Exposition internationale CMEF & ICMD 2018 Spring in Shanghai (Part 2)

Ceci est la deuxième partie de l'article consacrée à ma visite à l'exposition de printemps des équipements et accessoires médicaux CMEF & ICMD à Shanghai en 2018. Il parlera de ce type d'appareils de diagnostic clinique en tant qu'analyseurs biochimiques. En utilisant les appareils présentés à l'exposition à titre d'exemple, nous parlerons des types, des principes de fonctionnement et des caractéristiques de divers analyseurs biochimiques.

Partie 1. Revue générale de l'exposition

Un peu de biochimie

Si vous prenez du sang dans une veine, cela peut être fait, entre autres, pour effectuer un test sanguin biochimique. Cette méthode de diagnostic en laboratoire vous permet d'obtenir des informations sur le métabolisme dans les cellules, qui, à son tour, détermine la qualité du travail des organes internes et du corps dans son ensemble. Le fait est que les cellules vivantes contiennent un grand nombre de composés chimiques connus de tous tels que des protéines, des glucides, des lipides. Le métabolisme cellulaire dépend de la quantité et du rapport de ces substances. Certains d'entre eux sont des indicateurs biochimiques importants (je suis sûr que beaucoup ont entendu des mots tels que glucose, cholestérol, protéines totales, triglycérides, etc.) et ont une gamme de concentrations normales. Hors de la plage de concentration, la substance entraîne des troubles métaboliques. La norme approximative pour le glucose est de 3,33 à 5,55 mmol / litre. Un manque de glucose entraîne une famine énergétique des cellules et une diminution de la fonctionnalité du corps. Un excès augmente le risque de diabète sucré bien connu.


L'une des options pour mettre en évidence la longueur d'onde est l'utilisation de filtres optiques à bande

Passons maintenant à la façon dont vous pouvez déterminer la concentration d'une substance. Pour ce faire, l'échantillon à tester (par exemple, le sang) est mélangé avec un réactif spécial. À la suite d'une séquence de réactions chimiques, une substance est obtenue qui absorbe la lumière à certaines longueurs d'onde. En mesurant cette absorption, la concentration du matériau de départ peut être déterminée. Le résultat de la mesure optique est la densité optique calculée. Par exemple, pensez à nouveau au glucose. Si vous le mélangez avec un réactif spécial, vous pouvez obtenir la substance NADH, qui absorbe la lumière à une longueur d'onde de 340 nm. Plus le glucose était initialement, plus le NADH résultera de la réaction et plus l'absorption sera importante.

En fait, le paragraphe précédent décrit brièvement le principe du test par un analyseur biochimique:

1. Mélange réactif et échantillon
2. Réaction biochimique
3. Mesure d'absorbance
4. Calcul de la concentration de l'analyte

Je note également que la toute première méthode de mesure était visuelle. La couleur et l'intensité ont été déterminées par l'œil et comparées à un nuancier pour les concentrations connues. Une solution de réponse au glucose, par exemple, devient rose. Plus la concentration de glucose est élevée, plus la couleur de la solution est foncée. Mais la précision des mesures par cette méthode est bien sûr assez faible. Ensuite, ils ont commencé à utiliser des photomètres pour déterminer l'intensité à une longueur d'onde spécifique. Finalement, des analyseurs biochimiques ont été créés pour les laboratoires médicaux.

Machines semi-automatiques et automatiques

Nous procédons directement aux appareils. Il existe deux groupes d'analyseurs biochimiques - semi-automatique et automatique. Les appareils du premier groupe, en effet, sont des photomètres qui vous permettent de mesurer selon certains programmes et d'effectuer un calcul automatique des concentrations. Cependant, les réactions elles-mêmes (c'est-à-dire le mélange des réactifs et des échantillons) sont effectuées par l'homme. De tels appareils sont assez bon marché et sont utilisés dans des cliniques et des laboratoires où il y a peu d'argent et où il n'y a pas un grand nombre de tests.


