URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация
Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты PoissonQuantificationChecker для сценария Poisson Quantification Checker.
Предметные ограничения и критические параметры
Ниже приведены ключевые фрагменты исходного описания. Перед продуктивным применением пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
- LAMBDA (λ) — КРИТИЧЕСКИЙ ПАРАМЕТР:
- • λ < 0.1: Низкая точность, широкий CI, но результат может быть валиден.
- • λ > 0.8: Множественная занятость нарушает предположение Пуассона. Требуется разбавление.
- • χ² test p-value ≥ 0.05: Данные соответствуют распределению Пуассона.
- • p < 0.05: Модель отвергнута. Возможны агрегация, неоднородность компартментов или технические артефакты.
- • Factor > 1.5: Не-случайное распределение молекул. Агрегация ДНК, неравномерная генерация капель.
- • 95% CI Width ≤ 25%: Количественно надежный результат.
- • > 50%: Только качественный.
- • Ширина CI определяется числом положительных событий и λ.
- • Rain Fraction ≤ 2%: Промежуточные события не должны превышать порог.
- • Signal-to-Noise ≥ 10: Достаточная различимость сигнала.
- • Replicate CV ≤ 25%: Воспроизводимость между техническими репликами.
- • Below LOQ: «Обнаружено, ниже предела количественного определения». Только качественный.
- ⚠️ ВАЖНО:
- • λ > 0.8 = СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ ОШИБКА квантификации. Результат занижен.
- • Для MRD/жидкой биопсии λ часто <0.1; это допустимо, но CI будет широким.
- 5. Reporting Convention: Для результатов ниже LOQ указывайте «<LOQ», не числовое значение.
URS — пользовательские требования
| ID | Требование | Критичность | Критерий приемки |
|---|
| URS-001 | Утилита должна принимать файл input.csv для Poisson Quantification Checker с заголовками, определёнными в контракте данных. | High | Файл обрабатывается без ручного изменения заголовков. |
| URS-002 | Утилита должна выполнять детерминированную оценку QC/ОКК без машинного обучения и без вероятностного принятия решения о соответствии. | High | При одинаковых входных данных, версии правил и конфигурации результат полностью воспроизводим. |
| URS-003 | Утилита должна валидировать обязательные поля, типы данных, диапазоны, единицы измерения и предметную правдоподобность значений. | High | Ошибки схемы, преобразования и диапазона явно отражаются в результате. |
| URS-004 | Утилита должна применять предметные пределы и правила из описания, утверждённой спецификации, регистрационного досье и локальных SOP. | High | Каждая проверка имеет результат PASS/WARNING/FAIL и понятное сообщение. |
| URS-005 | Утилита должна формировать output.json с машинно-читаемыми результатами, исходными значениями, предупреждениями, отказами и критическими находками. | High | JSON пригоден для LIMS/ELN/MES-интеграции и QA/QC review. |
| URS-006 | Утилита должна сохранять трассируемость между серией/образцом, входным файлом, применёнными правилами и итоговым статусом. | High | Выход содержит идентификаторы, список параметров и audit metadata. |
| URS-007 | Документация должна поддерживать подготовку IQ/OQ/PQ, CSV/CSA и обсуждение с инспекторами или внутренним QA. | Medium | URS, FS, контракт input/output и тестовые сценарии поставляются вместе с утилитой. |
| URS-008 | Утилита должна использоваться как decision-support инструмент QC, а не как замена утверждённым спецификациям и выпускному решению Qualified Person/QA. | Medium | В документации указан контроль change control и необходимость сверки пределов. |
Контракт input.csv
| # | Поле | Тип | Пример | Назначение |
|---|
| 1 | SampleID | string / controlled vocabulary | POIS-2026-001 | Идентификатор образца или лабораторной пробы. |
| 2 | AssayName | string / controlled vocabulary | KRAS_G12D_ddPCR | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 3 | Technology | string / controlled vocabulary | ddPCR_droplet | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 4 | TotalPartitions | decimal | 20000 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 5 | PositivePartitions | decimal | 4500 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 6 | NegativePartitions | decimal | 15500 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 7 | Lambda_Observed | decimal | 0.256 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 8 | Lambda_Target_Min | string / controlled vocabulary | 0.1 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 9 | Lambda_Target_Max | string / controlled vocabulary | 0.8 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 10 | Concentration_copies_uL | decimal | 128.0 | Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA. |
| 11 | CI95_Lower_copies_uL | decimal | 124.2 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 12 | CI95_Upper_copies_uL | decimal | 131.9 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 13 | CI95_Width_Percent | decimal | 6.0 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 14 | MaxCI95_Width_Percent | decimal | 25 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 15 | ChiSquare_GoodnessOfFit_P | decimal | 0.42 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 16 | MinChiSquare_P | decimal | 0.05 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 17 | Overdispersion_Factor | decimal | 1.05 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 18 | MaxOverdispersion | integer / decimal | 1.5 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 19 | RainFraction_Percent | decimal | 0.8 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 20 | MaxRainFraction_Percent | decimal | 2.0 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 21 | ClusterSeparation_Adequate | string / controlled vocabulary | true | Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA. |
