هذا هو الجزء الثاني من المقالة المخصصة لزيارتي لمعرض الربيع للمعدات الطبية والملحقات CMEF & ICMD في شنغهاي في 2018. سوف يتحدث عن هذا النوع من أجهزة التشخيص السريري كمحللات كيميائية حيوية. باستخدام الأجهزة المقدمة في المعرض كمثال ، سنتحدث عن أنواع ومبادئ التشغيل وميزات مختلف المحللات البيوكيميائية.
الجزء 1. استعراض عام للمعرضالقليل من الكيمياء الحيوية
إذا كنت تأخذ الدم من الوريد ، فيمكن القيام بذلك ، في جملة أمور ، لإجراء اختبار الدم البيوكيميائي. تتيح لك طريقة التشخيص المختبري الحصول على معلومات حول عملية التمثيل الغذائي في الخلايا ، والتي بدورها تحدد جودة عمل الأعضاء الداخلية والجسم ككل. الحقيقة هي أن الخلايا الحية تحتوي على عدد كبير من المركبات الكيميائية المعروفة للجميع مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون. يعتمد استقلاب الخلية على كمية ونسبة هذه المواد. بعضها مؤشرات حيوية كيميائية مهمة (أنا متأكد من أن العديد قد سمعوا كلمات مثل الجلوكوز والكولسترول والبروتين الكلي والدهون الثلاثية ، وما إلى ذلك) ولديهم مجموعة من التركيزات الطبيعية. خارج نطاق تركيز المادة يؤدي إلى اضطرابات التمثيل الغذائي. المعيار التقريبي للجلوكوز هو 3.33-5.55 مليمول / لتر. يؤدي نقص الجلوكوز إلى تجويع الطاقة للخلايا وانخفاض في وظائف الجسم. تزيد الزيادة من خطر الإصابة بمرض السكري المعروف.
أحد الخيارات لإبراز الطول الموجي هو استخدام المرشحات الضوئية الشريطيةالآن دعنا ننتقل إلى كيفية تحديد تركيز المادة. للقيام بذلك ، يتم خلط عينة الاختبار (على سبيل المثال ، الدم) مع كاشف خاص. نتيجة لسلسلة من التفاعلات الكيميائية ، يتم الحصول على مادة تمتص الضوء عند أطوال موجية معينة. من خلال قياس هذا الامتصاص ، يمكن تحديد تركيز مادة البدء. نتيجة القياس البصري هي الكثافة البصرية المحسوبة. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الجلوكوز مرة أخرى. إذا قمت بخلطه مع كاشف خاص ، يمكنك الحصول على المادة NADH ، التي تمتص الضوء على طول موجة يبلغ 340 نانومتر. كلما زاد عدد الجلوكوز في البداية ، زاد ناتج NADH عن التفاعل ، وزاد الامتصاص.
في الواقع ، تصف الفقرة السابقة بإيجاز مبدأ الاختبار بواسطة محلل كيميائي حيوي:
- خلط كاشف وعينة
- تفاعل كيميائي حيوي
- قياس الامتصاصية
- حساب تركيز الحليلة
وألاحظ أيضًا أن طريقة القياس الأولى كانت مرئية. تم تحديد اللون والكثافة بالعين ومقارنتها بمخطط ألوان للتركيزات المعروفة. على سبيل المثال ، يتحول محلول استجابة الجلوكوز إلى اللون الوردي. كلما زاد تركيز الجلوكوز ، كان لون المحلول أغمق. لكن دقة القياسات بهذه الطريقة ، بالطبع ، منخفضة إلى حد ما. ثم بدأوا في استخدام أجهزة قياس الضوء لتحديد الكثافة عند طول موجة معينة. في النهاية ، تم إنشاء أجهزة التحليل البيوكيميائية للمختبرات الطبية.
ماكينات نصف أوتوماتيكية
ننتقل مباشرة إلى الأجهزة. هناك مجموعتان من أجهزة التحليل البيوكيميائية - نصف آلية وتلقائية. أجهزة المجموعة الأولى ، في الواقع ، هي مقاييس ضوئية تسمح لك بالقياس وفقًا لبرامج معينة وإجراء حساب تلقائي للتركيزات. ومع ذلك ، فإن التفاعلات نفسها (أي خلط الكواشف والعينات) يقوم بها البشر. هذه الأجهزة رخيصة جدًا وتستخدم في العيادات والمختبرات التي
لا يوجد بها سوى القليل من المال ولا يوجد تدفق كبير من الاختبارات.