Analyseur biochimique semi-automatique ES-105 de Bioelab. Un représentant typique d'un groupe de machines semi-automatiques. Compact et pas cher. Récemment, il y a eu une tendance à remplacer partiellement ces appareils par des analyseurs automatiques à faible ils sont venus assez près en valeur.

Dans les analyseurs automatiques, le processus d'analyse biochimique est entièrement automatisé. L'appareil produit indépendamment un mélange de réactifs et d'échantillons, effectue des mesures et des calculs. Il suffit de définir les tests à effectuer et d'établir les tests et les réactifs. Les analyseurs automatiques sont plus chers que les appareils semi-automatiques, mais ils ont une vitesse et une précision de mesure plus élevées. Il s'agit d'analyseurs automatiques qui seront expliqués plus en détail.

Performances

Les analyseurs automatiques, à leur tour, sont également divisés en catégories en fonction du paramètre principal de ce type d'instrument - les performances.

Un test biochimique prend du temps. D'une à quelques dizaines de minutes. Si nous effectuons les tests de manière séquentielle, ce sera très long. Par conséquent, les appareils sont conçus de manière à effectuer des tests en série et en parallèle. Il existe de nombreux fossés dans lesquels des réactifs et des échantillons sont ajoutés. L'ajout se fait de manière séquentielle,
mais depuis la réaction elle-même peut prendre des dizaines de minutes, on peut supposer que dans les cuvettes voisines, les réactions se déroulent en parallèle. Le temps entre l'ajout, par exemple, d'un réactif à deux cuvettes adjacentes est appelé temps de cycle du dispositif (une description plus détaillée du cycle sera donnée plus loin). Plus le cycle est court, plus les performances de l'analyseur sont élevées. La productivité typique de la grande majorité des appareils est de 200 à 2000 tests / heure.

Les appareils peu performants peuvent être suffisamment compacts et de bureau. Selon les fabricants chinois, de tels analyseurs sont particulièrement appréciés dans les régions pauvres (Afrique, Amérique du Sud, Asie du Sud-Est), où le problème du coût est aigu, mais les analyseurs semi-automatiques ne conviennent plus. La compacité des appareils permet leur utilisation dans des laboratoires mobiles. Au salon, plusieurs entreprises ont présenté leurs nouveaux analyseurs à 200 tests / heure. Maintenant, ces appareils gagnent en popularité, y compris en Russie.


Analyseur Zeccen automatisé NEO-1200 avec 120 tests / heure. L'une des machines les moins performantes et les plus compactes

Les instruments à moyenne performance (300 - 800 tests / heure) constituent le groupe le plus répandu. Livré à la plupart des cliniques et laboratoires. Le prix de tels appareils est plus élevé, mais en plus d'une plus grande productivité, le volume de réactifs et d'échantillons chargés est beaucoup plus important. Contrairement au groupe précédent, ils peuvent contenir des usines de traitement d'eau intégrées, des compartiments pour les échantillons urgents et des tests avec deux réactifs.


Analyseur ES-480 automatisé de Bioelab avec une productivité de 400 tests / heure. Il peut transporter à bord 90 bouteilles avec réactifs et 120 tubes à essai avec échantillons.

Les hôpitaux de grande capacité sont équipés d'appareils performants (> 800 tests / heure). Ce sont des analyseurs assez chers qui permettent de prendre des mesures à grande vitesse. Très souvent, les tubes à essai contenant des échantillons dans de tels appareils ne sont pas situés dans le tambour, mais sont desservis par un système de suivi spécial (vous pouvez ajouter de nouveaux échantillons à tout moment). Avec plusieurs tambours de réactifs, ces appareils peuvent fournir des heures de test continu.


L'analyseur Mindray BS-2000 avec une productivité de 2000 tests / heure. Sur le côté gauche se trouvent deux tambours de réactifs. Devant l'instrument se trouve un système de distribution d'échantillons de piste.

