ОБОРУДОВАНИЕ КЛИНИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЙ
Клинические лаборатории, расположенные в зданиях поликлиник и оснащены по последнему слову техники с высоким уровнем профессионализма, что делает возможным начальное обследование и последующее наблюдение пациентов с любыми заболеваниями. В клинической лаборатории проводятся все возможные варианты анализов назначенные врачом, в связи с болезнью и в полном соответствии с пожеланиями пациента. При необходимости, полное обследование может быть произведено с максимальной скоростью и без потери качества всего за пару часов.
После прохождения анализов, прямо в лаборатории пациент может получить краткое описание состояния и консультацию по методам дальнейшего лечения или профилактики.
В клинической лаборатории насчитывается несколько главных направлений обследований: биохимия; КОАГУЛОЛОГИЯ; бактериология; гематология, общие исследования; гормонология; ИППП (инфекции передающиеся половым путем).
Биохимия
Это направление занимается исследованием веществ органического и не органического происхождения, протеканием биохимических процессов в жидкостях человеческого организма и их патологий.
Гематология
Гематология занимается исследованием крови, клеток и их патологий. К гематологии имеют отношение и общие исследования – рассмотрение состояния клеток в биологических жидкостях организма и их патологий. В клинической лаборатории проводится общий анализ крови. По результатам определяют количество в крови эритроцитов, тромбоцитов, ретикулоцитов. Устанавливают лейкоцитарную формулу. Выясняют уровень электролитов в крови. В лабораторных условиях каждый показатель может быть обнаружен и рассмотрен отдельно.
Коагулология
Занимается процессами свертывания и их патологическими нарушениями. Для анализа свертывания рассматривают составляющие системы гемостаза.
Необходимыми в таком случае следующие процедуры: електрокоагулограмма; гемокоагулограмма, определение времени свертывания крови фибриноген, протромбин.
Бактериология
Данная отрасль занимается изучением бактерий в биологических жидкостях человека. Клиническая лаборатория проводит тесты на микрофлору биологических жидкостей: кровь, моча, грудное молоко, сперма. При исследовании микрофлоры становится возможным выявить микроорганизмы, вызывающие патогенные воздействия на организм, определить их в количественном эквиваленте.
Гормонология
Включает в себя диагностику всех типов гормонов и опухолевых маркеров.
Клиническая лаборатория проводит оценку деятельности щитовидной железы. Для постановки диагноза заболевания, проводят определение тиреодных панели.
Клиническая лаборатория дает возможность обследования пациентов с проблемой бесплодия и репродуктивной функции организма.
Серология и диагностика ИППП
В клинической лаборатории возможно выявление ИППП – инфекций передающихся половым путем. Самые распространенные из них – хламидиоз, герпес второго типа, гонорея, кандидоз, сифилис, микоплазмоз.
1. Спектрофотометрия
Спектрофотометрия – метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения. Данный метод является основой многих приборов, используемых в клинической лаборатории.
Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии – зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны.
Основной принцип спектрофотометрического измерения заключается в следующем: если рассматривать должным образом выбранную и довольно узкую полосу электромагнитного спектра, то поглощающие свойства анализируемого вещества можно использовать для определения его концентрации. В подавляющем большинстве случаев эти вещества в том виде, о котором они в норме присутствуют в полученных от пациентов образцах (например, в сыворотке крови, в моче, или в спинномозговой жидкости), не имеют необходимых характеристик поглощения электромагнитной энергии. В подобных случаях в образцы прилагаются peaгенты, вызывающие протекания химической реакции. Эта реакция даст продукт, который уже имеет необходимые характеристики. Далее продукты реакции помещают в кювету для анализа. Процедуры калибровки прибора обеспечивают учет возможной разницы между концентрацией продукта реакции и исходным количеством анализируемого вещества.
Интерференция световых волн
Интерференция – добавление в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.
Стойку интерференционную картину дают только когерентные волны.
Когерентные волны – это волны, имеющие одинаковые частоты, постоянную разность фаз, а колебания происходят в одной плоскости.
Дифракция на отражающей дифракционной решетке
Почти во всех спектральных исследованиях используется дифракция при отражении. Действие отражающей решетки можно легко понять, рассмотрев интерференцию некоторых плоских волн, которые были отражены на гранях штрихов решетки.
Закон Бугера – Ламберта – Бера
При прохождении излучения через раствор светло-поглощающего вещества поток излучения ослабляется тем сильнее, чем больше энергии поглощают частицы данного вещества. Понижение интенсивности зависит от концентрации поглощающего вещества и длины пути, проходимого потоком. Эта зависимость выражается законом Бугера – Ламберта – Бера.
Отношение интенсивности падающего и выходного потоков света называют пропусканием или коэффициентом пропускания:
где – интенсивность падающего света, – интенсивность потока света, прошедшего через раствор.
Пропуск выражают в процентах. Для абсолютно прозрачных растворов , для совершенно непрозрачных . Взятый с обратным знаком логарифм называют оптической плотностью :
Спектрофотометр
Спектрофотометр предназначен для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности жидкостей (в том числе биологических) с целью определения концентрации растворенных в них компонентов, а также измерения коэффициента пропускания и оптической плотности твердых и жидких проб различного происхождения. Применяется в эколого-аналитических и санитарно-эпидемиологических лабораториях медицинских учреждений, а также химических, оптических, биологических лабораториях промышленных предприятий, научных и учебных институтов.