محلل الكيمياء الحيوية شبه التلقائي ES-105 من Bioelab. ممثل نموذجي لمجموعة من الآلات شبه الأوتوماتيكية. مدمجة ورخيصة. في الآونة الأخيرة ، كان هناك ميل لاستبدال هذه الأجهزة جزئيًا بأجهزة تحليل أوتوماتيكية منخفضة الأداء ، مثل اقتربوا من قيمة.في أجهزة التحليل الأوتوماتيكية ، تكون عملية إجراء التحليل الكيميائي الحيوي مؤتمتة بالكامل. ينتج الجهاز بشكل مستقل مزيجًا من الكواشف والعينات ، ويقوم بإجراء القياسات والحسابات. من الضروري فقط تحديد الاختبارات لإجراء وإجراء الاختبارات والكواشف. المحللون الأوتوماتيكيون أغلى من الأجهزة شبه الآلية ، لكن لديهم سرعة ودقة أعلى للقياسات. إنه يتعلق بالمحللات الآلية التي سيتم سردها أكثر.
الأداء
وتنقسم أجهزة التحليل الأوتوماتيكية بدورها إلى فئات وفقًا للمعايير الرئيسية لهذا النوع من الأدوات - الأداء.
يستغرق اختبار الكيمياء الحيوية وقتًا. من دقيقة إلى بضع دقائق. إذا أجرينا الاختبارات بالتتابع ، فسيكون ذلك وقتًا طويلاً جدًا. لذلك ، تم تصميم الأجهزة بطريقة لإجراء اختبارات متسلسلة ومتوازية. هناك العديد من الخنادق التي يتم فيها إضافة الكواشف والعينات. تتم الإضافة بالتتابع ،
لكن منذ ذلك الحين يمكن أن يستغرق التفاعل نفسه عشرات الدقائق ؛ يمكن افتراض أن التفاعلات في الكوفيتات المجاورة تستمر بالتوازي. الوقت بين إضافة ، على سبيل المثال ، كاشف لاثنين من الكوفيتات المجاورة يسمى وقت دورة الجهاز (سيتم إعطاء وصف أكثر تفصيلاً للدورة في وقت لاحق). كلما كانت الدورة أقصر ، ارتفع أداء المحلل. الإنتاجية النموذجية للغالبية العظمى من الأجهزة هي 200-2000 اختبار / ساعة.
يمكن أن تكون الأجهزة منخفضة الأداء على سطح المكتب وصغيرة الحجم بما يكفي. وفقًا للمصنعين الصينيين ، تحظى هذه المحللات بشعبية خاصة في المناطق الفقيرة (إفريقيا ، أمريكا الجنوبية ، جنوب شرق آسيا) ، حيث تكون مشكلة التكلفة حادة ، لكن المحللون شبه الأوتوماتيكيين لم يعودوا مناسبين. يسمح ضغط الأجهزة باستخدامها في المختبرات المتنقلة. في المعرض ، قدمت العديد من الشركات محلليها الجدد في 200 اختبار / ساعة. الآن تكتسب هذه الأجهزة شعبية ، بما في ذلك في روسيا.
Zeccen Automated NEO-1200 محلل مع 120 اختبار / ساعة. واحدة من أدنى الآلات وأكثرها ضغطًاتشكل الأدوات متوسطة الأداء (300 - 800 اختبار / ساعة) المجموعة الأكثر انتشارًا. يتم تسليمها لمعظم العيادات والمعامل. سعر هذه الأجهزة أعلى ، ولكن بالإضافة إلى زيادة الإنتاجية ، فإن حجم الكواشف والعينات المحملة أكبر بكثير. على عكس المجموعة السابقة ، قد تحتوي على محطات معالجة مياه مدمجة ، ومقصورات للعينات العاجلة ، واختبارات مع كاشفين.
محلل Bioelab ES-480 الأوتوماتيكي بإنتاجية 400 اختبار / ساعة. يمكنها حمل 90 زجاجة مع الكواشف و 120 أنبوب اختبار مع عينات.تم تجهيز المستشفيات ذات السعة الكبيرة بأجهزة عالية الأداء (> 800 اختبار / ساعة). هذه أجهزة تحليل مكلفة للغاية تسمح بإجراء القياسات بسرعة عالية. في كثير من الأحيان ، لا توجد أنابيب الاختبار مع عينات في هذه الأجهزة في الأسطوانة ، ولكن يتم تقديمها بواسطة نظام تتبع خاص (يمكنك إضافة عينات جديدة في أي وقت). إلى جانب براميل الكاشف المتعددة ، يمكن لهذه الأجهزة توفير ساعات من الاختبار المستمر.
محلل Mindray BS-2000 مع إنتاجية 2000 اختبار / ساعة. يوجد على الجانب الأيسر برميلين كاشفين. أمام الجهاز هو نظام تسليم عينة المسار.الحد الأعلى من إنتاجية أداة واحدة هو 2200 اختبار / ساعة ، ومع ذلك ، إذا كان المحلل لديه نظام توصيل عينة المسار ، فغالبًا ما يكون هناك إمكانية لدمج عدة أدوات في سطر واحد ، مما يزيد من الإنتاجية الإجمالية عن طريق مضاعف عدد من المحللين في الخط. غالبًا ما يحدث أنه لا يتم فقط إضافة المحللون البيوكيميائيين إلى الخط ، ولكن أيضًا ، على سبيل المثال ، المحاليل المناعية المرتبطة بالإنزيمات والمحللات الكيميائية.
