Internationale Ausstellung CMEF & ICMD 2018 Frühling in Shanghai (Teil 2)

Dies ist der zweite Teil des Artikels, der meinem Besuch der Frühjahrsausstellung für medizinische Geräte und Zubehör CMEF & ICMD in Shanghai im Jahr 2018 gewidmet ist. Es wird über diese Art von klinischen Diagnosegeräten als biochemische Analysegeräte gesprochen. Anhand der auf der Ausstellung vorgestellten Geräte werden wir über die Typen, Funktionsprinzipien und Merkmale verschiedener biochemischer Analysegeräte sprechen.

Teil 1. Allgemeiner Rückblick auf die Ausstellung

Ein bisschen Biochemie

Wenn Sie Blut aus einer Vene entnehmen, kann dies unter anderem durchgeführt werden, um einen biochemischen Bluttest durchzuführen. Mit dieser Methode der Labordiagnostik erhalten Sie Informationen über den Stoffwechsel in Zellen, die wiederum die Arbeitsqualität der inneren Organe und des gesamten Körpers bestimmen. Tatsache ist, dass lebende Zellen eine große Anzahl von chemischen Verbindungen enthalten, die jedem bekannt sind, wie Proteine, Kohlenhydrate, Lipide. Der Zellstoffwechsel hängt von der Menge und dem Verhältnis dieser Substanzen ab. Einige von ihnen sind wichtige biochemische Indikatoren (ich bin sicher, dass viele Wörter wie Glukose, Cholesterin, Gesamtprotein, Triglyceride usw. gehört haben) und weisen eine Reihe normaler Konzentrationen auf. Außerhalb des Bereichs der Substanzkonzentration kommt es zu Stoffwechselstörungen. Die ungefähre Norm für Glukose beträgt 3,33-5,55 mmol / Liter. Ein Mangel an Glukose führt zu einem Energiemangel der Zellen und einer Abnahme der Funktionalität des Körpers. Überschuss erhöht das Risiko für bekannten Diabetes mellitus.


Eine der Optionen zum Hervorheben der Wellenlänge ist die Verwendung von optischen Streifenfiltern

Kommen wir nun dazu, wie Sie die Konzentration einer Substanz bestimmen können. Dazu wird die Testprobe (z. B. Blut) mit einem speziellen Reagenz gemischt. Durch eine Abfolge chemischer Reaktionen wird eine Substanz erhalten, die Licht bei bestimmten Wellenlängen absorbiert. Durch Messung dieser Absorption kann die Konzentration des Ausgangsmaterials bestimmt werden. Das optische Messergebnis ist die berechnete optische Dichte. Betrachten Sie zum Beispiel noch einmal Glukose. Wenn Sie es mit einem speziellen Reagenz mischen, erhalten Sie die Substanz NADH, die Licht mit einer Wellenlänge von 340 nm absorbiert. Je mehr Glucose anfangs vorhanden war, desto mehr NADH wird aus der Reaktion resultieren und desto größer ist die Absorption.

Tatsächlich beschreibt der vorherige Absatz kurz das Prinzip des Tests durch einen biochemischen Analysator:

1. Reagenz und Probe mischen
2. Biochemische Reaktion
3. Absorptionsmessung
4. Berechnung der Konzentration des Analyten

Ich stelle auch fest, dass die allererste Messmethode visuell war. Farbe und Intensität wurden mit dem Auge bestimmt und mit einer Farbkarte für bekannte Konzentrationen verglichen. Eine Glukose-Antwortlösung wird beispielsweise rosa. Je höher die Glukosekonzentration ist, desto dunkler ist die Farbe der Lösung. Aber die Genauigkeit der Messungen mit dieser Methode ist natürlich eher gering. Dann begannen sie, Photometer zu verwenden, um die Intensität bei einer bestimmten Wellenlänge zu bestimmen. Letztendlich wurden biochemische Analysegeräte für medizinische Labors entwickelt.

Halbautomatische und automatische Maschinen

Wir gehen direkt zu den Geräten. Es gibt zwei Gruppen von biochemischen Analysegeräten - halbautomatisch und automatisch. Tatsächlich handelt es sich bei den Geräten der ersten Gruppe um Photometer, mit denen Sie nach bestimmten Programmen messen und die Konzentrationen automatisch berechnen können. Die Reaktionen selbst (d. H. Das Mischen von Reagenzien und Proben) werden jedoch von Menschen durchgeführt. Solche Geräte sind recht billig und werden in Kliniken und Labors eingesetzt, in denen wenig Geld und kein großer Testfluss vorhanden ist.


Halbautomatischer biochemischer Analysator ES-105 von Bioelab. Ein typischer Vertreter einer Gruppe von halbautomatischen Maschinen. Kompakt und günstig. In letzter Zeit gab es eine Tendenz, solche Vorrichtungen teilweise durch automatische Analysegeräte mit geringer Leistung zu ersetzen, wie z Sie kamen dem Wert ziemlich nahe.

Bei automatischen Analysegeräten ist der Prozess der Durchführung biochemischer Analysen vollständig automatisiert. Das Gerät produziert unabhängig eine Mischung aus Reagenzien und Proben, führt Messungen und Berechnungen durch. Es muss nur festgelegt werden, welche Tests durchgeführt und Tests und Reagenzien festgelegt werden sollen. Automatische Analysegeräte sind teurer als halbautomatische Geräte, weisen jedoch eine höhere Geschwindigkeit und Genauigkeit der Messungen auf. Es geht um automatische Analysatoren, die weiter erläutert werden.

Leistung

Automatische Analysegeräte wiederum werden gemäß dem Hauptparameter für diese Art von Instrument - Leistung - ebenfalls in Kategorien unterteilt.

Ein biochemischer Test braucht Zeit. Von einer bis zu ein paar zehn Minuten. Wenn wir Tests nacheinander durchführen, wird es sehr lange dauern. Daher sind die Geräte so ausgelegt, dass Tests in Reihe und parallel durchgeführt werden. Es gibt viele Gräben, in denen Reagenzien und Proben hinzugefügt werden. Das Hinzufügen erfolgt nacheinander.
aber da Die Reaktion selbst kann Dutzende von Minuten dauern, und es kann angenommen werden, dass in benachbarten Küvetten die Reaktionen parallel ablaufen. Die Zeit zwischen dem Hinzufügen von beispielsweise einem Reagenz zu zwei benachbarten Küvetten wird als Zykluszeit der Vorrichtung bezeichnet (eine detailliertere Beschreibung des Zyklus wird später gegeben). Je kürzer der Zyklus ist, desto höher ist die Leistung des Analysators. Die typische Produktivität der meisten Geräte liegt bei 200 bis 2000 Tests / Stunde.

Geräte mit geringer Leistung können Desktop und kompakt genug sein. Laut chinesischen Herstellern sind solche Analysegeräte besonders in armen Regionen (Afrika, Südamerika, Südostasien) beliebt, in denen das Problem der Kosten akut ist, halbautomatische Analysegeräte jedoch nicht mehr geeignet sind. Die Kompaktheit der Geräte ermöglicht den Einsatz in mobilen Labors. Auf der Messe präsentierten mehrere Unternehmen ihre neuen Analysegeräte mit 200 Tests / Stunde. Jetzt werden diese Geräte auch in Russland immer beliebter.


Zeccen Automated NEO-1200 Analysator mit 120 Tests / Stunde. Eine der leistungsstärksten und kompaktesten Maschinen

Instrumente mittlerer Leistung (300 - 800 Tests / Stunde) bilden die massereichste Gruppe. Lieferung an die meisten Kliniken und Labors. Der Preis solcher Geräte ist höher, aber zusätzlich zu einer höheren Produktivität ist das Volumen der geladenen Reagenzien und Proben viel größer. Im Gegensatz zur vorherigen Gruppe können sie eingebaute Wasseraufbereitungsanlagen, Fächer für dringende Proben und Tests mit zwei Reagenzien enthalten.


Der automatisierte ES-480-Analysator von Bioelab mit einer Produktivität von 400 Tests / Stunde. Es kann 90 Flaschen mit Reagenzien und 120 Reagenzgläser mit Proben an Bord transportieren.

Großraumkrankenhäuser sind mit Hochleistungsgeräten ausgestattet (> 800 Tests / Stunde). Dies sind ziemlich teure Analysegeräte, mit denen Messungen mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden können. Sehr oft befinden sich Reagenzgläser mit Proben in solchen Geräten nicht in der Trommel, sondern werden von einem speziellen Tracking-System bedient (Sie können jederzeit neue Proben hinzufügen). Zusammen mit mehreren Reagenztrommeln können solche Geräte stundenlange kontinuierliche Tests ermöglichen.


Der Mindray BS-2000-Analysator mit einer Produktivität von 2000 Tests / Stunde. Auf der linken Seite befinden sich zwei Reagenztrommeln. Vor dem Instrument befindet sich ein System zur Lieferung von Schienenproben.

Die Obergrenze für die Produktivität eines einzelnen Instruments liegt bei 2200 Tests / Stunde. Wenn der Analysator jedoch über ein System zur Lieferung von Schienenproben verfügt, besteht häufig die Möglichkeit, mehrere Instrumente in einer Linie zu kombinieren, wodurch die Gesamtproduktivität um ein Vielfaches der Anzahl der Analysegeräte in einer Linie erhöht wird. Es kommt häufig vor, dass der Linie nicht nur biochemische Analysegeräte hinzugefügt werden, sondern auch beispielsweise enzymgebundene Immunosorbens- und Chemilumineszenzanalysatoren.


Das modulare System Biolumi 8000 von Snibe enthält (von links nach rechts) zwei Immunoassays, zwei biochemische Analysegeräte, einen Elektrolytanalysator und ein Probenabgabemodul.

Arbeitsprinzip

Die biochemische Analyse der Proben beginnt mit der Vorbereitungsphase. Gemessene Proben werden in die Probentrommel (oder in die Kassetten bei einem Schienensystem) eingebaut. Normalerweise sind dies 5-10 ml Röhrchen mit Blut, Plasma oder Urin. Abhängig davon, welche biochemischen Tests durchgeführt werden müssen, werden Flaschen mit den entsprechenden Reagenzien in die Reagenztrommel eingebaut. Der Bediener (normalerweise ein Laborassistent) legt die Positionen der Proben und Reagenzien sowie deren Parameter fest und weist jeder Probe die erforderlichen Tests zu.


URIT URIT-8280 Probentrommel. Mit einem solchen Trommeldesign können Sie den Barcode aus dem eingebauten Scannergerät der Röhre lesen. Auf diese Weise können Sie automatisch Informationen über die Probe und die erforderlichen Tests in das Gerät eingeben. Die maximale Belastung einer solchen Trommel beträgt 99 Reagenzgläser.

Es ist separat zu beachten, dass Reagenztrommeln notwendigerweise auf eine Temperatur abgekühlt werden, die der Temperatur in normalen Haushaltskühlschränken entspricht. Dies ist notwendig für die Konservierung von Reagenzien, wie Die meisten von ihnen werden bei 4-6 Grad gelagert. Das Gerät kann den ganzen Tag arbeiten und die Reagenzflasche kann Wochen und Monate halten. Proben sind einfacher, weil Sie werden normalerweise nicht gelagert, sodass für sie keine spezielle Kühlung erforderlich ist.


Ram mit Reagenzien des gleichen URIT-8280. Die Gesamtladung von 80 Flaschen und für verschiedene Reihen variieren die Größen der Flaschen.

Nach dem Laden der erforderlichen Reagenzien und Proben beginnt die Initialisierung des Geräts. Diese Phase umfasst die Überprüfung der Leistung verschiedener Systeme, die Einstellung der Anfangsbedingungen und das Erhitzen der Trommel mit Küvetten (biochemische Reaktionen treten wie bei einem lebenden Organismus bei 37 Grad auf). Abhängig vom Instrument kann dies auch das Spülen von Reaktionsküvetten, das Messen der Anfangsgehalte von Reagenzien und Proben, vorbereitende optische Messungen, kurz gesagt, verschiedene Verfahren umfassen, die zur Durchführung biochemischer Tests erforderlich sind.


Tecom TC 9082 Trommelgraben Dieses Instrument verwendet einzelne Küvetten, obwohl einige Instrumente ganze Gusssegmente haben können. Aus Kunststoff oder Quarzglas.


Die Waschstation des URIT 8300. Die Nadeln bestehen aus zwei Röhrchen - eine Flüssigkeit wird aus der Küvette entfernt, die andere wird dem Küvettenwasser oder der Waschlösung zugesetzt. Nach dem Waschen kann die Küvette wiederverwendet werden.

Nach dem Starten der Vorrichtung werden Reagenzien und Proben nacheinander zu den Reaktionsküvetten gegeben. Spezielle Spender sind an der Ergänzung beteiligt. Wenn die Küvetten wiederverwendbar sind, werden sie mit einer speziellen Waschstation gewaschen. Nachdem das Reagenz und die Probe in die Küvette gegeben wurden, wird die Mischung mit einem speziellen Mischer gemischt, obwohl dieser Vorgang manchmal mit einer Dosiernadel durchgeführt werden kann. Mischen ist notwendig, um eine homogene Lösung zu erhalten. Sie können sich wieder an die Reaktion auf Glukose erinnern. Wenn Sie die Lösung nach Zugabe der Probe nicht mischen, findet die Reaktion nur am Boden der Zelle statt, und wir sehen einen schönen Gradienten, der von gesättigtem Rot am Boden der Zelle zu transparent am oberen Rand übergeht. Es ist schön, aber leider unzuverlässig für Messungen.


Links: Sunmed UP 5000 Probendosis. Die Nadel entnimmt eine Probe, fügt sie der Küvette hinzu und spült sie dann mit entionisiertem Wasser
Rechts: URIT 8300 Mischer. Nach dem Mischen der Lösung in der Küvette wird der Mischer ebenfalls mit Wasser gewaschen.

Apropos Messungen. Die optischen Systeme von Geräten sind sehr unterschiedlich, aber alle bestehen auf die eine oder andere Weise aus zwei Teilen - dem Sender und dem Empfänger. Der Emitter bildet einen parallelen Lichtstrahl. Der Empfänger misst die Intensität des durch die Küvette übertragenen Lichts bei bestimmten Wellenlängen. Der Längenbereich ist ziemlich groß - alles sichtbare Licht und nahes UV, aber aus dem gesamten Bereich werden normalerweise nur 10-14 spezifische Wellenlängen benötigt.
Während der biochemischen Reaktion wird eine Reihe von Messungen durchgeführt, anhand derer die Konzentration der gemessenen Substanzen bestimmt wird.


Links: Spritzenpumpe für Spender
In der Mitte: ein Behälter oder mit einer Waschlösung (notwendig zum Waschen der Gräben) oder mit Abfall
Rechts: Zwischentank mit sauberem Wasser. Das Spülen der Küvette und der Nadeln erfordert nicht nur sauberes, sondern auch entionisiertes Wasser

Das ist alles. Nach der letzten Messung ist das Instrument abgeschlossen. Es gibt natürlich spezielle Funktionen der Qualitätskontrolle, Kalibrierung, Linearitätskontrolle, aber es handelt sich um Variationen der oben genannten.

Man muss nur sagen, dass das Gerät von einem Desktop-Programm auf einem externen Computer gesteuert wird. Es enthält alle Algorithmen und Betriebsarten des Geräts, Reaktionen auf bestimmte Ereignisse sowie die Benutzeroberfläche. Jeder Hersteller schreibt für jedes Gerät seine eigene Software, daher leidet häufig die Qualität. Viele Bugs, Abstürze, wenige haben von kompetentem UX gehört. Nun, technischer Support ist ein separates Lied. Korrekturen schwerwiegender Fehler können für sechs Monate erwartet werden. Aber Laborassistenten sind unprätentiöse Menschen - sie gewöhnen sich daran.

Abschließend

Die Marktvielfalt biochemischer Analysegeräte ist recht groß. Allein auf der CMEF 2018 wurden Dutzende von Fertigungsunternehmen und Hunderte von Instrumenten vorgestellt. Einige Unternehmen beschäftigen sich ausschließlich mit biochemischen Analysegeräten, andere stellen auch Reagenzien her, und einige Marktriesen bieten eine breite Palette von Produkten aus verschiedenen Bereichen der Medizin an. Obwohl sich konzeptionelle Analysegeräte von vor zwanzig Jahren nicht sehr von modernen unterscheiden, werden viele technische Lösungen verbessert, wodurch die Qualität der Geräte verbessert und ihre Kosten gesenkt werden. Jetzt sind auch Geräte viel günstiger als vor ein paar Jahrzehnten. Nach den Prognosen der Persistence Market Research aus dem Jahr 2017 wird der weltweite Markt für biochemische Analysegeräte bis 2024 in US-Dollar um fast 50% wachsen.


So etwas sehen einige Hersteller in der Ausstattung großer Labors

Wenn wir über Russland sprechen, dann sind nicht nur große Kliniken, sondern auch kleine Labors in kleinen Städten mit verschiedenen biochemischen Analysegeräten ausgestattet. Die überwiegende Mehrheit dieser Geräte sind Chinesen. Leider gibt es praktisch keine biochemischen Analysegeräte russischer Herstellung, daher sind wir nur Verbraucher in diesem Segment. Im Zuge der Substitution von Importen tauchten Analysatoren der russischen Versammlung auf, aber wir sprechen noch nicht über eine vollwertige Produktion. Die Situation mit Reagenzien für die biochemische Analyse ist jedoch besser - es gibt mehrere russische Unternehmen, die Reagenzien herstellen. Hoffen wir, dass im Laufe der Zeit russische moderne biochemische Analysegeräte auftauchen werden.