ISO 13843:2017
(Main)Water quality - Requirements for establishing performance characteristics of quantitative microbiological methods
Water quality - Requirements for establishing performance characteristics of quantitative microbiological methods
ISO 13843:2017 deals with characterization of microbiological methods. In terms of ISO 13843:2017, characterization means the study of parameters that can be measured to describe how the method is likely to perform in a given set of conditions, which can be described as performance characteristics. ISO 13843:2017 describes procedures for the determination of performance characteristics which can be used for subsequent validation or verification of methods. The emphasis is on selective quantitative methods and ISO 13843:2017 applies to all types of water. For methods that are not based upon direct microscopic count, colony count or most probable number, the applicability of the procedures described in ISO 13843:2017 should be considered carefully.
Qualité de l'eau — Exigences pour l'établissement des caractéristiques de performance des méthodes microbiologiques quantitatives
L'ISO 13843:2017 traite de la caractérisation des méthodes microbiologiques. Au sens de l'ISO 13843:2017, la caractérisation signifie l'étude de paramètres mesurables dans le but de décrire la manière dont les méthodes sont susceptibles d'être appliquées dans un ensemble donné de conditions, qui peuvent être décrits comme des caractéristiques de performance. L'ISO 13843:2017 décrit les modes opératoires pour la détermination des caractéristiques de performance qui peuvent être utilisées pour la validation ou la vérification ultérieure de méthodes. L'accent est mis sur les méthodes quantitatives sélectives et l'ISO 13843:2017 s'applique à tous les types d'eau. Pour les méthodes qui ne reposent pas sur un comptage microscopique direct, un comptage des colonies ou le nombre le plus probable, il convient de vérifier de manière approfondie l'applicabilité des modes opératoires décrits dans l'ISO 13843:2017.
General Information
- Status
- Published
- Publication Date
- 26-Jun-2017
- Technical Committee
- ISO/TC 147/SC 4 - Microbiological methods
- Drafting Committee
- ISO/TC 147/SC 4 - Microbiological methods
- Current Stage
- 9093 - International Standard confirmed
- Start Date
- 19-Sep-2022
- Completion Date
- 13-Dec-2025
Relations
- Effective Date
- 27-Oct-2012
Overview
ISO 13843:2017 - "Water quality - Requirements for establishing performance characteristics of quantitative microbiological methods" - defines how to characterize and document the performance of quantitative microbiological methods used for water testing. The standard focuses on establishing measurable performance characteristics (e.g., sensitivity, specificity, limits of detection, precision) that support subsequent method validation or verification. It applies to all types of water and emphasizes selective quantitative methods such as colony count, most probable number (MPN) and direct microscopic count, while noting special considerations for newer molecular methods (qPCR, FISH).
Key topics and requirements
ISO 13843:2017 provides procedures, experimental designs and guidance for determining method performance. Key technical topics include:
- Characterization vs verification: distinction between generating performance data (characterization) and demonstrating conformance in a specific lab (verification).
- Categorical performance: assessment of sensitivity, specificity, efficiency, selectivity, false positive/negative rates and relative recovery.
- Working range and limits: procedures to determine upper limits, and considerations for lower limits of detection for quantitative methods.
- Precision: experimental designs for repeatability (within-run), intralaboratory reproducibility and interlaboratory reproducibility.
- Robustness: assessment of effects due to changes in time, temperature and critical parameters.
- Uncertainty of counting: models and experiments for uncertainty in colony counts, MPN and microscopic counts.
- Study design guidance: sample selection, number of samples, confirmation procedures and worked examples.
- Annexes: normative and informative annexes cover mathematical models, assessment of limits, operational variability, uncertainty of counting and collaborative study designs.
Practical applications and users
ISO 13843 is used to produce robust, traceable evidence of how a quantitative microbiological method performs in real-world water testing. Typical uses:
- Laboratories performing method development, validation or single-laboratory verification.
- Manufacturers of microbiological test kits and instrumentation preparing performance dossiers.
- Accreditation bodies and regulatory agencies reviewing method performance claims.
- Environmental, drinking water and public health laboratories establishing routine quality assurance.
- Researchers comparing classical culture-based methods with molecular approaches (qPCR, FISH).
By following ISO 13843, organizations can better quantify method limitations (LOD, linear range), improve reproducibility, reduce false results and support regulatory acceptance.
Related standards
- ISO 17994:2014 - Water quality - Requirements for the comparison of the relative recovery of microorganisms by two quantitative methods (referenced in ISO 13843).
- ISO/TR 13843:2000 - earlier technical report replaced by ISO 13843:2017.
Keywords: ISO 13843, water quality, microbiological methods, performance characteristics, sensitivity specificity, repeatability reproducibility, limit of detection, validation, quantitative microbiology.
ISO 13843:2017 - Water quality -- Requirements for establishing performance characteristics of quantitative microbiological methods
ISO 13843:2017 - Qualité de l'eau -- Exigences pour l'établissement des caractéristiques de performance des méthodes microbiologiques quantitatives
Frequently Asked Questions
ISO 13843:2017 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Water quality - Requirements for establishing performance characteristics of quantitative microbiological methods". This standard covers: ISO 13843:2017 deals with characterization of microbiological methods. In terms of ISO 13843:2017, characterization means the study of parameters that can be measured to describe how the method is likely to perform in a given set of conditions, which can be described as performance characteristics. ISO 13843:2017 describes procedures for the determination of performance characteristics which can be used for subsequent validation or verification of methods. The emphasis is on selective quantitative methods and ISO 13843:2017 applies to all types of water. For methods that are not based upon direct microscopic count, colony count or most probable number, the applicability of the procedures described in ISO 13843:2017 should be considered carefully.
ISO 13843:2017 deals with characterization of microbiological methods. In terms of ISO 13843:2017, characterization means the study of parameters that can be measured to describe how the method is likely to perform in a given set of conditions, which can be described as performance characteristics. ISO 13843:2017 describes procedures for the determination of performance characteristics which can be used for subsequent validation or verification of methods. The emphasis is on selective quantitative methods and ISO 13843:2017 applies to all types of water. For methods that are not based upon direct microscopic count, colony count or most probable number, the applicability of the procedures described in ISO 13843:2017 should be considered carefully.
ISO 13843:2017 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 07.100.20 - Microbiology of water. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 13843:2017 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO/TR 13843:2000. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13843
First edition
2017-06
Water quality — Requirements
for establishing performance
characteristics of quantitative
microbiological methods
Qualité de l’eau — Exigences pour l’établissement des caractéristiqes
de performance des méthodes microbiologiques quantitatives
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Basic concepts . 6
4.1 General . 6
4.2 Characterization . 7
4.3 Verification . 8
4.4 Method comparison . 8
4.5 Samples . 9
5 Specifications: some guideline values . 9
6 Designs for determining performance characteristics of a method .10
6.1 General considerations .10
6.2 Determination of sensitivity, specificity, efficiency, selectivity, false positive rate
and false negative rate .10
6.2.1 Type of samples to be used .10
6.2.2 Number of samples .11
6.2.3 Procedure .11
6.2.4 Categorical performance characteristics .11
6.2.5 Worked example . . .12
6.3 Determination of the upper limit and consideration of the lower limit of detection .14
6.3.1 Working range .14
6.3.2 Upper limit related to linearity.14
6.3.3 Type and number of samples to be used .14
6.3.4 Worked example . . .15
6.3.5 The lower limit of detection .16
6.4 Assessment of precision: Determination of repeatability and reproducibility .16
6.4.1 General.16
6.4.2 Repeatability .17
6.4.3 Intralaboratory reproducibility .18
6.5 Robustness .20
6.5.1 General.20
6.5.2 Experimental designs for effects due to time and temperature .20
6.6 Relative recovery .21
6.6.1 General.21
6.6.2 Determination of relative recovery .21
6.7 Uncertainty of counting .22
6.7.1 General.22
6.7.2 Experimental design for assessing the uncertainty of counting colonies .22
6.7.3 Example of individual (or personal) uncertainty of counting colonies .22
6.7.4 Example of intralaboratory uncertainty of counting colonies .23
6.7.5 Example of intralaboratory uncertainty of reading MPN .23
7 Designs for single laboratory verification of a method .24
7.1 General considerations .24
7.2 Calculation of sensitivity, specificity, efficiency, selectivity, false positive rate and
false negative rate .24
7.2.1 Type of sample to be used .24
7.2.2 Number of samples .25
7.2.3 Procedure for confirmation .25
7.2.4 Categorical performance characteristics .25
7.3 Determination of repeatability .26
7.4 Uncertainty of counting .26
7.5 Procedure for single laboratory verification .26
Annex A (informative) Mathematical models of variation.30
Annex B (normative) Assessment of the lower limits .40
Annex C (normative) Assessment of the upper limit .43
Annex D (normative) Determination of the operational variability in repeatability and
intralaboratory reproducibility conditions .44
Annex E (normative) Uncertainty of counting .48
Annex F (normative) Determination of the operational variability (interlaboratory
reproducibility) in a collaborative performance study .50
Annex G (informative) Glossary of principal symbols .58
Bibliography .60
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 4,
Microbiological methods.