نظام Sniol's Biolumi 8000 المعياري ، الذي يحتوي (من اليسار إلى اليمين) على اثنين من المقايسات المناعية ، واثنين من المحللات البيوكيميائية ، ومحلل المنحل بالكهرباء ووحدة إيصال العينة.مبدأ العمل
يبدأ التحليل البيوكيميائي للعينات بالمرحلة التحضيرية. يتم تثبيت العينات المقاسة في أسطوانة العينة (أو في الأشرطة في حالة نظام المسار). عادة ما تكون هذه أنابيب 5-10 مل مع الدم أو البلازما أو البول. علاوة على ذلك ، اعتمادًا على الاختبارات البيوكيميائية التي يجب إجراؤها ، يتم تثبيت الزجاجات مع الكواشف المناسبة في أسطوانة الكاشف. يقوم عامل التشغيل (عادة مساعد مختبر) بتحديد مواضع العينات والكواشف ، ومعلماتها ، وتعيين الاختبارات اللازمة لكل عينة.
URIT URIT-8280 طبل العينة. يتيح لك تصميم الأسطوانة هذا قراءة الباركود من الأنابيب ، جهاز الماسح الضوئي المدمج. يسمح لك هذا بإدخال معلومات حول العينة والاختبارات اللازمة تلقائيًا في الجهاز. الحمولة القصوى لهذه الأسطوانة هي 99 أنبوب اختبار.وتجدر الإشارة بشكل منفصل إلى أن براميل الكاشف يتم تبريدها بالضرورة إلى درجة حرارة مقابلة لدرجة الحرارة في الثلاجات المنزلية العادية. هذا ضروري للحفاظ على الكواشف ، مثل يتم تخزين معظمها في 4-6 درجات. يمكن أن يعمل الجهاز طوال اليوم ، ويمكن أن تستمر زجاجة الكاشف لأسابيع وشهور. العينات أسهل ، لأن عادة لا يتم تخزينها ، لذلك لا يلزم التبريد الخاص لهم.
الكبش مع الكواشف من نفس URIT-8280. الحمل الكلي 80 زجاجة ، وتختلف أحجام الزجاجات في الصفوف المختلفة.بعد تحميل الكواشف والعينات اللازمة ، يبدأ التهيئة للجهاز. تتضمن هذه المرحلة التحقق من أداء الأنظمة المختلفة ، وتحديد الظروف الأولية ، وتسخين الأسطوانة مع الكوفيتات (تحدث التفاعلات الكيميائية الحيوية عند 37 درجة ، كما هو الحال في كائن حي). أيضًا ، اعتمادًا على الأداة ، قد يشمل ذلك كفات تفاعل التنظيف ، وقياس المستويات الأولية للكواشف والعينات ، والقياسات الضوئية التحضيرية ، في كلمة واحدة ، الإجراءات المختلفة اللازمة لإجراء الاختبارات البيوكيميائية.
تيكوم TC 9082 طبل الخندق تستخدم هذه الأداة كفتات مفردة ، على الرغم من أن بعض الأدوات قد تحتوي على أجزاء مصبوبة بالكامل. مصنوعة من البلاستيك أو زجاج الكوارتز.
محطة الغسل URIT 8300. تتكون الإبر من أنبوبين - يتم إزالة سائل واحد من الكفيت ، وآخر يضاف إلى ماء الكفيت أو محلول الغسيل. بعد الغسيل ، يمكن إعادة استخدام اللحاف.بعد بدء تشغيل الجهاز ، يتم إضافة الكواشف والعينات بالتسلسل إلى حشوات التفاعل. تشارك موزعات خاصة في الإضافة. إذا كانت الأغطية قابلة لإعادة الاستخدام ، يتم غسلها بمحطة غسيل خاصة. بعد إضافة الكاشف والعينة إلى الكفيت ، يتم خلط الخليط بخلاط خاص ، على الرغم من أنه في بعض الأحيان يمكن إجراء هذه العملية باستخدام إبرة قياس. الخلط ضروري للحصول على محلول متجانس. يمكنك تذكر رد فعل الجلوكوز مرة أخرى. إذا لم تخلط المحلول بعد إضافة العينة ، فسيحدث التفاعل فقط في أسفل الخلية ، وسنرى تدرجًا جميلًا ، ينتقل من اللون الأحمر المشبع في أسفل الخلية إلى شفاف في الأعلى. إنها جميلة ، لكن للأسف ، لا يمكن الاعتماد عليها للقياسات.
اليسار: Sunmed UP 5000 عينة الجرعات إبرة. تأخذ الإبرة عينة ، وتضيفها إلى الكفيت ، ثم تشطف بالماء منزوع الأيونات
على اليمين: الخلاط URIT 8300. بعد خلط المحلول في الكفيت ، يتم غسل الخلاط أيضًا بالماء.الحديث عن القياسات. الأنظمة البصرية للأجهزة متنوعة تمامًا ، ولكن جميعها ، بطريقة أو بأخرى ، تتكون من جزأين - المرسل والمستقبل. الباعث يشكل شعاع مواز للضوء. يقيس جهاز الاستقبال شدة الضوء الذي ينتقل عبر الكوفيت بأطوال موجية محددة. نطاق الأطوال كبير جدًا - كل الضوء المرئي وقريب من الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن من النطاق بأكمله عادة ما تكون هناك حاجة إلى 10-14 طولًا موجيًا محددًا فقط.
أثناء التفاعل الكيميائي الحيوي ، يتم إجراء سلسلة من القياسات ، والتي يتم على أساسها تحديد تركيز المواد المقاسة.
اليسار: مضخة حقنة للموزعات
في الوسط: وعاء أو بمحلول غسيل (ضروري لغسل الخنادق) ، أو مع نفايات
على اليمين: خزان متوسط بمياه نظيفة. لا يتطلب شطف الأنبوب والإبر الماء النظيف فحسب ، بل وأيضًا إزالة الماء
في الواقع ، هذا كل شيء. بعد القياس الأخير ، يكتمل الجهاز. هناك ، بطبيعة الحال ، وظائف خاصة لمراقبة الجودة ، والمعايرة ، والتحكم في الخطية ، ولكنها اختلافات عما سبق.
على المرء أن يقول فقط أن الجهاز يتم التحكم فيه بواسطة برنامج سطح مكتب على كمبيوتر خارجي. أنه يحتوي على جميع الخوارزميات وأنماط التشغيل للجهاز ، وردود الفعل على أحداث معينة ، واجهة المستخدم. يكتب كل مصنع برامجه الخاصة لكل جهاز ، لذلك غالبًا ما تعاني الجودة. العديد من الأخطاء ، الأعطال ، قليل سمع عن تجربة المستخدم المختصة. حسنًا ، الدعم الفني هو أغنية منفصلة. يمكن توقع تصحيح الأخطاء الجسيمة لمدة ستة أشهر. لكن المساعدين المختبرين هم أشخاص متواضعون - يعتادون عليها.
في الختام
إن تنوع سوق أجهزة التحليل البيوكيميائية كبير جدًا. في معرض CMEF 2018 وحده ، تم تقديم العشرات من شركات التصنيع ومئات الأدوات. تشارك بعض الشركات حصريًا في أجهزة التحليل البيوكيميائية ، وبعضها الآخر ينتج كواشف ، وبعض عمالقة السوق لديهم مجموعة واسعة من المنتجات من مختلف مجالات الطب. على الرغم من أن المحللات المفاهيمية منذ عشرين عامًا لا تختلف كثيرًا عن تلك الحديثة ، إلا أنه يتم تحسين العديد من الحلول التقنية ، مما يحسن جودة الأجهزة ويقلل من تكلفتها. أصبحت الأجهزة الآن ميسورة التكلفة أكثر مما كانت عليه قبل عقدين من الزمن. وفقًا لتوقعات
أبحاث السوق المستمرة من عام 2017 ، فإن السوق العالمية لمحللات الكيمياء الحيوية بحلول عام 2024 ستنمو بنسبة 50 ٪ تقريبًا بالدولار.
شيء من هذا القبيل ، يرى بعض الشركات المصنعة معدات المختبرات الكبيرةإذا تحدثنا عن روسيا ، فلن تكون العيادات الكبيرة فحسب ، بل أيضًا المختبرات الصغيرة في المدن الصغيرة مجهزة بمحللات كيميائية حيوية مختلفة. الغالبية العظمى من هذه الأجهزة الصينية. للأسف ، لا يوجد أي محلل كيميائي حيوي للتصنيع الروسي ؛ وبالتالي ، فنحن مجرد مستهلكين في هذا القطاع. في أعقاب استبدال الواردات ، بدأ محللو الجمعية الروسية في الظهور ، لكننا لا نتحدث عن الإنتاج الكامل حتى الآن. لكن الوضع مع الكواشف لتحليل الكيمياء الحيوية أفضل - هناك العديد من الشركات الروسية التي تنتج الكواشف. دعونا نأمل أنه بمرور الوقت ، ستظهر أجهزة التحليل البيوكيميائية الروسية الحديثة.
