Интеллектуальная медицинская лаборатория

Приборы и оборудование

Лаборатория — это рабочее место лабораторного персонала: прежде всего она должна быть безопасной, во-вторых — практичной, и только в третью очередь — эстетически привлекательной. Лабораторная мебель и лабораторные вытяжные шкафы являются важным лабораторным оборудованием: они должны не только обладать отличной функциональностью и соответствовать отраслевым стандартам, но и иметь привлекательный внешний вид, гармоничную цветовую гамму, отличаться экологичностью и энергоэффективностью. Это позволяет улучшить состояние внутренней среды помещения, отразить особенности современности и соответствовать международной практике. Лабораторная мебель отличается от офисной: при эксплуатации она часто контактирует с водой, электричеством, газом, химическими веществами, приборами и оборудованием, поэтому к конструкции и материалам такой мебели предъявляются более высокие требования. При строительстве лаборатории мебель необходимо проектировать и подбирать в соответствии с содержанием лабораторных работ, условиями окружающей среды и конкретными требованиями. Компоновка, функциональность и проработка гибкости лабораторной мебели — один из важных компонентов архитектурного проектирования лабораторий.

Раздел 1 Приборы для медицинских лабораторных исследований

Приведенный ниже перечень оборудования может служить руководством для типовых проектов проектирования и строительства лабораторий; некоторые крупные приборы и оборудование описаны подробно. Различные нормы площади помещений и требования к обслуживанию могут предполагать разный выбор оборудования, при этом каждый проект должен реализовываться в соответствии с требованиями нормативных актов медицинской отрасли.

I. Полностью автоматический биохимический анализатор

Полностью автоматический биохимический анализатор — это прибор, предназначенный для детектирования и анализа биохимических веществ в живых организмах, предоставляющий информационную основу для клинической диагностики, лечения, прогноза и оценки состояния здоровья. Полностью автоматический биохимический анализатор измеряет содержание определенных химических компонентов в биологических жидкостях на основе фотоэлектрического колориметрического принципа. Благодаря высокой скорости измерения, высокой точности и низкому расходу реагентов его применение позволяет значительно повысить эффективность и экономическую отдачу рутинных биохимических исследований.

Автоматический анализатор автоматизирует все или часть этапов исходного ручного процесса — отбор проб, смешивание, инкубацию (37 °C), измерение, расчет результатов, их оценку, отображение и печать, а также промывку. В настоящее время биохимические исследования практически полностью автоматизированы, существуют полностью автоматические системы биохимического анализа, предназначенные для крупных и сверхкрупных клинических и коммерческих лабораторий, конфигурацию которых можно свободно настраивать в соответствии с объемом исследований лаборатории. См. рис. 7-1.

[Рисунок: Фотография полностью автоматического биохимического анализатора — напольный прибор молочно-белого цвета с сине-фиолетовым модулем карусели для реагентов с правой стороны передней панели]

Рис. 7-1 Полностью автоматический биохимический анализатор

Штрих-кодовая идентификация реагентов и проб и компьютерная регистрация: в ранних моделях биохимических приборов функция распознавания штрих-кодов отсутствовала, что повышало риск возникновения ошибок. В последние годы как импортные, так и отечественные биохимические приборы оснащаются системой детектирования штрих-кодов; применение этой технологии в биохимических анализаторах обеспечивает техническую поддержку для разработки высокоскоростных автоматических клинических анализаторов (ACA) и повышает стабильность работы оборудования. Разработка программного обеспечения при этом является простой и доступной, поэтому детектирование штрих-кодов выступает основой интеллектуализации приборов. Открытые реагенты: возможность работы прибора с открытыми реагентами является важным фактором при выборе модели медицинскими учреждениями и имеет большое значение.

Независимо от того, идет ли речь о самом быстром современном модульном полностью автоматическом биохимическом анализаторе производительностью 9600 тестов/ч или об исходном ручном фотоэлектрическом колориметре, в основе их работы лежит метод абсорбционной спектрометрии из области спектроскопии — самая фундаментальная ключевая технология биохимических анализаторов.

Характеристики:

  1. Технологически продвинутая система оптических реакций
  2. Эффективная и надежная автоматическая система промывки
  3. Интеллектуальная и чувствительная система контроля уровня жидкости
  4. Простая и быстрая операционная система программного обеспечения
  5. Своевременная и внимательная общенациональная сервисная сеть

II. Полностью автоматический гематологический анализатор

Полностью автоматические гематологические анализаторы и медицинское оборудование получили широкое распространение в больницах всех уровней, а их быстрые и точные результаты обеспечивают большое удобство для клинической диагностики.

В полностью автоматическом гематологическом анализаторе используются принципы емкостного метода и фотоэлектрической колориметрии; изначально он мог измерять только эритроциты и лейкоциты и легко подвергался влиянию множества факторов. В 1948 году для измерения форменных элементов крови был применен импедансный принцип, что значительно повысило точность и достоверность результатов измерений. Однако импедансный метод позволяет измерять только размер клеток. В 1980-х годах лазерный метод начал использоваться в гематологических анализаторах,

и при сочетании импедансного и лазерного методов стало возможным измерять не только размер клеток, но и морфологию их ядер. См. рис. 7-2.

В конце 1980-х годов с развитием технологии высокоэнергетических электромагнитных волн американская компания Coulter применила технологии импеданса, лазера и высокоэнергетических электромагнитных волн для одновременного детектирования отдельной клетки, после чего проводила классификацию клеток посредством комплексного анализа данных.

[Рисунок: Фотография полностью автоматического гематологического анализатора — настольного аналитического прибора молочно-белого цвета с дисплеем и операционной клавиатурой на верхней панели, штативом для проб с пробирками для забора крови с фиолетовыми крышками в передней зоне для проб и компьютерным монитором, видимым слева]

Рис. 7-2 Полностью автоматический гематологический анализатор

Технология высокоэнергетических электромагнитных волн позволяет детектировать размер и плотность внутриклеточных гранул. Немецкая компания Bayer применила принцип, сочетающий цитохимические реакции с лазерной технологией, для классификации лейкоцитов.

Поскольку цитоплазма нейтрофилов содержит большое количество пероксидазы, моноцитов — меньше, бластных клеток — очень мало, а лимфоциты и базофилы не содержат этот фермент, прибор может использовать действие пероксидазы для разделения нейтрофилов, лимфоцитов и базофилов. Для подсчета и классификации ретикулоцитов также используется проточная цитометрия. Классификация незрелых клеток проводится на основе принципа, согласно которому незрелые и зрелые клетки различаются по содержанию липидов в мембранах и количеству сульфатированных аминокислот, связанных с мембраной, и, следовательно, по степени защиты мембраны после добавления лизирующего агента.

Особенности полностью автоматических гематологических анализаторов:

  1. Независимая система измерения гемоглобина; уникальная технология прямого количественного определения с объемной измерительной трубкой исключает источники помех и повышает точность.
  2. Совершенно новая высокоточная технология обработки микропроб крови; импедансный метод, цианметгемоглобиновый метод и бесцианидный метод SFT.
  3. Технология направления частиц: клеточные частицы движутся по прямой линии, генерируя истинные импульсы, что обеспечивает точный подсчет лейкоцитов (WBC), эритроцитов (RBC) и тромбоцитов (PLT).
  4. Усовершенствованный алгоритм плавающего порога в сочетании с полной экспертной системой распознавания аномальных проб крови обеспечивает выдачу скрининговых подсказок для отклоняющихся от нормы проб.
  5. Полностью цифровая обработка клеточных сигналов и отработанная конструкция флюидной системы обеспечивают надежность результатов измерений в процессе работы.
  6. Двусторонняя стереоскопическая технология обратного оболочечного потока: исключает влияние потока жидкости на подсчет тромбоцитов; трехкомпонентная дифференциация лейкоцитов; два канала;

60 тестов/час.