This first edition of ISO 13843 cancels and replaces ISO/TR 13843:2000, which has been technically
revised.
Introduction
Methods are considered microbiological when the quantitative estimate is based on counting of
microbial particles either directly with the aid of a microscope or indirectly on the basis of growth
(multiplication) into colonies, turbidity, a colour change or fluorescence. The principles and procedures
within the scope of this document are commonly known as microscopic count, most probable number
(MPN) and colony count. Most of the procedures for the determination of performance characteristics
described in this document are applicable to all three types of method. However, where the procedures
are not applicable, alternative suggestions are made within the body of the document or in Annexes D
and E (for repeatability, reproducibility and uncertainty of counting).
Plaque counts of bacteriophages are in most respects similar to bacterial colony counts.
Some of the ”newer” microbiological methods such as those utilizing fluorescent in situ hybridization
(FISH) or polymerase chain reaction (PCR) can also be covered by this document. However, they may
require special consideration, depending upon how they are used. The issues of importance in these
situations include the mechanism of determining the numbers of microbes present (e.g. standard curve
for qPCR or microscopic count for FISH) and the viability of the organisms detected. If such techniques
are used for confirmation as part of a method then all sections of this document are relevant.
While not essential, during the characterization of microbiological methods it may be beneficial
to generate data using stressed organisms. Various methods can be used to stress organisms, but
the two that are most useful for water are disinfectant stress (usually chlorine injury) and nutrient
depletion caused by organisms being in a low nutrient environment (i.e. drinking water and other
oligotrophic waters) for a period prior to testing. The effect on some of the performance characteristics
of “stressing” organisms is almost totally dependent on the type and degree of stress applied and it is
inappropriate to include such detail in this document. However, there are descriptions in the literature
that laboratories can follow in case they should wish to determine performance characteristics of a
method with stressed cells.
vi © ISO 2017 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13843:2017(E)
Water quality — Requirements for establishing
performance characteristics of quantitative
microbiological methods
1 Scope
This document deals with characterization of microbiological methods. In terms of this document,
characterization means the study of parameters that can be measured to describe how the method is
likely to perform in a given set of conditions, which can be described as performance characteristics.
The document describes procedures for the determination of performance characteristics which can be
used for subsequent validation or verification of methods.
The emphasis is on selective quantitative methods and this document applies to all types of water. For
methods that are not based upon direct microscopic count, colony count or most probable number, the
applicability of the procedures described in this document should be considered carefully.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 17994:2014, Water quality — Requirements for the comparison of the relative recovery of
microorganisms by two quantitative methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org ./ obp
3.1
accuracy
measurement accuracy
closeness of agreement between a measured quantity value and an assigned quantity value of a
measurand
Note 1 to entry: The concept ‘measurement accuracy’ is not a quantity and is not given a numerical quantity
value. A measurement is said to be more accurate when it offers a smaller measurement error.
Note 2 to entry: ‘Measurement accuracy’ is sometimes understood as closeness of agreement between measured
quantity values that are being attributed to the measurand.
[16]
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 2.13 , modified — “…a true quantity value” replaced by “… an
assigned quantity value; Notes 1 and 2 to entry added]
3.2
analyte
component represented in the name of a measurable quantity
Note 1 to entry: In water microbiology, the analyte is ideally defined as a list of taxonomically defined species.
In most cases, in practice the analyte can only be defined by group designations less accurate than taxonomic
definitions.
[14]
[SOURCE: ISO 17511:2003, 3.2 ]
3.3
analytical portion
test portion
volume of particle suspension (sample) inoculated into a detector unit (agar plate, membrane filter, test
tube, microscopic grid square)
3.4
bias
measurement bias
estimate of a systematic measurement error, or the systematic difference between the quantitative
assigned value and the average of measurement replicate results
3.5
categorical characteristics
method performance characteristic numerically expressed as a relative frequency based on P/A or
+/‑ classification
3.6
colony-forming unit
CFU
colony‑forming particle
CFP
organism (or cluster of organisms) with the ability to form a colony under certain specified conditions
Note 1 to entry: The term was originally introduced to convey the idea that a colony may originate not only from
a single cell but from a solid chain or aggregate of cells, a cluster of spores, a piece of mycelium, etc. It mistakenly
equates the number of colonies observed to the number of living entities seeded on the medium. Growth unit,
viable particle, propagule and germ are terms with the same meaning but convey the original idea better and
apply not only to colony count methods but also to the most probable number (MPN).
3.7
collaborative method performance
method or laboratory performance test where several laboratories join in an experiment planned and
co‑ordinated by a leader laboratory
Note 1 to entry: Collaborative tests are mainly of two types. Intercalibration exercises are made to allow
laboratories to compare their analytical results with those of other participating laboratories.
Note 2 to entry: Method performance tests produce precision estimates (repeatability, reproducibility) out of data
accumulated when several participating laboratories study identical samples with a strictly standardized method.
3.8
confirmed colony count
verified colony count
presumptive colony count corrected for false positives
Note 1 to entry: Mathematically:
k
pc= c
n
where
2 © ISO 2017 – All rights reserved
c is the presumptive count;
p is the true positive rate;
n is the number of presumptive positives isolated for confirmation;
k is the number confirmed.
3.9
corroborated count
count obtained when using a secondary confirmation procedure
3.10
detection level
minimum concentration of organisms that produce evidence of growth with a probability of P = 0,95
when inoculated into a specified culture medium and incubated under defined conditions
Note 1 to entry: The theoretical level that conforms to this definition is an average of three viable cells in an
inoculum volume.
3.11
detection set
combination of plates or tubes on which quantitative estimation of sample microbial concentration
is based
Note 1 to entry: The detection set is the set of plates or tubes utilized for numerical estimation of a single value.
EXAMPLE Parallel plates of a suspension, plates from consecutive dilutions, 3 × 5 tube MPN system,
microtitre plate.
3.12
detector
particle detector
plate of solid matrix or a tube of liquid containing a nutrient medium for counting or detecting
biologically active particles
3.13
efficiency
E
fraction of colonies that are correctly assigned as positives and negatives
Note 1 to entry: Mathematically:
ad+
E =
n
where
a is the number of typical colonies confirmed as being the target organism (true positives);
d is the number of atypical colonies confirmed as not being the target organism (true negatives);
n is the total number of colonies tested for confirmation.
3.14
false negative
result indicated by the test method to be negative which has subsequently been shown to contain the
target organism
3.15
false positive
result indicated by the test method to be positive which was subsequently shown not to contain the
target organism
3.16
germ
entity capable of biological activity (e.g. respiration or reproduction in a nutrient medium)
3.17
limit of determination
lowest analyte concentration per analytical portion where the expected relative standard uncertainty,
equals a specified value
3.18
method-defined count
count obtained by using only the procedures in the described method
3.19
negative binomial distribution
particular “overdispersed” statistical distribution of counts
2 22
Note 1 to entry: Its variance can be expressed as sx=+ux ()x =mean .
Note 2 to entry: In this document, the square of the relative operational standard deviation (u ) is substituted for
the inverse of the exponent (1/k) of the standard equation for the negative binomial distribution.
3.20
outlier
member of a set of values which is inconsistent with other members of that set
Note 1 to entry: An extreme value which normally appears randomly in less than 1 % of repetitive tests, but more
frequently if abnormal situations occur. Statistical test procedures can be used to quantify this probability.
3.21
over-dispersion
variation in excess of Poisson randomness
Note 1 to entry: Detected qualitatively by the Poisson index of dispersion and measured quantitatively by
estimating the parameter u (relative operational standard deviation) of the negative binomial distribution.
3.22
parallel counts
particle or colony numbers in equal analytical portions drawn from the same suspension
3.23
Poisson distribution
fully random distribution of particle numbers when sampling a perfectly mixed suspension
Note 1 to entry: The probability P(k) of observing exactly k units in a test portion when the mean equals µ is
calculated from
k
u
−μ
Pk()= e
k!
4 © ISO 2017 – All rights reserved
3.24
precision
measurement precision
closeness of agreement between indications or measured quantity values obtained by replicate
measurements on the same or similar objects under specified conditions
Note 1 to entry: Measurement precision is usually expressed numerically by measures of imprecision, such as
standard deviation, variance, or coefficient of variation under the specified conditions of measurement.
Note 2 to entry: The ‘specified conditions’ can be, for example, repeatability conditions of measurement,
intermediate precision conditions of measurement, or reproducibility conditions of measurement (see
[4]
ISO 5725-3 ).
Note 3 to entry: Measurement precision is used to define measurement repeatability, intermediate measurement
precision, and measurement reproducibility.
3.25
proportionality
agreement of observed particle counts with the volume (or dilution) of a series of analytical portions
from a common root suspension
Note 1 to entry: Proportionality is evaluated as the log‑likelihood ratio statistic G with n-1 degrees of freedom.
3.26
recovery
general term used for the number of particles estimated in a test portion or sample, with the
understanding that there is a true (although unknown) number of particles of which 100 % or less are
“recovered” by the employed methodology
[12]
Note 1 to entry: Another similar term commonly used is productivity (see ISO 11133 ).
3.27
relative recovery
ratio of colony counts obtained by two methods tested on equal test portions of the same suspension
3.28
relative operational standard deviation
u
operational variability, expressed as a relative standard uncertainty, associated with the technical
steps of the analytical procedure
Note 1 to entry: The relative operational standard deviation is often expressed in percent.
3.29
relative operational variance
u
over-dispersion constant, the square of relative operational standard deviation
3.30
relative standard deviation
u
rel
estimate of the standard deviation of a population from a sample of n results divided by the mean of
that sample
3.31
relative variance
u
rel
square of relative standard deviation
3.32
repeatability
measurement repeatability
measurement precision under a set of repeatability conditions of measurement
3.33
repeatability conditions
condition of measurement, out of a set of conditions that includes the same measurement procedure,
same operators, same measuring system, same operating conditions and same location, and replicate
measurements on the same or similar objects over a short period of time
3.34
reproducibility
measurement reproducibility
measurement precision under reproducibility conditions of measurement
[2] [3]
Note 1 to entry: Relevant statistical terms are given in ISO 5725‑1 and ISO 5725-2 .
3.35
reproducibility conditions
condition of measurement, out of a set of conditions that includes different locations, operators,
measuring systems, and replicate measurements on the same or similar objects
3.36
robustness
insensitivity of an analytical method to small changes in procedure
Note 1 to entry: To examine the robustness it is advisable to “abuse” the method in a controlled way.
3.37
sensitivity
fraction of the total number of positive cultures or colonies correctly assigned in the presumptive
inspection
3.38
specificity
fraction of the total number of negative cultures or colonies correctly assigned in the presumptive
inspection
3.39
standard uncertainty
uncertainty of the result of a measurement expressed as a standard deviation
3.40
uncertainty of counting
relative standard deviation of results of repeated counting of the colonies or particles of the same
plate(s) or field(s) under stipulated conditions (same person, different persons in one laboratory)
3.41
verification
performance of a second characterization by a different laboratory to confirm the results of the original
characterization
4 Basic concepts
4.1 General
As far as particle statistics are concerned, microscopic counts obey the same laws as viable counts but
they are, with the exception of microcolony methods, free from the biological problems associated with
growth. Differential stains, specifically labelled complexes or other agents used for finding the target
6 © ISO 2017 – All rights reserved
do not change the basic principles. The same principles as those used with selective colony methods
can be applied. For a more detailed understanding of the theory and application of the formulae used in
this document, the mathematical basis for the variation encountered in all of these types of method is
described in Annex A.
4.2 Characterization
The characterization of a microbiological method is largely based upon the examination and expression
of the performance characteristics of that method.
Characterization is a process of providing information about the likely performance of that procedure
under a specific set of circumstances. It is not the intention of this document to provide guideline values
for each of the specified performance characteristics but rather to give guidance on which parameters
should be determined and how best to derive them for comparative purposes. Methods that have “poor”
performance characteristics may still be useful.
Characterization is an exploratory process with the aim of establishing the likely set of performance
characteristics of a new, modified or otherwise inadequately characterized method. It should result in
numerical and descriptive specifications for the performance and include a detailed and unambiguous
description of the target of interest (such as positive colony, tube or plaque). However the values
generated should not be used as limits since they may change depending on the laboratory, matrix or
even specific samples.
Characterization is performed by a single laboratory in the first instance to determine the likely
performance of a test method in a specific laboratory.
A collaborative method performance study can be performed as an additional step to evaluate the
interlaboratory performance characteristics.
NOTE A laboratory developing an in‑house method or a variant of an existing standard could carry out the
steps of characterization.
It is imperative that technicians involved in the characterization of a method have considerable
experience with other microbiological methods.
The performance characteristics covered by this document are listed in Table 1.
Table 1 — Performance characteristics described in the document
Parameter Definition
a, b, c e
Sensitivity fraction of the total positives correctly assigned in the presumptive count
a, b, c f
Specificity fraction of the total negatives correctly assigned in the presumptive count
a, b
False positive rate fraction of positive results (e.g. typical colonies) that are subsequently shown to
be due to non-target organisms
a, b
False negative rate fraction of negative results (e.g. atypical colonies) shown to be target organisms
a, b, c
Selectivity ratio of the number of target colonies to the total number of colonies in the sam-
ple volume
a, b
Efficiency fraction of total colonies correctly assigned in the presumptive count
a
Required for determination of the performance characteristics.
b
Required for single laboratory verification.
c Guidance specification given.
d
Methods for interlaboratory reproducibility and precision are described in Annex F. Use of these methods should be
considered when interlaboratory performance is paramount, for example when methods are being developed for regulatory
compliance.
e
Positives may be colony counts, positive reaction vessels (MPN) or cell counts.
f
Negatives may be atypical colonies, negative reaction vessels (MPN) or cells without the specific characteristics
required.
Table 1 (continued)
Parameter Definition
a
Upper limit upper end of the working range for which the method is useful (i.e. the maximum
countable colonies per plate, or other detection systems)
a, b, c
Repeatability precision under repeatability conditions (same operators, same operating condi-
tions, short period of time, .)
a d
Reproducibility precision under intralaboratory reproducibility conditions
a
Robustness measure of the capacity of a test to remain unaffected by small but deliberate
variations in testing conditions (e.g. temperature)
a
Relative recovery efficiency with which a method recovers target organisms from a sample when
compared to another procedure
(This comparison shall be done where an alternative method for the same organ-
ism exists. Comparison with an ISO reference method is preferred.)
a, b
Uncertainty of counting relative standard deviation of replicate counts of the target obtained by repeated
counting (plates, fields, tubes, etc.) under stipulated conditions (same person,
different person, same laboratory, etc.)
a
Required for determination of the performance characteristics.
b
Required for single laboratory verification.
c Guidance specification given.
d
Methods for interlaboratory reproducibility and precision are described in Annex F. Use of these methods should be
considered when interlaboratory performance is paramount, for example when methods are being developed for regulatory
compliance.
e
Positives may be colony counts, positive reaction vessels (MPN) or cell counts.
f
Negatives may be atypical colonies, negative reaction vessels (MPN) or cells without the specific characteristics
required.
While interlaboratory reproducibility and precision do not form part of the performance characteristics
described in the body of this document, in certain situations knowledge of these parameters is highly
desirable. Such situations include when methods are being used for regulatory compliance or when
data from a variety of laboratories are being compared for any of a number of reasons. For this reason,
suggested methods to determine interlaboratory reproducibility are described in Annex F.
4.3 Verification
Verification takes place when a laboratory proceeds to implement a method developed elsewhere.
Verification focuses on gathering evidence that the laboratory is able to generate performance data
similar to those established in primary characterization. It is not helpful to establish limits on the
various components of method characterization since these can vary dependent on many aspects of the
method, type of sample and performing laboratory. The verification data should be used to establish
the type and quality of data likely to be generated by the laboratory with a given procedure and any
given sample type.
Typically, verification uses selected and simplified forms of the same procedures used in method
characterization, but possibly extended over a longer time. Natural samples are the optimal test
materials and the work need only address those aspects of the method performance that are of interest
to the laboratory. The requirements for single laboratory verification are described in Clause 7.
4.4 Method comparison
Method performance consists of many aspects. There is neither a single test of method comparison
nor numerical criteria for it. One method may be superior in specificity but inferior in recovery. All
the collective information about robustness, precision and specificity gained during characterization
tests can be used for method comparison. The methods only need to be tested in parallel for recovery
comparisons.
8 © ISO 2017 – All rights reserved
It is necessary to apply two methods in parallel on the same samples when developing an in‑house
method, and also when collecting information to justify the use of an alternative method. Relative
recovery studies of an alternative method against a reference method organized according to
ISO 17994 involve preferably a wide range of samples and participation by a number of laboratories
allowing the expansion of the sample range over large geographical areas. However, sometimes it may
be necessary to verify the result of an alternative method recovery study under ecological conditions
or in a geographical area not represented in the earlier collaborative trial. When a laboratory only
needs to confirm the comparison result of a method already tested and officially accepted, it can
take full advantage of the previous test results. The laboratory should have access to the report of
the collaborative comparison. Accordingly, it should have at its disposal estimates of the mean and
standard deviation of the relative difference. Formula (3) given in ISO 17994:2014, 5.4.3 can be applied
to estimate the recommended number of samples. However, whatever the result of the calculation, the
number of samples should not be less than thirty.
A method giving the highest recovery of confirmed target organisms is obviously the best when
confirmation is required for routine use. A method giving somewhat lower recovery but not requiring
confirmation may be preferable. If high false negative rates or false positive rates observed in
characterization cannot be corrected by more refined target colony definitions or other procedures,
the method may be deemed invalid. The comparison of two microbiological methods should include
a comparison of their performance characteristics (i.e. characterization) together with a side by side
comparison of recovery, using naturally contaminated or spiked samples as specified in ISO 17994.
4.5 Samples
It is a popular concept that the characterization and comparison of methods should be performed with
natural samples with natural concentrations of microbes. While conceptually this is a good idea, there
are exceptions under some circumstances.
Artificial samples (reference materials and spiked samples) are used in internal and external quality
assurance systems to ensure the basic proficiency of the laboratories participating in method
characterization exercises.
Spiking may be useful and even necessary in verification or whenever it is difficult to find natural
samples with target organisms. The optimal concentration range for the characterization of
microbiological methods is narrower than the projected working range. High concentrations are
unnecessary. Such samples resemble pure cultures and do not put the performance of the method or of
the laboratory to test.
Samples with very low bacterial content need to be studied for public health reasons but are not ideally
suited for method comparisons and other characterization exercises for statistical reasons. However,
their use is unavoidable in many situations. In particular, where a method seeks to identify two types
of target organisms on the same plate (e.g. total coliforms and E. coli), low numbers of organisms are
usually unavoidable.
The number and variety of samples examined need to be appropriate. Without the help of statistics,
there are no objective ways of making a decision. In some instances, the first sample studied might give
the answer that the method is not good enough. Usually, however, more samples are needed. Choosing
too few samples may not yield representative results.
Specific guidelines on the numbers and types of samples (together with their microbial content) are
given in 6.1.
5 Specifications: some guideline values
Historically, standards have provided little help for laboratories seeking to make sure that they apply
the methods well and obtain valid results. What seems to be lacking is a concise presentation of
what laboratories should do to verify that the method also works in their hands properly and how to
distinguish between good and bad performance.
A clause of performance characteristics shall be added to all ISO standards that deal with water
microbiology methods and refer to defined microbes or groups of microbes.
The format for colony count methods might include the following:
a) Sensitivity: Generally greater than 90 %;
b) Specificity: Generally greater than 80 %;
c) Selectivity: Results are generally not valid if selectivity is less than 10 %.
d) Uncertainty of counting: Individual counting uncertainty (one person) remains normally below
u = ± 0,03. Intralaboratory uncertainty of counting is below u = ± 0,05. Intralaboratory
rel rel
uncertainty of counting greater than 0,1 is a certain sign of problems or difficulties.
e) Repeatability (parallel plating): Variation is within the Poisson distribution. If not, the extent of
over-dispersion should be given.
f) Upper limit: For membrane filtration methods, a range that has been quoted is 0 CFU to 80 CFU
while for plate count methods using a 90 mm Petri dish, the range may be 0 CFU to 300 CFU. The
surface area of a 47 mm membrane filter is approximately 25 % of that of a 90 mm Petri dish.
These upper limits are dependent upon the extent of background (non-target) growth, the number
of different types of target organisms (e.g. total coliforms and E. coli) and colony size.
6 Designs for determining performance characteristics of a method
6.1 General considerations
While it is generally better to use samples that are naturally contaminated with the target organisms, in
some situations this does not facilitate the determination of the performance characteristic of interest.
In such situations, the use of reference materials may be appropriate. Alternatively, samples can be
“spiked” with known numbers of target organisms obtained from commercial sources.
Whichever procedure is used to prepare samples, attention should be paid to adequate mixing to
facilitate a random distribution of organisms. The desired number of target organisms in the sample
is dependent upon the method of interest but typically a range of 10 to 60 colony forming units per
test portion will be practical. The number is a compromise between a desirable higher number and the
number of colonies that is practical for a membrane or plate.
6.2 Determination of sensitivity, specificity, efficiency, selectivity, false positive rate and
false negative rate
6.2.1 Type of samples to be used
Appropriate samples are prepared containing 20 to 80 total colony forming units (10 to 60 CFU target
organisms) per test portion. The samples are then examined by the procedure being studied. Typical
and atypical colonies (i.e. those having the typical appearance of the target organism and those not
having the typical appearance of the target organism) are counted. All typical and atypical colonies are
then identified using an appropriate procedure which could include commercially available microbial
identification kits, DNA sequencing or other specified procedures.