| 22 | SignalToNoise_Ratio | decimal | 35.0 | Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA. |
| 23 | MinSignalToNoise | decimal | 10 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 24 | NumReplicates | integer / decimal | 4 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 25 | ReplicateCV_Percent | decimal | 8.5 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 26 | MaxReplicateCV_Percent | decimal | 25 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 27 | OutlierReplicate_Detected | string / controlled vocabulary | false | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 28 | PositiveControl_Pass | string / controlled vocabulary | true | Контрольная точка/контрольный образец для валидности серии анализа. |
| 29 | NegativeControl_Pass | string / controlled vocabulary | true | Контрольная точка/контрольный образец для валидности серии анализа. |
| 30 | NoTemplateControl_Pass | string / controlled vocabulary | true | Температурный профиль/MKT; параметр хранения, перевозки и стабильности. |
| 31 | AssayLOD_copies_uL | decimal | 0.5 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 32 | AssayLOQ_copies_uL | decimal | 2.0 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 33 | BelowLOD | string / controlled vocabulary | false | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 34 | BelowLOQ | string / controlled vocabulary | false | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
SampleID,AssayName,Technology,TotalPartitions,PositivePartitions,NegativePartitions,Lambda_Observed,Lambda_Target_Min,Lambda_Target_Max,Concentration_copies_uL,CI95_Lower_copies_uL,CI95_Upper_copies_uL,CI95_Width_Percent,MaxCI95_Width_Percent,ChiSquare_GoodnessOfFit_P,MinChiSquare_P,Overdispersion_Factor,MaxOverdispersion,RainFraction_Percent,MaxRainFraction_Percent,ClusterSeparation_Adequate,SignalToNoise_Ratio,MinSignalToNoise,NumReplicates,ReplicateCV_Percent,MaxReplicateCV_Percent,OutlierReplicate_Detected,PositiveControl_Pass,NegativeControl_Pass,NoTemplateControl_Pass,AssayLOD_copies_uL,AssayLOQ_copies_uL,BelowLOD,BelowLOQ
POIS-2026-001,KRAS_G12D_ddPCR,ddPCR_droplet,20000,4500,15500,0.256,0.1,0.8,128.0,124.2,131.9,6.0,25,0.42,0.05,1.05,1.5,0.8,2.0,true,35.0,10,4,8.5,25,false,true,true,true,0.5,2.0,false,false
POIS-2026-002,EGFR_T790M_BEAMing,BEAMing,50000,38000,12000,1.427,0.1,0.8,713.5,580.0,890.0,43.4,25,0.001,0.05,2.8,1.5,5.5,2.0,false,6.0,10,3,35.0,25,true,true,true,true,0.5,2.0,false,false
POIS-2026-003,BRAF_V600E_ddPCR,ddPCR_chip,770,5,765,0.0065,0.1,0.8,0.85,0.28,1.98,200.0,25,0.85,0.05,1.1,1.5,0.2,2.0,true,28.0,10,4,65.0,25,false,true,true,true,0.5,2.0,false,true
Правила валидации входных данных
| ID | Поле | Правило | Критичность |
|---|
| VR-001 | SampleID | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | High |
| VR-002 | AssayName | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | High |
| VR-003 | Technology | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | High |
| VR-004 | TotalPartitions | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-005 | PositivePartitions | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-006 | NegativePartitions | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-007 | Lambda_Observed | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-008 | Lambda_Target_Min | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-009 | Lambda_Target_Max | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-010 | Concentration_copies_uL | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-011 | CI95_Lower_copies_uL | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-012 | CI95_Upper_copies_uL | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-013 | CI95_Width_Percent | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-014 | MaxCI95_Width_Percent | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-015 | ChiSquare_GoodnessOfFit_P | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-016 | MinChiSquare_P | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-017 | Overdispersion_Factor | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-018 | MaxOverdispersion | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-019 | RainFraction_Percent | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-020 | MaxRainFraction_Percent | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-021 | ClusterSeparation_Adequate | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-022 | SignalToNoise_Ratio | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-023 | MinSignalToNoise | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-024 | NumReplicates | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-025 | ReplicateCV_Percent | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-026 | MaxReplicateCV_Percent | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-027 | OutlierReplicate_Detected | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-028 | PositiveControl_Pass | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-029 | NegativeControl_Pass | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-030 | NoTemplateControl_Pass | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-031 | AssayLOD_copies_uL | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-032 | AssayLOQ_copies_uL | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-033 | BelowLOD | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-034 | BelowLOQ | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
FS — функциональная спецификация
| ID | Функция | Реализация |
|---|
