Qualification des instruments de laboratoire

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1 Qualification des instruments de laboratoire Marie-Dominique Blanchin Journées Qualité et Chimie octobre 2010 Autrans

2 Introduction Pourquoi faut-il vérifier régulièrement le matériel de laboratoire? Garantir la fiabilité des résultats (répondre aux exigences métrologiques) 2

3 Introduction : exigences réglementaires ISO 9001: Systèmes de management de la qualité ISO/IEC 17025: Laboratoires d'étalonnages et d'essais ISO : Biologie médicale BPF ligne directrice 13 - Pharmacie 3

4 Introduction : instances FDA AFFSAPS ICH 4

5 Introduction : que disent les textes? ISO 9001, section 7.6: Maîtrise des dispositifs de laboratoire. "Les équipements de mesure doivent être étalonnés ou vérifiés à intervalles spécifiés par rapport à des étalons internationaux, réglés, identifiés, protégés contre des réglages susceptibles d'invalider les résultats de mesure, protégés contre tout dommage " 5

6 Introduction : que disent les textes? ISO : Extraits sur les équipements de laboratoire. «personnel autorisé, identification, numéro de série, fabricant, vérification de conformité, instructions du fabricant, plan de maintenance, dates et copies des rapports, étalonnage, ajustages, critères d acceptation, certificats d'étalonnage" 6

7 Introduction : que disent les textes? ISO BFP ligne13 qualification et validation " Le matériel de mesure, de pesée, d'enregistrement, de contrôle doit être étalonné et vérifié à intervalles définis et par des méthodes appropriées. Les comptes rendus de ces contrôles doivent être conservés" Planification, documentation, qualification. 7

8 Introduction : que disent les textes? AFFSAPS "Etablissement de la preuve, en conformité avec les principes des bonnes pratiques de fabrication, que la mise en œuvre ou l'utilisation de tout processus, procédure, matériel, matière première, article de conditionnement ou produit, activité ou système, permet réellement d'atteindre les résultats escomptés" FDA "la validation établit la preuve documentée avec un haut degré d'assurance qu'un procédé scientifique produira régulièrement les résultats escomptés en terme de qualité et de spécifications" 8

9 Introduction Appareils Qualifiés Qualification :" processus démontrant de façon tangible et documentée qu'un équipement est capable de répondre aux exigences spécifiées" un appareil doit faire ce pourquoi il a été conçu. Entretenus Étalonnés Vérifiés Documents associés 9

10 Etapes de la qualification 4 étapes Avant l'achat : qualification de la conception (QC) Après l'achat : qualification à l'installation (QI) qualification opérationnelle (QO) qualification des performances (QP) 10

11 Etapes de la qualification QC Qualification de la Conception Vérification documentée que les installations, systèmes et équipements conviennent aux usages auxquels ils seront destinés Avant l'achat Fournisseur : conception Utilisateur : vérification Identifier les besoins, les spécifications, justifier l'acquisition, établir le budget, 11

12 Etapes de la qualification QI Qualification à l'installation Vérification documentée: s'assurer que les systèmes et équipements reçus, tels qu'ils ont été installés ou modifiés sont conformes à la conception et aux recommandations du fabricant " adéquation entre ce qui doit être installé et les systèmes et équipements réellement livrés " Sur équipements neufs, ou ayant subi des modifications Appareil conforme (commande, bon de livraison, installé au bon endroit, ) 12

13 Etapes de la qualification QO Qualification Opérationnelle Vérification documentée : installations, systèmes et équipements fonctionnent comme prévu sur toute la gamme d'exploitation dans l'environnement appareil fonctionne comme prévu selon les spécifications définies soit test modulaire soit test holistique 13

14 Etapes de la qualification QP Qualification des Performances (1) Vérification documentée que les installations, systèmes et équipements tels qu'ils sont installés sont en mesure de fonctionner de manière efficace et reproductible dans des conditions réelles d'analyse, de production, Vérification des performances du système complet "Confirmation que l'appareillage continue régulièrement à fonctionner comme prévu" 14

15 Etapes de la qualification QP Qualification des Performances (2) Tests basés sur des applications types de l'appareil Souvent semblables à la QO; spécifications différentes À intervalles réguliers Après réparation, déplacement, ou longue période de temps sans utilisation Réalisés de façon classique ou automatique : logiciel intégré QP : partiellement couverte par tests de conformité 15

16 Démarche pour établir des tests QO/ QP Etudier l'appareillage : modules, fonctionnement, spécifications Consulter la documentation Définir l'usage de l'appareil Définir les caractéristiques à évaluer Définir les paramètres à enregistrer Étudier les facteurs d'influence 16