Спектрометр состоит из четырех основных частей:
1. Галогенной или дейтериевой лампы как источника света.
2. Монохроматора для отделения необходимой длины волны и удаления нежелательных облучения второго порядка.
3. Кюветное отделение для помещения исследуемого образца.
4. Детектор для регистрации пропущенного света и его преобразование в электрический сигнал и отображение на экране.
Источники излучения. Водородные или дейтерия газоразрядные лампы используются для получения энергетического потока в диапазоне 200-360 нм. лампы накаливания с вольфрамовой нитью используются в диапазоне 360-800 нм. Как водородные, так и дейтерия лампы имеют непрерывный спектр излучения, но проблема в использовании этих источников заключается в том. что 90 % излучаемой энергии приходится на инфракрасный диапазон. Интенсивность использовать в видимом и ультрафиолетовом диапазонах можно увеличить, если не пользоваться лампы под напряжением, превышающим номинальное значение, но такой подход существенно сокращает срок службы лампы Другая проблема, связанная с использованием вольфрамовых ламп, заключается в том, что в процессе работы вольфрам постепенно испаряется с нити накаливания и конденсируется на стеклянной колбе лампы Этот слой, который обычно оседает неравномерно, изменяет спектральные характеристики лампы, что может привести к ошибкам в измерениях.
Монохроматоры – это устройства, в которых используются призмы и дифракционные решетки. Они выдают очень узкую полосу частот с регулируемым значением центральной (номинальной) частоты. Основным принципом работы этих устройств является пространственное разложение входного светового пучка в зависимости от длины волны. Далее используется механическое приспособление, позволяющее свету в требуемой полосе частот проходить через щель.
Призмы изготавливаются из стекла или кварца. Кварцевые призмы необходимы при работе на длинах волн короче 350 нм. Система линз направляет световой пучок от источника на входную щель. Призма отклоняет световой луч на угол, который является функцией длины волны. Свет с наиболее короткой длиной волны (ультрафиолет) отклоняется сильнее. Таким образом получается выходной пучок, в котором необходима полоса частот может быть выделена с помощью непрозрачного экрана с узкой щелью, установленного на пути излучения. Спектр длин волн для пучка, прошедшего через щель, имеет номинальную треугольную форму. Для призм, как и для фильтров, частота (длина волны), на которой наблюдается максимум пропускания, называется номинальной (центральной) частотой (длиной волны). С помощью устройств данного типа можно получить ширину полосы в 0.5 нм. Призмы используются в диапазоне длин волн 220-950 нм. Нелинейный характер пространственного распределения энергетического потока, порождаемого призмой, требует достаточно сложных механических устройств для управления положением щели при выборе различных номиналов длины волны.
Дифракционные решетки делаются путем нанесения большого количества близко расположенных параллельных линий на стекло или металл. Дифракционная решетка использует явление отклонения световых лучей на острых углах (дифракция). Степень отклонения является функцией длины волны. Это приводит к разложению света в спектр на каждой линии. По мере движения и взаимодействия этих волновых фронтов наблюдается их взаимное усиление или подавление (интерференция). Пространственное разрешение светового пучка по длинам волн, полученный с помощью дифракционной решетки, имеет линейный характер – в отличие от призмы, для которой с увеличением длины волны пространственное разрешение уменьшается. Как и для призмы, при выборе необходимой полосы частот используется щель. Механика устройства, управляющего положением щели, менее сложная, чем в случае призового монохроматора, вследствие линейности пространственного разрешения по длине волны. Дифракционные решетки могут выдавать ширину полосы до 0.5 нм и используются в диапазоне длин волн 200 – 800 нм.
Кювета. Кювета содержит анализируемое вещество. Ее оптические свойства должны быть таковы, чтобы она не вносила существенных искажений в спектральные характеристики света, через нее проходит. Тщательность и, соответственно, стоимость ее изготовления зависят от запланированного уровня общей точности и надежности спектрофотометра.
Образец. « Образец » (в большинстве случаев так называют вещество, образованное в результате взаимодействия исходного биологического образца с соответствующими реактивами) селективно поглощает свет в соответствии с законами Ламберта, Бугера. Бунзена, Роско и Бэра.
2. Пламенные фотометры
Пламенная фотометрия является одним из вариантов эмиссионного спектрального анализа и основана на измерении интенсивности света, излучаемого возбужденными частицами (атомами или молекулами) при введении вещества в пламени горелки.
Пламенные фотометры используются для определения концентраций щелочных, щелочноземельных металлов в растворах, питьевых, минеральных, сточных водах, винах, напитках, биологических веществах, фармпрепаратах. Прибор широко используется в медицинских, биологических и учебных лабораториях.
Пламенные фотометры имеют три важных отличия от прибора, оговоренного выше. Во-первых, функции источника энергии и устройства, содержащего образец, помещенный в пламя. Во-вторых, в большинстве программ пламенной фотометрии целью является измерение излучения света образцом, а не поглощения им света, хотя мы и будем также обсуждать пламенные фотометры атомно-абсорбционного типа. В-третьих, огненные фотометры могут определять только концентрации чистых металлов.