The method of preparation of samples will vary depending on the method and the types of samples
typically analysed. If naturally contaminated samples are available with an appropriate level of
targe
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13843
Première édition
2017-06
Qualité de l’eau — Exigences pour
l’établissement des caractéristiqes
de performance des méthodes
microbiologiques quantitatives
Water quality — Requirements for establishing performance
characteristics of quantitative microbiological methods
Numéro de référence
©
ISO 2017
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Concepts de base . 7
4.1 Généralités . 7
4.2 Caractérisation . 7
4.3 Vérification . 8
4.4 Comparaison des méthodes. 9
4.5 Échantillons . 9
5 Spécifications: quelques valeurs guides .10
6 Plans d’expériences pour la détermination des caractéristiques de performance
d’une méthode .11
6.1 Considérations d’ordre général .11
6.2 Détermination de la sensibilité, de la spécificité, de l’efficacité, de la sélectivité, du
taux de faux positifs et du taux de faux négatifs .11
6.2.1 Type d’échantillons à utiliser .11
6.2.2 Nombre d’échantillons.11
6.2.3 Mode opératoire .11
6.2.4 Caractéristiques de performance de catégories .12
6.2.5 Exemple pratique .13
6.3 Détermination de la limite supérieure et prise en considération de la limite
inférieure de détection .15
6.3.1 Gamme de travail .15
6.3.2 Limite supérieure liée à la linéarité .15
6.3.3 Type et nombre d’échantillons à utiliser .15
6.3.4 Exemple pratique .16
6.3.5 Limite inférieure de détection .17
6.4 Estimation de la fidélité: détermination de la répétabilité et de la reproductibilité .17
6.4.1 Généralités .17
6.4.2 Répétabilité .18
6.4.3 Reproductibilité intralaboratoire .19
6.5 Robustesse .21
6.5.1 Généralités .21
6.5.2 Plans d’expériences pour les effets dus à la durée et à la température .21
6.6 Rendement relatif .22
6.6.1 Généralités .22
6.6.2 Détermination du rendement relatif .22
6.7 Incertitude de comptage . .23
6.7.1 Généralités .23
6.7.2 Plan d’expériences pour l’évaluation de l’incertitude de comptage des colonies 23
6.7.3 Exemple d’incertitude individuelle (ou personnelle) de comptage des colonies .23
6.7.4 Exemple d’incertitude intralaboratoire de comptage des colonies .24
6.7.5 Exemple d’incertitude de lecture intralaboratoire de NPP .25
7 Plans d’expériences pour la vérification d’une méthode par un seul laboratoire .25
7.1 Considérations d’ordre général .25
7.2 Calcul de la sensibilité, de la spécificité, de l’efficacité, de la sélectivité, du taux de
faux positifs et du taux de faux négatifs .26
7.2.1 Type d’échantillon à utiliser .26
7.2.2 Nombre d’échantillons.26
7.2.3 Procédure de confirmation .26
7.2.4 Caractéristiques de performance de catégories .26
7.3 Détermination de la répétabilité .27
7.4 Incertitude de comptage . .28
7.5 Procédure pour la vérification par un seul laboratoire .28
Annexe A (informative) Modèles mathématiques de variation .31
Annexe B (normative) Évaluation des limites inférieures .41
Annexe C (normative) Évaluation de la limite supérieure .44
Annexe D (normative) Détermination de la variabilité opérationnelle dans des conditions
de répétabilité et de reproductibilité intralaboratoire .45
Annexe E (normative) Incertitude de comptage .49
Annexe F (normative) Détermination de la variabilité opérationnelle (reproductibilité
interlaboratoires) dans une étude collaborative de performances .51
Annexe G (informative) Glossaire des principaux symboles .59
Bibliographie .61
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ foreword .html.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 147, Qualité de l’eau, sous-comité
SC 4, Méthodes microbiologiques.
Cette première édition de l’ISO 13843 annule et remplace l’ISO/TR 13843:2000 qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Introduction
Les méthodes sont considérées comme étant microbiologiques lorsque l’estimation quantitative
repose sur le comptage des particules microbiologiques, soit directement à l’aide d’un microscope, soit
indirectement en se basant sur la croissance (multiplication) des colonies, l’apparition d’une turbidité,
un changement de couleur ou la fluorescence. Les principes et les modes opératoires entrant dans le
domaine d’application du présent document sont généralement le comptage à l’aide d’un microscope,
le nombre le plus probable (NPP) et le comptage de colonies. La plupart des modes opératoires pour la
détermination des caractéristiques de performance décrits dans le présent document, sont applicables
aux trois types de méthodes. Toutefois, lorsque les modes opératoires ne sont pas applicables, des
méthodes alternatives sont suggérées dans le corps du présent document ou aux Annexes D et E (pour la
répétabilité, la reproductibilité et l’incertitude du comptage).
Dans la plupart des cas, les comptages de plages de bactériophages sont similaires aux comptages de
colonies bactériennes.
Certaines des méthodes microbiologiques « plus récentes », telles que celles utilisant l’hybridation
in situ fluorescente (FISH) ou l’amplification en chaîne par polymérase (PCR), peuvent être couvertes
par le présent document. Cependant, il est possible qu’elles nécessitent une approche spéciale, selon
la manière dont elles sont utilisées. Dans ces situations, les questions importantes comprennent le
mécanisme de détermination des nombres de microbes présents (par exemple, la courbe d’étalonnage
pour la qPCR ou le comptage microscopique pour la méthode FISH) et la viabilité des organismes
détectés. Si de telles techniques sont utilisées pour la confirmation dans le cadre d’une méthode utilisée,
tous les articles du présent document sont alors pertinents.
Bien que cela ne soit pas essentiel, il peut être intéressant, lors de la caractérisation des méthodes
microbiologiques, de produire des données en utilisant des organismes stressés. Diverses méthodes
peuvent être utilisées pour stresser des organismes, mais les deux méthodes les plus utiles pour
l’eau sont celles qui utilisent les désinfectants pour stresser les organismes (habituellement stress au
chlore) et l’épuisement des nutriments causé par les organismes dans un environnement pauvre en
nutriments (c’est-à-dire, eau potable et autres eaux oligotrophes) pendant un intervalle de temps donné
avant les essais. L’effet de certaines des caractéristiques de performance des organismes «stressés»
dépend presque totalement du type et du degré de contrainte «stress» appliqués et l’ajout de tels détails
dans le présent document est inapproprié. Cependant, des ouvrages de référence décrivent des modes
opératoires que les laboratoires peuvent suivre lorsqu’ils souhaitent déterminer les caractéristiques de
performance d’une méthode avec des cellules stressées.
vi © ISO 2017 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 13843:2017(F)
Qualité de l’eau — Exigences pour l’établissement
des caractéristiqes de performance des méthodes
microbiologiques quantitatives
1 Domaine d’application
Le présent document traite de la caractérisation des méthodes microbiologiques. Au sens du présent
document, la caractérisation signifie l’étude de paramètres mesurables dans le but de décrire la
manière dont les méthodes sont susceptibles d’être appliquées dans un ensemble donné de conditions,
qui peuvent être décrits comme des caractéristiques de performance. Le document décrit les modes
opératoires pour la détermination des caractéristiques de performance qui peuvent être utilisées pour
la validation ou la vérification ultérieure de méthodes.
L’accent est mis sur les méthodes quantitatives sélectives et le présent document s’applique à tous les
types d’eau. Pour les méthodes qui ne reposent pas sur un comptage microscopique direct, un comptage
des colonies ou le nombre le plus probable, il convient de vérifier de manière approfondie l’applicabilité
des modes opératoires décrits dans le présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 17994:2014, Qualité de l’eau — Exigences pour la comparaison du rendement relatif des
microorganismes par deux méthodes quantitatives
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ ;
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org ./ obp.