| FS-001 | CLI execution | Поддержать режимы запуска: demo mode без аргументов и production mode input.csv output.json. |
| FS-002 | CSV import | Прочитать input.csv в UTF-8/CSV-совместимом формате, проверить наличие заголовка и ожидаемых колонок. |
| FS-003 | Schema validation | Проверить обязательные поля, количество колонок, неизвестные ключевые поля и пустые обязательные значения. |
| FS-004 | Type conversion | Преобразовать числовые, флаговые и текстовые значения; некорректный формат фиксировать как ошибку строки. |
| FS-005 | Domain rule engine | Применить правила для Poisson Quantification Checker, включая критические пределы из описания и утверждённой спецификации. |
| FS-006 | Status aggregation | Сформировать итоговый статус: FAIL при критическом отказе, WARNING при некритическом отклонении, PASS при соответствии. |
| FS-007 | JSON export | Записать output.json с детализацией проверок, исходными значениями, предупреждениями, отказами и critical findings. |
| FS-008 | Audit support | Сохранять структуру результата пригодной для review, расследования отклонений и воспроизведения расчёта. |
| FS-009 | Integration contract | Поддержать сценарий LIMS/ELN/MES → input.csv → utility → output.json → portal/admin review. |
| FS-010 | Error handling | Возвращать явные сообщения для отсутствующего файла, пустого CSV, неверной схемы, ошибки записи output.json и некорректного формата. |
Пример output.json
{
"utilityId": "poissonquantificationchecker",
"utilityFolder": "PoissonQuantificationChecker",
"package": "LiquidBiopsy",
"overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
"sourceFile": "input.csv",
"processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
"checks": [
{
"parameter": "SampleID",
"value": "POIS-2026-001",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-001"
},
{
"parameter": "AssayName",
"value": "KRAS_G12D_ddPCR",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-002"
},
{
"parameter": "Technology",
"value": "ddPCR_droplet",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-003"
},
{
"parameter": "TotalPartitions",
"value": "20000",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-004"
},
{
"parameter": "PositivePartitions",
"value": "4500",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-005"
},
{
"parameter": "NegativePartitions",
"value": "15500",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-006"
},
{
"parameter": "Lambda_Observed",
"value": "0.256",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-007"
},
{
"parameter": "Lambda_Target_Min",
"value": "0.1",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-008"
},
{
"parameter": "Lambda_Target_Max",
"value": "0.8",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-009"
},
{
"parameter": "Concentration_copies_uL",
"value": "128.0",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-010"
},
{
"parameter": "CI95_Lower_copies_uL",
"value": "124.2",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-011"
},
{
"parameter": "CI95_Upper_copies_uL",
"value": "131.9",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-012"
}
],
"criticalFindings": [],
"warnings": [],
"audit": {
"inputHash": "sha256:<calculated at runtime>",
"rulesVersion": "<utility executable version>",
"documentation": "PoissonQuantificationChecker.documentation.html"
}
}
Матрица трассируемости
| URS | FS | Тест | Подтверждение |
|---|
| URS-001 | FS-001, FS-002 | OQ-001 | Проверить запуск и импорт валидного input.csv. |
| URS-002 | FS-005, FS-006 | OQ-004 | Повторить один и тот же набор данных и сравнить output.json. |
| URS-003 | FS-003, FS-004, FS-010 | OQ-002, OQ-003 | Проверить отсутствующие колонки и неверные типы. |
| URS-004 | FS-005, FS-006 | OQ-004, PQ-001 | Проверить критические отклонения по реальным/граничным данным. |
| URS-005 | FS-007, FS-009 | OQ-005 | Проверить JSON schema и пригодность для downstream-систем. |
| URS-006 | FS-008 | OQ-006 | Проверить наличие идентификаторов и audit metadata. |
| URS-007 | FS-008, FS-010 | IQ-001, OQ-007 | Проверить комплектность документации и control evidence. |
| URS-008 | FS-005, FS-008 | PQ-002 | Проверить review workflow и запрет автоматической замены QA-решения. |
IQ/OQ/PQ тестовые сценарии
| ID | Сценарий | Ожидаемый результат |
|---|
| IQ-001 | Проверить наличие executable, input.csv, документации и контрольной суммы. | Комплект поставки полон; версия зафиксирована. |
| OQ-001 | Валидная строка из примера input.csv. | PASS или допустимый WARNING согласно правилам. |
| OQ-002 | Удалить обязательную колонку из CSV. | Ошибка схемы или FAIL с указанием отсутствующей колонки. |
| OQ-003 | Внести нечисловое значение в числовое поле. | Ошибка преобразования типа с указанием строки/поля. |
| OQ-004 | Значение критического параметра вывести за предел. | FAIL и critical finding. |
| OQ-005 | Проверить структуру output.json. | Все обязательные секции присутствуют, JSON валиден. |
| OQ-006 | Проверить трассируемость серии/образца. | Идентификаторы входа и результатов совпадают. |
| PQ-001 | Проверить 3–5 реальных партий/образцов пользователя. | Результат подтверждён QC/QA review. |
| PQ-002 | Проверить workflow отклонения и ручного QA-решения. | Утилита поддерживает review, но не заменяет утверждённое решение. |
QA/QC и change control
- Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
- Хранить
input.csv, output.json, версию исполняемого файла и контрольную сумму. - Перед продуктивным использованием провести IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSV/CSA-проверку.
- Критические пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
- Утилита предоставляет формализованный QC decision support, но окончательное решение выпуска остаётся за QA/QP и утверждёнными процедурами.