При обычном уровне мощности, используемому в пламенных фотометрах, только около 1% атомов переходит в возбужденное состояние. Кроме того, лишь некоторые элементы выдают достаточную мощность излучения на одной длине волны при переходах из высокоэнергетических на низкоэнергетические орбитали. Эти два фактора ограничивают применение атомно-эмиссионной пламенной фотометрии определением, в основном, ионов , и . Разработаны приборы, которые могут осуществлять определение других элементов, таких как но для них требуется значительно сложнее оптическая схема.
Простой пламенный фотометр состоит из следующих основных компонентов:
1. Пламя, которое может поддерживаться в постоянном виде и при постоянной температуре: – “Горелка”.
2. Средства транспортировки гомогенного раствора в пламя с постоянной скоростью: – “Распылитель * и смесительная камера”.
3. Средство изоляции света с длиной волны, измеряемая от посторонних выбросов: – “Простые цветные фильтры” (тип препятствия).
4. Средств
о измерения интенсивности излучения пламени: – “Фото Детектор”.
Простая оптическая схема, включающая только фильтр и линзу, фокусируя отфильтрованный световой луч на детекторе, обычно используется при определении и . Для других измерений требуется более сложная оптическая схема, включающая монохроматор.
Образец вместе с растворителем подается в распылитель, превращающей жидкость в тонко дисперсный аэрозоль, который вводится в пламя. В пламенных фотометрах используется несколько типов топлива. В настоящее время обычно используется смесь пропана или природного газа со сжатым воздухом. Растворитель испаряется в пламени, оставляя микроскопические частицы образца. Эти частицы распадаются на атомы. Как уже было отмечено, лишь небольшая часть этих атомов переходит в возбужденное состояние. Когда атомы возвращаются в основное состояние, они выпускают энергию в виде электромагнитных волн на характеристических частотах.
3. Флуориметрия
Флуориметрии – метод фотометрического анализа, основанный на измерении интенсивности вторичного излучения, возникающего в результате взаимодействия лучистой энергии с определяющей веществом. Одной из задач люминесцентного анализа является определение химического состава и структуры веществ на основании результатов изучения их люминесцентных характеристик.
Физический эффект флуоресценции заключается в том, что молекула исследуемого вещества поглощает квант света возбуждения и при этом переходит в новое, энергетически более богатое состояние, через некоторый микропромежуток времени она излучает избыточную энергию в виде кванта света флуоресценции (эмиссии).
Флуориметр
Используется при выполнении фотометрического, флуориметрическим и хемилюминесцентного метода измерения массовой концентрации органических и неорганических веществ, а также анализа фармацевтических препаратов.
В основе флуометричних измерений лежит тот факт, что некоторые молекулы излучают свет характеристического спектра (спектр испускания) немедленно после поглощения ими электромагнитной энергии и перехода в возбужденное состояние (явление флуоресценции). Степень, до которой молекулы возбуждаются, зависит от амплитуды и длины волны лучистой энергии в спектре возбуждения. В этом процессе небольшая часть энергии теряется, что приводит к тому, что спектр испускания в целом лежит в более длинноволновой области, чем спектр возбуждения.
Каждый флуориметр или спектро-флуориметр содержит три основных блока:
1) Источник света для возбуждения флуоресценции образца.
2) Держатель образца (Кювета).
3) Детектор для наблюдения или измерения флуоресценции.
Во флуориметре различной чувствительности используются различные источники излучения, волновые селекторы и регистрирующие схемы. В качестве источника излучения обычно используются ртутные дуговые лампы. Они выдают линейчатый спектр с максимумами на 365, 405, 436 и 546 нм. В качестве детекторов обычно используются фотоумножители. Уникальным свойством этих устройств является необходимость выбора рабочей полосы частот для двух спектров – возбуждения и испускания.
Одним из преимуществ флуориметрии более высокая чувствительность, которая может на четыре порядка превышать чувствительность фотометрических методов. Это происходит потому, что в фотометрических методах для определения неизвестной концентрации анализируемого вещества в образце измеряется разница в поглощении между раствором, содержащим нулевую концентрацию рассматриваемым вещества (% Т = 100) и рассматриваемых образцу. В случае сильно разбавленных образцов (для которых, например, % Т = 98), небольшие отклонения в процессе измерения могут привести к большим относительных ошибок в результатах измерения. В случае флуориметрии, наоборот, осуществляется прямое измерение флуоресценции образца для определения неизвестной концентрации содержится в нем анализируемого вещества.
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), электровакуумный прибор, в котором поток электронов, эмитируемая фотокатодом под действием оптического излучения (фототок), усиливается в результате вторичной электронной эмиссии; ток в цепи анода (коллектора вторичных электронов) значительно превышает первоначальный фототок. Устройство используется для обнаружения очень слабых сигналов.
Принцип действия этих детекторов заключается в умножении электронов, выпущенных фотокатодом под действием потока фотонов.
ФЭП получает свет через стеклянное или кварцевое окно, покрытое фоточувствительной поверхностью – фотокатодом, который испускает электроны, а они в свою очередь множатся в специальных электродах (известных как диоды). В конце диодного цепочки находится анод или собирательный электрод. Как правило, ток, идущий через анод пропорционален фототоков, генерируемого фотокатодом.