III. Полностью автоматический хемилюминесцентный анализатор

Иммуноанализ прошел такие этапы развития, как радиоиммуноанализ, флуоресцентный иммуноанализ и ферментный иммуноанализ; полностью автоматический хемилюминесцентный иммуноанализ стал новым этапом в развитии иммуноанализа, его экологичность, скорость проведения и точность получили широкое признание. Поэтому полностью автоматический хемилюминесцентный иммуноанализ является неизбежным путем к достижению идеального формата иммуноаналитических исследований.

Анализатор для хемилюминесцентного иммуноанализа — это медицинский диагностический прибор, который проводит иммунный анализ состояния организма человека путем исследования сыворотки крови пациента. Определенное количество сыворотки пациента и конъюгат пероксидазы хрена (HRP) добавляют в белый непрозрачный микропланшет, твердая фаза которого покрыта антителами; молекулы анализируемого вещества в сыворотке (связанные с пероксидазой хрена) специфически связываются с антителами на твердофазном носителе. Непрореагировавшие свободные компоненты отделяют путем промывки. Затем добавляют раствор субстрата люминола (Luminol); свободная энергия, выделяющаяся при химической реакции, переводит промежуточное соединение из основного состояния в возбужденное, а при возвращении в основное состояние энергия выделяется в виде фотонов. После этого микропланшет помещают в анализатор, и счетчик фотонов через внутреннюю трехмерную транспортную систему прибора последовательно считывает количество фотонов в каждой лунке. Концентрацию анализируемого вещества в образце количественно анализируют по математической модели, построенной на основе калибровочных стандартов. В конце печатается отчет с результатами для辅助 клинической диагностики. См. рис. 7-3.

[Рисунок: Полностью автоматический хемилюминесцентный анализатор — настольный прибор с прозрачной синей верхней крышкой над зоной размещения образцов/микропланшетов, светлым серо-зеленым основанием и передней панелью управления с индикаторными лампами и кнопками]

Рис. 7-3 Полностью автоматический хемилюминесцентный анализатор

IV. Полностью автоматический коагуляционный анализатор

[Нижняя половина этой страницы не была распознана из-за тайм-аута; раздел будет дополнен: основной текст о полностью автоматическом коагуляционном анализаторе и начало списка его характеристик]

  1. Детекция на основе фотоэлектрического принципа; прибор позволяет измерять PT (протромбиновое время), APTT (активированное частичное тромбопластиновое время), TT (тромбиновое время), FBG (фибриноген) и активность различных факторов свертывания крови.
  2. Оснащен автоматической сенсорной системой добавления реагентов — допускается использование обычной пипетки; в приборе применяется вибрационное устройство для перемешивания, не требуется использование мешалки, что делает процесс работы проще и удобнее.
  3. Все тестовые показатели могут быть предварительно откалиброваны; введенные параметры и результаты калибровки могут храниться в течение длительного времени и вызываться из памяти прибора, что позволяет экономить реагенты.
  4. Продуманная конструкция оптической системы и интеллектуальная программная система подавляют помехи от липемии, желтухи (иктерии), гемолиза и хилеза в образцах плазмы.

[Рисунок: Полностью автоматический коагуляционный анализатор — фотография белого настольного коагуляционного анализатора с цветным ЖК-экраном в правом верхнем углу, черной зоной детекции в центральной части, а также штативами для образцов и отсеками для реагентов, видимыми в передней части прибора]

Рис. 7-4 Полностью автоматический коагуляционный анализатор

V. Анализатор СОЭ

Исследование СОЭ (скорости оседания эритроцитов) имеет определенную референсную ценность для диагностики и лечения многих заболеваний, в том числе для определения наличия воспалительных процессов или активных патологических очагов в организме.

