Automatické biochemické analyzátory Ondřej Wiewiorka Historie vývoje analyzátorů Hlavní součásti automatizovaných analyzátorů Příklady z praxe Historie a vývoj automatizovaných analyzátorů nod 60. let začínají nastupovat prvky robotizace pístové pipety a dávkovače nDruhá polovina 60. let – multikanálový analyzátor pro biochemii a hematologii jednotlivé kroky 1 analýzy dle naprogramovaného algoritmu SMA 12 –12 parametrů rychlostí 30 vzorků/h nprvní efektivní systémy do praxe v 70. letech minulého století – již řízeny počítači, reagenční nádobky s čarovými kódy Technicon SMAC, GEM-SAEC, CebtrifiChem stanovení iontů pomocí ISE n80. léta – Random access analyzátory Až 30 typů testů a až 480 parametrů/h DACOS. DEMAND, Hitachi 705 n90. léta – Éra konsolidace Snižování nákladů ve zdravotnictví, sofistikovaný software zahrnuje: opakování testu, reflex test, zrušení testu, koordinace procesu pro efektivní propustnost a využití přístrojů pro dodržení TAT Kombinované chemické a imuno analyzátory Historie a vývoj automatizovaných analyzátorů nZačátek 21. st – Konsolidace laboratoří Kombinace preanalytických a analytických linek, rozsáhlé zavádění POCT systémů, HPLC a GLC v kombinací s MS, imunochemické mikročipy nRozvoj metod molekulární biologie Nová generace sekvenování Historie a vývoj automatizovaných analyzátorů ntransport vzorku, pipetování, dávkování reagencií, promíchání, inkubace, měření změn absorbance, výpočet koncentrace, zobrazení a tisk výsledku, případně jeho přenesení do LIS nPrincip – fotometrie (imuno)turbidimetrie chemiluminiscence, fluorescence potenciometrie (ISE) Historie a vývoj automatizovaných analyzátorů Globální trh IVD The global in vitro diagnostics market was valued at $64,479 billion in 2017, and is estimated to reach at $93,614 billion by 2025, registering a CAGR of 4.8% from 2018 to 2025. https://www.alliedmarketresearch.com/ivd-in-vitro-diagnostics-market Danaher – Beckman, Leica, HemoCue, Radiometer Danaher – Beckman Coulter, Radiometer, HemocCue, Leica Biosystems, Cepheid, Molecular Devices Podle konstrukce Podle způsobu zpracování vzorků Podle provozu Podle vazby na reagencie Podle výkonu Rozdělení Kontinuální analyzátory nProcesy kontinuálně v hadičkovém systému nOddělení vzorku a reagencií bublinami nV místě rozšíření hadičky smíchání a start reakce nTemperace dalšího úseku hadiček nMěření v průtokové kyvetě nPouze po metodách (ne další vývoj) Diskrétní automatické analyzátory nNapodobení jednotlivých kroků manuální analýzy nMezitím krátké zastavení nPrvní typy – po metodách nV současnosti – diskrétní selektivní „random access“ analyzátory – výběr z řady metod Centrifugační analyzátor https://youtu.be/ALGnO5nKqr8 Piccolo Xpress (Abbott) Hlavní součásti automatického analyzátoru Transportní systém ndopravuje vzorky ze vstupu analyzátoru do pracovního prostoru a na výstup z analyzátoru nposun stojánků se vzorky lineárním nebo otáčivým pohybem nna vstupu laserová čtečka čarových kódů Pipetor vzorků nzajišťuje pipetování vzorku do kyvety, je z inertního materiálu npři kontaktu se vzorkem hladinový senzor zastaví pohyb pipetoru, nasátí vzorku těsně pod hladinou pipetovací objemy 2-20 ul ndetekce sraženiny V případě přiucpání se zvýší podtlak - systém detekuje chybu pipetování nZabránění kontaminaci (cary over) – omytí pipetovací jehly zevně i vnitřně pipetovací špičky Hlavní součásti automatického analyzátoru Dávkovače reagencií npracují na stejném principu včetně hladinových senzorů a mycí stanice k zabránění vzájemné kontaminace reagencií. nobjemy např. 20-300 µl (reakční kyveta) nPřesné odměřování objemu vzorku a dávkování reagencií zajišťují pístové dávkovače, s koncovými pipetory jsou spojeny hadičkami naplněnými vodou Reakční kyvety nobjem (cíl - méně než 100 µl) njednorázové opakovaně používané po automatickém vymytí npropustnost materiálu pro UV záření (340 nm) syntetické materiály, křemenné sklo Hlavní součásti automatického analyzátoru Inkubační lázeň numístěny reakční kyvety n37 °C s přesností ± 0,1 °C (enzymy) nteplotní prostředí zajišťuje cirkulující voda, olej nebo vzduch Zdroj světelného záření-monochromátor- absorpční prostředí-detektor nzdroj - halogenová lampa nebo xenonová výbojka nsvětelný paprsek spojitého spektra je po průchodu absorpčním prostředím (kyvetou) rozložen monochromátorem (optická mřížka) npaprsky s definovanou vlnovou délkou (monochromatické záření) ndetektor - diodové pole (diode array) nzměny absorbance zaznamenány Zdroj světelného záření-monochromátor- absorpční prostředí-detektor Hlavní součásti automatického analyzátoru Reagencie nběžně dvě reagencie na jednu metodu možné i 3 a 4 ntekuté (ready to use) nchlazené (stabilita) noznačeny čarovým kódem - nezáleží na pozici v kruhu notáčení reag. kruhu před pipetováním Míchadlo nzajišťuje promíchání reakční směsi v kyvetě rotačním pohybem lopatky míchadla, ultrazvuk, pohyby kyvety, probubláním vzduchovými bublinami, piezoelektricky aj. Mycí stanice npo měření odsává reakční směs, myje a suší kyvety Hlavní součásti automatického analyzátoru Parametry-definice metod nzpůsob měření-end point&kinetika nvlnové délky nobjem pipetovaného vzorku a dávkovaných reagencií nměřící body - měření vzestupu nebo poklesu absorbance nhodnoty pro opakování analýzy s větším nebo menším objemem Zobrazení a přenos výsledků nvýsledky v databázi na obrazovce ntištěny na tiskárně analyzátoru npřenášeny do LIS a NIS do dokumentace pacienta Hlavní součásti automatického analyzátoru Průběh reakce nZměny absorbance reakční směsi v kyvetě průběžně monitorovány a graficky zaznamenány (enzymy) Chybová hlášení, autodiagnostika nVšechny činnosti analyzátoru naprogramované v řídícím PC npohyb pohyblivých součástí zajišťují krokové motory nfunkce pohyblivých součástí - monitorována pomocí speciálních čidel -kontrola koncové polohy i času dosažení npři nedodržení se analyzátor zastaví s chybovým hlášením Hlavní součásti automatického analyzátoru Interní kontrola kvality nsprávnost kontrolována pravidelně nkontrolní vzorky s deklarovanou hodnotou nkontroly na dvou hladinách nvyhovující výsledky ±2 SD nGrafické zobrazení - Yodenova grafu pro aktuální výsledky Levey-Jenningově graf nWestgardova pravidla Validace výsledků (nálezů) ntisíce analýz - nejprve tzv. elektronická validace nvýsledky v referenčním rozmezí bez chybových hlášení a delta checku - vydány automaticky nostatní nálezy k validaci supervizorovi – posouzení souladu s ostatními testy, předchozí vyšetření, diagnózou npři pochybnostech o správnosti - opakované stanovení Levey-Jenningův graf Zavedení automatických analyzátorů do klinické laboratorní praxe umožnilo: nZvládnout enormní nárůst požadavků nzkrátit časovou odezvu (TAT) - statim desítky minut, vysoce speciální metody hodiny nZajistit vyhovující přesnost a správnost analýz nZavedení mikrometod - snížení spotřeby reagencií (náklady) nSnížení potřeby biologického materiálu nZvýšení hygienického standardu nElektronické zpracování získaných dat Modular PPE, Roche > Cobas 6000 , Roche Cobas 6000 , Roche Modul c 501 Absorpční fotometrie: Enzymy, substráty Turbidimetrie: Specifické proteiny, DAT ISE modul Výkon až 1170 testů/hodinu Stojánkový systém Identifikace vzorku BC Detektor sraženiny Automatické vkládání a vykládání reagencií Možnost instalace metody jiné firmy Modul e 601-Elektrochemiluminiscence a) detekce sraženiny a pěny b) jednorázové špičky eliminující přenos c) pravidelné promíchávání paramagnetických mikročástic Reagencie kazetové Cobas 6000 – Efektivní způsob distribuce stojánků Cobas 8000, Roche Cobas 8000, Roche nKombinace klinických a imunochemických testů nMultimodularita nKlinický modul – 2000 testů/hod. nDynamika pohybu vzorků nSoftware detailně plní akreditační požadavky Zásobník vzorků - Sample Buffer Cobas 8000, Roche – modul c 701 Kazetové reagencie - modul c 701 Zařízení k otvírání kazet • Automatické vkládání a odstraňování reagencií za chodu •Automatické odzátkování reagencií Cobas 8000, Roche – modul c 702 Cobas 4000, Roche Cobas e 411 - imunochemie Cobas c 311 – klinická chemie 300 testů/hod – pro malé laboratoře 45 reagenčních pozic ADVIA® 2400 , Siemens ADVIA® 2400, Siemens n2400 tests/hod n Fotometrie, turbidimetrie, ISE