Такие характеристики фотоэлектронного умножителя как спектральная чувствительность, квантовая эффективность, чувствительность, темновой ток, определяются структурой фотокатода. Лучшие фотокатоды, работающие в видимой области света, имеют квантовую эффективность менее 30 %. Это означает, что 70 % фотонов, попадающих на фотокатод, не производят фотоэлектронов, то есть не детектируются. Толщина фотокатода является важным параметром, по которому необходимо следить, что бы отзыв от поглощенных фотонов был корректным. Если фотокатод будет толстым, то больше фотонов поглотится при меньшем количестве эмитированных электронов, а если фотокатод будет очень тонким, то много фотонов пролетит сквозь него без поглощения. В этой статье показан фотоэлектронный умножитель с непрозрачным и достаточно толстым фотокатодом. Фотоэлектроны извлекаются из передней части фотокатода и направляются к диодами.
4. Гематология
Клинический анализ крови – лекарственное анализ, позволяющий оценить степень гемоглобина в системе красной крови, количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, количество гемоглобина в одном эритроцити, а также скорость оседания эритроцитов.
Основным показателем форменных элементов крови является число элементов каждого типа в микролитров (мкл) крови. Нормальный диапазон содержания ЕРЦ для взрослого мужчины составляет 4.6-6.2 х 107 мкл, а для взрослой женщины 4.2-5.4 х 106 / мкл. Нормальные диапазоны содержания ЛКЦ и тромбоцитов для мужчин и женщин одинаковы. Нормальный диапазон содержания ЛКЦ составляет 4500-11000/мкл, а нормальный диапазон содержания тромбоцитов равна 15000-40000/мкл. Гематокрит (ГМК) – это отношение всех форменных элементов крови к суммарному объему образца крови. Гематокрит выражается в процентах, и его нормальный диапазон для взрослого человека составляет 40-54 %, а для взрослой женщины 35-47 %. Гемоглобин (Hb) является коньюгованим белком, находится в середине ЕРЦ. Этот белок транспортирует основную часть О2, и часть СО2, которые переносятся кровью. Его содержание выражается в граммах на децилитр. Нормальный диапазон для взрослого мужчины составляет 13.5-18 г / дл, а для взрослой женщины этот диапазон равен 12-16 г / л.
Другой группой измерений проводится нахождения среднего объема клеток (СОК) в кубических микронах, среднее количество гемоглобина в эритроците (ССГ) в процентах и среднее количество гемоглобина в (СКГ) в процентах.
Гематологічні аналізатори
Гематологические анализаторы применяются для диагностики болезней, как кроветворной системы, так и всего организма человека, и предназначены для мониторинга анализов в клинико-диагностических лабораториях. Примерами таких анализаторов является Cobas Micros, Hemocomp-10 Hemoscreen.
Самым современным и наиболее широко распространено используется является гемаметр Колтер (Coulter STKS).
Рассматриваемым образцом для этого прибора есть кровь с добавлением антикоагулянта, елилендиаминтетраацетата (ЭДТА). Антикоагулянтами называются вещества, которые препятствуют нормальному свертыванию крови. Они также предотвращают слипание форменных элементов крови, которая может помешать их правильном подсчете. ЭДТА выполняет эту функцию путем связывания с крови ионов кальция. Начальным этапом процедуры анализа является автоматический отбор точно отмеренное порции образца. Далее образец разбавляется по 1:224 раствором, близким по характеристикам к плазме крови, в устройстве, обозначенном как Разбавитель 1. Затем разбавленный образец делится на части, одна часть направляется в камеру смешения и лизиса, а другая – в Разбавитель 2.
Назначение камеры смешивания и лизиса – подготовить образец к измерению содержания гемоглобина и ЛКЦ. Лизирующий агент вызывает разрушение мембран ЕРЦ и высвобождение в раствор гемоглобина, содержащегося в них. ЛКЦ этим агентом не лизируются. Добавление раствора лечащего агента увеличивает степень разведения образца до 1.250. В нем также присутствует еще один реагент, раствор Драбкина, он превращает гемоглобин в цианметгемоглобин. Это делается для соответствия стандартным методикам определения концентрации гемоглобина. Преимуществом этого метода является то, что он учитывает практически все формы гемоглобина, присутствующие в крови. Затем образец проходит через отсек счета ЛКЦ. который также играет роль кюветы для спектрофотометра определения концентрации гемоглобина. Последним этапом этого процесса является измерение содержания ЛКЦ.
Вакуумный насос плавно извлекает контролируемый объем жидкости из отсека подсчета ЛКЦ через апертуру. Между электродом находятся в отсеке подсчета ЛКЦ и электродом, находящихся внутри апертурной трубки, через апертуру течет постоянный электрический ток. Каждая клетка ЛКЦ, проходя через диафрагму, вытесняет из нее объем раствора, равный ее собственного объема. Удельное электрическое сопротивление ЛКЦ значительно выше, чем у раствора, поэтому в цепи, подключенной к электродам, генерируется импульс напряжения. Величина этого импульса зависит от объема клетки ЛКЦ.