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) является широко используемым клиническим диагностическим показателем. Образец крови собирают в пробирку для измерения СОЭ, содержащую антикоагулянт; после тщательного перемешивания пробирку вертикально устанавливают на штатив для образцов прибора. Под действием силы тяжести эритроциты постепенно оседают, в верхней части пробирки формируется столбик прозрачной плазмы. Прибор с помощью пары инфракрасных излучающего и приемного диодов (TX-RX), перемещающихся в вертикальном направлении, определяет границу между слоем эритроцитов и прозрачной плазмой, измеряя динамические изменения процесса оседания эритроцитов за заданный промежуток времени. См. рис. 7-5. [Рисунок: Анализатор СОЭ — фотография небольшого настольного анализатора СОЭ белого цвета с ЖК-экраном и клавиатурой в правой верхней части и большой откидной дверцей в нижней передней части]

Рис. 7-5 Анализатор СОЭ

VI. Анализатор гемореологии

Гемореология — это наука, изучающая свойства потока и деформации крови и ее компонентов с помощью анализатора гемореологии; она связана со многими клиническими заболеваниями. Различные показатели, измеряемые гемореологическими приборами, имеют важное клиническое значение для этиологии, диагностики, профилактики, лечения и мониторинга сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний, таких как артериальная гипертензия, артериосклероз, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, легочное сердце, церебральная эмболия и инфаркт головного мозга, а также заболеваний периферических сосудов, сахарного диабета, опухолей и нервно-психических заболеваний; они широко применяются в терапии (китайской и западной медицины), отделениях неотложной помощи, хирургии, акушерстве и гинекологии, онкологии, гериатрии, реабилитации, лекарственных исследованиях и скрининге населения. Гемореологическое тестирование является незаменимым и важным средством для клинической медицины и научных исследований.

Измерение вязкости крови анализатором гемореологии тесно связано с тестовым прибором, антикоагулянтом, процедурой забора образца крови, временем забора, методом забора, обработкой образца после забора, а также температурой и временем измерения. Если не контролировать эти факторы строго, они могут сильно повлиять на результаты теста. Чтобы результаты теста были надежными и служили достоверной научной основой для клинической медицины и научных исследований, стандартизация методов измерения и гемореологических приборов имеет чрезвычайно большое значение. См. рис. 7-6.

[Рисунок: Анализатор гемореологии — настольный прибор с вертикальной измерительной/образцовой колонной в левой передней части, несколькими рядами мест для пробирок на передней панели, дисплеем в правой верхней части и клавиатурой под экраном]

Рис. 7-6 Анализатор гемореологии

VII. Анализатор мочи

Анализатор мочи — это автоматизированный прибор для измерения определенных химических компонентов в моче, он является важным инструментом для автоматизированного исследования мочи в медицинских лабораториях; этот тип приборов имеет преимущества простоты эксплуатации и высокой скорости работы. Однако неправильное использование анализатора мочи, а также множество промежуточных этапов и влияющих факторов напрямую сказываются на точности результатов автоматизированного анализа, что не только вызывает ошибки в результатах тестов, но и может даже задержать диагностику. Поэтому от операторов требуется полное понимание принципа работы, характеристик, мер предосторожности и влияющих факторов автоматизированного прибора, а также правильное его использование, чтобы результаты, получаемые анализатором мочи, были более надежными и точными. См. рис. 7-7.

[Рисунок: Анализатор мочи — настольный прибор с темным дисплеем в левой задней части, отверстием для вывода печати/бумаги рядом с ним и округлой светлой верхней крышкой на переднем плане]

Рис. 7-7 Анализатор мочи

VIII. Анализатор микроэлементов

[Нижняя половина этой страницы (основной текст раздела VIII «Анализатор микроэлементов» и рис. 7-8) не была распознана из-за тайм-аута; материал будет дополнен]

IX. Станция для заливки тканей

Станция для заливки также называется станцией для заливки биологических тканей или парафиновой заливочной станцией. Станция для заливки тканей — это устройство для заливки тканевых блоков образцов человека, животных или растений в парафин после обезвоживания и пропитки воском, что позволяет в дальнейшем готовить из них срезы для гистологической диагностики или научных исследований; оно подходит для использования в медицинских вузах, патологоанатомических отделениях больниц, медицинских научно-исследовательских институтах, научно-исследовательских институтах животного и растительного мира, а также в отделах тестирования пищевых продуктов. Заливка — это процесс пропитки внутренней части тканевого блока специальными поддерживающими веществами; за счет физических свойств поддерживающего вещества (например, перехода из жидкого состояния в твердое) вся ткань приобретает однородную цельную твердую структуру и достаточную твердость, позволяющую микротому нарезать предельно тонкие срезы. Заливка с использованием парафина в качестве заливочной среды, при которой пропитанный парафином тканевой блок помещают в парафин с формированием парафинового блока, является наиболее распространенным методом заливки при изготовлении гистологических срезов. См. рис. 7-9.