nUniverzální pětipoziční stojánek nReflex Testing - provádět testy na základě výsledků nDetekce sraženiny nSérové indexy nPředředění vzorků 1:5 nObjem reagencií 80-120 µL / test nKapacita na palubě 20,000 testů nPlastové kyvety n14 vlnových délek Advia Centaur Imunochemický modul Až 240 testů/h Propojení 2x Advia 1600 a Advia Centaur - Siemens Atellica Dimension RxL Max – Integrovaný System , Siemens • Klinické a imunochem. testy – široké spektrum léků a drog • 800 testů/hod • Zatavené kyvety na jedno použití • Reagencie bez přípravy • Doplňování reagencií za chodu • Minimální údržba • Integrovaný systém - kombinuje princip fotometrie, turbidemetrie, nephelometrie, IMT (integrované multisenzorové technologie) a LOCI(moderní homogenní chemiluminiscence) • Všechny testy v jednom systému • 1500 testů/hod • Možnost spojení dvou systému – 3000 testů/hod Dimension Vista 1500 - Inteligentní Lab Systém, Siemens ARCHITECT c8000, Abbott ARCHITECT c8000 nOtevřený systém pro klinickou biochemii nMožnost integrace s imunoanalytickým systémem Architect i2000 SR nVýkon až 1 200 testů za hodinu nDetekce kapalin a sraženin nUniverzální stojánky pro 25 vzorků nTeflonová piezoelektrická míchadla nUnikátní technologie mytí vzorkové jehly – deklarován přenos vzorku do 0,1 ppm nRozšířená linearita FlexRate pro fotometrii - vlnové délky (od 340 do 804 nm) nKyvety z křemenného skla nIntegrovaný ISE Chip (ICT) pro Na, K, Cl nSmart Wash - technologie pro 8krokové mytí kyvet a dávkovacích jehel • až 1800 klinických testů/hod • 65 reagencií na palubě • kombinace s imunochem. modulem i 2000 SR Architect c 16000, Abbott Alcyon, Abbott • Stolní analyzátor pro malé laboratoře • 300 fotometrických and 450 ISE testů/ hod. • První výsledek za 3 až 6 min. • Integrovaný kyvetové centrum pro automatické vkládání a vykládání kyvet AU600 IVD – Beckman Coulter AU600 IVD – Beckman Coulter nPlně automatický nFotometrie, turbidimetrie, ISE nVýkon 800 fotometrických testů za hodinu nStojánky na 10 vzorků nKřemenné kyvety nReakční doba max. 8 min DxC 700 AU SYNCHRON CX systém, Beckman Coulter SYNCHRON CX systém, Beckman Coulter nRychlé získávání výsledků nSystém CX9 ALX využívá glukózové kyslíkové čidlo AccuSense – glukosa za 42s nPanel testů pro kritické stavy za dobu kratší než jednu minutu Biochemické analyzátory řady UniCel® DxC, Beckman Coulter Cca 400testů/h Biochemické analyzátory řady UniCel® DxC npracuje samostatně či v napojení s dalšími analyzátory Beckman Coulter (linka) nřízení SW REMISOL 2000 System Data management nčástečně otevřený systém nnevyžaduje denní údržbu, nemění se lampy ndetekce a odstranění sraženiny, detekce a určení kvality séra nUniCel® DxC 600 - 65 metod na palubě s výkonem 990 testů za hodinu SYNCHRON LX®i 725 systém, Beckman Coulter SYNCHRON LX®i 725 systém npřevratně mění způsob integrace testů nclinické a imunochemické testy nlaboratoř může sloučit všechny testy prakticky do jediné zkumavky – njediný vstupu do plně integrované a zcela automatizované pracovní stanice SYNCHRON LX®i 725 systém npřevratně mění způsob integrace testů nclinické a imunochemické testy nlaboratoř může sloučit všechny testy prakticky do jediné zkumavky – njediný vstupu do plně integrované a zcela automatizované pracovní stanice Specifikace: • výkon 300 fotometrických testů/hod. 180 ISE testů/hod. • 50 pozic na reagencie + 4 ISE (Na+, K+, Cl -, Li+ ) • 9 fixních vlnových délek: 340, 405, 450, 510, 546, 578, 630, 670, 700 nm • objem dávkovaného vzorku: 3 – 45 μl, krok po 0,5 μl • reakční objem: 180 – 500 μl • vzorkový kruh s 60-ti pozicemi • jednorázové reakční kyvety a automatickým podavačem BS-300, MINDRAY, Čína – dodává Medesa Thermo Fisher Cascadion – random access LC/MS Znaky moderních analyzátorů -trendy nDetekce sraženiny nVýměna reagencií za chodu nIntegrovaná chemie a imunochemie nEfektivní distribuce vzorků – krátký TAT nMalý objem kyvety, malý mrtvý objem nKazetové reagencie bez přípravy nMinimální doba údržby – za chodu? nŠiroká nabídka vyšetření nInstalace metod s využitím webu nMožnost nainstalovat metodu jiného výrobce nMěření sérových indexů