Для увеличения надежности измерения в системе параллельно используются три устройства для счета. Они имеют один общий электрод в отсеке подсчета ЛКЦ и три независимых электрода в апертурной трубках. Выходной сигнал от каждой из цепей подается на предусилитель. Усиленные импульсы напряжения пропускаются через пороговую схему. Выбор величины порогового напряжения является частью процедуры калибровки. Эталонные образцы, для которых значение содержания ЛКЦ определены независимыми методами, подвергаются анализу, и вели чины пороговых напряжений устанавливаются так, чтобы привести результаты анализа в соответствие с эталонными значениями.
Импульсы, превышающие пороговое значение, пропускаются через цепь интегратора импульсов, которая выдает сигнал постоянного тока, пропорциональный числу исчисленных ЛКЦ. Выходные сигналы от трех интеграторов пропускаются через схему голосования. Если различии в величинах сигналов находятся в заданных пределах, то их значение усредняются. Если отличие одной из величин от двух других превосходит заданный предел, то она не используется при вычислении среднем значении. Если различия всех трех величин друг от друга превышают заданный предел, включается индикатор ошибки и выдается нулевой результат.
Следующим этапом обработки сигнала является внесение в усредненного сигнала поправки на совпадения. Совпадение – это одновременное прохождение через апертуру двух или более ЛКЦ. Для оценки среднего уровня совпадений для данного размера апертуры и данной концентрации клеток используется статистический анализ. Введение поправки осуществляется аналоговой схеме. Численное значение содержания ЛКЦ на дисплее и выводится на принтер.
Первым этапом является дальнейшее разбавление образца 1:224 в разбавителя II. Второе разбавления требуется потому, что концентрация ЕРЦ в крови значительно превосходит концентрацию ЛКЦ. Для подсчета ЕРЦ используется система, идентичная применяемой для подсчета ЕРЦ.
Клетки с объемом, превышающим 35.9 фл (фемтолитров), классифицируются как ЕРЦ. Строится 256- канальная гистограмма размеров. С этой гистограмме исчисляются СОК и дое. Дое определяется как коэффициент вариации для статистически распределения объемов ЕРЦ.
Клетки с объемами в пределах 2-20 фл классифицируются как тромбоциты. Для каждого из трех апертурной каналов строится 64- канальная гистограмма объемов этих клеток. Гистограммы для каждого канала подвергаются статистической обработке для получения величины содержания тромбоцитов, а также среднего объема тромбоцита (ВТО) и ширины распределения объемов тромбоцитов (ДОГ). Для получения конечных значений этих параметров используется процедура голосования, аналогична описанной для подсчета ЛКЦ. Величины ВТО и ДОТ в настоящее время используются, в основном, в процедурах контроля качества.
Величины ЕРЦ, Нb и СОК вводятся в специализированный компьютер, который вычисляет значение ГМК, ССД и СКГ.
5. Хроматография
Хроматография – представляет собой группу методов, предназначенных для разделения соединений веществ на компоненты. В этом методе подвижной фазой является газ (газ-носитель), а неподвижной – твердое вещество или жидкость, нанесенная на твердый инертный носитель или равномерно покрывает внутренние стенки колонки (неподвижная фаза помещена в колонку).
С точки зрения применения в клинической лаборатории данные методы используются для детектирования тяжелых веществ, таких как лекарственные препараты и гормоны. Например с помощью газожидкостной хроматографии удобно находить, в какой степени препарат использовался в случае передозировки. Наличие данной информации является жизненно необходимым для врача, который должен выбрать следующие терапевтические процедуры.
Для разделения компонентов смеси используют различную скорость их движения в подвижной фазе, вызвана взаимодействием этих веществ с неподвижной фазой.
Газовая хроматография основана на механизмах адсорбции и распределения. Оборудование состоит из системы подачи газа, устройства для ввода пробы, хроматографической колонки, детектора и регистрирующего устройства. Колонки обычно изготавливают из стекла или нержавеющей стали и заполняют неподвижной фазой. Газ -носитель проходит с заданной скоростью через устройство ввода пробы, колонку, а затем – через детектор. Определение проводят при постоянной температуре или в соответствии с заданной температурной программы. Детекторы газовой хроматографии (пламенно – ионизационный, по теплопроводности, термоионный, масс- спектрометрический, за захватом электронов и т.д.) наиболее универсальные и чувствительные среди других хроматографических методов. Колонку, устройство ввода пробы и детектор термостатируют при указанной температуре. Готовят раствор испытываемого и раствор (ы) сравнение, как указано в отдельной статье. Используя растворы сравнения, налаживают прибор и подбирают объемы проб, вводимых и позволяют получить необходимый сигнал. Выполняют повторные введения для проверки совпадения. Вводят растворы и регистрируют результаты хроматографирования. Определяют высоту (при изотермическом определении, если коэффициент симметрии составляет 0,8-1,2) или площадь пиков анализируемых компонентов. Для расчетов содержания анализируемого компонента используют методы внешнего или внутреннего стандарта. Для расчета содержания примесей может использоваться, где это возможно, метод внутренней нормализации. В этих случаях рекомендуют применять широкодиапазонный усилитель и автоматический интегратор. В фармацевтическом анализе газовая хроматография используются для контроля остаточных количеств органических растворителей в субстанциях, идентификации и количественного определения растворителей и других соединений.
Устройство для ввода пробы в хроматограф представляет собой стальной цилиндр с каналом, закрытый резиновой прокладкой. Пробу вводят с помощью микрошприца, которым прокалывается эластичная мембрана. На трубке, идущей к хроматографической колонки является дозатор.
