Analytická automatizace
                                    Miroslava Beňovská
                                               KLM LF MU

Automatické biochemické analyzátory
ndo praxe v 60.-70. letech minulého století
nprvky   mechanizace a automatizace  -  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  –   1. fotometrie, (imuno)turbidimetrie
n                   2. potenciometrie (ISE)
n                   3. chemiluminiscence, fluorrescence
n                   (<konc.)
n
n

1. 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 wolframová 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

2. Princip analyzátoru - Iontově selektivní elektrody (potenciometrie)
n
nJednotlivé ISE elektrody
nElektrody integrované - integrovaná chipová technologie

Instr Instr



Aeroset – firma Abbott:
Čip na stanovení Na+, K+,Cl-
sejmout0004

3. Princip analyzátoru – chemiluminiscence
 Automatické imunochemické analyzátory
nSpojení luminiscenčních technik a imunoanalýzy
nNa nich většina imunoanalytických metod v laboratorní medicíně - biochemie, sérologie, transfúzní
stanice
nAutomatizace koncem 80. let
nPro analyty s nízkou koncentrací (nmol/l, pmol/l)
nVyužití reakce antigen – protilátka
nZnačená protilátka (případně antigen)
nVětšinou heterogenní imunoanalýza (pevný povrch – paramagnetické částice, kulička)
nDoba analýzy 15 – 60 min
nDetekce s vysokou citlivostí (chemiluminiscence, elektrochemiluminiscence, fluorescence..)
nKazetový systém reagencií
nCena imunochemických vyšetření  poměrně vysoká -  řádově mezi 50 – 200 Kč
n
n
n
n
n

Automatické analyzátory - diskrétní
nNapodobení jednotlivých kroků manuální analýzy
nV současnosti – diskrétní selektivní  „random access“ analyzátory – výběr z řady metod
n
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 (posun
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, případně využití
pipetovací špičky (imunoanalýza)
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 oplachu
nobjemy např. 20-200 µl (reakční kyveta)
nPřesné odměřování objemu vzorku a dávkování reagencií zajišťují pístové dávkovače, s koncovými
pipetory jsou spojeny hadičkami naplněnými vodou
n
nReakční kyvety
nobjem (asi 100 µl)
njednorázové
n    opakovaně používané po automatickém vymytí
npropustnost materiálu pro UV záření (340 nm)
n    syntetické materiály, křemenné sklo
n

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

Liverpool_04 136



Hlavní součásti automatického analyzátoru - software
nParametry-definice metod
nzpůsob měření, vlnové 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

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
n
nNejčastěji přístroje (moduly) na klinickou chemii a imunochemii
n
nSpojení analytické a preanalytické techniky

Modular PPE, Roche
Modular PPE, Roche – první rozšířený integrovaný analyzátor


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    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® 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



• Automatické   vkládání  a
   odstraňování reagencií za
   chodu
 •Automatické odzátkování
   reagencií
Cobas 8000, Roche – modul c 702
http://i.ytimg.com/vi/lJaTt_S7zW8/maxresdefault.jpg

/siemens/en_GLOBAL/gg_diag_FBAs/images/product_images/ADVIA/ADVIA_2400/ADVIA_2400_h5.jpg
ADVIA® 2400 , Siemens


ADVIA® 2400, Siemens
nBiochemický analyzátor
n2400 tests/hod
n Fotometrie, turbidimetrie, ISE
nUniverzální pětipoziční stojánek
nReflex Testing  - provádět testy na základě výsledků
nDetekce sraženiny , sérové indexy
nPředředění vzorků 1:5
nObjem reagencií 80-120 µL / test
nPlastové kyvety
n14 vlnových délek

• 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
• 2 hod uchovává alikvoty, které lze využít pro doordinovaná vyšetření
 (alikvotační destičky)
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 modulem Architect i2000 SR
nVýkon až 1 200 testů za hodinu
nTeflonová piezoelektrická míchadla
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 – unikátní technologie pro 8 krokové mytí kyvet a dávkovacích jehel – deklarován přenos
vzorku do 0,1 ppm
n
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
•

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

CS-6400, Dirui
•Plně automatizovaný, random access
•1600testů/hod. každý modul, maximum 4 moduly a 1 ISE modul
•67 reagenčních pozic
•330 reakčních kyvet
n
C:\Users\27232\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet
Files\Content.Outlook\YXZ4HDAN\Scan2.JPG

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 cílem vytvořit větší laboratorní celky
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