اتوآنالیزرهای بیوشیمی

اتوآنالیزرهای بیوشیمی

اتوآنالیزرهای بیوشیمی

تهیه و تنظیم: محمدعلی اسفندیاری

با پیدایش انواع مختلف تست‌های بیوشیمیایی و افزایش روز افزون تقاضای انجام این تست‌ها، استفاده از روش‌های خودکار به عنوان جایگزین مناسب روش‌های سنتی مطرح می‌گردند.

این دستگاه‌ها که با نام اتوآنالیزر خوانده می‌شوند، با کمترین دخالت اپراتور انواع مختلف تست‌های بیوشیمیایی را سنجش کرده و اطلاعات را بصورت همزمان نمایش می‌دهند، به عبارت دیگر دستگاه‌هایی هستند که غلظت متابولیت‌ها، الکترولیت‌ها، پروتئین‌ها و داروها را در سرم، پلاسما، ادرار و مایع مغزی‌ـ نخاعی و دیگر مایعات بدن با دقت و صحت زیاد اندازه‌گیری می‌کنند.

کاهش هزینه‌های تمام شده هر تست، کاهش پرسنل مازاد، افزایش سرعت، دقت و صحت نتایج و نیز توان عملیاتی بالای این دستگاه‌ها در افزایش تمایل استفاده از این دستگاه‌ها در آزمایشگاه‌های بالینی مؤثر بوده است.

اتوآنالیزرهای بیوشیمی از لحاظ قابلیت برنامه‌ریزی دو نوعند:

۱ـ  باز: پارامترهای تست، توسط اپراتور قابل تغییر است و معرف‌های لازم را از هر فروشنده‌ای می‌توان تهیه کرد.

۲ـ  بسته: پارامترهای تست، توسط سازنده برنامه‌ریزی شده و غیرقابل تغییر است، بنابراین محلول‌ها و معرف‌های لازم خاص دستگاه هستند و باید از یک منبع واحد تهیه شوند.

اجزاء یک اتوآنالیزر بیوشیمی:
سخت‌افزار و نرم‌افزار دو قسمت اصلی تشکیل دهنده یک دستگاه اتوآنالیزر است .
وظایف مهم نرم‌افزار اتوآنالیزر عبارت است از:
۱) انتخاب نمونه‌ها،‏ نوع و نحوه انجام روش شیمیایی مربوط به هر تست
‏   ۲) پردازش داده‌ها و نمایش نتایج
۳) شناسایی عیوب و اعلام هشدار
۴) قابلیت کالیبراسیون
سخت‌افراز شامل موارد زیر است:
۱) قسمت‌های اصلی سخت‌افزار:
الف) سیستم تأمین کننده جریان
ب) مدارات الکترونیکی و کامپیوتری ‏
ج) انواع پمپ، سرنگ، شیر، پیستون، شلنگ و تیوب

سیستم دارای ظروفی جهت نمونه‌های سرم بیماران و معرف‌ها، بازوهای متحرکی برای انتقال نمونه و معرف‌ها به کووت‌های مخصوص است.

د) انواع موتورهای آنالوگ و دیجیتال
۲) قسمت فتومتریک (لامپ، فیلترهای نوری، محل نگهداری نمونه، دتکتور و مدار)
۳) لوازم جانبی (قسمت رایانه‌ای)

 

انواع اتوآنالیزر:

 

الف) Continous flow analyser

استفاده از سیستم‌های خودکار در آزمایشگاه اولین بار در سال ۱۹۵۷ توسط پروفسور اسکگ با حمایت شرکت تکنیکن (Technicon) آغاز گردید. این‌ها آنالیزرهایی با سیستم بسته و با سرعت ۶۰ – ۴۰ نمونه در ساعت بودند که با همین روش طراحی شده بودند و فقط قادر به سنجش یک جزء از هر نمونه بودند. در ابتدا به صورت تک کاناله و سپس به انواع (SMAS) یا Sequential multiple analyser ارتقاء یافتند. پیچیدگی بیشتر، توانایی آنالیز چندین تست از هر نمونه به صورت همزمان و نیز بهره‌گیری از کامپیوتر به منظور تجزیه تحلیل داده‌ها وجه تمایزشان از انواع اولیه بود. به مرور زمان انواع دیگر آنالیزر جانشین آنها شدند.

