پزشکی بالینی

معرفي آناليزورهاي شيميايي

آناليزورهاي شيميايي دستگاه هايي هستند كه غلظت متابوليت ها، الكتروليت ها، پروتئين‌ها و داروها را در سرم، پلاسما، ادرار، مايع مغزي نخاعي (CSF) و ساير مايعات بدن با دقت و صحت زيادي اندازه گيري مي كنند. اصطلاح اتوماسيون در بيوشيمي باليني براي فرايندي استفاده مي شود كه در آن يك دستگاه تعداد زيادي از تست ها را با دخالت كم كارشناس انجام مي دهد. اين سيستم ها به دو نوع باز و بسته تقسيم مي شوند. در سيستم هاي باز ، تكنسين مي تواند پارامترهاي تست را تغيير داده و محلول هاي مورد نياز را از هر فروشنده اي خريداري كند. در سيستم هاي بسته پارامترهاي تست توسط سازنده برنامه ريزي شده و قابل تغيير نيستند. به علاوه محلول هاي موردنياز هم مخصوص دستگاه مورد نظر هستند و بايد از يك منبع واحد تهيه شوند. 

آناليزور دسته اي: يك نوع آناليزور است كه در هـر بـار تـعـدادي از  نـمونه ها را براي تست خاصي مانند قند، مورد آزمايش قرار مي دهد.

دسترسي تصادفي: در اين روش مي توان در هر زمان و براي هر نمونه تست هاي مورد نظر را انتخاب و اجرا كرده و رعايت ترتيب در تست ها اجباري نيست.
مـــراحــلـــي كــه جـهــت انـجــام يــك آزمــايــش بـيـوشـيـمـيـائـي در سـيـسـتـم انـجـام مـي شـونـد بـه صورت زير هستند:
1- شناسايي نمونه
2- آماده سازي نمونه
3- نقل و انتقال نمونه
4- عمل آوردن نمونه
5- وارد كردن نمونه به دستگاه
6- نگهداري و نقل و انتقال محلول ها
7- انتقال محلول ها به محفظه واكنش
8- واكنش شيميايي
9- روش هاي اندازه گيري
10- پردازش سيگنال ها، انتقال داده ها و كنترل فرايندهاي ذكرشده
شناسايي نمونه با نوشتن شماره مورد نظر آزمايشگاه به صورت رونويسي دستي يا برچسب هاي باركد انجام مي شود. 
آماده سازي نمونه: نمونه مورد استفاده در بيشتر سيستم هاي آنالتيك، سرم يا پلاسما است. معمولا سرم نمونه خون گرفته شده از بيمار با سانتريفيوژ كردن جدا مي شود. سيستم هايي نيز وجود دارند كه در آن ها نياز به جداسازي نبوده و آزمايش روي خون كامل انجام مي شود. الكترودهاي يون انتخابي كه به جاي غلظت يون ها، فعاليت آن ها را در خون اندازه گيري مي كنند در دستگاه آناليزور تعبيه مي شوند.

حمل و نقل و وارد كردن نمونه به دستگاه‌
بعد از تهيه سرم مقداري از آن به يك كاپ منتقل شده و در منطقه نمونه برداري دستگاه قرار مي گيرد. شكل و اندازه كاپ ها يا لوله ها داراي يك حجم مرده هستند كه اگر حجم سرم از اين مقدار به اضافه مقدار مورد نياز براي تست هاي تعريف شده براي آن كمتر باشد دستگاه قادر به انجام تست هاي مورد نظر نخواهد بود. جنس كاپ ها بايد از مواد خنثي مانند شيشه يا پلاستيك باشد تا با سرم واكنش ندهد. منطقه بارگيري آناليزور ناحيه اي است كه نمونه ها قبل از آزمايش درآن قرار مي گيرند و به شكل يك سيني حلقوي است. نمونه ها به ترتيب شماره روي اين سيني قرار مي گيرند.

