Автоматизация исследований мочи

Автоматизация клинического анализа мочи основана на при­менении приборов двух типов: автоанализаторов для исследова­ния аналитов мочи методом «сухой химии» на полосках и авто­анализаторов для исследования корпускулярных элементов мочи (для анализа «осадка» мочи).

В автоанализаторах для анализа мочи с использованием «сухой химии» на полосках для количественного измерения аналитов используют в основном отражательную фотометрию. Примерами таких анализаторов являются «Supertron» (Германия), «Clinitek Atlas* (США), «Super Aution S-4220 А» (Италия), «AUTION МАХ» (Япония). Целесообразно использовать эти анализаторы в лабора­ториях с большим объемом исследований, при интенсивном по­токе образцов мочи и широком спектре исследований.

Эти автоанализаторы обладают большой производительностью (200 — 250 и более полосок в час), представляют собой «закры­тые» системы, проводить исследования возможно на полосках для мочи только определенного изготовителя, например в анализато­ре «Supertron» это — полоски «СоптЬиг 10».

Задача оператора заключается в том, чтобы разместить мочу в первичных пробирках (объем 2—10 мл) в пробонакопитель ана­лизатора (круглый стол или штативы и др.) в зависимости от конструкции прибора, загрузить полоски или рулоны в специаль­ный бункер и включить прибор в работу. Анализаторы позволяют проводить анализ 10 аналитов мочи на полосках (белок, билиру­бин, глюкоза, кетоновые тела, кровь, лейкоциты, нитриты, от­носительная плотность, рН, уробилиноген).

Относительную плотность определяют на основе измерения индекса преломления света встроенным рефрактометром, как правило, с высокой точностью и интервалом до 0,001. В автоана­лизаторе «AUTION МАХ» нанесение мочи на полоску в отличие от полуавтоматических анализаторов мочи выполняется путем пипетирования точного объема мочи на каждую тестовую зону на полоске для перечисленных аналитов. В этом случае исключается опасность перетекания мочи с одной тестовой зоны на другую. После необходимой инкубации мочи с реактивами тестовой зоны анализатор считывает результат отражательным фотометром на двух длинах волн. В указанных анализаторах предусмотрено определе­ние других показателей — мутности и цветности мочи, а также поправка на окраску так называемой «холостой» зоны (не содер­жащей реактивов), после нанесения на нее мочи, для того чтобы учесть цвет самой мочи и снизить влияние на результат лекар­ственных средств или их метаболитов. Все полученные результаты выводятся на принтер, могут быть переданы во внешний компь­ютер или внешнюю сеть.

Некоторые анализаторы для анализа мочи на полосках могут быть стыкованы с автоанализаторами для исследования элемен­тов «осадка» мочи с образованием комплексной автоматической станции для совокупности этих исследований. (Слово «осадок» в данном случае неслучайно взято в кавычки, поскольку для рабо­ты на этих анализаторах не требуется получение осадка мочи, ана­лиз проводится в нецентрифугированной моче). Так, автоанали­затор «осадка» мочи «IQ 200» (США), может быть подключен к анализатору «AUTION МАХ» через специальное соединение. Под­ключение дополнительного компьютера позволяет автоматически координировать их работу. При этом к результатам по 10 аналитам мочи, полученным при исследовании полосок, добавляются 12 показателей по исследованию корпускулярных элементов мочи.

При работе на автоматическом проточном цитофлюориметре UF-100 имеется возможность в дополнение к результатам иссле­дования «осадка» мочи результатов, полученных на анализаторах «Clinitek» для анализа мочи на полосках. Память компьютеров, которыми оснащены эти приборы, позволяет хранить данные по­чти 1 ООО пациентов, а также результаты исследования калибро­вочных и контрольных материалов. Калибровку анализаторов вы­полняют либо с использованием калибровочных полосок, либо жидких калибровочных материалов. Для контроля качества исполь­зуют контрольные полоски либо специальные контрольные мате­риалы.

Автоматизация анализа «осадка» мочи предлагается в различ­ных конструктивных решениях. Одно из них основано на совме­щении процесса приготовления пробы — центрифугирования — непосредственно с процессом микроскопического анализа осадка в оригинальной центрифуге с центрифужными пробирками. Пос­ледние имеют в своих стенках зоны, позволяющие осуществлять микроскопию «осадка» без переноса пробы. Центрифуга управля­ется микропроцессором, что обеспечивает полную воспроизводи­мость условий подготовки проб, необходимую степень концентра­ции «осадка» и распределение его по зоне микроскопирования.

Другой подход к автоматизации анализа корпускулярного со­става мочи основан на проточном принципе анализа, как, на­пример, в приборе UF-100 (рис. 12.1). При прохождении через апертуру анализатора в потоке мочи корпускулярных элементов парные электроды отмечают изменение проводимости и регист­рируется импедансный сигнал, что позволяет осуществлять под­счет форменных элементов. Окрашенные форменные элемен­ты, гидродинамически сфокусированные (по принципу «струя в струе»), проходя через апертуру анализатора, пересекают луч аргонового лазера. При этом происходит рассеяние света, что детектируется фотодиодом (прямое светорассеяние), и возника­ет флюоресцентное свечение, детектируемое фотоумножителем (рис. 12.1).