در این نوع سیستم به جای استفاده از کوت‌ها و ظروف جداگانه به منظور سنجش واکنش، نمونه‌ها و معرف از طریق یک سری لوله‌های منظم و متصل به هم، به صورت مداوم پمپ می‌شوند. با وارد کردن منظم مولکول‌های هوا در این جریان، حباب‌هایی تشکیل می‌شود که همین حباب‌های هوا مهم‌ترین اساس طراحی این نوع آنالیزرها هستند. به منظور کمک به حفظ الگوی هوا – مایع به صورت مداوم مواد خاصی به محلول‌های در حال جریان اضافه می‌گردد.

حباب‌های هوا، نمونه را به صورت قطعات متعدد در حال جریان‌ تبدیل می‌کند. بعلاوه حباب‌ها با ایجاد فشار به دیواره داخلی لوله‌ها، میزان آلودگی و یا تداخل احتمالی نمونه‌ها را کاهش می‌دهند. حرکت حباب‌ها و نیز عبور مداوم از لوله‌های پیچ در پیچ در مخلوط شدن نمونه و معرف در هر قسمت نقش کمک‌ کننده دارند.

 

این نوع سیستم‌ها معمولاً از اجزاء زیر تشکیل شده است:

  • پمپ: بر خلاف دیگر انواع، حجم مشخص و مستقل از معرف پمپ نمی‌گردد و معرف دائماً در حال جریان است.
  • دیالیز: در این قسمت مواد تداخل‌گر واکنش، مخصوصاً پروتئین‌ها توسط غشاء دیالیز از نمونه جدا می‌گردند.               

مطابق شکل در این قسمت لوله‌های دهنده که حاوی نمونه و حباب هوا هستند و لوله‌های گیرنده که معمولاً حاوی معرف است به فاصله وجود یک غشاء دارای نفوذپذیری انتخابی کنار هم قرار می‌گیرند و جریان برقرار می‌گردد. در همین حین، مولکول‌های مورد سنجش (آنالیت) از عرض غشاء به داخل معرف انتشار یافته و بعد از عبور هر نمونه، فواصل با استفاده از آب و حباب‌های هوا شستشو می‌گردند. سرعت دیالیز به غلظت مولکول‌های قابل دیالیز شدن بستگی دارد.

  • انکوباسیون (حمام آب گرم): گرمای مورد نیاز به منظور انجام بهتر واکنش بین آنالیت و معرف را تأمین می‌کند که معمولاً (۱±۳۷) درجه است.
  • شناساگر (دتکتور): اگرچه کالریمتریک معمول‌ترین روش سنجش میزان واکنش است، اما از روش‌های دیگر مثل فلورومتریک، نفلومتریک، فوتومتریک و نیز تکنیک‌های رادیوشیمی و الکتروشیمی نیز استفاده می‌گردد.
  • ثبت کننده: معمولاً نتایج بصورت همزمان برروی مانیتور قابل ردیابی است و امکان پرینت نیز فراهم است.

با کمک گرفتن چندین کانال متوالی به صورت موازی می‌توان تعداد بیشتری از تست‌های یک نمونه را سنجش کرد.

مزایا:

  • افزایش انجام تست‌ها بصورت متوالی در زمان کمتر
  • کاهش دخالت مستقیم انسان نسبت به روش دستی
  • صحت و دقت بیشتر نسبت به روش‌های دستی
  • حذف خطاهای مربوط به تفاوت نتایج از فردی به فرد دیگر
  • حذف خطاهای معمول، مثل پیپتینگ، جابجایی تست‌ها و محاسبات اشتباه در روش دستی
  • مصرف کمتر معرف و نمونه در مقایسه با روش دستی

معایب:

  • امکان انتخاب تست‌ها وجود ندارد؛ به عبارت دیگر تمامی تست‌ها باید انجام گردد حتی اگر پزشک درخواست نکرده باشد.
  • اتوآنالیزر دائماً باید روشن بماند و کار کند تا جریان دائماً ادامه یابد حتی اگر تست و نمونه‌ای وجود نداشته باشد. به علت الزام وجود جریان مداوم، معرف در تمام زمان مصرف می‌گردد در نتیجه میزان ضایعات بی‌رویه زیاد است.
  • باید دائما از لحاظ یکنواختی حباب‌های هوا، میزان باقی مانده معرف، انسجام لوله‌ها و مهم‌تر از همه مشکل تداخل نمونه‌ها (carry over) پایش گردد.
  • انواع چند کاناله سایز بزرگی دارند و جای زیادی را اشغال می‌کنند.
  • توان عملیاتی متوسطی دارند.
  • نوع و کیفیت مواد مورد استفاده (خورندگی، چسبندگی و…) در این نوع دستگاه‌ها بسیار مهم است.

