آنالایزرهای بیوشیمی

نویسنده: مهندس شادی نقدی

امروزه تنوع دستگاه های اتو آنالایزر بیوشیمی، انتخاب آنها را برای مصرف كننده مشكل کرده است و از آنجا كه استفاده بهینه از تجهیزات در آزمایشگاه های تشخیص طبی، از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و گاهی مشاهده می شود كه دستگاه هایی خریداری می شوند كه به اندازه ظرفیت آنها استفاده نمی شوند یا امكان استفاده از آنها در كشوری نظیر ایران پرهزینه بوده و مقرون به صرفه نیست، لذا نكته حائز اهمیتی كه باید در نظر گرفته شود این است كه دستگاه انتخابی باید برای برآورده كردن نیازهای كیفی و كمی یك آزمایشگاه مناسب بوده و حداقل هزینه مصرفی را داشته باشد.

مهارت کارکنان، تجربه آنها، تعداد و تنوع تست های روزانه، خدمات پس از فروش توسط شركت سازنده و فروشنده از جمله فاكتورهای ضروری در انتخاب یك دستگاه اتو آنالایزر بیوشیمی مناسب، هستند.
دستگاه های پیچیده با لوازم مصرفی گران قیمت و سیستم های بسته كه فقط با معرف ها و مواد مصرفی كمپانی سازنده كار می كنند، برای كشورهای در حال توسعه نظیر ایران مناسب هستند. دستگاه های اتوآنالایزر پیشرفته با سیستم باز با پیچدگی كمتر و نرم افزار ساده و در عین حال كامل ارجحیت داشته و توصیه می شوند.
در ادامه سعی شده است كه مهم ترین ملاحظات فنی انتخاب یك اتو آنالایزر بیوشیمی به صورت خلاصه بیان شود:
1- سادگی دستگاه از لحاظ كار اپراتور و داشتن نرم افزار ساده و در عین حال كارامد.
2- كم حجم بودن و پیچیده نبودن دستگاه و امكان نصب آسان و كم هزینه آن.
3- قابلیت برنامه ریزی با تمام كیت های تولید داخل و خارج (سیستم Open).
4- داشتن سرعت آنالیز بالا با حداقل 100 تست در ساعت.
5- قابلیت اتصال به سیستم كنترل مركزی و شبكه رایانه ای و پرینتر خارجی.
6- كم خرج بودن دستگاه از نظر هزینه نگهداری و قطعات و مواد مصرفی.
7- تعداد و تنوع آزمایشات قابل برنامه ریزی.
8- تعداد نمونه های قابل برنامه ریزی با در نظر گرفتن حداقل حجم مورد نیاز.
9- امكان استفاده از سرم كنترل و استاندارد در مراحل مختلف كار، جهت حذف خطاهای سیستماتیك.
10- داشتن سیستم هشدار دهنده و سنسورهای حساس به سطح محلول.
11- دارا بودن برنامه كنترل كیفی و محاسبات آماری و رسم منحنی كالیبراسیون.
12- توانایی انجام آزمایشات اورژانس Stat و تست هایی با حجم كم سرم (مانند نمونه نوزاد).
13- پایداری درجه حرارت كه در طول انجام واكنش و قرائت خیلی مهم است.
14- حساسیت بالای سیستم فتومتر و تعداد طول موج های موجود (فیلترهای نوری) در دستگاه.
15- توانایی برداشت معرف بین 100 تا 500 میكرولیتر و نمونه بین 5 تا 150 میكرولیتر.
16- ثبات كالیبراسیون و توانایی ذخیره كردن فاكتور تست ها.
17- قابلیت اندازه گیری كلیه مایعات بدن (سرم - پلاسما- ادرار - مایع مغزی- نخاعی)
18- قابلیت تكرار و رقیق كردن اتوماتیك نمونه ها.
اتوآنالایزرهای بیوشیمی دستگاه های خودكاری هستند كه مراحل مختلف یك آزمایش را با استفاده از قسمتهای مكانیكی تحت كنترل مدارات الكترونیكی و امروزه میكروالكترونیكی، انجام داده و قادر به پردازش نتایج و تحلیل نتایج هستند.