3.1
exactitude
exactitude de mesure
étroitesse de l’accord entre une valeur mesurée et une valeur assignée d’un mesurande
Note 1 à l’article: L’exactitude de mesure n’est pas une grandeur et ne s’exprime pas numériquement. Un mesurage
est quelquefois dit plus exact s’il fournit une plus petite incertitude de mesure.
Note 2 à l’article: L’exactitude de mesure est quelquefois interprétée comme l’étroitesse de l’accord entre les
valeurs mesurées qui sont attribuées au mesurande.
[16]
[SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 2.13, modifiée — remplacement de «… une valeur vraie» par
«. une valeur assignée»; ajout des Notes 1 et 2 à l’article]
3.2
analyte
composant représenté au nom d’une grandeur mesurable
Note 1 à l’article: En microbiologie de l’eau, l’analyte est de préférence défini par une liste d’espèces définies
de manière taxonomique. Dans la plupart des cas pratiques, l’analyte peut uniquement être défini par des
désignations de groupe moins précises que les définitions taxonomiques.
[14]
[SOURCE: ISO 17511:2003, 3.2]
3.3
prise analytique
prise d’essai
volume d’une suspension de particules (échantillon) inoculé dans une unité de détecteur (boîte de
gélose, membrane filtrante, tube d’essai, grille carrée microscopique)
3.4
biais
biais de mesure
estimation d’une erreur systématique ou de la différence systématique entre la valeur quantitative
assignée et la moyenne des résultats répétés d’un mesurage
3.5
caractéristiques de catégorie
caractéristique de performance de la méthode exprimée numériquement sous forme de fréquence
relative basée sur une classification P/A ou ±
3.6
unité formant colonie
UFC
particule formant colonie
PFC
organisme (ou groupe d’organismes) pouvant former une colonie dans certaines conditions spécifiées
Note 1 à l’article: Ces termes ont été introduits à l’origine pour communiquer l’idée qu’une colonie peut provenir
non seulement d’une seule cellule mais également d’une chaîne solide ou d’un agrégat de cellules, d’un groupe
de spores, d’un morceau de mycélium, etc. On considère, à tort, que le nombre de colonies observé est égal au
nombre d’entités vivantes ensemencées dans le milieu. L’unité de croissance, la particule viable, la propagule et
le germe sont des termes ayant la même signification, mais qui transmettent mieux l’idée initiale et s’appliquent
non seulement aux méthodes de comptage des colonies mais aussi au nombre le plus probable (NPP).
3.7
performances collaboratives d’une méthode
étude des performances de la méthode ou du laboratoire pour laquelle plusieurs laboratoires se
regroupent pour réaliser une expérience planifiée et coordonnée par un laboratoire leader
Note 1 à l’article: Il existe principalement deux types d’études collaboratives: les exercices d’intercalibration,
qui sont effectués pour permettre aux laboratoires de comparer leurs résultats analytiques à ceux des autres
laboratoires participants.
Note 2 à l’article: Les essais de performance de la méthode fournissent des estimations de fidélité (répétabilité,
reproductibilité) d’après des données recueillies lorsque plusieurs laboratoires participants étudient des
échantillons identiques à l’aide d’une méthode strictement normalisée.
3.8
comptage de colonies confirmé
comptage de colonies vérifié
comptage de colonies présomptif, corrigé des faux positifs
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Note 1 à l’article: Mathématiquement:
k
pc= c
n
où
c est le comptage présomptif;
p est le taux de vrais positifs;
n est le nombre de positifs présomptifs isolés pour confirmation;
k est le nombre confirmé.
3.9
comptage corroboré
comptage obtenu en utilisant un mode opératoire de confirmation secondaire
3.10
niveau de détection
concentration minimale en organismes fournissant la preuve de la croissance avec une probabilité
de P = 0,95 lorsqu’ils sont inoculés dans un milieu de culture spécifié et incubés dans des conditions
spécifiées
Note 1 à l’article: Le niveau théorique conforme à cette définition est une moyenne de trois cellules viables dans
un volume d’inoculum.
3.11
série de détection
combinaison de boîtes ou de tubes sur laquelle est basée l’estimation quantitative de la concentration
microbienne de l’échantillon
Note 1 à l’article: La série de détection est la série de boîtes ou de tubes utilisée dans le cadre de l’estimation
numérique d’une seule valeur.
EXEMPLE Boîtes parallèles d’une suspension, boîtes de dilutions consécutives, système NPP 3 × 5 tubes,
microplaque.
3.12
détecteur
détecteur de particules
boîte de matrice solide ou tube de liquide contenant un milieu nutritif pour le dénombrement ou la
détection de particules biologiquement actives
3.13
efficacité
E
fraction de colonies correctement assignées comme étant positives ou négatives
Note 1 à l’article: Mathématiquement:
ad+
E =
n
où
a est le nombre de colonies typiques confirmées comme étant l’organisme cible (vrais positifs);
d est le nombre de colonies atypiques confirmées comme n’étant pas l’organisme cible (vrais négatifs);
n est le nombre total de colonies testée pour confirmation.
3.14
faux négatif
résultat indiqué par la méthode d’essai comme étant négatif et qui s’est avéré par la suite contenir
l’organisme cible
3.15
faux positif
résultat indiqué par la méthode d’essai comme étant positif et qui s’est avéré par la suite ne pas contenir
l’organisme cible
3.16
germe
entité capable d’avoir une activité biologique (par exemple, respiration ou reproduction dans un milieu
nutritif)
3.17
limite de détermination
concentration d’analyte la plus faible par prise analytique lorsque l’incertitude-type relative prévue est
égale à une valeur spécifiée
3.18
comptage défini par la méthode
comptage obtenu en utilisant uniquement les modes opératoires de la méthode décrite
3.19
distribution binomiale négative
distribution statistique particulière «surdispersée» des comptages
2 22
Note 1 à l’article: Sa variance peut être exprimée comme étant sx=+ux ()x =moyenne .
Note 2 à l’article: Dans le présent document, le carré de l’écart-type opérationnel relatif (u ) se substitue à
l’inverse de l’exposant (1/k) de l’équation normalisée de la distribution binomiale négative.
3.20
valeur aberrante
valeur d’un ensemble de valeurs qui est incohérente avec les autres valeurs de cet ensemble
Note 1 à l’article: La probabilité d’apparition d’une telle valeur extrême est normalement inférieure à 1 % des
essais répétitifs, mais augmente en cas de situations anormales. Des méthodes de test statistique peuvent être
employées pour quantifier cette probabilité.
3.21
surdispersion
variation excédentaire du caractère aléatoire de Poisson
Note 1 à l’article: Détectée qualitativement par l’indice de dispersion de Poisson et mesurée quantitativement
lors de l’estimation du paramètre u (écart-type opérationnel relatif) de la distribution binomiale négative.
3.22
comptages parallèles
nombre de particules ou de colonies dans des prises analytiques égales provenant de la même
suspension
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
3.23
distribution de Poisson
distribution entièrement aléatoire des nombres de particules lors de l’échantillonnage d’une suspension
parfaitement homogénéisée
Note 1 à l’article: La probabilité P(k) d’observer exactement k unités dans une prise d’essai, lorsque la moyenne
est égale à µ, se calcule à l’aide de la formule suivante:
k
u
−μ
Pk()= e
k!
3.24
fidélité
fidélité de mesure
étroitesse de l’accord entre les indications ou les valeurs mesurées obtenues par des mesurages répétés
du même objet ou d’objets similaires dans des conditions spécifiées
Note 1 à l’article: La fidélité est en général exprimée numériquement par des caractéristiques telles que l’écart-
type, la variance ou le coefficient de variation dans les conditions spécifiées.
