معماری

آنالیزورهای شیمیایی

آنالیزورهای شیمیایی دستگاه هایی هستند که غلظت متابولیت ها، الکترولیت ها، پروتئین‌ها و داروها را در سرم، پلاسما، ادرار، مایع مغزی نخاعی (CSF) و سایر مایعات بدن با دقت و صحت زیادی اندازه گیری می کنند. اصطلاح اتوماسیون در بیوشیمی بالینی برای فرایندی استفاده می شود که در آن یک دستگاه تعداد زیادی از تست ها را با دخالت کم کارشناس انجام می دهد. این سیستم ها به دو نوع باز و بسته تقسیم می شوند. در سیستم های باز ، تکنسین می تواند پارامترهای تست را تغییر داده و محلول های مورد نیاز را از هر فروشنده ای خریداری کند. در سیستم های بسته پارامترهای تست توسط سازنده برنامه ریزی شده و قابل تغییر نیستند. به علاوه محلول های موردنیاز هم مخصوص دستگاه مورد نظر هستند و باید از یک منبع واحد تهیه شوند.

آنالیزور دسته ای: یک نوع آنالیزور است که در هـر بـار تـعـدادی از  نـمونه ها را برای تست خاصی مانند قند، مورد آزمایش قرار می دهد.

دسترسی تصادفی: در این روش می توان در هر زمان و برای هر نمونه تست های مورد نظر را انتخاب و اجرا کرده و رعایت ترتیب در تست ها اجباری نیست.
مـــراحــلـــی کــه جـهــت انـجــام یــک آزمــایــش بـیـوشـیـمـیـائـی در سـیـسـتـم انـجـام مـی شـونـد بـه صورت زیر هستند:
۱- شناسایی نمونه
۲- آماده سازی نمونه
۳- نقل و انتقال نمونه
۴- عمل آوردن نمونه
۵- وارد کردن نمونه به دستگاه
۶- نگهداری و نقل و انتقال محلول ها
۷- انتقال محلول ها به محفظه واکنش
۸- واکنش شیمیایی
۹- روش های اندازه گیری
۱۰- پردازش سیگنال ها، انتقال داده ها و کنترل فرایندهای ذکرشده
شناسایی نمونه با نوشتن شماره مورد نظر آزمایشگاه به صورت رونویسی دستی یا برچسب های بارکد انجام می شود.
آماده سازی نمونه: نمونه مورد استفاده در بیشتر سیستم های آنالتیک، سرم یا پلاسما است. معمولا سرم نمونه خون گرفته شده از بیمار با سانتریفیوژ کردن جدا می شود. سیستم هایی نیز وجود دارند که در آن ها نیاز به جداسازی نبوده و آزمایش روی خون کامل انجام می شود. الکترودهای یون انتخابی که به جای غلظت یون ها، فعالیت آن ها را در خون اندازه گیری می کنند در دستگاه آنالیزور تعبیه می شوند.

حمل و نقل و وارد کردن نمونه به دستگاه‌
بعد از تهیه سرم مقداری از آن به یک کاپ منتقل شده و در منطقه نمونه برداری دستگاه قرار می گیرد. شکل و اندازه کاپ ها یا لوله ها دارای یک حجم مرده هستند که اگر حجم سرم از این مقدار به اضافه مقدار مورد نیاز برای تست های تعریف شده برای آن کمتر باشد دستگاه قادر به انجام تست های مورد نظر نخواهد بود. جنس کاپ ها باید از مواد خنثی مانند شیشه یا پلاستیک باشد تا با سرم واکنش ندهد. منطقه بارگیری آنالیزور ناحیه ای است که نمونه ها قبل از آزمایش درآن قرار می گیرند و به شکل یک سینی حلقوی است. نمونه ها به ترتیب شماره روی این سینی قرار می گیرند.

وارد کردن نمونه ها به دستگاه ها
دستگاه ها معمولا با دو روش جریان ممتد یا روش جریان ناپیوسته کار می کنند. در سیستم های جریان ممتد از پمپ های پریستالیک استفاده می شود و در این پمپ ها یک تیوب لاستیکی بین دو غلتک قرار دارد و حرکت غلتک ها باعث جریان یافتن مایع درون لوله می شود. البته این پمپ ها دارای سرعت کاملا یکنواختی هستند و با استفاده از تـایمرهای الکترونیکی زمان روشن شدن پمپ و در نتیجه میزان جریان مایع کنترل می‌شود.  ‌در سیستم های جریان ناپیوسته با استفاده از پمپ های خودکار، نمونه و محلول های آزمایش وارد محفظه مخصوصی می شوند.
در این روش از یک سرنگ شیشه ای استفاده می شود که یک پیستون تفلونی در آن قرار دارد. کنترل دقیق سرعت مکش و تخلیه این سرنگ بسیار اهمیت دارد. زیرا سرعت زیاد و میزان برداشت نادرست باعث عدم صحت در خواندن می شود.
در قسمت پروب نمونه برداری و پروب ریجنت، سنسوری برای تشخیص میزان سطح محلول تعبیه می شود که به صورت خازنی یا فرکانسی عمل می کند.

انتقال محلول ها و نگهداری آن ها
در یک آنالیزور ریجنت های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند که می توانند مایع یـا خشـک باشند. سیستم هایی که با ریجنت های مایع کار می کنند مقدار زیادی از محلول‌ها را که ممکن است برای ساعت ها و حتی روزها کار دستگاه کافی باشد را در محفظه مخصوصی نگهداری می کنند. آنالیزورها دارای خنک کننده هایی هستند که این محفظه ها را در دمای پایین نگه می دارند. سیستم هایی که با ریجنت های خشک کار می کنند دارای ریجنت هایی به صورت قرص های خشک شده هستند . این قرص ها درون محفظه ای قرار دارند که سرم و رقیق کننده مناسب به آن افزوده می شوند و این کار باعث حل شدن قرص و شروع واکنش می شود. ریجنت های خشک از نظر قیمت نسبت به ریجنت های مایع گران تر ولی پایدارتر هستند و مشکل نگهداری نیز ندارند.
انتقال ریجنت ها به محفظه واکنش نیز همانند انتقال نمونه می تواند با استفاده از پمپ پریستالیک یا سرنگ همیلتون صورت گیرد.
در مورد واکنش های شیمیایی زمان انجام واکنش و شرایط گرمائی و میزان انتقال و مخلـوط کـردن مواد  واکنش دهنده و ظرف یا محفظه ای که واکنش در آن صورت مـی‌پـذیـرد از عـوامـل مهـم در اندازه گیری واکنش ها هستند. کووت های شیشه ای پیرکس‌که معمولا نیازی به جایگزینی نداشته مگر آسیب فیزیکی به آن ها وارد شود و کووت های پلاستیکی چندبار مصرف بوده و معمولا تا چند ماه دوام دارند. کووت ها بعد از خواندن مقدار و اندازه گیری توسط محلول های مواد شوینده یا محلول های اسیدی یا قلیایی چند بار تمیز می شوند و سپس با هوای فشرده خشک می شوند. در بیشتـر دستگاه ها تشخیص شفاف بودن جدار این کووت ها به طور خودکار انجام می‌شود.  ‌مخلوط کردن نمونه ها و ریجنت ها نیز توسط تخلیه محلول ها با فشار و استفاده از انرژی اولتراسوند یا توسط میکسر صورت می پذیرد.  ‌دمای واکنش حدود ۳۷ درجـه سـانتیگراد است که حفظ آن توسط ایجاد یک محیط در اطراف محفظه های واکنش با دمای یکسان و انتقال دما از محیط به محفظه های واکنش صورت می پذیرد. به این محیط انکوباتور می گویند که انکوباتورها به صورت حمام آب گرم وجود دارند.

روش های اندازه گیری
در آنالیزورهای بیوشیمیایی از روش های مختلفی از قبیل فیلم فتومتری، فتومتری انعکاسی و الکتروشیمیایی برای اندازه گیری استفاده می شود.
در روش فتومتری برای اندازه گیری نیاز به یک منبع نور، یک وسیله جداسازی طیف مورد نظر و یک آشکارساز است. منبع نوری به کار رفته در دستگاه های آنالیزور می تواند لامپ های هالوژن-تنگستن، هالوژن-کوارتز یا زنون باشد. نور ساطع شده از این منابع حـاوی طـول مـوج هـای ۲۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر است. لامپ زنون نسبت به لامپ های هالوژن- تنگستن دارای شدت بیشتر و عمر طولانی تر هستند.
برای جداسازی طیف موردنظر از فیلترهای تداخلی استفاده می شود. این فیلترها معمولا دارای پیک عبوری ۳۰ تا ۸۰ درصد و پهنای باند ۵ تا ۱۵ درصدی هستند. در بعضی از آنالیزورها فیلترهای مورد نیاز در چرخ فیلتر قرار داده شده اند و فیلتر مورد نظر در زمان مناسب توسط نرم افزار سیستم در محل اندازه گیری قرار می گیرد. از دیودهای نوری برای جداسازی و هم چنین آشکارسازی طیف مناسب استفاده می شود. قسمت فتومتری باید بتواند جذب نوری تا A 5/2 را قرائت کند. میزان نویز آن نباید برای یک واحد جذب نوری A(1 بیشتر از ۰۰۰۵)‌ واحد جذب نوری باشد. محدوده طیفی نیز بین ۳۴۰ تا ۶۵۰ نانومتر مناسب می باشد.  ‌روش فتومتری انعکاسی در آنالیزورهایی که دارای ریجنت های خشک هستند به کار می رود. اجزای این سیستم همانند اجزای سیستم فتـومتـری بـوده و نـور منعکـس شـده انـدازه گیـری مـی شود و شدت نور ساطع شده (فـلــورسـنــت) رابـطــه مـسـتقیـم بـا غلظـت مـاده تحـریـک شـده دارد. رایـج تـریـن روش الکتروشمیایی که در آنالیزورها مورد استفاده قرار می گیرد روش الکترود یون انتخابی است.این روش جهت اندازه گیری سدیم پتاسیم و کلر مورد استفاده قرار می گیرد. رابطه بین فعالیت و غلظت آن یون در نمونه باید با استفاده از محلول های کالیبره کننده مشخص شود. پس از ورود نمونه به محفظه حاوی الکترودهای مرجع، الکترود باید برای مدت طولانی در تماس با نمونه باشد (بین ۷ تا ۴۵ ثانیه) تا به حالت پایدار برسد. پردازش سیگنال ها و کنترل فرایند شامل حرکات الکترومکانیکی و ارتباط بین اپراتور و دستگاه در آنالیزورهای بیوشیمیایی توسط ریزپردازنده ها و نرم افزارهای مربوطه انجام می شود.
اصول کار به این صورت است که سرم آماده شــده را در دو قـسـمــت pack ریجنـت هـا قـرار می‌دهیم. سپس با معرفی تست های مورد نیاز بـرای هـر نـمـونـه دسـتـگاه شروع به کار کرده و جواب ها را به دو صورت چاپ و نمایش روی صفحه مانیتور ارائه خواهد کرد.  ‌لازم به ذکر است که برای انجام تست در ابتدا باید با قرار دادن blank میزان کدورت کووت به دست آید و سـپـس بـا کـالـیـبـره کـردن توسط کالیبراتورهای مناسب، منحنی مربوط به خوانش هر تست به دسـت مـی آیـد و در نـهـایت توسط کنترل های نرمال و غیرنرمال از درستی کالیبراسیون و سالم بودن ریجنت اطمینان حاصل می شود.

اشکالات رایج دستگاه:
‌پمپ پریستالیک یا سرنگ نمونه برداری سرم یا ریجنت ممکن است دچار اشکال شوند کــه مـعـمـولا در قـسـمـت پـمـپ پـریـسـتـالـیـک یـا تعویض تیوب لاستیکی یا فنر ارتجاعی پمپ، ایراد  برطرف می شود.
‌ایــرادهــای مــربــوط بـه منبـع نـور (معمـولا سوختن لامپ)، کووت ها و محفظه انکوباتور از لحاظ تنظیم نبودن دمای ۳۷ درجه که مربوط به سوختن المنت در دستگاه‌های دارای حمام آب و خرابی سنسور مربوطه   است .
‌ایراد در قسمت پروب های نمونه برداری شـامل گرفتگی یا شکستن سوزن یا اشکال در سنسور سطح مایع
‌مشکلات مربوط به بردهای الکترونیکی و نرم افزارهای مربوط

 

پاسخ دهید