ب) Discrete  analyser

بر خلاف نوع قبلی که نمونه و معرف دائماً در حال جریان‌اند، هر واکنش در داخل واحدهای مشخص (کوت یا اسلاید) مربوط به خود، به ترتیب معین انجام می‌شود. در این سیستم‌ها از یک مایع هیدروفلوروکربنی به منظور کاهش کشش سطحی مابین نمونه، معرف، لوله‌ها و در نتیجه کاهش میزان تداخل (carry over) استفاده می‌شود.

انواع:

  الف ) Single test analyser

چندین نمونه را به صورت همزمان، اما فقط در یک جزء اندازه‌گیری می‌کنند.

ب) Multitest analyser 

به صورت همزمان بیشتر از یک جزء از هر نمونه را اندازه‌گیری می‌کنند.

انواع اولیه این نوع آنالیزرها دارای یک منوی مشــــــابه برای هر نمونه بودند اما با اختراع انواع random access analyser (stat) امکان انتخاب دلخواه هر تست برای هر نمونه به اپراتور داده شده است.

مزایا:

  • توان عملیاتی بالا دارند یعنی تعداد نمونه بالایی را آنالیز می‌کنند.
  • احتمال ایجاد آلودگی متقاطع حداقل ممکن است و یا حتی به صفر رسیده است.

معایب:

  • پیچیدگی و قیمت بیشتر نسبت به نوع اول
  • با توجه به وجود اجزاء متحرک و لغزنده مثل سوپاپ‌ها و سرنگ‌های خودکار، نسبت به نوع اول به نگهداری و توجه بیشتری نیاز دارند.
  • تولید ضایعات نسبتاً بالا

ج) Centrifugal analyser

 

 

این دستگاه‌ها در سال ۱۹۶۰ در آمریکا با نام سیستم‌های GeMSAEC به بازار عرضه شدند. این آنالیزرها دارای کوت‌های خاصی از جنس تفلون و یا آکریلیک هستند که میزان کشش سطحی اجزاء را به حداقل ممکن می‌رسانند. کوت‌ها بر روی گرداننده‌های سانتریفیوژ مانندی (روتور) قرار می‌گیرند. هر کوت معمولاً دارای دو یا تعداد بیشتری شکاف به منظور تزریق نمونه یا معرف است. اضافه شدن نمونه یا معرف به داخل کوت از محل همین شکاف‌ها به صورت خودکار انجام می‌گردد. به این صورت که نمونه‌های متفاوت ولی معرف یکسانی تزریق می‌گردد. معرف و نمونه تا زمان شروع گردش (سانتریفیوژ) به صورت جداگانه در محل تزریق  قرار می‌گیرند. گردش ابتدا با دور تند آغاز و با انجام توقف‌های ناگهانی به مخلوط شدن بهتر معرف، نمونه و انجام بهتر واکنش کمک می‌کنند. بعد از طی زمان لازم، قسمت گرداننده دستگاه با دور کم چرخیده و نتیجه واکنش در ته کوت‌ها قابل سنجش است.

مزایا:

  • به سرعت چندین نمونه قابل ارزیابی است.
  • واکنش در تمامی کوت‌ها به صورت همزمان خوانده می‌شود.
  • میزان نمونه موردنیاز کم است. (۲λ)
  • میزان معرف مصرفی کم است.
  • قابلیت برنامه‌ریزی دارند. (چندین روش مختلف)
  • این دستگاه‌ها به منظور سنجش کنیتیکی، میزان فعالیت آنزیمی و نیز ایمونواسی آنزیمی نیز کاربرد دارد.

عیب:

میزان کیفیت کوت و محل قرارگیری و خوانش آن در میزان صحت نتایج بسیار مؤثر است. (بهتر است از شرکت‌های معتبر تهیه گردد).

 Dry chemistry analyserد)

در این آنالیزرها با اضافه کردن مقدار کمی از نمونه مایع به معرف خشک واکنش انجام می‌گردد و بیشتر از سیستم رفلکتوفوتومتر به منظور سنجش این واکنش استفاده می‌گردد.

این نوع آنالیزرها از چندین لایه تشکیل می‌گردند  که شامل:

 

:Spreading Layer محل قرار دادن و گسترش کنترل، استاندارد و نمونه است. RBC ها با عبور از این لایه از نمونه جدا شده و پلاسما عبور می‌کند.

 Layer :Scavenger این لایه نمونه‌ها را به صورت انتخابی فیلتر می‌کند.

:Reagent Layer این لایه حاوی آنزیم و بافرهای لازم جهت انجام واکنش رنگی خاص آنالیت است.