Note 2 à l’article: Les conditions spécifiées peuvent être, par exemple, des conditions de répétabilité, des
[4]
conditions de fidélité intermédiaire ou des conditions de reproductibilité (voir ISO 5725-3 ).
Note 3 à l’article: La fidélité sert à définir la répétabilité de mesure, la fidélité intermédiaire de mesure et la
reproductibilité de mesure.
3.25
proportionnalité
correspondance des comptages de particules effectués avec un volume (ou une dilution) d’une série de
prises analytiques à partir d’une suspension à racine commune
Note 1 à l’article: La proportionnalité est calculée pour une évaluation statistique en tant que ratio de log-
vraisemblance G avec n-1 degrés de liberté.
3.26
rendement
terme général désignant le nombre de particules estimé dans une prise d’essai ou dans un échantillon,
sachant qu’il y a un nombre réel (même s’il est inconnu) de particules dont 100 % ou moins sont
«récupérés» par la méthode employée
[12]
Note 1 à l’article: Un autre terme similaire couramment employé est la productivité (voir ISO 11133 ).
3.27
rendement relatif
rapport des comptages de colonies obtenus par deux méthodes soumises à l’essai sur des prises d’essai
équivalentes d’une même suspension
3.28
écart-type opérationnel relatif
u
variabilité opérationnelle, exprimée comme une incertitude-type relative, associée aux étapes
techniques du mode opératoire d’analyse
Note 1 à l’article: L’écart-type opérationnel relatif est souvent exprimé en pourcentage.
3.29
variance opérationnelle relative
u
constante de surdispersion, le carré de l’écart-type opérationnel relatif
3.30
écart-type relatif
u
rel
estimation de l’écart-type d’une population d’un échantillon de n résultats divisé par la moyenne de cet
échantillon
3.31
variance relative
u
rel
carré de l’écart-type relatif
3.32
répétabilité
répétabilité de mesure
fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de répétabilité
3.33
conditions de répétabilité
condition de mesurage dans un ensemble de conditions qui comprennent la même procédure de
mesure, les mêmes opérateurs, le même système de mesure, les mêmes conditions de fonctionnement
et le même lieu, ainsi que des mesurages répétés sur le même objet ou des objets similaires pendant une
courte période de temps
3.34
reproductibilité
reproductibilité de mesure
fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de reproductibilité
[2] [3]
Note 1 à l’article: Des termes statistiques pertinents sont donnés dans l’ISO 5725-1 et l’ISO 5725-2 .
3.35
conditions de reproductibilité
condition de mesurage dans un ensemble de conditions qui comprennent des lieux, des opérateurs et
des systèmes de mesure différents, ainsi que des mesurages répétés sur le même objet ou des objets
similaires
3.36
robustesse
insensibilité d’une méthode d’analyse aux faibles modifications de la méthode
Note 1 à l’article: Pour étudier la robustesse, il est recommandé «d’abuser» de la méthode de manière contrôlée.
3.37
sensibilité
fraction du nombre total de cultures ou de colonies positives correctement attribuées lors de l’analyse
de présomption
3.38
spécificité
fraction du nombre total de cultures ou de colonies négatives correctement attribuées lors de l’analyse
de présomption
3.39
incertitude-type
incertitude du résultat d’un mesurage exprimée sous la forme d’un écart-type
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3.40
incertitude de comptage
écart-type relatif des résultats de comptages répétés des colonies ou des particules de la (des) même(s)
boîte(s) ou du (des) même(s) champ(s) dans des conditions stipulées (même personne, personnes
différentes dans un laboratoire)
3.41
vérification
réalisation d’une seconde caractérisation par un laboratoire différent pour confirmer les résultats de la
caractérisation initiale
4 Concepts de base
4.1 Généralités
En ce qui concerne les calculs statistiques des particules, les comptages microscopiques obéissent aux
mêmes lois que les comptages de cellules viables mais, à l’exception des méthodes de comptage des
microcolonies, ne sont pas concernés par les problèmes biologiques liés à la croissance. Les colorants
de différenciation, en particulier les complexes de marquage spécialement conçus à cet effet, ou autres
agents utilisés pour identifier l’organisme cible, ne modifient pas les principes de base. Les mêmes
principes que ceux utilisés pour les méthodes sélectives de comptage des colonies, peuvent être utilisés.
Pour une explication plus approfondie de la théorie et de l’application des formules utilisées dans le
présent document, la base mathématique de la variation rencontrée dans tous ces types de méthodes
est décrite à l’Annexe A.
4.2 Caractérisation
La caractérisation d’une méthode microbiologique repose en grande partie sur l’examen et l’expression
des caractéristiques de performance de ladite méthode.
La caractérisation est un processus qui consiste à fournir des informations sur la performance probable
dudit mode opératoire dans un ensemble spécifique de circonstances. Le présent document n’a pas pour
vocation de fournir des valeurs guides pour chacune des caractéristiques de performance spécifiées;
son but est de donner des lignes directrices sur les paramètres qu’il convient de déterminer et sur la
meilleure manière de procéder pour les déduire à des fins de comparaison. Les méthodes donnant des
caractéristiques de performance «médiocres» peuvent tout de même être utiles.
La caractérisation est un processus exploratoire dont l’objectif est de déterminer l’ensemble des
caractéristiques de performance probables d’une méthode nouvelle, modifiée ou par ailleurs
insuffisamment caractérisée. Il convient que cette caractérisation se traduise par des spécifications
numériques et descriptives des performances et comprenne une description détaillée et univoque
de la cible concernée (par exemple, colonie positives, tube ou puits d’une microplaque). Cependant, il
convient de ne pas utiliser les valeurs obtenues comme des limites car elles sont susceptibles de varier
en fonction du laboratoire, de la matrice, voire d’échantillons spécifiques.
La caractérisation est effectuée par un seul laboratoire pour déterminer tout d’abord les performances
probables d’une méthode d’essai dans un laboratoire spécifique.
Une étude collaborative de la performance d’une méthode peut être effectuée en tant qu’étape
supplémentaire pour évaluer les caractéristiques de performance interlaboratoires.
NOTE Il convient qu’un laboratoire développant sa propre méthode ou une variante d’une méthode
normalisée existante puisse suivre les étapes de la caractérisation.
Il est impératif que les techniciens procédant à la caractérisation d’une méthode aient une grande
expérience des autres méthodes microbiologiques.
Les caractéristiques de performance couvertes par le présent document sont énumérées dans le
Tableau 1.
Tableau 1 — Caractéristiques de performance décrites dans le document
Paramètre Définition
a,b,c e
Sensibilité fraction de tous les résultats positifs correctement attribuée dans le comptage
présomptif
a,b,c f
Spécificité fraction de tous les résultats négatifs correctement attribuée dans le comptage
présomptif
a,b
Taux de faux positifs fraction de résultats positifs (par exemple colonies typiques) qui se sont, par la
suite, révélés être dus à des organismes non cibles
a,b
Taux de faux négatifs fraction de résultats négatifs (par exemple colonies atypiques) qui se sont révélés
être des organismes cibles
a,b,c
Sélectivité rapport entre le nombre de colonies cibles et le nombre total de colonies dans le
volume d’échantillon
a,b
Efficacité fraction de toutes les colonies, correctement attribuée dans le comptage présomptif
a
Limite supérieure extrémité supérieure de la gamme de travail pour laquelle la méthode est utile
(c’est-à-dire le nombre maximal de colonies pouvant être dénombré par boîte, ou
autres systèmes de détection)
a,b,c
Répétabilité fidélité dans des conditions de répétabilité (mêmes opérateurs, mêmes conditions
de fonctionnement, courte période, .)
a d
Reproductibilité fidélité dans des conditions de reproductibilité intralaboratoire
a
Robustesse mesure de la capacité d’un essai à ne pas être affecté par des variations faibles mais
délibérées des conditions d’essai (par exemple, température)
a
Rendement relatif efficacité avec laquelle une méthode récupère des organismes cibles à partir d’un
échantillon, par rapport à un autre mode opératoire
(Cette comparaison doit être réalisée lorsqu’il existe une autre méthode pour quan-
tifier l’organisme ciblé. Il est conseillé de réaliser cette comparaison par rapport à
une méthode de référence ISO).