بنابراین كالیبراسیون قسمت های مختلف دستگاه شامل:
الف) سخت افزار (الكترومكانیكی):
1- موتورها 2- پمپ ها 3- قسمت های حرارتی (انكوباتور) و برودتی (یخچال) 4- سرنگ ها (نمونه بردارها) 5- توان و فركانس ورودی دستگاه 6- ولتاژ لامپ دستگاه و قسمت های دتكتور
ب) نرم افزار
روش آنالیز و نحوه آزمایش و زمان بندی آن بسیار مهم بوده كه در ادامه به شرح آنها خواهیم پرداخت.

تست و كالیبراسیون بخش های سخت افزاری (الكترومكانیكی) یك دستگاه اتوآنالیزر بیوشیمی
موتورهای الكتریكی كاربردهای وسیعی در دستگاه های پزشكی و آزمایشگاهی دارند، وظیفه این موتورها در دستگاه های اتوآنالایزر بیوشیمی تولید نیروی لازم جهت حركت افقی (چرخشی) سینی سمپل، سینی واكنش، سینی معرف ها و نیز حركت عمودی سوزن های سمپلینگ و مكش و و حركت پیستون در داخل سرنگ نمونه بردار و به حركت درآوردن غلطك پمپ های پریستالتیك است. همچنین از این موتورها برای حركت دورانی چرخ فیلترها (Filter Wheel) در مقابل لامپ دستگاه استفاده است. با توجه به وسیع بودن دامنه استفاده از این موتورها در اتو آنالایزرهای بیوشیمی بسیار مهم است كه اپراتور یك دستگاه اتوآنالایزر بیوشیمی حداقل اطلاعاتی در خصوص تنظیم و سرویس های دوره ای آنها داشته باشد.
انتقال نیروی تولید شده توسط موتورهای الكتریكی به اهداف مورد نظر از 3 طریق صورت می‌پذیرد:

تسمه های انتقال نیرو
این روش انتقال نیرو در قسمت های سینی نمونه ها و سینی كووت های واكنش و بعضاً در حركت عمودی سوزن های نمونه برداری، مشاهده می شود. طول عمر این تسمه ها به كیفیت جنس آن بستگی داشته و معمولاً پس از اجرای هر 000/150 الی 000/200 تست باید تعویض شوند، توجه کنید كه این تسمه ها نیاز به هیچ گونه سرویس دوره ای نظیر تمیز كردن با استفاده از پاك كننده های شیمیایی و یا روان كاری با استفاده از گریس یا روغن روان ساز ندارند.

سیستم انتقال نیروی چرخ دنده ای
از این روش انتقال نیرو در سوزن های نمونه برداری و مكش و همچنین حركت پیستون در داخل سرنگ سمپلر (مانند سرنگ های هامیلتون) استفاده می شود. طول عمر چرخ دنده ها به كیفیت جنس آنها بستگی دارد و براساس محل مورد استفاده از دو نوع فلزی و پلاستیكی ساخته می شوند. چرخ دنده ها در فواصل كاری معین (پس از انجام هر 000/25 تست) نیاز به سرویس دوره ای به صورت زیر دارند:
ابتدا كلیه اتصالات چرخ دنده ای را باز کرده و غلطك ها و چرخ دنده ها را با احتیاط كامل از یكدیگر جدا کنید و سپس آنها را با مواد شوینده و پاك كننده تمیز كرده و پس از خشك كردن با روغن مخصوص روان كاری (مانند روغن های چرخ خیاطی) آنها را پاك کنید و پس از جاگذاری و مونتاژ مجدد قطعات، مجدداً قسمت های درگیر با یكدیگر را با گریس مخصوص چرخ دنده بپوشانید.

سیستم انتقال نیروی مستقیم
در این سیستم نیروی تولید شده توسط موتورالكتریكی مستقیما به وسیله روتور آن به هدف مورد نظر منتقل می شود مانند پمپ های پریستالتیك كه غلطك‌های این پمپ به روی روتور الكتریكی آن نصب شده اند و یا چرخ فیلتر كه مستقیماً به روتور متصل شده است.
برای تست یك موتور الكتریكی باید آن را به كار انداخت و عمل تعریف شده برای آن موتور را تست کرد. به عنوان مثال اگر یك موتور الكتریكی وظیفه هدایت سوزن نمونه برداری را به داخل كاپ های نمونه به عهده داشته باشد، بای دقیقا سوزن نمونه برداری را به داخل كاپ نمونه ای هدایت کند كه به آن دستور داده شده است، یا اگر یك موتور الكتریكی وظیفه هدایت سوزن مكش را به داخل كاپ های معرف به عهده دارد باید دقیقا سوزن مكش را به داخل همان كاپ ری هدایت کند و اگر یك موتور الكتریكی وظیفه قرار دادن فیلترهای دستگاه را در مقابل منبع نور به عهده دارد باید دقیقا فیلتر تعیین شده را در مقابل منبع نوری دستگاه قرار دهد.
برای كالیبر كردن قسمت های سخت افزاری و مكانیكی كه توسط این موتورها كنترل می شوند باید ابتدا نقطه صفر یا مرجع هر قسمت را برای دستاه تعریف کرد، به عنوان مثال باید برای دستگاه، موقعیت اولین كاپ نمونه یا اولین ظرف معرف یا فیلتر شماره یك و ... مشخص باشد، برای این منظور از یك زایده فلزی و یك سنسور حساس به نور استفاده می شود.

تست و كالیبراسیون سرنگ های نمونه برداری
برای تست این سرنگ ها از یك نمونه بردار بسیار دقیق استفاده می شود. برای این منظور ابتدا باید لوله نمونه بردار از جهت عدم وجود قطرات یا مواد خشك شده کنترل شود و نیز از محكم بودن و تمیز بودن سر نمونه بردار اطمینان حاصل شود و سپس به دستگاه دستور داده شود تا 5 میكرولیتر از یك نمونه برداشته و آن را در یك كاپ خالی تخلیه کند، اكنون با استفاده از نمونه بردار دقیق 5 میكرولیتری این نمونه را برداشت کرده و از جهت كم یا زیاد بودن كنترل شود. با تكرار متوالی این تست می توان با استفاده از نمونه بردارهای گوناگون میزان دقیق حجم برداشت شده توسط دستگاه را تعیین كرده و سپس نسبت به كاهش یا افزایش دور موتور الكتریكی كنترل كننده این سرنگ (مطابق روش ذكر شده) اقدام کرد.

تست و كالیبراسیون توان ورودی دستگاه
برای تامین برق مورد نیاز مدارات الكترونیكی در دستگاه های پزشكی، یك منبع تغذیه و یك ترانس مبدل در داخل دستگاه قرار داده می شود به نحوی كه برق شهری به ورودی این منبع متصل می شود، بنابراین لازم است كه سالانه یك بار توان خروجی این منبع تغذیه و ترانس مبدل جریان برق (كه در واقع برق ورودی دستگاه است) تست شده و در صورت نیاز تنظیم شود، این كار با استفاده از یك مالتی متر دقیق انجام می شود.