17 Démarche pour établir des tests QO/ QP Rédiger une procédure détaillée du test Établir des spécifications Exécuter les tests personnel qualifié Analyser les résultats Rédiger un rapport 17

18 Qualification pendant toute la vie d'un instrument Fréquence des vérifications Suivant appareillage, Suivant application, Suivant utilisation. 18

19 En vue d'une amélioration (audit?) Clairement identifié Utilisé pour ce dont il est fait Instructions d'utilisation Maintenance (rapports) Tracabilité du matériel (certificats d'étalonnage) Protocoles de vérification Rapports de vérification Planning de vérification 19

20 Exemples Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques Spectrophotomètres ph-mètres Chromatographes en phase liquide 20

21 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques phmètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 21

22 Balances Définitions classe : classe d'instruments de mesure échelon réel : valeur exprimée en unités de masse de la différence entre deux indications successives échelon de vérification : valeur exprimée en unités de masse pour la classification et la vérification d'un instrument poids : masse marquée légale poids étalon : poids servant à la vérification d'instruments de mesure, entre 1 mg et 50 kg 22

23 Balances Vérification Opérations préliminaires Fidélité 6 pesées successives 2 poids différents (max/2 et max) Erreur = écart entre le plus petit et le plus grand résultat < emt 23

24 Balances Justesse Pesées en charges croissantes et décroissantes 5 poids max, max3/4, max/2, max/4, min Erreur = valeur lue valeur vraie < emt Charges excentrées Max/3 Erreur = valeur lue valeur vraie < emt 24

25 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 25

26 Pipettes automatiques Caractéristiques Volume délivré par la pipette Volume vérifié par méthode gravimétrique Définitions Volume nominal Volumes contrôlés Volume nominal pour pipettes à volume fixe Volumes mini, intermédiaire, maxi pour pipettes à volume variable 26

27 Pipettes automatiques Equipement Balance, thermomètre, récipient de pesée, eau, cône Mesures Dix mesures par volume Perte par évaporation 27

28 Pipettes automatiques Exploitation des résultats Volume moyen = (masse moyenne + évaporation moyenne)* Z Z =[1/(ρ eau. ρ air)]*[1- (ρair/ρeau)] Justesse volume moyen - volume nominal, µl Répétabilté CV % = (écart-type/volume moyen)*100 28

29 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 29

30 Thermomètres Caractéristique Température Critères Homogénéité Stabilité 30

31 Thermomètres Comparaison des écarts entre indications de l'instrument à vérifier et celles de l'instrument étalon 4 relevés pour 3 températures minimum plage utilisation Mini Maxi 0 C 31

32 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 32

33 Hygromètres Caractéristique Humidité relative Critères Homogénéité Stabilité Comparaison des écarts entre indications de l'instrument à vérifier et celles de l'instrument étalon Séries de 10 relevés pour 3 HR EMT 33

34 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 34

35 Enceintes climatiques Caractéristiques Température thermomètres Humidité hygromètres Critères Homogénéité Stabilité Justesse : écart indication Points de vérification Utilisation spécifique valeur de consigne Conditions variables 3 points (mini, maxi et valeur médiane) En présence de spécimens 35

36 Enceintes climatiques

37 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 37

38 ph-mètres Équation de Nernst E = E 0 + 2,303 RT/nF log ah + Pente = 59,16 mv/unité ph (25 C) Effet de la température sur le réponse de l'électrode 38

39 ph-mètres Vérification Avec tampons "traçables" (±0,01 unité ph) Étalonner avec ph 7, ajuster le potentiel à 0 Noter les potentiels donnés par 4 tampons entre ph 2 et 10 Tracer la courbe potentiel = f(ph) Calculer la pente Critères d'acceptation : pente % de la valeur théorique (59,16 mv/unité ph 25 C) 39

40 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 40

41 Spectrophotomètres UV-visible Contrôle des longueurs d'onde Contrôle des absorbances Contrôle de la lumière parasite Contrôle de la résolution Bruit Dérive Tests PE 6 41

42 Spectrophotomètres UV-visible Contrôle des longueurs d'onde Perchlorure d'holmium Dichromate de potassium Solution contrôle de l'absorbance λ max : 235, 257, 313, 350 et 430 nm Contrôle des absorbances Dichromate de potassium (solution 60mg/l dans H 2 SO 4 0,005M) à 4 λ A = A(1%,1cm) * C * l ou ε*c*l 42

43 Spectrophotomètres UV-visible Contrôle de la lumière parasite KCl Absorbance > 2 Contrôle de la résolution Toluène 0,02% hexane R = A 269 nm / A 266 nm Bruit et dérive Enregistrement pendant une heure Bruit en UA, Dérive en UA/heure Spécifications (constructeur ou interne) 43