: Plastic or Supporting Layer بعد از عبور نور از زیر این لایه و عبور از Reagent Layer به Spreading Layer برخورد می‌کند. برخی از تشعشعات انعکاس یافته و سلول نوری (فتوسل) مقدار این انعکاس‌ها، یا در واقع نسبت شدت رنگ را سنجش می‌کند و در واقع غلظت آنالیت را نشان می‌دهند.

مزایا:

  • سهولت کار، دقت و اطمینان بیشتری دارد.
  • به دلیل استفاده از معرف خشک، محدودیت‌های نگهداری معرف به حداقل ممکن رسیده است.
  • توان عملیاتی و سرعت و حساسیت بالایی دارد.
  • میزان نمونه (λ۱۰) و معرف مصرفی بسیار کم است.
  • نیازی به آماده‌سازی و رقیق‌سازی معرف نیست. (عدم نیاز به مرحله پیپتینگ نمونه و معرف)
  • علاوه بر معرف‌های معمول، از آنزیم، آنتی‌بادی‌ها و معرف‌های خشک هم می‌توان استفاده کرد.

 

ه) Robotic

 

این نوع سیستم‌ها کاملاً کامپیوتری بوده و کاملاً برنامه‌ریزی شده‌اند و مراحل مختلف طبق دستور‌العمل انجام می‌گیرد. امکان اشتباه و خطا در این نوع آنالیزرها به حداقل ممکن رسیده است و بدون نیاز به هیچ توجهی به صورت مداوم حتی در طول شب قادر به آنالیز کامل نمونه‌ها هستند، بنابراین پرسنل می‌توانند با آرامش به دیگر کارها بپردازند. از مهم‌ترین مزیت‌های این دستگاه می‌توان به افزایش دقت و کاهش تماس اپراتور با مواد، نمونه و معرف اشاره کرد در نتیجه این نوع آنالیزرها بهترین انتخاب جهت سنجش مواد سمی، سرطان‌زا و خطرناک می‌باشند. این نوع آنالیزرها بدون هیچگونه توقف چندین برابر انواع قبلی قادر به کار مداوم هستند.

تنها عیب این دستگاه‌ها قیمت بسیار بالای آنهاست.

 

برخی ملاحظات ضروری انتخاب یک اتوآنالیزر بیوشیمی مناسب:

  • سرعت بالای انجام تست‌ها و تعداد و تنوع بالای آزمایشات قابل برنامه‌ریزی
  • عدم نیاز به مرتب کردن تست‌های هر نمونه جهت آزمایش
  • مصرف حداقل معرف، نمونه سرم، کالیبراتور و تولید حداقل ضایعات
  • قابلیت برنامه‌ریزی با تمام کیت‌های تولید داخل و خارج (سیستم باز)

۵- کم‌خرج بودن دستگاه از نظر هزینه نگهداری و قطعات و مواد مصرفی
۶- سادگی نرم‌افزار و عدم پیچیدگی دستگاه
۷- امکان استفاده از سرم کنترل و استاندارد در مراحل مختلف کار جهت حذف خطاهای سیستماتیک
۸- داشتن سیستم هشداردهنده و سنسورهای حساس به سطح محلول
۹- دارا بودن برنامه کنترل کیفی و محاسبات آماری و رسم منحنی کالیبراسیون
۱۰- توانایی انجام آزمایشات اورژانس (Stat) و تست‌هایی با حجم کم سرم (مانند نمونه نوزاد)
۱۱- پایداری درجه حرارت
۱۲- حساسیت بالای سیستم فتومتر و تعداد طول موج‌های موجود (فیلترهای نوری) در دستگاه
۱۳- ثبات کالیبراسیون و توانایی ذخیره کردن فاکتور تست‌ها
۱۴- قابلیت اندازه‌گیری کلیه مایعات بدن (سرم- پلاسما- ادرار- مایع مغزی- نخاعی)
۱۵- قابلیت تکرار و رقیق کردن اتوماتیک نمونه‌ها

  • قابل کار در هر دو حالت ‏RandomAccess, batch
  • نوع دستگاه از نظر مصرف انرژی (برق)

 

Refrence:

۱٫Holme Dj, peck H. Analytical Biochemistry. Third edition. England:Wesley;1998.

۲٫Chaudhary A .automated analyser. www.kau.edu.sa/

۳- نقدی شادی. آنالیزرهای بیوشیمی قلب تپنده آزمایشگاه .ماهنامه تخصصی مهندسی پزشکی. شماره ۸۵، سال ۸، اردیبهشت ۱۳۸۷٫

برای دانلود پی دی اف بر روی لینک زیر کلیک کنید

 

 

برچسبها
  • اتوآنالیزر
  • بیوشیمی
  • محمدعلی اسفندیاری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *