Das Robotersystem beschleunigt die Blutentnahme und -untersuchung

Ein Team von Wissenschaftlern der Rutgers University hat ein vollautomatisches System entwickelt, das die Entnahme und Analyse von venösem Blut in medizinischen Einrichtungen vereinfacht. Die Hauptkomponenten sind ein Blutentnahmegerät, ein Modul zur Probenentnahme und eine Zentrifuge mit „Laboratorien auf einem Chip“. Im Moment kann das Gerät unterschiedliche Leukozytenzahlen durchführen und die Hämoglobinspiegel messen.



In der Medizin ist Blut die wichtigste Substanz. Seit der Antike wird Blutvergießen (Phlebotomie) zur Vorbeugung und Behandlung eingesetzt - die erste Erwähnung von Hijama, der traditionellen arabischen Volksmethode des Blutvergießens , stammt aus dem Jahr 1550 v. Blutuntersuchungen sind heute das weltweit häufigste klinische Verfahren. In den Vereinigten Staaten werden jedes Jahr 2 Milliarden solcher Verfahren durchgeführt, und ihre Ergebnisse wirken sich auf 80% der medizinischen Entscheidungen aus, die in Krankenhäusern und Labors getroffen werden.

Die Qualität der Blutuntersuchung hängt von den Fähigkeiten des Spezialisten und den physiologischen Eigenschaften des Patienten ab. Bei Kindern und übergewichtigen Menschen treten häufig Probleme bei der Blutentnahme auf - es ist schwierig, Venen in ihnen zu finden. Der größte Teil der Forschung wird zentral durchgeführt: Von einzelnen Kliniken werden die Materialien an spezialisierte Labors geschickt. Viele Labortechniker arbeiten, danach sollten die Ergebnisse den Patienten gemeldet werden. In Bezug auf die Logistik ist dies ein komplexes und teures System.

Ein Team von biomedizinischen Ingenieuren der Rutgers University hat ein POCT-Gerät (Point of Care Testing) entwickelt, um Probleme mit der Komplexität der Logistik, der Qualität der Materialsammlung und der Analysegeschwindigkeit zu lösen. Das Robotersystem entnimmt Blut, die Probe gelangt in das Mikrofluidsystem - das „Labor auf einem Chip“, die Zentrifuge trennt das Blut in Komponenten und ein optisches Mikroskop bestimmt die Anzahl der Leukozyten. Das Gerät kann sowohl in einem Krankenhausbett als auch in einem Krankenwagen oder einer Arztpraxis installiert werden.

In der ersten Stufe wird ein Blutentnahmegerät eingeschaltet. Das Gerät empfängt Daten mittels Ultraschall (Ultraschall) und Nahinfrarotspektroskopie (NIR-Spektroskopie), die Software erstellt eine dreidimensionale Karte der Venen, wonach ein Miniaturmanipulator mit einer Nadel punktiert und Blut entnimmt.



Die Funktion des nächsten Moduls besteht darin, eine Blutprobe in ein „Labor auf einem Chip“ zu überführen, das sich dann zur Analyse in einer Zentrifuge befindet. Die Wissenschaftler verwendeten eine peristaltische Pumpe, die die Probe fördert und den Apparat mit Kochsalzlösung spült. Der Venenpunktionsroboter sticht ein, die Pumpe schaltet sich ein und schickt Material zum nächsten Modul.



Der Analysator besteht aus einem Acrylchip mit einer Probe, einer Zentrifuge zur Blutfraktionierung und einem optischen Mikroskopsystem. Die Zentrifuge dreht den Acrylchip mit einer Geschwindigkeit von 10.000 U / min, um die zellulären Bestandteile des Blutes vom Plasma im Chip zu trennen. Ein Einwegchip besteht aus drei Schichten Acryl: außen 1,5 mm und innen 0,9 mm. Im Chip ist ein Kanal ausgeschnitten, entlang dessen die Zentrifugalkraft die Komponenten der Probe in der gewünschten Reihenfolge aufbaut. Ein Miniatur-Fluoreszenzmikroskop nach dem Nachweis weißer Blutkörperchen - weißer Blutkörperchen - misst die Dicke ihrer Schicht und vergleicht sie mit der vom Team entwickelten Software mit voreingestellten Einstellungen.



„Das Gerät ist ein Traum von der Entwicklung von Blutanalysetechnologien. Die Integration von Miniaturroboter- und Mikrofluidsystemen ermöglichte es, die Genauigkeit traditioneller Analysetechnologien mit der Geschwindigkeit und Leichtigkeit der Durchführung von Verfahren überall und jederzeit zu kombinieren “, äußerten sich die Autoren der Studie begeistert zu ihrer Entwicklung.

Wissenschaftliche Arbeit in der Zeitschrift Technology veröffentlicht. doi.org/10.1142/S2339547818500048

Roboter, die menschliches Blut aus einer Vene entnehmen können, wurden bereits hergestellt. Beispielsweise wurde bei einem Veebot-Start im Jahr 2013 ein ähnliches Gerät eingeführt. Der Patient legt seine Hand in die Manschette, die Infrarotkamera sucht nach den Venen und der Ultraschall bestimmt, ob das Blut in der Vene ausreichend intensiv fließt. Dann zieht der Roboterarm Blut. Das Gerät findet eine Vene mit einer Genauigkeit von 83%. Der Vorgang dauert eine Minute. Im Moment ist seit etwa 2013 nichts mehr über das Projekt zu hören, aber die Website zeigt an, dass das Unternehmen Mitarbeiter rekrutiert.


Ein weiteres Startup mit ähnlicher Technologie ist VascuLogic. VenousPro verwendet dieselben Sensoren, um die Blutentnahme für den Menschen so schnell und schmerzlos wie möglich zu gestalten.