44 Spectrophotomètres UV-visible minutes 44

45 Qualification des instruments de mesure Balances Pipettes automatiques Thermomètres Hygromètres Enceintes climatiques ph-mètres Spectrophotomètres Chromatographes en phase liquide 45

46 Chromatographes CLHP Tests proposés Pompe Injecteur Enceinte thermostatée Détecteur 46

47 Chromatographes CLHP Matériel et conditions opératoires Chronomètres, sondes de températures Verrerie Colonne silice greffée C18 "courte" réservée à cet usage Phase mobile : méthanol eau (60-40) Solution test : caféine ou parahydroxybenzoate de méthyle 47

48 Chromatographes CLHP : détecteurs Détecteur UV Exactitude des longueurs d'onde Spectre d'un solution étalon (barrette de diodes) ou réponse d'un solution test à des λ encadrant la λ maximale de l'analyte Perchlorate d'erbium ou caféine Comparaison du spectre avec celui obtenu avec un spectrophotomètre Critère d'acceptation : ± 2 nm 48

49 Chromatographes CLHP : détecteurs Détecteur UV Exactitude des longueurs d'onde Spectre d'un solution étalon (barrette de diodes) ou réponse d'un solution test à des λ encadrant la λ maximale de l'analyte Perchlorate d'erbium ou caféine Critère d'acceptation : ± 2 nm caféine 49

50 Chromatographes CLHP : détecteurs Détecteur UV Linéarité des absorbances 5 solutions tests de concentration différentes Courbe réponse = f(concentration), r 2 0,99 ou facteur réponse moyen + 2 % facteur de réponse facteur de réponse moyen 2% 50

51 Chromatographes CLHP : détecteurs Détecteur UV Bruit et dérive Enregistrement pendant une heure Bruit en UA Dérive en UA/heure Spécifications (constructeur ou interne) 51

52 Chromatographes CLHP : détecteurs Détecteur Fluo Exactitude des longueurs d'onde Test Raman excitation (350 nm) et émission (397 nm) Anthracène excitation (249 nm) et émission (402 nm) Linéarité des absorbances (conditions bien définies) Bruit et dérive 52

53 Chromatographes CLHP : pompes Débit Exactitude : 2 mesures de volumes à 2 ou 3 débits sur chaque vanne; tolérance ± 5% Régularité : six injections, CV% sur Tr 1% Test de fonctionnement des électrovannes Identification des voies Exactitude du test de proportionnalité Linéarité du gradient 53

54 Chromatographes CLHP : pompes Pompe 2 voies A : solvant B : solvant + chromophore 54

55 Chromatographes CLHP : pompes Pompe 4 voies test en les faisant fonctionner par paire: - A/B 50/50 pour le 0 - C/D 50/50 pour le A/C 90/10 - A/D 90/10 - B/C 90/10 - B/D 90/10 Chaque seuil doit être à 10% +/- 0.5% de la hauteur du 100% 55

56 Chromatographes CLHP : pompes Volume de retard du gradient Volume de phase mobile entre formation du gradient et arrivée de la PM dans la colonne Acétone ou caféine 56

57 Chromatographes CLHP : injecteurs Répétabilité 6 injections même solution test CV % aires 2% Effet mémoire Injection d'un blanc Critère d'acceptation 0,1% 57

58 Chromatographes CLHP : injecteurs Linéarité (pour les injecteurs boucle à volume variable) 5 volumes r 2 0,99 Facteur réponse moyen + 2 % facteur de réponse facteur de réponse moyen 2% Thermostatisation exactitude stabilité 58

59 Chromatographes CLHP : fours Exactitude Température affichée / température attendue Norme ± 2 C Stabilité Relevés de température toutes les 5 min pendant 1h Étendue 0,5 C 59

60 Conclusion Importance de la vérification des instruments de mesure et de la validation des méthodes d'analyses Résultats fiables 60

61 Bibliographie Quelques documents à consulter C.C.CHAN, H. LAM, Y.C.LEE and X.M. ZHANG - Analytical method validation and instrument performance verification, Ed J.Wiley&sons, 2004 EDQM Qualification of equipment, PA/PH/OMCL (07) 17 DEF, 2007 H. FABRE, M.D.BLANCHIN et C.PERRIN Qualification de l'appareillage, Techniques de l'ingénieur, SL 290, 2008 Quelques normes ISO 8655 : 2003 diluteurs, dispenseurs, pipettes à piston FD X balances; FD X et 029 thermométres, NF X et 120 hygromètres ISO 4787, 4791, ISO/TR 20461, NF B verrerie. 61