Дозатор – устройство для количественного отбора пробы и введения ее в хроматографическую колонку.
Устройство нагревают, для того чтобы проба после введения в хронограф быстро выпаривалась. Пары, подхваченные несущим газом, начинают двигаться по колонке. Газовые пробы вводят с помощью другого устройства, представляющий собой двойной кран с трубкой дозатором определенного объема. При первом положении крана через трубку продувают атмосферу анализируя газовой смесью. Затем поворотом крана перекрывают трубки дозатора и последующим поворотом вводят в нее поток несущего газа.
Хроматографическая колонка – средство для разделения компонентов смеси методом адсорбции. Она упакована твердой поддерживающей матрицей, на которую нанесена жидкая фаза. Колонка помещена в термостат, в котором постоянно контролируется уровень температуры. Программатор температуры постепенно увеличивает температуру колонки в последовательности, подобранной для получения максимальной эффективности выделения именно того вещества анализируемой. Колонки бывают разной длины и формы, но обычно она имеет длину 1 м и диаметр менее 7 мм.
Капиллярные колонки представляют собой капилляр с внутренним диаметром 0,1-0,5 мм и длиной несколько метров. Стенки капилляра играют роль носителя, жидкая фаза носителя наносится непосредственно на нее. Уменьшается сопротивление потоку газа, поэтому можно делать колонки большой длины, уменьшая эффективность разделения.
Детектор – прибор для нахождения изменений в составе газа-носителя, прошедшего через колонку. Показы детектора преобразуются в электрический сигнал и передаются устройства ведет фиксацию, например компьютеру.
В регистратора по оси откладывается время, а по оси – интенсивность выходного сигнала детектора. Таким образом, хроматограф показывает как количество присутствующих элементов, так и время удержания, с которыми эти веществами елюються из колонки. Исходя из данной информации, присутствуют элементы могут быть идентифицированы по их времени задержки или путем сравнения с хроммограмамы, полученными в результате газожидкостной хронографа анализа веществ известной структуры.
6. Оборудования с использованием электрофореза
Используется для нахождения количества типов белков в плазме, моче, и спинномозговой жидкости, разделения ферментов на составляющие их изоферменты, для идентификации антител и ряда других задач.
В общем случае явление электрофореза может быть определено как движение твердой фазы относительно жидкой (буферного раствора). Основная функция буферного раствора заключается в том, что он проводит электрический ток и путешествовать постоянное значение рН раствора в процессе миграции Буферный раствор стабилизируется твердой матрицей, называется поддерживающим средой.
Зональный електрофорез
В этой методике образец вводится в поддерживающую среду, и под действием электрического поля частицы с одинаковым зарядом, одинакового размера и формы, мигрируют с одинаковой скоростью. Это приводит к разделению частиц по зонам. Факторы, влияющие на скорость миграции частиц в электрическом поле, описываются в следующих пунктах :
Величина заряда. Подвижность данной частицы напрямую зависит от суммарной величины ее заряда. Подвижность определяется как « расстояние, выраженная в сантиметрах, которое частица проходит за единицу времени при единичной напряженности поля, выраженной как падение напряжения на сантиметр ». [ подвижность = см2 / (В * с) ].
Ионная сила буфера. Чем больше концентрация буфера, тем меньше скорость миграции частиц. Это происходит потому, что чем большую долю суммарного заряда составляют буферные ионы, тем большую долю суммарного тока они несут. Кроме того, это происходит в результате взаимодействия буферных ионов с частицами.
Температура. Подвижность напрямую зависит от температуры. Сопротивление поддерживающей среды проходит тока производит тепло. Это тепло влияет на электрофоретический процесс двумя путями. Во-первых, оно вызывает рост температуры поддерживающей среды, что приводит к уменьшению ее опоре и. как следствие, к увеличению скорости миграции. Во-вторых, тепло вызывает испарение воды с поверхности поддерживающей среды. Это приводит к увеличению концентрации частиц и еще больше увеличивает скорость миграции. Вследствие этих эффектов, для достижения приемлемой воспроизводимости результатов процедуры необходимо поддерживать на постоянном уровне или приложенное напряжение, или силу тока Для коротких разделений при относительно невысокой напряжении можно поддерживать постоянным как напряжение, так и ток. Однако, при использовании в качестве поддерживающей среды различных гелей, нагрева является существенной проблемой. Для минимизации выделения тепла в средах этого типа обычно используются источники, поддерживающую постоянную силу тока.
Время. Длина миграции напрямую зависит от времени, в течение которого протекает электрофоретический процесс. Другие факторы, влияющие на миграцию, включают в себя явления электроосмоса и хроматографии, форму частиц, « барьерный » эффект, « фитилей поток » и потенциал течения
Типы поддерживают сред. В различных приложениях электрофоретических методик используется широкое разнообразие поддерживают сред. В их числе – бумага, ацетат целлюлозы, крахмальный гель, агаровый гель, акрил -медный гель и сахароза. Здесь мы обсудим электрофорез на ацетате целлюлозы, поскольку этот метод широко применяется в клинических лабораториях, и его общий принцип подходит и для других поддерживающих сред.
Пленки из ацетата целлюлозы имеют ряд преимуществ перед фильтровальной бумагой, которая первоначально использовалась в качестве поддерживающей среды для электрофореза.
Разделение заряженных частиц проводят в каком-нибудь однородном носителе. Это хроматографическую бумагу, тонкие слои оксидов кремния (IV) или алюминия, крахмальные и другие гели. На всех носителях вещества распределяются в электрическом поле в виде зон, которые можно обнаружить и выделить, поэтому метод получил название зонального электрофореза.
7. Автоматические химические анализаторы
Автоматические химические анализаторы значительно повышают эффективность клинических лабораторий. Данные устройства характеризуются большой универсальностью, и позволяют упростить и ускорить процесс получения результатов.
Система Синхрон CX4
Система Синхронизация CX4 идеальный биохимический анализатор для малых и средних лабораторий, выполняет весь спектр тестов, включая лекарственный мониторинг и определение наркотических средств. Максимальная производительность 225 тестов в час. Возможность определения в одном образце 24 различных параметров.
Характеристики. Оператор управляет работой прибора СХ4 с помощью монитора и клавиатуры. Основными являются пять функций : программирование образцов, загрузка реагентов, калибровки, специальные функции и параметры системы.
1. Программирование образцов. С помощью этой функции оператор может обозначить материал, содержащийся в определенной чашке, как рассматриваемый или контрольный образец, ввести информацию для идентификации материала. и указать, каким тестам этот материал должен быть подвергнут. Предусмотрены специальные процедуры, позволяющие провести экстренный анализ образцов. С помощью системного принтера можно список типов материала, который предполагается поместить в каждую из чашек в секторе образцов (список загрузки). Характеристики сектора образцов будут обсуждаться ниже. Этот список используется при размещении в секторе полученных от пациентов и контрольных образцов.
2. Загрузка реагентов. Эта процедура позволяет оператору вставлять, удалять и заменять патроны с реагентами в 24 гнездах на барабане реагентов. Каждый патрон с реагентами имеет этикетку со штрих – кодом, содержащим полную информацию о нем. включая тип теста, в котором он используется, и его срок годности. Считывающее снимает информацию со штрих – кода при установке или извлекает патрона с барабана, и эта информация передается главному процессору системы.
3. Калибровки. Для обеспечения точности и надежности измерения используются материалы с известными концентрациями анализируемых веществ (стандартные образцы). Калибровка осуществляется как в момент загрузки реагентов в систему, так и через определенные промежутки времени.
4. Специальные функции. Эти функции включают в себя установку и настройку системы, диагностику системы и процедуры обслуживания системы.
5. Параметры системы. В этом режиме оператор может контролировать текущее рабочее состояние прибора, текущую конфигурацию системы (например, типы активных тестов), и показания различных датчиков прибора (например, температуры и уровни жидкостей).
Описание системы. Система СХ4 включает в себя три основные подсистемы: блок образцов, блок реагентов и реакционную систему.
1. Блок образцов. Блок образцов состоит из пяти модулей : сектора образцов (до восьми), система автоматической загрузки, поворотный стол для образцов, пробоотборник – смеситель, и чашка для промывки пробоотборника – смесителя. Сектор образцов может нести до десяти чашек с образцами, полученными от пациентов, или с контрольными образцами. Оператор вводит информацию, идентифицирующую материал в каждой из чашек, с помощью компьютерной системы управления (выше). Система автоматической загрузки переносит сектора с образцами на барабан образцов под управлением микрокомпьютера. В этом процессе используются шаговый двигатель и пневмогидравлические система. По завершении цикла тестирования сектор аналогичным образом снимается с барабана. Поворотный стол для образцов состоит из барабана образцов и оптического считывающего устройства. Барабан образцов является поворотным устройством с дискретными положениями, и приводится в движение шаговым двигателем. Управление поворотами осуществляется микрокомпьютером таким образом, чтобы анализируемый материал был доступен для пробоотборника. Пробоотборник имеет датчик уровня жидкости, что позволяет ему погружать иглу пробника на правильную глубину, обеспечивая тем самым возможность отбора правильного количества анализируемого материала. После того, как рассматриваемый материал попадает в пробоотборник, крановая система возвращает пробоотборник в такое положение, чтобы игла пробника находилась над кюветой на реакционном барабане. По тем материал сливается в кювету.
2. Блок реагентов. Блок реагентов включает в себя патроны с реагентами, барабан реагентов и дозатор реагентов. Патроны с реагентами являются одноразовыми емкостями, в которых содержатся реагенты, необходимые для определенного теста. Они имеют этикетки со штрих – кодом, указывает тест, в котором они используются. Барабан реагентов вращается под управлением микрокомпьютера, подавая нужный реагент к дозатору. Барабан реагентов несет 24 патрона.
