측정 및 분석: 검출한계 (Limit of Detection / LOD)

 

 

1. 검출한계 (Limit of Detection/LOD)

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LOD는 공시료와 통계적으로 다르게 분석될 수 있는 가장 낮은 양을 말한다. 즉, 분석기기가 검출할 수 있는 가장 작은 양을 말한다. LOD는 두 가지 방법으로 추정할 수 있다.

 

• a. 공시료에 대한 분석기기의 반응과 평균과 분산으로부터 구하는 것으로 반응의 평균에 표준편차의 3배를 하여 계산된다.
• b. 검량선(calibration graph)식으로부터 구하는 방법으로 검량선에서 구한 방정식 의 표준오차를 기울기로 나누어 3배를 해준 값이다

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LOD = 3 × SD/b (SD : Standard Error ,b : slope)

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검출한계는 보통 육안으로 평가하거나 S/N(signal-to-noise)로 평가한다. 육안에 의한 검출한계는 아는 농도의 활성물질을 함유하는 시료를 분석하 고 표준물질이 신뢰성 있게 검출되는 최소 수준을 평가함으로써 결정되며 S/N에 의한 검출한계는 저농도의 활성물질을 함유하는 시료로부터 얻은 검 출기 감응도와 공시료(blank sample)로부터 얻은 검출기 감응도를 비교하 여 활성물질이 신뢰성 있게 검출될 수 있는 최소 농도를 설정함으로써 결 정한다.

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검출한계를 추정함에 있어 일반적으로 적용하는 S/N은 2:1 또는 3:1이다.

 

 

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이밖에 검출한계는 검출기 감응도의 표준편차와 기울기로부터 다음 식에 준하여 산출하기도 한다.

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DL = 3.3σ /S

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σ : 검출기 감응도의 표준편차

S: 검량선의 기울기

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여기서 기울기 S는 활성물질의 검량선으로부터 추정할 수 있으며 σ은 다양한 방법으로 추정해낼 수 있다. 백그라운드 감응도(background response)의 크기는 적당한 수의 공시료를 분석하였을 대 얻어지는 감응도의 표준편차를 산출함으로써 측정할 수 있으며 특정 범위에서 그린 검량선의 y-절편의 표준편차를 사용할 수도 있다. 검출한계를 육안 또는 S/N에 의하여 평가하는 경우에는 관련 크로마토 그램을 제시하고 타당성을 검증하여야 하며 검량선에 의하여 평가하는 경 우에는 검출한계 또는 이 부근의 농도를 갖는 적당한 수의 시료를 분석함 으로써 타당성을 검증할 수 있다.

 

1) 기기검출한계(IDL, instrument detection limit)
분석장비의 검출한계는 일반적으로 S/N(signal/noise)비의 2배~5배 농도, 또는 바탕시료에 대한 반복시험·검사결과 표준편차의 3배에 해당하는 농도, 분석장비 제조사에서 제시한 검출한계 값을 기기검출한계로 사용할 수 있다.

 

2) 방법검출한계(MDL, method detection limit)
방법검출한계는 어떠한 매질 종류에 측정항목이 포함된 시료를 시험방법에 의해 시험·검사한결과가 99% 신뢰 수준에서 0보다 분명히 큰 최소 농도로 정의할 수 있다.

방법검출한계 계산은 분석 장비, 분석자, 시험방법에 따라 달라질 수 있다. 대부분의 시험방법은 모든 시험항목에 대해 초기능력검증(또는 시험방법에 대한 검증)으로 방법검출한계를 계산해야 한다.
실험실에서 정한 정도보증계획 또는 측정 항목별 표준작업절차서(SOPs)에 따라 정기적으로 방법검출한계를 측정하고 기록한다.

 

실험실은 정해진 정도보증/정도관리(QA/QC)지침에 따라 방법검출한계를 작성하고 표준작업절차서(SOPs)와 시험결과 성적서에 명시하며 실험실에 중요한 변경(분석자의 교체, 분석장비의 교체, 시험방법 변경 등)이 발생하면 관련된 모든 오염물질 항목에 대해 검출한계를 재시험하여 계산하고 문서화 한다.
중대한 변화가 발생하지 않았다 할지라도 6개월 또는 1년마다 정기적으로 실시하여 관리한다. 방법검출한계는 시험방법에서 제시한 정량한계(LOQ, limit of quantification) 이하의 시험검사 값을 갖기 위해 실험실의 분석자는 자신의 능력과 분석장비의 성능을 극대화해야 한다.

 

 

 

 

검출한계 (Limit of Detection, LOD): 검출한계 계산식

 

검출한계 계산을 더 알아 보실려면 아래의 자료를 참고하시기 바랍니다.

 

방법검출한계 계산식 Method Detection Limit

 

 

참고자료
1. 환경·검사 용어집(2011년 10월 국립환경과학원 발행)
2. 환경시험·검사 QA/QC 핸드북 제 2판(2011년 12월 국립환경과학원 발행)
3. CODEX 분석용어 가이드라인(2013년 5월 식품의약품안전처 발행)