[Рисунок: Станция для заливки тканей — настольная станция для заливки светлого цвета с приподнятой панелью управления и индикации в задней части, нагреваемой рабочей зоной с насадкой для дозирования парафина в центре, а также заливочными формами и кассетами, размещенными на левой рабочей поверхности]

Рис. 7-9 Станция для заливки тканей

X. Полностью автоматический окрашиватель препаратов

Используется преимущественно в гистологии, патологии, биологии и других областях для автоматического окрашивания парафиновых срезов, замороженных срезов, клеточных и других препаратов, закрепленных на предметных стеклах. См. рис. 7-10.

[Рисунок: Полностью автоматический окрашиватель препаратов — крупный напольный окрашиватель с темной лицевой панелью; под прозрачной раздвижной крышкой видны штативы для предметных стекол и станции обработки реагентами; слева расположена панель управления с экраном]

Рис. 7-10 Полностью автоматический окрашиватель препаратов

Ниже приведены таблицы стандартной комплектации приборами функциональных лабораторий больниц разного уровня:

Таблица 7-1 Базовая комплектация приборами и оборудованием лаборатории первичной больницы (1 уровень)

Отдел Приборы и оборудование
Лаборатория Полностью автоматический биохимический анализатор
Гематологический анализатор
Анализатор мочи
Микроскоп
Система очистки воды
Холодильник
Компьютер

Продолжение таблицы

Отдел Приборы и оборудование
Лаборатория скрининга ВИЧ Ридер для микропланшетов (ИФА-ридер)
Промыватель для микропланшетов
Пипетки
Шкаф биологической безопасности
Холодильник
Компьютер

Таблица 7-2 Базовая комплектация приборами и оборудованием лаборатории вторичной больницы (2 уровень)

Отдел Приборы и оборудование
Биохимическое и клиническое исследование Полностью автоматический биохимический анализатор
Анализатор мочи
Анализатор осадка мочи
Полностью автоматический гематологический анализатор
Анализатор гемореологии
Полностью автоматический коагулометр
Система очистки воды
Электронные весы
Микроскоп
Холодильник
Компьютер
Лаборатория ВИЧ Водяная баня
Горизонтальная центрифуга (с поворотными стаканами)
Автоклав с внутренней циркуляцией
Шкаф биологической безопасности
Ридер для микропланшетов
Промыватель для микропланшетов
Пипетки
Ультрафиолетовая лампа
Электронные весы
Микроскоп
Холодильник
Компьютер

Продолжение таблицы

Отдел Приборы и оборудование
Микробиологическая лаборатория Полностью автоматический анализатор для идентификации бактерий
Система гемокультивирования
Инкубатор при температуре окружающей среды
СО₂-инкубатор
Система очистки воды
Холодильник
Компьютер
Патологоанатомическое отделение Станция для макроскопической вырезки тканей
Вытяжной шкаф
Шкаф для хранения препаратов
Парафиновый микротом
Криостат (замораживающий микротом)
Полностью автоматический процессор для обработки тканей
Полностью автоматический окрашиватель препаратов
Автомат для заключения препаратов под покровные стекла
Принтер для кассет
Принтер для предметных стекол
Станция для заливки тканей
Термостат с постоянной температурой
Сушильный шкаф
Автоклав
Факс
Центрифуга
Шкаф для хранения препаратов
Микроскоп
Программное обеспечение для работы с изображениями и текстом
Компьютер
Холодильник

Таблица 7-3 Базовая комплектация приборами и оборудованием лаборатории третичной больницы (3 уровень)

Отдел Приборы и оборудование
Лаборатория экстренной диагностики Полностью автоматический биохимический анализатор
Анализатор газов крови
Полностью автоматический гематологический анализатор
Анализатор мочи
Полностью автоматический хемилюминесцентный анализатор
Микроскоп
Анализатор СОЭ
Анализатор СРБ
Центрифуга
Водяная баня
Анализатор ПКТ
Система очистки воды
Холодильник
Компьютер
Клинико-диагностическая лаборатория Анализатор мочи
Анализатор осадка мочи
Анализатор СРБ
Полностью автоматический гематологический анализатор
Анализатор СОЭ
Анализатор гемореологии
Полностью автоматический коагулометр
Водяная баня
Горизонтальная центрифуга (с подвесными стаканами)
Холодильник
Вытяжной шкаф
Компьютер
Микроскоп

Продолжение таблицы

Отдел Оборудование
Биохимический кабинет Полностью автоматический биохимический анализатор
Анализатор газов крови
Анализатор электролитов
Анализатор специфических белков
Анализатор гликированного гемоглобина
Анализатор микроэлементов
Микроскоп
Оборудование для очистки воды
Холодильник
Термостатируемая водяная баня
Горизонтальная центрифуга большой вместимости
Электронные весы
Иммунологический кабинет Полностью автоматический хемилюминесцентный анализатор
Шкаф биологической безопасности
Планшетный ридер
Планшетный вошер
Горизонтальная центрифуга большой вместимости
Термостатируемая водяная баня
Полностью автоматическая система иммуноферментного анализа
Пипетки-дозаторы
Флуоресцентный микроскоп
Автоклав с внутренней циркуляцией
Холодильник
Компьютер
Морфологический кабинет Микроскоп
Компьютер
Кабинет проточной цитометрии Проточный цитометр
Шкаф биологической безопасности
Термостатируемая водяная баня
Центрифуга

Продолжение таблицы

Отдел Оборудование
Кабинет проточной цитометрии Холодильник
Пипетки-дозаторы
Компьютер
Холодильник
Электронные весы
Лаборатория микроэлементов Анализатор микроэлементов
Атомно-абсорбционный спектрометр
Вытяжной шкаф
Холодильник
Компьютер
Электронные весы
Лаборатория ВИЧ Планшетный ридер
Планшетный вошер
Центрифуга
Пипетки-дозаторы
Термостатируемая водяная баня
Автоклав с внутренней циркуляцией
Шкаф биологической безопасности
Холодильник
Компьютер
ПЦР-лаборатория Термоциклер (амплификатор генов)
Шкаф биологической безопасности
Пипетки-дозаторы
Шейкер (осциллятор)
Высокоскоростная центрифуга
Термостатируемая водяная баня
Термостатируемая сухая баня (металлическая баня)
УФ-лампа
Электронные весы
Миксер

Продолжение таблицы

Отдел Оборудование
ПЦР-лаборатория Ламинарный шкаф
Холодильник
Планшетный ридер
Планшетный вошер
Компьютер
Электронные весы
Количественный флуоресцентный ПЦР-анализатор в режиме реального времени
Секвенатор генов
Микробиологическая лаборатория Полностью автоматический анализатор идентификации бактерий
Шкаф биологической безопасности
Электронные весы
Система гемокультивирования
Инкубатор при комнатной температуре
CO₂-инкубатор
Центрифуга
Автоклав с внутренней циркуляцией
Спектрофотометр
Термостатируемая водяная баня
Ламинарный шкаф
Холодильник
Компьютер
Патологоанатомическое отделение Станция для макроскопической обработки биоматериала
Вытяжной шкаф
Шкаф для хранения образцов
Парафиновый микротом
Криостат (замораживающий микротом)
Полностью автоматический процессор обработки тканей
Полностью автоматический аппарат для окрашивания гистологических препаратов
Автомат для наклеивания покровных стекол
Принтер для гистологических кассет