3. Реакционная система. Реакционная система включает в себя реакционный барабан и фотометрический блок. Реакционный барабан несет 80 кювет, в которых протекают химические реакции В кюветах поддерживается постоянная температура в 30 º С, или 37 º С. Фотометрический блок состоит из ксеноновой лампы, коллиматорный системы, оптических фильтров и фотодиодных детекторов. Ксеноновая лампа выдает вспышка света каждый раз, когда кювета проходит через оптический блок. Вследствие того, что вспышки имеют переменную интенсивность, используется система коррекции вспышек. Эта система основана на проведении измерений поглощения на частотах, отличных от основной частоты измерения. Свет, прошедший через кювету с образцом, попадает в коллиматорный систему, которая разделяет его на лучи, направленные через каждый из десяти фильтров (340. 380, 410, 470, 320, 560, 600, 650, 670 и 700 нм) на десять фотодиодных детекторов. Каждый из детекторов выдает сигнал, пропорциональный интенсивности падающего на него света. Сигналы проходят через логарифмический цепь усиления и подаются на вход коммутатора. Коммутатор, управляемый микрокомпьютером, в определенные моменты делать замер сигнала, и передает аналоговый сигнал на аналогово – цифровой преобразователь. Данные измерений поглощения в цифровом представлении передаются центральному процессору системы.
Результаты тестов распечатываются в форме отчета, который можно вложить в медицинскую карту пациента и передать его лечащему врачу.
Автоматический клинический анализатор
Автоматический клинический анализатор (АКА) производства фирмы DuPont отличается от высокопроизводительных приборов, подобных синхронных СХ4, своей универсальностью, а не максимальной производительностью. Он выполняет измерения последовательно, а не параллельно, но при этом для каждого биологического образца он может автоматически посылать набор из 40 тестов.
Принцип действия АКА основан на концепции автоматических манипуляций с кассетами биологических образцов (ОСЗ) и с кассетами химических реактивов (КХР). Для каждого биохимического теста используется отдельная КХР. В процессе работы прибора КХР перемещается от блока к блоку по транспортеру, причем для данного образца можно выбрать любую последовательность КХР. Время, необходимое для проведения любого определения с помощью АКА, составляет 7 минут, интервал между определениями составляет 37 секунд. Это означает, что анализатор может провести любой анализ как экстренный. Эта особенность представляет клинической лаборатории важные дополнительные возможности, однако она же приводит к увеличению стоимости анализов по сравнению с другими автоматизированными методами.
Рассмотрим основные характеристики АКА. Образец, полученный от пациента, помещается в ОСЗ, к которой прикреплена идентификационная карточка пациента. КХР, соответствующие тестам, которые предполагается провести для данного образца, устанавливаются на конвейер позади ОСЗ. По последней КХР на конвейере следует специальная кассета, завершающий рабочий цикл. Каждая из подсистем прибора выполняет следующие основные функции:
Идентификация пациента. Когда ОСЗ устанавливается в АКА в первый раз. она проходит через блок, который считывает и распечатывает информацию, вручную записанную на идентификационную карточку пациента, прикрепленную к ОСЗ.
Блок заполнения. В блоке заполнения комплект образца отбираются аликвоты (отмеренные объемы жидкости) и смешиваются с разбавителями, которые могут быть разными для разных определений. Затем в каждый пакет КХР вводятся по 5 мл. смешанного раствора. Двоичные коды, нанесенные на каждую КХР, считываются электронными устройствами блока заполнения, чтобы определить, какой именно растворитель использовать для данного пакета КХР. После заполнения КХР перемешаются к нагревателям, а ОСЗ помещают в выходной лоток.
Нагреватели. В нагревателях пакет КХР подогревается до 37 º С. и эта температура поддерживается до конца процесса.
Открыватель – миксер 1. В этом блоке разрушаются четыре пластиковых капсулы с реактивами, которые смешиваются с разведенным образцу.
Станции задержки. По мере того, как пакет КХР последовательно проходит пять станций ожидания, в нем протекают химические реакции между первыми четырьмя реагентами, разбавляя раствором и образцом.
Открыватель – миксер 2. В этом блоке раскрываются три остаточные капсулы с реагентами, и их содержимое добавляется в реакционную смесь. Для некоторых тестов на этом этапе предполагается определенная задержка, позволяя химическим реакциям пройти до конца перед тем, как КХР попадет в фотометрический блок. Эта задержка определяется по двоичному коду, указывающей тип теста, который считывается в блоке заполнении.
Фотометр. В фотометрическом блоке с помощью особого пресса пластиковый конверт КХР превратится в кювету. При этом в пластиковом пакете с меряется давление, а результат измерения используется для того, чтобы определить, правильное количество образца и разбавителя было введено в КХР. Если давление очень мало, результаты теста обозначаются символом «Р » (от слова presure давление). Двоичный код КХР считывается заново, после чего схема управления фотометра выбирает метод измерения, тип фильтра и параметры АЦП.
АКА использует один из трех методов измерения : кинетический, двухфильтровий и двухкассетный (с двумя КХР). Для определения концентрации анализируемого вещества по кинетическому метода, поглощение света в кювете измеряется дважды. При этом промежуток времени между измерениями строго фиксированный, в рамках двухфильтрового метода измерения поглощения осуществляется с двумя разными светофильтрами. Концентрация анализируемого вещества пропорциональна разности между полученными значениями поглощения света. При работе по двухкассетной метода, на одной и той же длине волны определяется разница поглощения света смесью из анализируемого вещества и реагентов двух разных КХР. Выходной сигнал фотометра преобразуется в цифровую форму, задается контроллером фотометра и пересылается на принтер.
Принтер. Принтер выдает отчет, который включает в себя идентификационные данные пациента, считанные блоком заполнения и результаты фотометрического измерения для каждого пакета КХР, заполненного данному образцу.
