлениях, – договори& лись соблюдать эти правила и подчиняться регулярным проверкам независимой экспертной комиссии.

GLP занимается процессом организации и условиями, в которых планирует& ся, проводится и контролируется проверка лаборатории, также протоколами и отчетами. Руководитель анализа должен обеспечить исполнение основных пра& вил GLP. Он должен к тому же заботиться о квалифицированном персонале, под& ходящем помещении, техническом оснащении и материале. Управление не мо& жет действовать как руководитель контроля или лаборатории.

Согласно общей стандартной инструкции, которая действительна для всех лабораторных подразделений, есть отдельные методические указания к проведе& нию GLP. При введении GLP закладывается фундамент для дальнейшей успеш& ной проверки высшей инстанцией. Чтобы GLP успешно функционировала, не& обходимо знание основ GLP всеми сотрудниками. Закон о химикалиях требует соответственно мероприятий по повышению квалификации лабораторного пер& сонала и управляющих. В настоящее время существуют следующие общие стан& дартные предписания для работы:

•основные положения Правильной лабораторной практики (GLP),

•издание и управление стандартными предписаниями по проведению работ,

•GLP послужной список, архивирование протоколов,

•проверяемые вещества,

•реагенты, референтные вещества,

•аналитические приборы,

•мероприятия по безопасности и охране здоровья,

•последовательность действий во время проверки для извещения и регист& рации согласно закону о химикалиях,

•план проверки,

•лабораторные записи, протоколы, спектры,

•заключительный отчет и официальное подтверждение завершения.

УСТАНОВКА И УПРАВЛЕНИЕ СТАНДАРТНЫМИ РАБОЧИМИ ПРЕДПИСАНИЯМИ (SOP)

Одним из краеугольных камней GLP является протокол стандартных рабочих предписаний (англ.: Standard operating procedure, SOP). Он описывает последова& тельность этапов проверки, которые, как правило, не содержатся в плане провер& ки или указаниях. Каждый отдельный лабораторный элемент должен иметь для проводимых работ стандартные рабочие предписания. Для этих предписаний мо& гут быть дополнительно использованы руководства, опубликованные сборники методов и статьи, а также руководства по применению. SOP регламентирует фор&

9.4. Система управления лабораторными данными 437

ки, следует, включая обоснования, подписывать у руководителя, датировать и хра& нить вместе с планом проверки.

План проверки должен содержать данные о названии проверки, о проверяе& мых материалах и веществах сравнения, а также о дате подписания плана провер& ки руководством, о начале и конце проверки, о примененном методе тестирова& ния и о сохраненных записях.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАПИСИ, ПРОТОКОЛЫ И СПЕКТРЫ

Сырые данные являются исходными лабораторными записями и документами или их заверенными копиями, которые появляются как результат первоначальных наблюдений или действий в ходе проведения проверки. Планы проверок всегда являются сырами данными. Все сырые данные документируются шариковой или перьевой ручкой, но не карандашом и подшиваются в лабораторный журнал.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ

Заключительный отчет должен содержать примерно следующие данные:

•описание проверки тестируемого и контрольного вещества,

•данные о проверяющей организации,

•о времени начала и окончания проверки,

•о заботе о качестве,

•описание используемых методов и материалов,

•о результатах,

•о хранении всех образцов, проб, сырых данных и заключительного отчета.

ЗАЯВЛЕНИЕ О СОГЛАСИИ

Формулирование «заявления о согласии» вменяется в обязанности руководителя проверки. Его составляют после подписания заключительного отчета и вместе с исходными данными направляют на GLP сертификацию. Руководитель провер& ки и сотрудники несут, таким образом, ответственность за содержание основных положений «хорошей лабораторной практики».

9.4. Система управления лабораторными данными

Автоматизируются не только приборы, но и обработка данных и документация. Лаборатории могут справляться с большим потоком данных только с помощью систем для обработки данных. Автоматизированная документация, которая ле& жит в основе, облегчает работу аналитика в GLP сертифицированной лаборато& рии. На рынке появляется все больше производителей, предлагающих Системы управления лабораторными данными (англ.: Laboratory information and management system, LIMS) все большей сложности и совместимости. При большем количе& стве анализов контролируются точные высказывания о нагрузке прибора, расче& ты цены или контроле аналитического инструмента. Современные LIM системы без труда вписываются в информационную структуру целого предприятия, как, например, интегрируемые планирование продукта и система управления хране& ния [9.11].

438 Глава 9. Качество анализа

В современной аналитической лаборатории появляется все больше инстру& ментов, оснащенных компьютерами. Во многих случаях они оснащены програм& мами для управления, разработки метода, получения данных и их обработки для отчета. Каждый такой прибор имеет, в зависимости от его применения, свой соб& ственный формат отчета. Чтобы получить расширенный, исчерпывающий лабо& раторный отчет, эти разные источники данных должны быть сведены вместе. Ход пробы в лаборатории должен протоколироваться. Из этих заметок можно форми& ровать отчет о результатах. Поэтому появляются инструментальные аналитичес& кие приборы без LIMS интерфейса.

