Wie heeft er niet gehoord van de PCR-test? In-vitro diagnostica (IVD) en, meer specifiek, analysatoren spelen een belangrijke rol in de samenleving. