วัสดุอ้างอิงและวัสดุอ้างอิงรับรองเอาไว้ใช้ทำอะไร?

สำหรับผู้ที่ทำงานด้านเคมีหรือห้องปฏิบัติการ คงคุ้นเคยกับคำว่า “วัสดุอ้างอิง (Reference Materials: RM)” และ “วัสดุอ้างอิงรับรอง (Certified Reference Materials: CRM)” กันมาบ้าง แต่ในทางปฏิบัติ หลายคนอาจยังไม่เข้าใจความแตกต่าง หรือวิธีเลือกใช้งานอย่างเหมาะสม

บทความนี้จะพาคุณไปทำความเข้าใจพื้นฐานของวัสดุอ้างอิง ทั้งในแง่ความหมาย ความแตกต่าง และบทบาทสำคัญในงานวิเคราะห์ เพื่อช่วยให้สามารถเลือกใช้งานได้อย่างถูกต้องและเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์

ความหมายของวัสดุอ้างอิง(Reference Materials;RMs)

วัสดุอ้างอิง (Reference Materials) หรือเรียกอีกอย่างว่า สารมาตรฐานอ้างอิง (Reference Standards) เป็นวัสดุหรือสารมาตรฐานที่ถูกจัดทำขึ้นเพื่อให้เหมาะสำหรับการใช้งานในกระบวนการวัด ซึ่งจะถูกผลิตและทดสอบภายใต้กระบวนการผลิตที่เข้มงวดอย่างมากและมีคุณสมบัติที่เพิ่มเติมจากสารเคมีเกรดอื่นๆ

สำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการทั่วๆไปอยู่ 2 ข้อหลักๆ คือ RM จะต้องมีคุณสมบัติ ความเป็นเนื้อเดียว (Homogeneity) และความเสถียร (Stability) เพิ่มเติมขึ้นมา

วัสดุอ้างอิงถูกนำมาใช้เพิ่มความน่าเชื่อถือในงานเคมีวิเคราะห์โดยเฉพาะกับข้อกำหนดทางกฎหมาย, งานสิ่งแวดล้อมและงานวิเคราะห์ทางคลินิก นั่นทำให้มีความต้องการใช้วัสดุอ้างอิงที่หลากหลายสำหรับการควบคุมคุณภาพ อาทิเช่น การสอบเทียบ, การตรวจสอบวิธีทดสอบ, การสอบกลับได้ของผลการวัด, การควบคุมคุณภาพ และอื่นๆ

วัสดุอ้างอิงจึงกลายเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับกระบวนการวัดของห้องปฏิบัติการเพื่อให้เกิดความน่าเชื่อถือของผลการวัด และการจัดทำระบบบริหารงานคุณภาพห้องปฏิบัติการให้เป็นไปตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025

Reference Materials (RMs) vs Certified Reference Materials (CRMs)  ต่างกันอย่างไร

หลายคนอาจเคยได้ยินทั้งคำว่า วัสดุอ้างอิง (Reference Materials หรือ นิยมเรียกสั้นๆว่า RMs) กับ วัสดุอ้างอิงที่ผ่านการรับรอง (Certified Reference Materials หรือ นิยมเรียกสั้นๆว่า CRMs) แล้วเคยสับสนกันมั้ยว่าสองคำนี้แตกต่างกันอย่างไร ?

ISO REMCO หรือ คณะกรรมการ ISO ที่ดูแลการจัดทำ guideline สำหรับ Reference Material ได้ให้คำนิยามของ RM กับ CRM ไว้ดังนี้

• Reference Material

Material, sufficiently homogeneous and stable with respect to one or more specified properties, which has been established to be fit for its intended use in a measurement process.

• Certified Reference Material

Reference material characterized by a metrologically valid procedure for one or more specified properties, accompanied by a certificate that provides the value of the specified property, its associated uncertainty, and a statement of metrological traceability.

ข้อมูลอ้างอิงจาก ISO/Guide 31:2015. Reference materials — Contents of certificates, labels and accompanying documentation.

จากนิยามของ ISO REMCO ข้างต้น จะแปลได้ว่า วัสดุอ้างอิงที่ผ่านการรับรอง (CRM) จะมีคุณสมบัติที่ครอบคลุมและผ่านมาตรฐานการผลิตและทดสอบที่เข้มงวดมากกว่า วัสดุอ้างอิง (RM)
ซึ่งความแตกต่างที่สำคัญคือ CRM นั้นจะต้องมีการแสดงผล การตรวจสอบย้อนกลับทางมาตรวิทยา (Traceability) และความไม่แน่นอนของการวัด (Uncertainty) เพิ่มเติมมาอีก 2 ข้อ นอกเหนือไปจาก คุณสมบัติของ RM ทั่วไปที่ต้องมี ความเป็นเนื้อเดียว (Homogeneity) และความเสถียร (Stability)

สิ่งสำคัญอีกจุดคือสารที่จะเรียกว่าเป็น CRM ได้นั้นจะต้องผ่านกระบวนการผลิตและทดสอบที่ได้รับการรับรองมาตรฐานตาม ISO 17034 (เดิมเรียก ISO Guide 34)
ในขณะที่ผู้ผลิต RM นั้น ไม่จำเป็นต้องได้รับการรับรอง ISO เลยก็ได้

(ISO 17034 คือ มาตรฐาน ISO ที่กำหนดการรับรองหน่วยผลิตหรือจัดเตรียมวัสดุอ้างอิง - General requirements for the competence of a reference material producer)

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติต่างๆระหว่างสารเคมีเกรดทั่วไป (LAB/AR grade) กับ RMs และ CRMs

จากเนื้อหาข้างต้นแล้วทุกคนน่าจะเข้าใจกันแล้วว่าวัสดุอ้างอิงมีความเหนือกว่าสารเคมีเกรดอื่นทั่วไปในเรื่องคุณสมบัติต่างๆ ปกติแล้วสารเคมีเกรดอื่นๆทั่วไปจะมีเปอร์เซนต์ความบริสุทธิ์และพารามิเตอร์สารปนเปื้อนแสดงอยู่ในใบรับรองผลการวิเคราะห์หรือ COA แต่สำหรับสาร RM และ CRM จะมีการระบุว่าเป็นสาร RM หรือ CRM นอกจากนี้จะมีการระบุ Traceability และ Uncertainty (ในกรณีที่เป็นสารCRM) แต่ทั้งนี้ใบรับรองผลการวิเคราะห์ขึ้นอยู่กับตัวสารและทางผู้ผลิตสารเคมีว่าจะมีแสดงค่าอะไรให้บ้าง

หลายคนอาจจะนึกภาพ COA ของสารมาตรฐานไม่ออก เราก็มีตัวอย่างใบรับรองผลการวิเคราะห์หรือ COA ของวัสดุอ้างอิงรับรองที่ได้รับมาตรฐาน ISO 17034 อยู่ด้านล่างนี้เลย

ตัวอย่างใบรับรองผลการวิเคราะห์ (Certificate of Analysis หรือ CoA)
ของวัสดุอ้างอิงรับรอง (CRM) ที่ได้รับมาตรฐาน ISO 17034

สำหรับใครที่อ่านมาจนถึงตรงนี้แล้วเกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับเกรดของสารเคมีว่ามีการแบ่งเกรดกันยังไง? มีเกรดอะไรบ้าง?
สามารถเข้าไปอ่านเพิ่มเติมได้ในบทความ เกรดของสารเคมีห้องปฏิบัติการนั้นมีเกรดอะไรบ้างและหมายถึงอะไร (Different grades of Laboratory Chemicals)

การใช้งานวัสดุอ้างอิง(Reference Materials;RMs) / วัสดุอ้างอิงรับรอง (Certified Reference Materials;CRMs)

วัสดุอ้างอิงสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์

การสอบเทียบเครื่องมือ (Instrument Calibration)
ในงานเคมีวิเคราะห์ส่วนใหญ่ล้วนแล้วต้องอาศัยการเปรียบเทียบ ซึ่งสารตัวอย่างที่ไม่ทราบค่าความเข้มข้นจะถูกเทียบกับสารที่ทราบค่าความเข้มข้นที่เรานำมาทำการสอบเทียบเครื่องมือวัด การนำวัสดุอ้างอิงมาเป็นตัวสอบเทียบเป็นตัวยืนยันเรื่องการสอบกลับได้ของผลการวัด (Metrological Traceability) ซึ่งจะทำให้การเปรียบเทียบนั้นมีความน่าเชื่อถือ

นำมาใช้เป็นวัสดุควบคุม (Control Material)
การใช้วัสดุอ้างอิงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและมีความจำเป็นอย่างมากในการควบคุมการทดสอบสารที่ไม่ทราบค่า โดยเราจะได้ข้อมูลของแมทริกซ์ (Matrix) หรือสารตัวทำละลาย, ความเป็นเนื้อเดียว (Homogeneity) และความเสถียร (Stability) จากวัสดุอ้างอิงมาใช้ในการพิจารณาด้วย โดยวัสดุอ้างอิงอาจถูกนำมาเปิดใช้เป็นตัวควบคุมเพียงครั้งเดียวหรือสามารถถูกนำมาเปิดใช้วัดหลายครั้งได้เมื่อต้องมีการตรวจวัดซ้ำ ซึ่งจะช่วยสนับสนุนความน่าเชื่อถือในการเปรียบเทียบได้

ตรวจสอบความถูกต้องของวิธีที่ใช้วัด (Method Validation)

เราจะนำข้อมูลที่เกี่ยวกับความถูกต้องแม่นยำ (Accuracy), ความเที่ยงตรง (Precision), การวัดซ้ำได้ (Reproducibility), ค่าความคลาดเคลื่อน (Bias) และค่าความไม่แน่นอน (Uncertainty) ของวัสดุอ้างอิงมาใช้อ้างอิงกับการวัดที่เราต้องการตรวจสอบ

การรับรองคุณสมบัติของเครื่องมือวัด (Instrument Qualification; IQ, OQ, PQ, MQ)
ถึงแม้ว่าการทำการรับรองคุณสมบัติของเครื่องมือวัดจะเป็นกระบวนการที่จำเป็นและมักพบเฉพาะในโรงงานอุตสาหกรรมยา แต่เราก็ยังพบได้ในอุตสาหกรรมอื่นที่มีการจัดการตามระบบคุณภาพที่ช่วยจัดการห้องปฏิบัติการให้มีมาตรฐาน น่าเชื่อถือและเป็นที่ยอมรับ (Good Laboratory Practice; GLP) และในปัจจุบันมีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายตามโรงงานต่างๆ แต่กระบวนการเกี่ยวกับเอกสารนั้นจะไม่ได้มีความเป็นทางการเท่ากับในโรงงานยา

การทดสอบความชำนาญ (Proficiency Testing)

เป็นหนึ่งในเทคนิคของการรับประกันคุณภาพสำหรับห้องปฏิบัติการ โดยจะมีการนำผลทดสอบของวัสดุอ้างอิงมาเทียบกับผลทดสอบของตัวเลขที่มีนัยสำคัญของห้องปฏิบัติการอื่นๆ โดยการทดสอบนี้ถือเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของวิธีที่ใช้วัดและการที่จะได้รับการรับรองมาตรฐานอีกด้วย

การรับรองความสามารถของนักวิเคราะห์ (Analyst Qualification)

ในกรณีนี้ผลทดสอบของห้องปฏิบัติการจะไม่ถูกนำไปเทียบกับห้องปฏิบัติการอื่นๆ แต่จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับผลการทดสอบที่มาจากผู้ผลิตวัสดุอ้างอิง โดยนักวิเคราะห์จะไม่ทราบค่าที่ถูกต้องของวัสดุอ้างอิงที่ใช้ในการเทียบจนกระทั่งการทดสอบเสร็จสิ้นและมีเจ้าหน้าที่มาตรวจสอบ

Note: คำนิยามของศัพท์เฉพาะในบทความ

• Homogeneity – ความผสมเป็นเนื้อเดียวกันของสารละลาย ไม่เกิดการแบ่งแยกชั้นของสาร
• Stability – การรักษาสภาพและคุณสมบัติต่างๆของสารไว้ได้ในสภาวะปกติ
• Precision – ความเที่ยงตรง/ เป็นค่าที่แสดงถึงความสามารถของเครื่องมือวัดในการแสดงค่าเดิมเมื่อทำการวัดหลายครั้ง หรือความสามารถในการแสดงค่าซ้ำ (repeatability) ของเครื่องมือวัดภายใต้เงื่อนไขการวัดแบบเดิม
• Accuracy – ความถูกต้องแม่นยำ/ เป็นค่าที่แสดงถึงความสามารถของเครื่องมือวัดในการแสดงค่าที่ใกล้เคียงกับค่าจริงมากเพียงใด
• Matrix – เป็นสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย (solvent) เช่น Acetone, Nitric acid, Methanol และHydrochloric acid เป็นต้น
• Traceability – ความสามารถในการสอบและติดตามสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ ซึ่งใช้ในทุกขั้นตอนตั้งแต่สารตั้งต้นไปจนถึงกระบวนการผลิตและการกระจายสินค้า ตัวอย่างเช่น วัสดุอ้างอิงรับรอง (Certified Reference Material, CRM) ต้องสามารถสอบกลับได้ไปยังสารมาตรฐานระดับปฐมภูมิ (Primary standard)
• Uncertainty – ความไม่แน่นอน/ เป็นค่าที่บ่งบอกถึงความไม่สมบูรณ์หรือความผิดพลาดที่เกิดจากปัจจัยต่างๆในการวัด อาทิเช่น วิธีการวัด เครื่องมือวัด ผู้ปฏิบัติการ และสภาวะแวดล้อมในการวัด เป็นต้น โดยความไม่แน่นอนของการวัดเกิดขึ้นทุกครั้งในการแสดงความถูกต้องของการวัด ไม่ว่าจะเป็นขั้นตอนใดของความสามารถในการสอบกลับได้ (Traceability)
• Reproducibility - การวัดซ้ำได้/ ระดับความใกล้ของค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือวัด (instrument) ในเวลาที่แตกต่างกัน หรือค่าความสามารถในการแสดงค่าซ้ำ ซึ่งค่า reproducibility เกี่ยวข้องกับค่าความเที่ยงตรง (precision) ของเครื่องมือวัด
• Bias – ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจากความผิดพลาดของเครื่องมือวัด ซึ่งจะส่งผลให้การอ่านค่าซ้ำเกิดการคลาดเคลื่อนได้

เอเพกซ์ สรุปให้ ...

วัสดุอ้างอิง (RM) และวัสดุอ้างอิงรับรอง (CRM) เป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยยกระดับความน่าเชื่อถือของผลการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะในงานที่ต้องการความแม่นยำสูงและต้องอ้างอิงตามมาตรฐานสากล

การเลือกใช้ RM หรือ CRM ให้เหมาะสมกับลักษณะงาน จะช่วยลดความคลาดเคลื่อน เพิ่มความถูกต้องของผลลัพธ์ และสนับสนุนระบบคุณภาพให้เป็นไปตามมาตรฐาน เช่น ISO/IEC 17025

หากเข้าใจหลักการและการใช้งานอย่างถูกต้อง วัสดุอ้างอิงจะกลายเป็นเครื่องมือที่ช่วยให้การวิเคราะห์มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากยิ่งขึ้น