وارد كردن نمونه ها به دستگاه ها
دستگاه ها معمولا با دو روش جريان ممتد يا روش جريان ناپيوسته كار مي كنند. در سيستم هاي جريان ممتد از پمپ هاي پريستاليك استفاده مي شود و در اين پمپ ها يك تيوب لاستيكي بين دو غلتك قرار دارد و حركت غلتك ها باعث جريان يافتن مايع درون لوله مي شود. البته اين پمپ ها داراي سرعت كاملا يكنواختي هستند و با استفاده از تـايمرهاي الكترونيكي زمان روشن شدن پمپ و در نتيجه ميزان جريان مايع كنترل مي‌شود.  ‌در سيستم هاي جريان ناپيوسته با استفاده از پمپ هاي خودكار، نمونه و محلول هاي آزمايش وارد محفظه مخصوصي مي شوند.
در اين روش از يك سرنگ شيشه اي استفاده مي شود كه يك پيستون تفلوني در آن قرار دارد. كنترل دقيق سرعت مكش و تخليه اين سرنگ بسيار اهميت دارد. زيرا سرعت زياد و ميزان برداشت نادرست باعث عدم صحت در خواندن مي شود. 
در قسمت پروب نمونه برداري و پروب ريجنت، سنسوري براي تشخيص ميزان سطح محلول تعبيه مي شود كه به صورت خازني يا فركانسي عمل مي كند.

انتقال محلول ها و نگهداري آن ها
در يك آناليزور ريجنت هاي مختلفي مورد استفاده قرار مي گيرند كه مي توانند مايع يـا خشـك باشند. سيستم هايي كه با ريجنت هاي مايع كار مي كنند مقدار زيادي از محلول‌ها را كه ممكن است براي ساعت ها و حتي روزها كار دستگاه كافي باشد را در محفظه مخصوصي نگهداري مي كنند. آناليزورها داراي خنك كننده هايي هستند كه اين محفظه ها را در دماي پايين نگه مي دارند. سيستم هايي كه با ريجنت هاي خشك كار مي كنند داراي ريجنت هايي به صورت قرص هاي خشك شده هستند . اين قرص ها درون محفظه اي قرار دارند كه سرم و رقيق كننده مناسب به آن افزوده مي شوند و اين كار باعث حل شدن قرص و شروع واكنش مي شود. ريجنت هاي خشك از نظر قيمت نسبت به ريجنت هاي مايع گران تر ولي پايدارتر هستند و مشكل نگهداري نيز ندارند.
انتقال ريجنت ها به محفظه واكنش نيز همانند انتقال نمونه مي تواند با استفاده از پمپ پريستاليك يا سرنگ هميلتون صورت گيرد. 
در مورد واكنش هاي شيميايي زمان انجام واكنش و شرايط گرمائي و ميزان انتقال و مخلـوط كـردن مواد  واكنش دهنده و ظرف يا محفظه اي كه واكنش در آن صورت مـي‌پـذيـرد از عـوامـل مهـم در اندازه گيري واكنش ها هستند. كووت هاي شيشه اي پيركس‌كه معمولا نيازي به جايگزيني نداشته مگر آسيب فيزيكي به آن ها وارد شود و كووت هاي پلاستيكي چندبار مصرف بوده و معمولا تا چند ماه دوام دارند. كووت ها بعد از خواندن مقدار و اندازه گيري توسط محلول هاي مواد شوينده يا محلول هاي اسيدي يا قليايي چند بار تميز مي شوند و سپس با هواي فشرده خشك مي شوند. در بيشتـر دستگاه ها تشخيص شفاف بودن جدار اين كووت ها به طور خودكار انجام مي‌شود.  ‌مخلوط كردن نمونه ها و ريجنت ها نيز توسط تخليه محلول ها با فشار و استفاده از انرژي اولتراسوند يا توسط ميكسر صورت مي پذيرد.  ‌دماي واكنش حدود 37 درجـه سـانتيگراد است كه حفظ آن توسط ايجاد يك محيط در اطراف محفظه هاي واكنش با دماي يكسان و انتقال دما از محيط به محفظه هاي واكنش صورت مي پذيرد. به اين محيط انكوباتور مي گويند كه انكوباتورها به صورت حمام آب گرم وجود دارند. 

روش هاي اندازه گيري
در آناليزورهاي بيوشيميايي از روش هاي مختلفي از قبيل فيلم فتومتري، فتومتري انعكاسي و الكتروشيميايي براي اندازه گيري استفاده مي شود. 
در روش فتومتري براي اندازه گيري نياز به يك منبع نور، يك وسيله جداسازي طيف مورد نظر و يك آشكارساز است. منبع نوري به كار رفته در دستگاه هاي آناليزور مي تواند لامپ هاي هالوژن-تنگستن، هالوژن-كوارتز يا زنون باشد. نور ساطع شده از اين منابع حـاوي طـول مـوج هـاي 200 تا 700 نانومتر است. لامپ زنون نسبت به لامپ هاي هالوژن- تنگستن داراي شدت بيشتر و عمر طولاني تر هستند.
براي جداسازي طيف موردنظر از فيلترهاي تداخلي استفاده مي شود. اين فيلترها معمولا داراي پيك عبوري 30 تا 80 درصد و پهناي باند 5 تا 15 درصدي هستند. در بعضي از آناليزورها فيلترهاي مورد نياز در چرخ فيلتر قرار داده شده اند و فيلتر مورد نظر در زمان مناسب توسط نرم افزار سيستم در محل اندازه گيري قرار مي گيرد. از ديودهاي نوري براي جداسازي و هم چنين آشكارسازي طيف مناسب استفاده مي شود. قسمت فتومتري بايد بتواند جذب نوري تا A 5/2 را قرائت كند. ميزان نويز آن نبايد براي يك واحد جذب نوري A(1 بيشتر از 0005)‌ واحد جذب نوري باشد. محدوده طيفي نيز بين 340 تا 650 نانومتر مناسب مي باشد.  ‌روش فتومتري انعكاسي در آناليزورهايي كه داراي ريجنت هاي خشك هستند به كار مي رود. اجزاي اين سيستم همانند اجزاي سيستم فتـومتـري بـوده و نـور منعكـس شـده انـدازه گيـري مـي شود و شدت نور ساطع شده (فـلــورسـنــت) رابـطــه مـسـتقيـم بـا غلظـت مـاده تحـريـك شـده دارد. رايـج تـريـن روش الكتروشميايي كه در آناليزورها مورد استفاده قرار مي گيرد روش الكترود يون انتخابي است.اين روش جهت اندازه گيري سديم پتاسيم و كلر مورد استفاده قرار مي گيرد. رابطه بين فعاليت و غلظت آن يون در نمونه بايد با استفاده از محلول هاي كاليبره كننده مشخص شود. پس از ورود نمونه به محفظه حاوي الكترودهاي مرجع، الكترود بايد براي مدت طولاني در تماس با نمونه باشد (بين 7 تا 45 ثانيه) تا به حالت پايدار برسد. پردازش سيگنال ها و كنترل فرايند شامل حركات الكترومكانيكي و ارتباط بين اپراتور و دستگاه در آناليزورهاي بيوشيميايي توسط ريزپردازنده ها و نرم افزارهاي مربوطه انجام مي شود.
اصول كار به اين صورت است كه سرم آماده شــده را در دو قـسـمــت pack ريجنـت هـا قـرار مي‌دهيم. سپس با معرفي تست هاي مورد نياز بـراي هـر نـمـونـه دسـتـگاه شروع به كار كرده و جواب ها را به دو صورت چاپ و نمايش روي صفحه مانيتور ارائه خواهد كرد.  ‌لازم به ذكر است كه براي انجام تست در ابتدا بايد با قرار دادن blank ميزان كدورت كووت به دست آيد و سـپـس بـا كـالـيـبـره كـردن توسط كاليبراتورهاي مناسب، منحني مربوط به خوانش هر تست به دسـت مـي آيـد و در نـهـايت توسط كنترل هاي نرمال و غيرنرمال از درستي كاليبراسيون و سالم بودن ريجنت اطمينان حاصل مي شود.

اشكالات رايج دستگاه:
‌پمپ پريستاليك يا سرنگ نمونه برداري سرم يا ريجنت ممكن است دچار اشكال شوند كــه مـعـمـولا در قـسـمـت پـمـپ پـريـسـتـالـيـك يـا تعويض تيوب لاستيكي يا فنر ارتجاعي پمپ، ايراد  برطرف مي شود.
‌ايــرادهــاي مــربــوط بـه منبـع نـور (معمـولا سوختن لامپ)، كووت ها و محفظه انكوباتور از لحاظ تنظيم نبودن دماي 37 درجه كه مربوط به سوختن المنت در دستگاه‌هاي داراي حمام آب و خرابي سنسور مربوطه   است . 
‌ايراد در قسمت پروب هاي نمونه برداري شـامل گرفتگي يا شكستن سوزن يا اشكال در سنسور سطح مايع
‌مشكلات مربوط به بردهاي الكترونيكي و نرم افزارهاي مربوط

منبع:
 كتاب مهندسي پزشكي، اصول و كاركرد و تـعـمـيــرات تـجـهـيــزات پـزشكـي، مـولفـان: رضـا خـسـروآبـادي و صـالـح زمـانـي نـژاد، انـتـشارات مدرسان شريف

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۱۱۷