La limite supérieure des performances d'un seul instrument est de 2200 tests / heure, cependant, si l'analyseur dispose d'un système d'alimentation d'échantillons de piste, il est souvent possible de combiner plusieurs instruments sur une même ligne, augmentant ainsi la productivité globale d'un multiple du nombre d'analyseurs sur une même ligne. Il arrive souvent que non seulement des analyseurs biochimiques soient ajoutés à la ligne, mais aussi, par exemple, des analyseurs immunosorbants et chimioluminescents liés à des enzymes.


Système modulaire Biolumi 8000 de Snibe, contenant (de gauche à droite) deux dosages immunologiques, deux analyseurs biochimiques, un analyseur d'électrolyte et un module de distribution d'échantillons.

Principe de fonctionnement

L'analyse biochimique des échantillons commence par la phase préparatoire. Les échantillons mesurés sont installés dans le tambour d'échantillonnage (ou dans les cassettes dans le cas d'un système de rails). Ce sont généralement des tubes de 5 à 10 ml contenant du sang, du plasma ou de l'urine. De plus, selon les tests biochimiques à effectuer, des flacons contenant les réactifs appropriés sont installés dans le tambour de réactifs. L'opérateur (généralement un assistant de laboratoire) définit les positions des échantillons et des réactifs, leurs paramètres et attribue les tests nécessaires à chaque échantillon.


Batterie d'échantillons URIT URIT-8280. Une telle conception de tambour vous permet de lire le code-barres des tubes, un scanner intégré. Cela vous permet de saisir automatiquement des informations sur l'échantillon et les tests nécessaires dans l'appareil. La charge maximale d'un tel tambour est de 99 tubes à essai.

Il convient de noter séparément que les fûts de réactifs sont nécessairement refroidis à une température correspondant à la température dans les réfrigérateurs ménagers ordinaires. Cela est nécessaire pour la conservation des réactifs, comme la plupart d'entre eux sont stockés à 4-6 degrés. L'appareil peut fonctionner toute la journée et le flacon de réactif peut durer des semaines et des mois. Les échantillons sont plus faciles, car ils ne sont généralement pas stockés, donc un refroidissement spécial n'est pas nécessaire pour eux.


Ram avec des réactifs du même URIT-8280. La charge totale de 80 bouteilles, et pour différentes rangées, les tailles des bouteilles varient.

Après le chargement des réactifs et des échantillons nécessaires, l'initialisation de l'appareil démarre. Cette étape comprend la vérification des performances de divers systèmes, la définition des conditions initiales, le chauffage du tambour avec des cuvettes (les réactions biochimiques se produisent à 37 degrés, comme dans un organisme vivant). En outre, selon l'instrument, cela peut inclure des cuves de réaction de rinçage, la mesure des niveaux initiaux de réactifs et d'échantillons, des mesures optiques préparatoires, en un mot, diverses procédures nécessaires pour effectuer des tests biochimiques.


Tecom TC 9082 Drum Ditch Cet instrument utilise des cuvettes simples, bien que certains instruments puissent avoir des segments de fonte entiers. En plastique ou en verre de quartz.


La station de lavage de l'URIT 8300. Les aiguilles se composent de deux tubes - un liquide est retiré de la cuvette, un autre est ajouté à l'eau de la cuvette ou à la solution de lavage. Après lavage, la cuvette peut être réutilisée.

Après le démarrage du dispositif, les réactifs et les échantillons sont ajoutés séquentiellement aux cuvettes de réaction. Des distributeurs spéciaux sont engagés dans l'ajout. Si les cuvettes sont réutilisables, elles sont lavées avec une station de lavage spéciale. Après que le réactif et l'échantillon ont été ajoutés à la cuvette, le mélange est mélangé avec un mélangeur spécial, bien que parfois cette opération puisse être effectuée avec une aiguille de dosage. Le mélange est nécessaire pour obtenir une solution homogène. Vous pouvez à nouveau rappeler la réaction au glucose. Si vous ne mélangez pas la solution après avoir ajouté l'échantillon, la réaction n'aura lieu qu'au bas de la cellule, et nous verrons un beau dégradé, allant du rouge saturé en bas de la cellule à transparent en haut. C'est beau, mais, hélas, peu fiable pour les mesures.


