Sistem robot mempercepat pengambilan sampel darah dan pengujian

Sebuah tim ilmuwan dari Rutgers University telah menciptakan sistem yang sepenuhnya otomatis yang dirancang untuk menyederhanakan pengambilan sampel darah vena dan analisis di lembaga medis. Komponen utama adalah perangkat pengambilan sampel darah, modul untuk mengumpulkan sampel dan centrifuge dengan "laboratorium pada sebuah chip". Saat ini, perangkat dapat melakukan penghitungan leukosit diferensial dan mengukur kadar hemoglobin.



Dalam kedokteran, darah adalah zat yang paling signifikan. Sejak zaman kuno, pertumpahan darah (phlebotomy) telah digunakan untuk pencegahan dan pengobatan - penyebutan pertama hijama, metode tradisional orang Arab dalam pertumpahan darah , dimulai pada 1550 SM. Saat ini, tes darah adalah prosedur klinis paling umum di dunia. Di Amerika Serikat, 2 miliar prosedur seperti itu dilakukan setiap tahun, dan hasilnya mempengaruhi 80% dari keputusan medis yang dibuat di rumah sakit dan laboratorium.

Kualitas tes darah tergantung pada keterampilan spesialis dan karakteristik fisiologis pasien. Seringkali masalah muncul dengan pengambilan sampel darah pada anak-anak dan orang gemuk - sulit untuk menemukan pembuluh darah di dalamnya. Sebagian besar penelitian dilakukan secara terpusat: dari masing-masing klinik, materi dikirim ke laboratorium khusus. Banyak teknisi laboratorium bekerja, setelah itu hasilnya harus dilaporkan kepada pasien. Dalam hal logistik, ini adalah skema yang kompleks dan mahal.

Tim insinyur biomedis dari Rutgers University telah mengembangkan perangkat Point of care testing (POCT) untuk menyelesaikan masalah dengan kompleksitas logistik, kualitas pengumpulan bahan, dan kecepatan analisis. Sistem robotik mengambil darah, sampel memasuki sistem mikofluida - "laboratorium pada sebuah chip", centrifuge memisahkan darah menjadi komponen-komponen, dan mikroskop optik menentukan jumlah leukosit. Perangkat ini dapat dipasang di tempat tidur rumah sakit dan di ambulans atau kantor dokter.

Pada tahap pertama, alat pengambilan sampel darah dihidupkan. Perangkat menerima data menggunakan ultrasonik (ultrasonografi) dan spektroskopi inframerah dekat (spektroskopi NIR), perangkat lunak ini menyusun peta tiga dimensi pembuluh darah, setelah itu manipulator miniatur dengan tusukan jarum dan mengambil darah.



Fungsi dari modul selanjutnya adalah untuk mentransfer sampel darah ke "lab on a chip," yang kemudian akan berada dalam centrifuge untuk dianalisis. Para ilmuwan menggunakan pompa peristaltik, yang mengirimkan sampel, dan menyiram peralatan dengan saline. Robot venipuncture membuat tusukan, pompa menyala dan mengirimkan materi ke modul berikutnya.



Alat analisis terdiri dari chip akrilik yang mengandung sampel, centrifuge untuk fraksinasi darah dan sistem mikroskopis optik. Centrifuge memutar chip akrilik dengan kecepatan 10.000 rpm untuk memisahkan komponen seluler darah dari plasma di dalam chip. Chip sekali pakai terbuat dari tiga lapisan akrilik: eksternal 1,5 mm dan internal 0,9 mm. Saluran dipotong dalam chip, di mana gaya sentrifugal membangun komponen sampel dalam urutan yang diinginkan. Mikroskop fluoresensi miniatur setelah mendeteksi sel darah putih - sel darah putih - mengukur ketebalan lapisan mereka dan membandingkannya dengan menggunakan perangkat lunak yang dikembangkan oleh tim dengan pengaturan yang telah ditentukan.



“Perangkat ini adalah mimpi untuk mengembangkan teknologi analisis darah. Integrasi robot miniatur dan sistem mikrofluida memungkinkan untuk menggabungkan keakuratan teknologi analisis tradisional dengan kecepatan dan kemudahan melakukan prosedur di mana saja dan kapan saja, ”penulis penelitian berkomentar dengan antusias pada perkembangan mereka.

Karya ilmiah diterbitkan dalam jurnal Technology. doi.org/10.1142/S2339547818500048

Robot yang mampu mengambil darah manusia dari pembuluh darah telah dibuat. Sebagai contoh, startup Veebot pada 2013 memperkenalkan perangkat serupa. Pasien meletakkan tangannya di manset, kamera inframerah mencari vena, dan ultrasonografi menentukan apakah darah mengalir cukup intensif di vena. Kemudian lengan robot itu mengambil darah. Perangkat menemukan vena dengan akurasi 83%. Prosedur ini berlangsung satu menit. Saat ini, tidak ada yang terdengar tentang proyek sejak sekitar 2013, tetapi situs tersebut menunjukkan bahwa perusahaan sedang merekrut karyawan.


Startup lain dengan teknologi serupa adalah VascuLogic. VenousPro menggunakan sensor yang sama untuk membuat pengumpulan darah secepat dan tidak menyakitkan bagi manusia.