시험법 밸리데이션(Method Validation)- 정량한계 및 검출한계

시험법 밸리데이션에서 마지막으로 설명할 정량한계와 검출한계입니다. 

 

정량한계(Quantitiation Limit, 줄여서 QL이라고도 부릅니다)은 적절한 정밀성과 정확성을 가진 정량값으로 표현할 수 있는 검체 중 분석대상물질의 최소량을 의미합니다. 앞에서 설명한 함량시험과 같이 크게 분석하는 시험항목들이야 정량한계는 확인하는 차원에서 보는게 일반적이지만, 분석대상물질을 미량으로 함유하는 검체의 정량시험 즉, 불순물, 분해생성물 결정에 사용되는 정량시험에서는 이 부분이 매우 중요하게 적용될 수 있습니다. 불순물 시험에서 내가 정량하고자 하는 물질 자체가 굉장히 미량인데 이 미량분석에 있어 양을 측정(정량)할 수 있는 한계가 과연 어디까지인가?의 관점이라고 할까요~?

 

 

검출한계(Detection Limit, 줄여서 DL이라고도 부릅니다)는 검체 중에 존재하는 분석대상물질의 검출 가능한 최소량을 말합니다. 위의 정량한계와 비슷하지만 차이는 정량가능할 필요는 없다는 것이죠. 검출만 되면 된다, 검출만 되는 수준의 한계가 과연 어디까지인가? 의 관점입니다. 

정량한계와 검출한계 개념 예시(크로마토그램인용)

쉽게 말하자면 위와 같은 크로마토그래프가 있습니다. 

피크가 앞에 크게 나왔지요~ 그 뒤에 피크 A와 B는 앞에 있는 큰 피크보다는 상대적으로 매우 작습니다. 

이때 정량이 가능한 가장 낮은 최소량인 A피크를 정량한계의 개념으로 이해하면 되고, B는 피크가 보이기는 하지만 약간 찌글어져 있어 양을 계산하기는 곤란하고 검출(있고, 없고의 정도)만 되었다라고 하였을때 B피크를 검출한계의 개념으로 생각하면 됩니다.

(단순한 이해를 돕기 위한 예시입니다) 

 

그러면 위의 정량한계와 검출한계는 어떻게 평가하는가? 어떻게 알수있지? 라고 생각해야하는 것이 그 다음입니다.

이 때는 시험하는 방법이 위와 같이 기기를 사용하느냐 그렇지 않느냐에 따라서 정량한계와 검출한계를 평가하는 방법은 여러가지가 있습니다. 

 

시각적으로 평가하는 방법을 제외(기기를 쓰지 않으면서, 미량 분석을 목적하는 경우가 실제로 많지 않기 때문에)하고 대표적인 정량한계와 검출한계를 평가하는 방법만 설명하겠습니다. 

 

정량한계(QL)

1. 신호 대 잡음(Signal to noise)에 근거하는 방법 : 시그널대 노이즈 법이라고도 부릅니다. 

보통 바탕선(base line)에 잡음이 있는 시험방법에만 적용할 수 있습니다. 즉, 위의 크로마토그래프(GC, LC, LC-MASS등) 와 같은 분석기기에서 적용이 가능한 평가 방법입니다. 위의 그림에서도 가장 먼저 보이는 높은 피크가 있는가 하면 그 주변에 낮은 선은 바탕선이라고 부릅니다.  

Signal to noise

밑에 지그재그로 있는 선, 잡음(h)이 일정하여 바탕선이 있고 그 사이에 높은 농도로 솟아오르는 봉우리(H)가 신호라고 보면 과연, 이 잡음에 비해 높이 솟아 있는 신호가 얼만큼 높게 있느냐, 그 비율이 얼마나 되느냐를 평가하는 방식입니다.

신호 대 잡음의 비(S/N)

그리하여 정량이되는 가장 최소한의 농도인 정량한계를 산출할 때, 신호 대 잡음비로 우리가 평가하겠다, 라고 하면

위의 식을 이용하되 일반적으로 10 : 1로 봅니다. 즉 신호가 잡음에 비해 10배는 높아야 최소한의 정량값으로 평가할 수 있다라는 것이죠. 

 

2. 반응의 표준편차와 검량선의 기울기에 근거하는 방법

앞에서 설명한 밸리데이션에 의하여 구해진 Factor가 있습니다. 특히 직선성에서 구해진 검량선의 기울기값(Slope)과 반응표준편차(Intercept의 표준편차σ, 공시험도 가능)을 이용하여 아래와 같은 식에 의해 결정할 수가 있습니다. 

정량한계 : 반응의 표준편차와 검량선의 기울기에 근거

검출한계(DL)

1. 신호 대 잡음(Signal to noise)에 근거하는 방법 : 시그널대 노이즈 법이라고도 부릅니다. 

정량한계와 똑같은 식으로 산출하되, 검출한계는 정량한계보다는 보통 낮기 때문에(그러니까 정량이 안되겠죠) 신호 대 잡음의 비가 3~2 : 1로 보고 있습니다. 

 

2. 반응의 표준편차와 검량선의 기울기에 근거하는 방법

위의 정량한계에서 사용한 Factor를 사용하되 아래와 같은 식에 의해 결정할 수가 있습니다. 

검출한계 : 반응의 표준편차와 검량선의 기울기에 근거

아래와 같이 예시로 이렇게 구할 수가 있습니다. 

우리가 밸리데이션을 직접 수행하지 않는다고 하더라도, 밸리데이션 보고서를 검토할 때 위의 이론 내용을 알면서 확인하는 것과 모르고 확인하는 것은 천지차이랍니다. 그래야 관련하여 보완이 나와도 대응할 수가 있습니다.