مشخصات لازم برای یک اتوآنالایزر متناسب با آزمایش های مختلف

تمام اتوماتیك بودن سیستم
انعطاف پذیری برای اجرای مراحل آزمایش (از پی پت كردن نمونه تا تولید نتایج).
تعداد معرف های بیشتر در دستگاه قابل پذیرش باشد.
تعداد نمونه بیشتر در حالت دستیابی تصادفی اجرا شوند.
ظرفیت Cup یا جایگاه نمونه برداری همچنین تعداد تست ها بالا باشد(بلوك های یك بار مصرف كووت كه هر یك برای چند آزمایش طراحی شده باشند).
تمام جایگاه های بلوك كووت تحت كنترل دمایی باشند.
جایگاه های نگهداری معرف ها و محلول به راحتی قابل برداشت و نگهداری در یخچال باشند.
امكانات كنترل كامپیوتری (سیستم هوشمند كنترلی) برای اجرای عملیات وجود داشته باشد. (مانند كنترل سطح مایعات، كنترل وجود كووت و كنترل مراحل عملكرد موتور، اطمینان از اجرای صحیح عملیات در طی جریان آزمایش).
نرم افزار كه به كاربر امكان افزودن نمونه هایی جدید و برداشتن نمونه های انجام شده را در هر زمان بدهد در عین حال روی آزمایش فعال شده دخالتی نداشته باشد.
در هر زمان پس از افزودن نمونه برنامه سیستم قادر به تشخیص و برآوردن مراحل مورد نیاز برای آزمایش بوده و اطمینان دهد كه زمان ایده آل برای انجام آزمایش وجود دارد.
دو سرنگ مستقل از یكدیگر برای برداشت نمونه و معرف ها كه از نظر ایجاد صحت، اطمینان بخش است. همچنین احتمال آلودگی سطح خارجی سرنگ و آلودن معرف ها (carryover) را به صفر می رساند و سرعت پی پت را به حداكثر می رساند (افزایش می دهد).
سرنگ مربوط به نمونه قادر به برداشت حجم های مختلف نمونه از حداقل 3 الی 100 میكرولیتر باشد (مراحل 1 میكرولیتری) و سرنگ مربوط به معرف قادر به برداشت حجم 50 الی 900 میكرولیتری (در مراحل 5 میكرولیتری) باشد.
قابلیت استفاده از معرف های تولید تمام كارخانجات را داشته باشد (سیستم باز یا Open) و بتوان پروتكل های آزمایشات را با استفاده از معرف های مختلف از قبل برنامه ریزی کرد. (وارد كردن پارامتركیت های بیوشیمی)
موارد كاربردی خاصی كه استفاده از بیش از یك معرف مورد نیاز است توسط دستگاه قابل اجرا باشد.
دستگاه فاقد نیازهای نگهداری بوده (maintenance) و قدرت فوتومتری خطی به حد مطلوب باشد. هر چه كانال های اندازه گیری بیشتر باشند زمان خواندن كوتاه تر می شود. این عمل در عین حال حداكثر انعطاف پذیری و ایمنی اجرا را پدید خواهد آورد.
حداقل بازده سیستم 240 آزمایش در ساعت یا بیشتر باشد (برای آزمایشگاه‌های متوسط تا بزرگ).
آزمایشات قابل اجرای همزمان (On-board) زیاد بوده و ظروف محتوی معرف در هر زمان قابل سوار كردن باشد. افزایش تعداد معرف های (On-board) یا در حال اجرا باعث حذف نمونه برداری زیاد و كاهش زمان خواهد شد.
كاهش حجم معرف مصرفی باعث افزایش تعداد آزمایشات در هر Pack یا سینی خواهد شد.
استفاده از سیستم grating باعث اصلاح تفرق نوری و افزایش صحت فتومتر می شود.
كاربر امكان انتخاب بیش از 12 طول موج از حدود 340 نانومتر الی 750 نانومتر را داشته باشد.
http://www.iranbmemag.com/en/editor/images/1_ana4.jpg
پارامترهای قابل توجه در دستگاه نیمه اتوماتیك