Измерение трех видов сигналов дает необходимый объем све­дений о каждом форменном элементе, а система кластерного ана­лиза позволяет на этой основе определить тип форменного эле­мента: эритроцит, лейкоцит, эпителиальная клетка, цилиндр или бактерия. Система «флагов» помогает оператору быстро выделить те образцы, которые требуют дополнительного исследования. Эти «флаги» указывают на наличие в моче патологических цилинд­ров, мелких округлых, дрожжеподобных клеток, кристаллов, спер­матозоидов.

Результат анализа может быть представлен на экране монитора в графической форме в виде гистограмм и скетограмм и в цифро­вой форме с отметкой данных, выходящих за пределы нормы. Та же информация может быть распечатана. Производительность ана­лизатора — до 100 проб в час. Имеется встроенная программа кон­троля качества, результаты анализа 1 ООО проб мочи пациентов хранятся в памяти анализатора.

Автоматизированная система для комплексного исследования мочи «900UDx Urine Pathology System* состоит из трех модулей, выполняющих химическое исследование с помощью диагности­ческих полосок, определение относительной плотности мочи и микроскопию ее осадка. При протекании мочи в непрерывном потоке через проточную ячейку микроскопа проводится запись видеоизображений корпускулярных компонентов осадка, которые обрабатываются компьютером, классифицируются и выводятся на экран монитора для окончательного подтверждения оператором. С этими данными автоматически сопрягаются результаты хими­ческого анализа и определения относительной плотности, что в совокупности дает полную картину исследования мочи. Приборы этого типа рассчитаны на выполнение от 50 до 1 ООО анализов мочи в день.

Одна из последних версий аналогичной системы для автомати­ческого анализа «осадка» мочи основана на подключении к авто­анализатору «AUTION МАХ» автоматического анализатора «осад­ка» мочи «IQ 200». Производительность «IQ 200» — 60 анализов в час, измеряемые аналиты (пока их 12) — эритроциты, лейкоци­ты, лейкоцитарные сгустки, гиалиновые цилиндры, другие пато­логические цилиндры, клетки плоского эпителия, клетки несква-мозного эпителия, слизь, сперматозоиды, бактерии, грибы, кри­сталлы. Существует возможность выполнять срочные анализы. При исследовании для каждого образца автоматически создается сор­тированный архив всех найденных элементов мочи вместе с их микрофотографиями.

6. Биологические микрочипы являются одним из наиболее быстро развивающихся экспериментальных направлений современной биологии. Существует два основных типа биочипов . Первый тип- это микроматрицы различных соединений, главным образом биополимеров, иммобилизованных на поверхности стекла, в микрокаплях геля, в микрокапиллярах. Другим типом биочипов являются миниатюризованные "микролаборатории". Эффективность биочипов обусловлена возможностью параллельного проведения огромного количества специфических реакций и взаимодействий молекул биополимеров, таких как ДНК, белки, полисахариды, друг с другом и низкомолекулярными лигандами. Удается в достаточно простых параллельных экспериментах собрать и обработать на отдельных элементах биочипа огромное количество биологической информации. В этом заключается фундаментальное информационное сходство биочипов с электронными микрочипами. Однако между ними имеется и ряд принципиальных различий.

Биологические микрочипы — это совокупность ячеек, расположенных на поверхности стекла или пластика, своего рода миниатюрный аналог сразу нескольких сотен, а то и тысяч реакционных пробирок.

Технологии изготовления чипов могут быть разными.

Биочип устроен следующим образом. На матрице-подложке расположено множество ячеек с гидрогелем (диаметром около 100 микрон, так что на одном квадратном сантиметре могут разместиться до тысячи ячеек). В ячейках содержатся молекулы-зонды: в зависимости от назначения биочипа это могут быть фрагменты ДНК, РНК или белки. Каждая ячейка - это аналог микропробирки, в которой происходит реакция между молекулами-зондами и молекулами исследуемой пробы. Если эти молекулы подходят друг к другу как ключ к замку, происходит так называемая гибридизация - молекулы соединяются химическими связями. Ячейка, в которой произошла реакция, флуоресцирует (потому что пробу предварительно обрабатывают светящейся меткой). В специальном приборе-анализаторе под названием "чип-детектор" конфигурация светящихся точек покажет, какие мутации есть в клетках пациента, обнаружит бактерии и вирусы, выявит генетические формы микроорганизмов – возбудителей болезни.

1.Забор анализируемого образца.

2 Обработка образца.

3 Взаимодействие образца

с иммобилизованными зондами биологического микрочипа.

4 Анализ биочипа после взаимодействия. Картина распределения свечения ячеек микрочипа является индивидуальной характеристикой анализируемого образца.

Управляющая программа контролирует эксперимент и обрабатывает данные в реальном масштабе времени и отображает их на экране монитора.