Gauche: aiguille de dosage d'échantillon Sunmed UP 5000. L'aiguille prélève un échantillon, l'ajoute à la cuvette, puis rince à l'eau déionisée
À droite: mélangeur URIT 8300. Après avoir mélangé la solution dans la cuve, le mélangeur est également lavé à l'eau.

En parlant de mesures. Les systèmes optiques des appareils sont assez divers, mais tous, d'une manière ou d'une autre, se composent de deux parties - l'émetteur et le récepteur. L'émetteur forme un faisceau de lumière parallèle. Le récepteur mesure l'intensité de la lumière transmise à travers la cuvette à des longueurs d'onde spécifiques. La plage de longueurs est assez large - toute la lumière visible et proche des UV, mais de toute la plage, seules 10 à 14 longueurs d'onde spécifiques sont nécessaires.
Au cours de la réaction biochimique, une série de mesures est effectuée, sur la base de laquelle la concentration des substances mesurées est déterminée.


Gauche: pompe à seringue pour distributeurs
Au centre: un récipient ou avec une solution de lavage (nécessaire pour laver les fossés), ou avec des déchets
À droite: réservoir intermédiaire avec de l'eau propre. Le rinçage de la cuvette et des aiguilles nécessite non seulement de l'eau propre mais aussi de l'eau déminéralisée

En fait, c'est tout. Après la dernière mesure, l'instrument se termine. Il y a, bien sûr, des fonctions spéciales de contrôle de qualité, d'étalonnages, de contrôle de linéarité, mais ce sont des variations de ce qui précède.

Il suffit de dire que l'appareil est contrôlé par un programme de bureau sur un ordinateur externe. Il contient tous les algorithmes et modes de fonctionnement de l'appareil, les réactions à certains événements, l'interface utilisateur. Chaque fabricant écrit son propre logiciel pour chaque appareil, de sorte que la qualité en souffre souvent. De nombreux bugs, plantages, peu ont entendu parler d'UX compétents. Eh bien, le support technique est une chanson distincte. Des corrections d'erreurs graves sont attendues pendant six mois. Mais les assistants de laboratoire sont des gens sans prétention - ils s'y habituent.

En conclusion

La diversité du marché des analyseurs biochimiques est assez grande. Rien qu'au CMEF 2018, des dizaines d'entreprises manufacturières et des centaines d'instruments ont été présentés. Certaines entreprises se consacrent exclusivement aux analyseurs biochimiques, d'autres produisent également des réactifs et certains géants du marché proposent une large gamme de produits dans divers domaines de la médecine. Bien que les analyseurs conceptuels d'il y a vingt ans ne soient pas très différents des analyseurs modernes, de nombreuses solutions techniques sont en cours d'amélioration, ce qui améliore la qualité des appareils et réduit leur coût. Désormais, les appareils sont également beaucoup plus abordables qu'il y a quelques décennies. Selon les prévisions de Persistence Market Research de 2017, le marché mondial des analyseurs biochimiques d'ici 2024 augmentera de près de 50% en dollars.


Quelque chose comme ça, certains fabricants voient l'équipement de grands laboratoires

Si nous parlons de la Russie, non seulement les grandes cliniques, mais aussi les petits laboratoires des petites villes sont équipés de divers analyseurs biochimiques. La grande majorité de ces appareils sont chinois. Hélas, il n'y a pratiquement pas d'analyseurs biochimiques de fabrication russe; par conséquent, nous ne sommes que des consommateurs dans ce segment. Dans le sillage de la substitution des importations, des analyseurs de l'assemblage russe ont commencé à apparaître, mais nous ne parlons pas encore de production à part entière. Mais la situation avec les réactifs pour l'analyse biochimique est meilleure - il existe plusieurs sociétés russes qui produisent des réactifs. Espérons qu'avec le temps, des analyseurs biochimiques russes modernes apparaîtront.