جمعه, ۱۰ فروردین, ۱۴۰۳ / 29 March, 2024
مجله ویستا

آنالایزرهای بیوشیمی قلب تپنده آزمایشگاه


آنالایزرهای بیوشیمی قلب تپنده آزمایشگاه
امروزه استفاده از دستگاه های اتوماتیک و روش های مربوط به آن برای رسیدن به کیفیت مورد نظر در سطح بالا ضروری است. به بیان دیگر، اتوماسیون برای تبدیل یک آزمایشگاه کوچک به آزمایشگاه بزرگ و مدرن با کیفیت مطلوب، امری اجتناب ناپذیر است. این امر از سال ۱۹۵۰ با افزایش تقاضای تست های متنوع آزمایشگاهی شروع شد. سپس با پیشرفت تکنیک ها و ابزارهای مختلف، آزمایشگاه ها توانستند حجم کاری بیشتر و متنوع تری را در زمان کوتاه تر و بدون نیاز به افزایش پرسنل به انجام برسانند. امروزه ‏FDA، اتوماسیون را استفاده از سیستم های مکانیکی کنترل شونده به وسیله کامپیوتر تعریف می کند. ‏
اتوآنالایزرهای بیوشیمی با هدف بالا بردن سرعت پاسخ دهی، بهبود کیفیت نتایج، کاهش مصرف ‏reagents‏ و نیز کاهش تعداد پرسنل در آزمایشگاه ها کاربرد فراوان دارد. در این قسمت مروری کلی بر تقسیم بندی اتوآنالایزرها و روش های مختلف اندازه گیری در آنها خواهیم داشت.
آنالایزرهای بیوشیمیایی دستگاه هایی هستند که غلظت متابولیت ها، الکترولیت ها، پروتئین‌ها و داروها را در سرم، پلاسما، ادرار و مایع مغزی- نخاعی ‏‎(CSF)‎‏ و سایر مایعات بدن با دقت و صحت بالا اندازه گیری می کنند.
مزایای به کارگیری این سیستم ها در آزمایشگاه عبارتند از:
۱) افزایش سرعت و حجم کاری
۲) کاهش خطاهای انسانی
۳) افزایش دقت و صحت نتایج
۴) صرفه جویی در مصرف نمونه و معرف ها
۵) دقت در تکرار آزمایش (تکرار پذیر بودن آزمایش)
۶) کاهش هزینه های جانبی و کاهش پرسنل در آزمایشگاه
● تقسیم بندی اتوآنالایزرهای بیوشیمی براساس روش قرائت تست ها
▪ Batch Analyzer
در این اتوآنالایزر قرائت به صورت تست به تست انجام شده و نتایج نیز به همین صورت نشان داده می شود. سرعت قرائت تست ها در این نوع آنالایزرها بین ۴۰ الی ۸۰ تست در ساعت است.
▪ ‏Multibatch Analyzer
در این اتوآنالایزرها قرائت در حالت عادی به صورت تست به تست انجام می شود، ولی امکان تعریف اجرای چند تست مختلف برای یک نمونه و به صورت متوالی نیز وجود دارد که در این صورت باید از قسمت اورژانس یا برنامه ‏Stat‏ دستگاه استفاده کرد. همچنین در این اتوآنالایزرها دستیابی به نتایج به هردو صورت یعنی تست به تست یا بیمار به بیمار امکان پذیر است.‏
سرعت این اتوآنالایزرها معمولا بین ۸۰ الی ۲۴۰ تست در ساعت است.
‏▪ Random Access Analyzer‏ ‏
در این اتوآنالایزرها می توان در هر زمان و برای نمونه، تست مورد نظر را انتخاب و اجرا کرد. حال آنکه رعایت هیچ گونه ترتیبی اجباری نیست. سرعت این اتوآنالایزرها بین ۱۰۰ الی ۶۰۰ تست در ساعت است.
● قسمت های تشکیل دهنده اتوآنالایزر بیوشیمی
هردستگاه اتوآنالایزر از دو قسمت مشخص سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است.‏
قدرت، کارایی و سادگی کار با هر دستگاه اتوآنالایزر ارتباط تنگاتنگی با نرم افزار آن دارد.
وظایف مهم ذیل از ویژگی های نرم افزار یک دستگاه اتوآنالایزر است:
۱) شناسایی نمونه ها،‏
‏۲) شناسایی تست های هر نمونه،
۳) شناسایی روش های بیوشیمی،
۴) تعریف تست ها و متدهای مختلف،
۵) اجرای تست ها به روش های مختلف،
۶) نمایش نتایج به فرم های متنوع روی هر خروجی دلخواه،
۷) شناسایی خطاهای به وجود آمده در دستگاه و اعلام اخطار به اپراتور به صورت اتوماتیک،
۸) شناسایی و رفع عیب اتوماتیک دستگاه و قطعات مختلف آن،
۹) قابلیت کالیبراسیون و شناسایی معرف های مختلف،
۱۰) اجرای برنامه کنترل کیفیت،
۱۱) پردازش سیگنال ها، انتقال داده ها و کنترل ورودی و خروجی دستگاه،
۱۲) سخت افراز در یک دستگاه اتوآنالایزر به دو بخش اصلی و لوازم جانبی تقسیم می شود.
قسمت های اصلی سخت افزار یک دستگاه اتوآنالایزر شامل موارد زیر است:
۱) ‏UPS‏ (سیستم تامین کننده ولتاژ و جریان مورد نیاز سایر قسمت ها)،
۲) مدارات الکترونیکی و کامپیوتری شامل بوردهای کنترل، ‏CPU,Main Board‏
۳) پمپ های الکترومکانیکی،
۴) انواع سرنگ و پیستون،
۵) شلنگ ها و تیوب ها،
۶) انواع موتورهای آنالوگ و دیجیتال
۷) انواع شیرهای الکترومغناطیسی،
۸) انواع سوزن ها،
۹) انواع ربات ها،
قسمت فتومتریک شامل:
۱) لامپ
۲) فیلترهای نوری
۳) محل نگهداری نمونه آماده قرائت
۴) دتکتتورو
۵) مدار تبدیل است.
لوازم جانبی سخت افزاری در یک دستگاه اتوآنالایزر معمولا عبارتند از:
۱) صفحه کلید،‏
‏۲) نمایشگر،
۳) چاپگر،
۴) دستگاه بارکد خوان.
● روش های اندازه گیری
▪ روش فتومتری
برای اندازه گیری به روش فتومتری به یک منبع نور، وسیله جدا کننده طیف مورد نظر و یک آشکار ساز نیاز است.
هر دستگاه اتوآنالایزر از دو قسمت مشخص سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است. قدرت، کارایی و سادگی کار با هر دستگاه اتوآنالایزر ارتباط تنگاتنگی با نرم افزار آن دارد.‏منبع نور به کار رفته در دستگاه های آنالایزر می تواند لامپ های تنگستن، هالوژن، کوارتر، دوتریوم، جیوه یا لیزر باشد. برای جداسازی طیف مورد نظر از فیلترهای تداخلی نوری استفاده می شود. این فیلترها معمولا دارای پیک عبوری ۳۰ تا ۸۰ درصد پهنای باند ۵ تا ۱۵ درصد است.در اتوآنالایزرها این فیلترهای نوری در چرخ فیلتر ‏‎(Filter Wheel)‎‏ قرار داده شده اند و فیلتر مورد نظر در زمان مناسب توسط نرم افزاری سیستم در محل عبور نور قرار می گیرد.
▪ فتومتری انعکاسی
دراین روش نور منعکس شده اندازه گیری می شود اجزای این سیستم همانند اجزای سیستم فتومتری است و معمولا در اتوآنالایزرهایی که از معرف های ‏‎(Reagents)‎‏ خشک استفاده می کنند، به کار می رود. فلوروسنس، ساطع شدن پرتوهای الکترومغناطیسی حاصل از ماده ای است که توسط یک منبع تشعشعی دیگر تحریک شده است. شدت نور ساطع شده (فلورسنت) رابطه مستقیم با غلظت ماده تحریک شده دارد.
‏▪ فلورومتری
در اتوماسیون و روش های سنجش ایمنی کاربرد زیادی دارد. حساسیت آن هزار برابر بیشتر از روش های اسپکتروفتومتری است، اما تداخل زمینه ای ناشی از فلورسنس سرم می تواند مشکل ساز باشد. هر چند این مشکل را می توان با انتخاب فیلترهای مناسب برای جداسازی طیف مورد نظر و نیز با انتخاب رنگ فلورسنتی که طیف تشعشعی آن از طیف مواد تداخلی متفاوت باشد، حل کرد.
▪ کدورت سنجی یا نفلومتری
برای اندازه گیری کمی و کیفی رسوب حاصل از واکنش آنتی ژن آنتی بادی به کار می رود.
▪ ISE
‏تعداد زیادی از روش های الکتروشیمیایی در اتوآنالایزرها به کار می روند. که رایج ترین آنها الکترودیون انتخابی یا ‏‎(ISE)‎‏ ‏Electrode‏ ‏Selective ‎‏ ‏Ion‏ است.
● نگاهی به سیستم های اتوآنالایزر بیوشیمی آزمایشگاهی
خون و مایعات موجود در بدن دارای مواد مخصوصی هستند که ماهیت آن ها اغلب متفاوت بوده و در غلظت های مشخصی برای ادامه حیات ضروری اند. این مواد شامل: قندها، پروتئین ها، چربی ها، یون ها، آنزیم ها و هورمون ها و ... هستند و بررسی ماهیت، مقدار و اندازه گیری و عمل این مواد در حیطه علم بیوشیمی است. هر یک از این مواد در بدن دارای مقدار و رنج مشخصی است که افزایش و یا کاهش آن موجب اختلالاتی می شود. بعضی از این مواد به مقدار بسیار کم تا حد چند صدم میلی گرم در هر سی سی از سرم یافت می شود و مقدار بعضی دیگر از این مواد حتی به میزان چند گرم در هر میلی لیتر می رسد.
اندازه گیری قند، چربی، و آنزیم ها از طریق موادی انجام می شود که در برخورد با مواد فوق الذکر کمپلکس رنگی تشکیل می دهد. این مواد که از این پس آن ها را به عنوان معرف نام خواهیم برد از مواد آلی یا معدنی تهیه می شوند. روش کار بدین صورت است که حجم مشخصی از سرم بیمار را با مقدار معینی از معرف یا معرف ها (بسته به نوع تست از یک تا چند معرف متفاوت) مجاور می کنند. ماده مورد اندازه‌گیری در مجاورت معرف، کمپلکس رنگی ایجاد می کند که شدت و ضعف رنگ بستگی به مقدار ماده مورد نظر در آن حجم معین از سرم دارد. برخی از این واکنش ها احتیاج به زمان و دمای معینی برای انجام واکنش و به دست آمدن رنگ دلخواه دارد. سپس مقدار رنگ ایجاد شده در دستگاه هایی به نام رنگ سنج از طریق طول موج مشخصی که رنگ مزبور در آن طول موج حداکثر جذب نوری را داراست اندازه گرفته می شود. بدین ترتیب که نور به کمپلکس تابانده می شود که مقداری از این نور جذب می شود و مقداری عبور می کند. سپس نور عبور کرده در طرف دیگر دستگاه توسط سلول های حساس به نور اندازه گیری می شود و بدین طریق مقدار جذب نور توسط کمپلکس اندازه گیری شده و با انجام محاسباتی، مقدار ماده مورد اندازه گیری در هر میلی متر مکعب خون به دست می آید. با پیشرفت تکنولوژی دستگاه هایی طراحی و ساخته شده که تمامی اعمال فوق را به طور اتوماتیک و برنامه ریزی شده در مدت زمان کمتری و در حجم بسیار بالایی انجام می دهد.
امروزه در آزمایشگاه های تشخیص طبی با توجه به حجم بالای کار و دقت بالای روش های اتوماتیک لزوم استفاده از این دستگاه ها بیشتر احساس می شود. این دستگاه ها تحت نام عمومی اتوآنالایزر در مدل ها و سیستم های مختلفی به بازار عرضه شده اند.
آن چه در این مطلب می خوانید، اجزای سیستم های اتوآنالایزر از نوع سانتریفوژی را بررسی می کند و به اتوآنالایزرهای با سیستم دستی و سیستم اتوماتیک گسسته اشاره نمی کند.
حساسیت زیاد دراندازه گیری این دستگاه ها با توجه به مطالب زیر الزامی است:
برخی از بیماران از قبیل افراد دیابتیک، بیماران قلبی، کلیوی و ... با تغییرات جزیی در مواد خون خود اغلب حیاتشان به خطر افتاده و چه بسا که یک اندازه گیری صحیح قادر به نجات جان بیماران باشد.
اندازه گیری آنزیم های قلبی در بیماران قلبی و سکته ها، اندازه گیری مواد سمی از قبیل اوره کراتینین در بیماران کلیوی، تست های کبدی در بیماران کبدی و قند در افراد دیابتی بسیار حساس و ضروری است.
حال با توجه به مطالب فوق لزوم دقت در طراحی سیستم های اتوآنالایزر بیش از پیش مطرح می شود. این سیستم ها با توجه به اختلافات و تفاوت هایشان اغلب در بعضی از اصول کلی مشترکند که به شرح زیر است:
اتوآنالایزرها در وهله اول دارای قسمت رایانه ای برای ثبت، انتقال و دریافت اطلاعات هستند که از طریق آن متصدی دستگاه اطلاعات راجع به بیماران، نوع تست‌ها، کالیبراسیون پارامترها و ... را به دستگاه انتقال داده و از همان قسمت نتایج نهایی را دریافت می کند.
سیستم دارای ظروفی برای ریختن نمونه های سرم بیماران، ظروفی برای معرف ها، بازوهای متحرکی برای انتقال نمونه و معرف ها به کووت های مخصوص برای انجام واکنش و تشکیل کمپلکس رنگی است. پس از تشکیل کمپلکس قسمت رنگ سنج دستگاه میزان جذب نوری را اندازه گرفته و به قسمت رایانه ای انتقال می دهد و در نهایت جواب های آماده، تحویل گرفته می شود.
سیستم ها برای انجام هر تستی سوالاتی را به صورت اتوماتیک مطرح می کنند و از طریق پاسخ این سوالات پارامترهای لازم برای محاسبه نتایج آزمایش را به دست می‌آورند. این پارامترها از روی بروشورهای موجود در کیت های آزمایشگاهی توسط متصدی دستگاه و از طریق بردها به حافظه دستگاه منتقل می شود و دستگاه براساس این پارامترها برنامه ریزی و کنترل می شود.
علیرغم حساسیت و دقت دستگاه ها، این سیستم ها باید در فواصل زمانی معینی و با استفاده از سرم های معلوم تحت عنوان سرم کنترل که مواد در آن ها قبلا اندازه گیری شده کنترل شوند. همچنین دستگاه ها دارای مراقبت های ویژه از قبیل شستشوها و ... هستند که بایستی براساس کتابچه اپراتوری عمل کرد.
علیرغم مشترکات سیستم ها، در جزییات معمولاً متفاوت عمل می کنند. جزییاتی از قبیل: نحوه ثبت و انتقال اطلاعات، نحوه عملکرد بازوهای متحرک و پمپ کردن مواد، شیوه مخلوط کردن معرف ها و سرم، نوع عملکرد رنگ سنج و جواب دهی.
● اجزا و عملکرد اتوآنالایزر
به طور معمول یک اتوآنالایزر یک سر چرخان (روتور) دارد که روی حلقه بیرونی آن، جایگاه های نمونه قرار دارند.
این سر روتوری شبیه به روتور در سانتریفوژهاست. در حلقه داخلی روتور، جایگاه‌ها یا چاه های کوچکی ‏‎(Wells)‎‏ معرف قرار دارند، یک منبع نور و یک فوتودتکتور (آشکارساز نوری) هم بخش های مربوط به اندازه گیری سیستم را تشکیل می دهند. نمونه و معرف با مکانیزم های جداگانه پی پتی، به صورت اتوماتیک درون محفظه های مربوط به خود در روی روتور ریخته می شوند. محفظه ها با مرزهای شعاعی از هم تفکیک شده اند. در یک سیستم نمونه ۳۰ محفظه روی روتور وجود دارد. روتور با سرعت متوسط ‏rpm‏ ۵۰۰ (۵۰۰ دور در دقیقه) می چرخد و نیروی سانتریفوژی حاصل، معرف ها را به یک محفظه یا چاه خارجی می راند که در آن عمل مخلوط شدن انجام می شود (شکل های ۱ و ۲ را ببینید). وقتی نمونه و معرف ها مخلوط شدند، واکنش بین آن ها آغاز می شود. در این حالت دستگاه اجازه می دهد تا واکنش در دمای خاصی (به عنوان مثال ۳۷ درجه) و در مدت زمان معینی که برای هر تست متفاوت است انجام شود و رنگ نهایی تست ها در کووت ها ایجاد شود. سپس نور از منبع نور ثابت به کووت می تابد و با عبور از آن به آشکارساز می رسد، در آشکار ساز میزان جذب نور اندازه گیری می شود. برای هر کووت تعدادی اندازه گیری های متوالی انجام می شود و متوسط نتایج در نظر گرفته می شود.
در مدل های قدیمی تر، در هر محفظه تنها یک نوع تست انجام می شود. در سیستم های مدرن تر، با افزودن گردونه فیلتری که توسط میکروپروسسور کنترل می‌شود. و با بهره گیری از سیستم مدیریت داده ها و سیستم پیچیده جابجایی نمونه و معرف این امکان به وجود آمده است که پارامترهای لازم برای تست های مختلف و تعیین زمان واکنش فیلترنوری با طول موج مناسب و نحوه محاسبات پس از خواندن شدت جذب نوری برای هر محفظه برنامه ریزی شود.
بعضی از دستگاه ها آزمایشات را به صورت انتخابی انجام می دهند. یعنی این که ابتدا کلیه تست های مربوط به یک بیمار را انجام داده و سپس به سراغ نمونه بیمار بعدی می روند که به آن ‏batch Analyse‏ می گویند. برخی دستگاه ها تست های هر نمونه را مرتب کرده و عمل می کنند یعنی این که مثلا ابتدا تمامی قندها را کار کرده و سپس به سراغ تمامی اوره ها و ... رفته و تست ها را به صورت تک تک جوابدهی می کنند که به آن ‏Random Access‏ می گویند. بعضی از سیستم ها احتیاج به کالیبراسیون روزانه داشته و برخی دیگر نیاز ندارند.
با توجه به تفاسیر فوق در ادامه بحث به بررسی چند نمونه از سیستم های اتوآنالایزر، قسمت های مختلف آن ها و نحوه کار با آن ها خواهیم پرداخت.
● برخی مشخصات یک اتوآنالایزر مناسب
‏۱) قدرت برنامه ریزی برای تست های متنوع تر و بیشتر.
۲) عدم نیاز به مرتب کردن تست های هر نمونه جهت آزمایش
۳) سرعت بالای انجام تست ها
۴) مصرف حداقل کالیبراتور برای کالیبراسیون دستگاه
۵) نداشتن فاضلاب مزاحم ناشی از شستشوی سیستم
۶) مصرف کمتر معرف و مواد مصرفی دیگر
۷) مصرف کمتر نمونه سرم
۸) قابل استفاده با انواع معرف های خارجی یا تولید داخل
۹) قابل کار در هر دو حالت ‏RandomAccess, batch‏ در ادامه به توضیح کامل یک سیستم نمونه می پردازیم.
این دستگاه شامل چند قسمت اصلی است:
۱) سینی معرف یا ‏Ragent Tray‏ که دارای تعداد ظرف با گنجایش حدود ‏cc‏۲۵ برای معرف ها است.
۲) سینی نمونه یا ‏Sample Tray‏ که سرم بیماران در داخل ظرف های کوچکی به نام ‏cup‏ ریخته است.
۳) پمپ معرف که دارای یک سرنگ شیشه ای برای برداشت معرف ها از سینی مربوطه می باشد.
۴) مکنده معرف، که توسط بازوی مکنده که متحرک است به داخل ظروف رفته و حجم معینی از معرف را برداشت می کند.
۵) پمپ نمونه که توسط سرنگ شیشه ای حجم مورد نظر از نمونه را از داخل کاپ‌ها پمپ کرده و برداشت می کند.
۶) مکنده نمونه که توسط بازوی مکنده و متحرک داخل کاپ های حاوی نمونه رفته و حجم لازم از سرم را برداشت می کند.
۷) سینی واکنش که شامل صد کووت واکنش است. در این کووت ها معرف و نمونه آن ها توسط حرکت دورانی مخلوط شده و پس از زمان معین رنگ ایجاد می‌شود.
۸) رنگ سنج، که در این قسمت به کووت ها نوری با طول موج مشخص تابانده می شود و سپس توسط دتکتور حساس به نور میزان جذب نوری محلول کووت اندازه‌گیری می شود.
۹) پمپ هوا، با فشار هوا باعث برداشت محلول ها می شود.
۱۰) پنکه ها، تبادل کننده حرارت داخل دستگاه با محیط بیرون هستند.
۱۱) قسمت رایانه ای دستگاه که شامل بردها، نرم افزار است و وظیفه کنترل دستگاه، دریافت و انتقال اطلاعات و جواب دهی را بر عهده دارد. دارای چاپگرهای مخصوص هم است. ‏
نویسنده: مهندس شادی نقدی
منبع : ماهنامه تخصصی مهندسی پزشکی


همچنین مشاهده کنید