Тем не менее, для оптимального применения такой системы следует быть не только получателем данных, но и принимать активное участие в программирова& нии. С помощью интенсивного сочетания информационной системы и аналити& ческого инструмента методика измерения, прибор и персонал могут оптимально функционировать. С составления рабочего листа начинается автоматизация ана& лиза [9.12]. Начиная с регистрации пробы, планирования каждого отдельного этапа анализа, измерения до составления заключительного отчета все стадии обработки в лаборатории непрерывно документируются при более быстром доступе к данным.

Компьютерная поддержка LIMS играет сегодня важную роль при автоматиза& ции и оптимизации работы в лаборатории, исследовательских и производствен& ных направлениях промышленности и муниципалитета [9.13]. В 80&е годы на рын& ке появился целый ряд поставщиков различных систем. При этом объем инвес& тиций может для той же самой системы в зависимости от поставленной задачи и системной концепции сильно варьироваться (от около 10 тыс. до 1 млн евро). Ус& тановка LIM системы для организации лаборатории и соответствующего офиса может при этом занимать на разных этапах разное время. Ввиду этого ставятся следующие вопросы:

•В каком соотношении и в какой зависимости находятся выгода от LIMS и ее цена?

•Какое технологическое развитие наблюдаемо в окружении LIMS и поэто& му следует принимать во внимание, чтобы ориентировать системное реше& ние на прочную основу для будущего и избегать ошибок?

Отличительная черта эффективности LIMS сильно развилась. Современные LIMS поддерживают аналитиков также при соблюдении инструкций. В этом слу& чае в лаборатории должны быть точно известны не только аналитические мето& ды, но также должно приниматься во внимание правовое регулирование их реко& мендации. Многие лаборатории должны сегодня доказывать, что их компьютер& ная система работает согласно предписаниям. Это означает, что как компьютер, так и используемые программы должны быть сертифицированы, чтобы удовлет& ворять установленным предписаниям.

Если данные анализа попадают непосредственно в компьютер, их можно об& рабатывать в электронном или распечатанном виде как исходные данные. Если сохраняется распечатка, электронная копия данных может быть уничтожена. На& оборот, если данные хранятся в электронном виде, должна быть возможность пред& ставить их в читабельной форме спустя 30 лет и более.

9.4. Система управления лабораторными данными 439

9.4.1.Интеграция в рамках проектов с применением системы администрирования хроматографической информации

За прошедшие годы термин LIMS существенно расширился в своем классичес& ком относительно узком значении от ввода пробы до архивирования. Сегодня для систем управления данными характерными стали такие функции, как, на& пример, испытание стабильности, подбор литературы и управление прибором и отчасти действительно обширная система математической обработки. Одновре& менно сходятся термины LIMS и CAQ (Computer aided quality assurance). Очень многие системы управления данными используются в качестве компьютеризиро& ванных систем контроля качества (необработанное вещество/выход продукта, контроль производства/регулирование процесса, выход продукта/конечный кон& троль) [9.14].

На первый взгляд, сами LIMS домены, исследовательские и конструкторские лаборатории или экологические лаборатории муниципалитета, могут сами уча& ствовать в рассмотрении. Здесь LIMS также используются в качестве CAQ сис& тем. Пищевые продукты, воздух, вода и почвы проверяются согласно специфика& циям, которые издает юридическая или медицинская коллегия. Рост участия в экологических информационных системах аналогичен развитию интегрирован& ных CIM систем в промышленности.

Там по праву можно считать, что в исследовании и разработке есть все осно& вания и преимущества для систематического контроля качества. Наоборот, пер& манентно накапливаемый в процессе контроля качества материал представляет непреложную научную и практическую основу для разработки продукта. В целом LIMS и CAQ системы рассматриваются не более чем изолированные решения, но как компоненты вышеописанной CIM (и, вместе с тем, также DV) стратегии, предъявляя определенные технические требования к таким системам.

В рамках концепции заботы о качестве использование LIMS возможно толь& ко с учетом оценки системы [9.15]. К долгосрочным перспективам в области LIMS отмечено, что так называемые научнообоснованные системы всегда находят боль& шее применение. В случае LIM и CAQ систем напрашивается само собой, что зна& ния, полученные с помощью интерпретации и обработки данных измерения и проверки, направляются в систему, постоянно расширяя, таким образом, имею& щийся научный базис и с помощью длительно формирующейся экспертной сис& темы содействуют продолжительной оптимизации развития и производства. Важ& но то, что LIM система так изменчива, что проникает в среду электронной обра& ботки данных (нем.: EDV) предприятия [9.16]. Спрос на информацию распрост& раняется через организацию фирм в целом.

9.4.2. Экономичность систем администрирования лабораторной информации

Информационные потоки на предприятии основываются сегодня еще на исто& рических фактах и время от времени приспосабливаются к новым требованиям, обусловленным изменением вспомогательных средств и потребностей. Повышен& ные административные применения управления информацией все чаще требуют