Incertitude de écart-type relatif de comptages répétés de la cible obtenus par comptage répété
a,b
comptage (boîtes, champs, tubes, etc.) dans des conditions stipulées (même personne, per-
sonnes différentes, même laboratoire, etc.)
a
Requis pour la détermination des caractéristiques de performance.
b
Requis pour la vérification par un seul laboratoire.
c
Spécifications et lignes directrices données.
d
Les méthodes concernant la reproductibilité et la fidélité interlaboratoires sont décrites à l’Annexe F. Il convient
d’envisager l’utilisation de ces méthodes lorsque les performances interlaboratoires sont primordiales, par exemple lorsque
des méthodes sont élaborées pour des raisons de conformité à la réglementation.
e
Les résultats positifs peuvent être des comptages de colonies, des unités réactionnelles positives (NPP) ou des
comptages de cellules.
f
Les résultats négatifs peuvent être des colonies atypiques, des unités réactionnelles négatives (NPP) ou des cellules
sans les caractéristiques spécifiques requises.
Même si la reproductibilité et la fidélité interlaboratoires ne font pas partie des caractéristiques de
performance décrites dans le corps du présent document, il est hautement souhaitable dans certaines
situations de connaître ces paramètres. C’est notamment le cas lorsque les méthodes sont utilisées
pour des raisons de conformité à la réglementation ou lorsque les données de plusieurs laboratoires
sont comparées pour une quelconque raison. C’est pourquoi des méthodes conseillées de détermination
de la reproductibilité interlaboratoires sont décrites à l’Annexe F.
4.3 Vérification
La vérification a lieu lorsqu’un laboratoire met en œuvre une méthode élaborée ailleurs. La vérification
a pour principal objectif de réunir les informations permettant de démontrer que le laboratoire est en
mesure de produire des données de performance similaires à celles obtenues lors de la caractérisation
primaire. Il n’est pas utile d’établir des limites concernant les divers composants de la caractérisation
d’une méthode car ces composants peuvent varier selon de nombreux aspects de la méthode, le
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type d’échantillon et le laboratoire réalisant le travail. Il convient que les données de vérification
soient utilisées pour déterminer le type et la qualité des données susceptibles d’être obtenues par le
laboratoire avec un mode opératoire donné et quel que soit le type d’échantillon donné.
En règle générale, la vérification utilise des formes sélectionnées et simplifiées des mêmes modes
opératoires que ceux utilisés pour la caractérisation de la méthode, mais parfois réparties sur une
période prolongée. Les échantillons naturels constituent des matériaux d’essai par excellence et
le travail consistera uniquement à traiter les aspects de la performance de la méthode présentant
un intérêt pour le laboratoire. Les exigences relatives à la vérification par un seul laboratoire sont
spécifiées dans l’Article 7.
4.4 Comparaison des méthodes
Les performances de la méthode comportent de multiples aspects. Il n’existe ni essai unique pour la
comparaison des méthodes, ni critère numérique correspondant. Une méthode peut s’avérer supérieure
sur le plan de la spécificité mais inférieure sur celui du rendement. Toutes les informations sur la
robustesse, la fidélité et la spécificité recueillies durant les essais de caractérisation peuvent être
utilisées pour la comparaison des méthodes. Il est nécessaire d’évaluer les méthodes en parallèle
uniquement pour les comparaisons de rendement.
Il est nécessaire d’appliquer deux méthodes en parallèle sur les mêmes échantillons lors du
développement d’une méthode interne, et également lors de la collecte d’informations pour justifier
l’utilisation d’une méthode alternative. Les études portant sur le rendement relatif d’une méthode
alternative par rapport à une méthode de référence, organisées conformément à l’ISO 17994,
impliquent de préférence une vaste gamme d’échantillons et la participation d’un nombre important
de laboratoires permettant l’extension de la gamme d’échantillons sur de vastes zones géographiques.
Cependant, il peut être parfois nécessaire de vérifier le résultat d’une étude du rendement d’une
méthode alternative dans des conditions écologiques ou dans une zone géographique non représentées
dans l’étude collaborative précédente. Lorsqu’un laboratoire doit uniquement confirmer le résultat de
comparaison d’une méthode déjà évaluée et officiellement acceptée, il peut tirer pleinement profit des
précédents résultats d’essai. Il convient que le laboratoire ait accès au compte-rendu de la comparaison
collaborative. En conséquence, il convient que le laboratoire puisse disposer d’estimations de la
moyenne et de l’écart-type de la différence relative. La Formule (3) donnée dans l’ISO 17994:2014, 5.4.3,
peut être appliquée pour estimer le nombre recommandé d’échantillons. Toutefois, quel que soit le
résultat du calcul, il convient que le nombre d’échantillons ne soit pas inférieur à trente.
La méthode qui donne le rendement le plus élevé d’organismes cibles confirmés est évidemment la
meilleure lorsqu’une confirmation est nécessaire pour une utilisation en routine. Il se peut qu’une
méthode donnant un rendement quelque peu inférieur mais ne nécessitant pas de confirmation soit
préférable. Si des taux élevés de faux négatifs ou de faux positifs observés pendant la caractérisation
ne peuvent être corrigés par des définitions de colonies cibles plus détaillées ou par d’autres modes
opératoires, il est possible de considérer que la méthode n’est pas valable. Il convient que la comparaison
de deux méthodes microbiologiques comprenne une comparaison de leurs caractéristiques de
performance (c’est-à-dire de leur caractérisation) ainsi qu’une comparaison en parallèle du rendement,
en utilisant des échantillons contaminés ou dopés tels que spécifiés dans l’ISO 17994.
4.5 Échantillons
Il est généralement admis que la caractérisation et la comparaison de méthodes soient effectuées avec
des échantillons naturels avec des concentrations naturelles de microbes. Bien que cette idée soit bonne
sur le principe, il existe des exceptions dans certaines circonstances.
Les échantillons artificiels (matériaux de référence et échantillons dopés) sont utilisés dans les systèmes
d’assurance qualité interne et externe afin de garantir un niveau d’aptitude minimal des laboratoires
participant aux essais de caractérisation de méthodes.
Le dopage peut être utile voire nécessaire pour la vérification lorsqu’il est difficile de trouver des
échantillons naturels contenant les organismes cibles. La gamme de concentration optimale pour la
caractérisation des méthodes microbiologiques est plus restreinte que la gamme de travail prévue. Il
n’est pas nécessaire d’utiliser de fortes concentrations. Ces échantillons sont comparables à des cultures
pures et ne permettent pas de vérifier les performances de la méthode ou du laboratoire soumis à essai.
Il est nécessaire d’étudier des échantillons à très faible teneur bactérienne pour des raisons de santé
publique mais, pour des raisons statistiques, ces échantillons ne sont pas parfaitement adaptés à la
comparaison de méthodes ni aux autres exercices de caractérisation. Toutefois, leur utilisation est
inévitable dans de nombreuses situations. En particulier lorsqu’une méthode vise à identifier deux
types d’organismes cibles sur la même boîte (par exemple coliformes totaux et E. coli), de faibles
nombres d’organismes sont en général inévitables.
Le
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