Analytická a perianalytická automatizace a robotizace
                                    Miroslava Beňovská


Laboratorní proces
n
nPreanalytická fáze -  příprava    vzorku
                               k analýze

nAnalytická fáze - stanovení  jednotlivých
                               parametrů
nPostanalytická fáze – uskladnění vzorků,
                               interpretace výsledků

Mimolaboratorní proces
nPříprava pacienta
nOdběr biologického materiálu
nElektronické zadání požadavků
nOznačení vzorků
nTransport vzorku  - PP, elektrická vozítka, výtahy, roboti (ultrazvukové mapování překážek)
n
200px-HONDA_ASIMO

Automatické biochemické analyzátory
ndo praxe v 60.-70. letech minulého století
nprvky   mechanizace  -  pístové   pipety  a dávkovače
nbez  zásahu  obsluhy  -  jednotlivé  kroky analýzy dle naprogramovaného algoritmu
ntransport vzorku,  pipetování,  dávkování reagencií,  promíchání,  inkubace, měření změn
absorbance,  výpočet  koncentrace, zobrazení  a  tisk výsledku, případně jeho přenesení do LIS

Automatické biochemické analyzátory
n   Princip  –   fotometrie, (imuno)turbidimetrie
n                   chemiluminiscence, fluorrescence
n                   (<konc.)
n                   potenciometrie (ISE)
n

Princip analyzátoru - fotometr
sejmout0002
Obr.1  Optická dráha fotometru modulu c501 systému Cobas 6000, Roche
A Lampa fotometru               F Štěrbina (vstupní)                            K Štěrbina
B Vodní plášť                       G Reakční lázeň                                  L Fotometr
C Filtr k eliminaci IČ              H Reakční kyveta s obsahem                M Mřížka
D Maska                              I Štěrbina (výstupní)                            N Detektor
E Čočky kondenzoru             J Zobrazovací čočka                                 diod. pole

Princip analyzátoru - fotometr
n
nZdroj 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
n
n

Princip analyzátoru - Iontově selektivní modul
n
nJednotlivé ISE elektrody
nElektrody integrované - integrovaná chipová technologie

Automatické analyzátory - diskrétní
nNapodobení jednotlivých kroků manuální analýzy
nMezitím krátké zastavení
nPrvní typy – po metodách
nV současnosti – diskrétní selektivní  „random access“ analyzátory – výběr z řady metod
nKontinuální analyzátory - procesy kontinuálně v hadičkovém systému, oddělení vzorku a reagencií
bublinami, v místě rozšíření hadičky smíchání a start reakce, měření v průtokové kyvetě, pouze po
metodách – vývoj nepokračuje
n
n
n

Hlavní součásti automatického analyzátoru
nTransportní 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
n
nPipetor vzorků
nzajišťuje pipetování vzorku do kyvety, je  z inertního materiálu
npři kontaktu se vzorkem hladinový senzor zastaví pohyb pipetoru, nasátí vzorku těsně pod hladinou
n    pipetovací objemy 1-20 ul
ndetekce sraženiny
n    při ucpání se zvýší podtlak - systém detekuje chybu pipetování
nZabránění  kontaminaci (cary over) – omytí pipetovací jehly zevně i  vnitřně - pipetovací špičky
n

Video_zkouška_2 016



Video_zkouška_2 019



Hlavní součásti automatického analyzátoru
nInkubační lázeň
numístěny reakční kyvety
n37 °C s přesností ± 0,1 °C (enzymy)
nteplotní prostředí zajišťuje cirkulující voda, olej nebo vzduch
n
n

Hlavní součásti automatického analyzátoru
nDávkovače 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
nReakční kyvety
nobjem ( cíl - méně než 100 µl)
njednorázové
n    opakovaně používané po automatickém vymytí
npropustnost materiálu pro UV záření (340 nm)
n    syntetické materiály, křemenné sklo
n

Video_zkouška_2 012



Liverpool_04 136



Hlavní součásti automatického analyzátoru
nReagencie
nběžně dvě reagencie na jednu metodu (často v kazetě)
ntekuté (ready to use)
nchlazené (stabilita)
noznačeny čarovým kódem - nezáleží na pozici v kruhu
notáčení reag. kruhu před pipetováním
nMíchadlo
nzajišťuje promíchání reakční směsi v kyvetě
n     rotačním pohybem lopatky míchadla,
n     ultrazvuk, pohyby kyvety, mechanické, probubláním vzduchovými bublinami aj.
nMycí stanice
npo měření odsává reakční směs, myje  a suší kyvety




Hlavní součásti automatického analyzátoru
nParametry-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
n
nZobrazení a přenos výsledků
nvýsledky v databasi na obrazovce
nmožnost tisku
npřenášeny do LIS a NIS do dokumentace pacienta

Hlavní součásti automatického analyzátoru
nPrůběh reakce
nZměny absorbance reakční směsi v kyvetě průběžně monitorovány a graficky zaznamenány (enzymy)
n
nChybová 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

Reakční průběh



Hlavní součásti automatického analyzátoru
nInterní 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
n                                  Levey-Jenningově graf
nWestgardova pravidla
n
nValidace 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:
nZvládnutí enormního nárůstu požadavků
nZkrácení časové odezvy (TAT) - statim desítky minut, vysoce speciální metody hodiny
nZajištění vyhovující přesnosti a správnosti analýz
nSnížení spotřeby reagencií - zavedení mikrometod - náklady, životní prostředí
nSnížení potřeby biologického materiálu
nZvýšení hygienického standardu
nElektronické zpracování získaných dat

Integrace
nSpojení  přístrojů (modulů) pracujících na různém principu
nNejčasteji přístroje (moduly) na klinickou chemii a imunochemii
nSpojení analytické a preanalytické techniky

Video_zkouška_2 009
Modular PPE, Roche





Cobas 6000 , Roche
7dcdaddc-c3d9-449c-91fa-37cf6d7ff6a4


Cobas 6000 , Roche
nModul c 501
Absorpční fotometrie: Enzymy, substráty
n    Turbidimetrie: Specifické proteiny, DAT
ISE modul
Výkon až 1170 testů/hodinu
n    Stojánkový systém
n    Identifikace vzorku BC
Detektor sraženiny
n    Automatické vkládání a vykládání reagencií
n    Možnost instalace metody jiné firmy
nModul e 601-Elektrochemiluminiscence
a) detekce sraženiny a pěny
b) jednorázové špičky eliminující přenos
c) pravidelné promíchávání paramagnetických mikročástic
nReagencie kazetové
n

Cobas 6000 – Efektivní způsob distribuce stojánků



cobas® 8000 modular analyzer series with cobas c 701 module, cobas c 502 module and cobas e 602
module envisioned to provide serum work area solutions for large workload laboratories
Cobas 8000, Roche

Cobas 8000, Roche
nKombinace klinických a imunochemických testů
n
nMultimodularita
n
nKlinický modul – 2000 testů/hod.
n
nDynamika pohybu vzorků
n
nSoftware detailně plní akreditační požadavky

Zásobník vzorků - Sample Buffer



cobas c 701
Cobas 8000, Roche – modul c 701


Kazetové reagencie - modul c 701



Zařízení k otvírání kazet pro modul c701



• Automatické   vkládání  a
   odstraňování reagencií za
   chodu
 •Automatické odzátkování
   reagencií
Cobas 8000, Roche – modul c 702

Cobas 8000 - video



2760-3594
Cobas 4000, Roche
Cobas e 411 - imunochemie
Cobas c 311 – klinická chemie
300 testů/hod – pro malé laboratoře
45 reagenčních pozic

/siemens/en_GLOBAL/gg_diag_FBAs/images/product_images/ADVIA/ADVIA_2400/ADVIA_2400_h5.jpg
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

Propojení  2x Advia 1600 a Advia Centaur - Siemens



Dimension_RxL_Max_wModule_Transparent_large
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
2772-3606

ARCHITECT c8000
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 8 krokové mytí kyvet a dávkovacích jehel
n

c16000_and_logo
• až 1800 klinických
   testů/hod
• 65 reagencií na
   palubě
• kombinace s imunochem.
   modulem i 2000 SR
Architect c 16000, Abbott

image010
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
•

synchroncx
SYNCHRON CX systém, Beckman
(vlastník DANAHER)

SYNCHRON CX systém, Beckman (DANAHER)
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

synchronlxi725
SYNCHRON LX®i 725 systém, Beckman (DANAHER)


SYNCHRON LX®i 725 systém
npřevratně mění způsob integrace testů
nclinické a imunochemické testy
nlaboratoř může sloučit všechny testy prakticky do jediné zkumavky –
njediný vstup do plně integrované a zcela automatizované pracovní stanice

AU600 IVD
AU600 IVD – Beckman - dříve OLYMPUS
(vlastník Danaher)

AU600 IVD – Beckman (dříve Olympus)
nPlně automatický
nFotometrie, turbidimetrie, ISE
nVýkon 800 fotometrických testů za hodinu
nStojánky na 10 vzorků
nKřemenné kyvety
nReakční doba max. 8 min

Olympus AU5400, Beckman
nVhodný pro laboratoře zpracovávající velký objem vzorků
The Olympus AU5400

Olympus AU5400, Beckman
nnový vysokokapacitní biochemický systém
nvýkon až 4 800 fotometrických testů/hod., jednotka ISE až 1 800 testů/hod.
npracuje jako konsolidovaná pracovní stanice s kapacitou až 99 různých analytů
nširoké spektrum testů včetně léků, drog hormonů štítné žlázy
nkřemenné kyvety

glb_bci_052453
AU5800, Beckman


AU5800, Beckman
nnový vysokokapacitní biochemický systém
nvýkon 2 000 fotometrických testů/hod na modul
naž čtyři moduly
nširoké spektrum testů včetně léků, drog křemenné kyvety

BS-300
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

Analyzátory řady Vitros, Ortho
nPracují   bez   kapalných   reagencií
nReakční  zónu  tvoří tzv. „slide“, na kterém  je
    zabudována  suchá reagenční  multivrstva na podložce z polystyrenu
nPrincip  -  reflexní   fotometrie   -  výpočet koncentrace využívá Williams – Clapperova vztahu
–  pro  kalibrační   křivku   nutné   tři koncentrační hladiny
                 - potenciometrie
nDoba analýzy - test do 5 minut
J & J Vitros 950
J a J Vitros 950, Ortho

Znaky moderních analyzátorů
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

Konsolidace laboratoří
nProces spojování laboratoří pracujících v různých oborech do jednoho celku
nSpojení oddělení biochemie, hematologie a mikrobiologie
nZachování samostatnosti jednotlivých oborů – interpretace výsledků specialistou -  v čele
laboratorního celku manažer
nAnalýza některých testů na společném přístroji (imunochemické analyzátory - testy biochemické i
sérologické)
nFlexibilní personál
nV malých nemocnicích v ČR již proběhla před mnoha lety
nV současnosti v soukromých velkých laboratořích

Centralizace
nSpojování pracovišť stejného oboru s ní vytvořením větších laboratorních celků
nMožnost provádět široké spektrum laboratorních vyšetření
nPřísun vzorků často svozem biologického materiálu
nProces centralizace a konsolidace bývá s výhodou kombinován

Význam konsolidace, centralizace a integrace
nEkonomický přínos
nefektivní využití přístrojové techniky
nsjednocení příjmu a přípravy biologického materiálu  a technického zázemí laboratoře (sklady,
chladících boxy, úpravny vody nebo umývárny skla)
núspora nákladů na vybavení i mzdu, celkovému zvýšení produktivity práce
nVýznam odborný
nBezprostřední kontakt  specialistů usnadní komplexní hodnocení pacienta
nÚspora biologického materiálu
nvelký počet vyšetření z jedné zkumavky

Klinický význam
nObrovský - náklady klinických  laboratoří ve  zdravotnictví představují pouze 7 %, avšak
laboratoře hrají zásadní roli při rozhodování kliniků (analyzátory rozhodující podíl)
nPatologické výsledky – příklady :
nzvýšený bilirubin a enzymy ALT, AST při jaterních chorobách
nsnížená bílkovina u popálenin, zvýšená bílkovina u mnohočetného myelomu
nzvýšené enzymy  amyláza a lipáza u pankreatitidy
nzvýšená urea a kreatinin při zhoršené funkci ledvin
nzvýšený C-reaktivní protein při bakteriálních zánětech
nsnížené železo, feritin a zvýšený transferin u anémie z nedostatku železa