قدرت اجرای پارامترهای بیوشیمی را داشته باشد. همچنین قدرت انجام پارامترهای مربوط به آزمایش پروتئین های مخصوص، داروهای اعتیاد آور، داروهای درمانی و الكترولیت ها در دستگاه موجود باشد.
طراحی سیستم نوری Superior، صحت بالای نتایج را در شرایط آزمایشگاهی تضمین می كند. (حتی در حجم های كم نمونه، غلظت پایین كدورت سنجی.
هر چه حجم اندازه گیری كم باشد باعث صرفه جویی در حجم معرف مورد نیاز خواهد شد.
وجود صفحه نمایشی و صفحه كلید مناسب، عملیات ورود و خروج اطلاعات به دستگاه را فعال می کند و احتمال خطر ورود اطلاعات اشتباه را پایین می آورد. (مشاهده اطلاعات)
نرم افزار دستگاه با ارایه فهرست عملیات اجرایی، باعث سهولت كاربری خواهد شد.
نتایج QC در حافظه قابلیت ذخیره داشته و به وضوح در صفحه قابل مشاهده باشند.
نرم افزار دستگاه باید قدرت محاسبه میانگین انحراف از استاندارد و ضریب انحراف معیار و نمایش منحنی Levey-Jenning را داشته باشد.
اطلاعات به دست آمده از اندازه گیری را بتوان به راحتی اصلاح کرد.
قدرت ذخیره نتایج آزمایشات بیماران به طور اتوماتیك در حافظه دستگاه موجود باشد.
ارتباط 2 طرفه بین سیستم و كامپیوتر باعث انتقال و ثبت نتایج، پارامترهای سیستم و ارتقای درجه نرم افزار به كامپیوتر مادر خواهد شد. در سیستم نرم افزاری كامپیوتری امكان اصلاح نتایج بیماران پدید خواهد آمد.
مشخصات لازم بای فوتومترهای اتوماتیك
1- فوتومتر باید تا حد امكان تمام اتوماتیك باشد.
2- قابلیت كنترل با كامپیوتر داشته باشد.
3- توانایی انجام آزمایشات بیوشیمی اختصاصی، اورژانسی (STATS)، سنجش‌های ایمنی و سایر اندازه گیری های فوتومتریك را داشته باشد.
4- كالیبراسیون منفرد و چندتایی (Single-multi) و 2 كنترل كیفی برای هر آزمایش ممكن باشد.
5- امکان پرینت اطلاعات كنترل كیفی سیستم و مشاهد در صفحه نمایش.

آنالایزرهای چند منظوره با توانایی انجام آزمایشات ایمن شناسی
علاوه بر ویژگی های عمومی كه این گونه سیستم ها باید دارا باشند ویژگی های زیر، توانایی های خاص این دستگاه ها را افزایش می دهد:
سیستم تشخیص ایمنی سنجی با حساسیت بالا (NIPIA) كه قدرت سنجش در طول موج 940 نانومتر ایجاد می كند. این سیستم عناوین فهرست آزمایشات را افزایش می دهد كه شامل بیش از 100 معرف برای آزمایشات عمومی شیمی بیوشیمی‌های ویژه (Critical-Care) پروتئین ها، بیوشیمی سرولوژی، گزارش و پایش سطح داروها و داروهای اعتیاد آور است.
تعداد آزمایشات قابل اجرا در ساعت هر چه بیشتر باشد (بیش از 500 تست) توانایی سیستم بالاتر خواهد بود و توانایی اجرای همزمان آزمایشات بیوشیمی، الكترولیت ها، گازهای خونی (دی اكسید كربن)، در زمانی بسیار كوتاه (مثلا 42 ثانیه) ایجاد می شود.
آزمایش بسیار مهم و حساس ایمنولوژیك كه اهمیت بالینی فوق العاده ای در مراقبت بیماران قلبی یافته باید در این سیستم ها قابل اجرا باشند .(high-sensitiviy CRP) مطالعات نشان داده است كه این پروتئین می تواند بیانگر احتمال ابتلا به بیماری های شریان كرونری قلبی را مشخص کند كه به طور مداوم قابل پایش بوده و در تلفیق با سایر شناساگرهای بیماری های قلبی مثل كلسترول LDL,HDL عامل مفیدی است.
این آزمایش قابلیت شناسایی مقادیر كمتر از 0.02mg/dl در سرم یا پلاسما را دارد.
زمان كالیبراسیون دستگاه باید طولانی باشد (30 روز یا بیشتر) اما در هر حال به كیت معرف نیز بستگی خواهد داشت.
منبع : ماهنامه مهندسی پزشکی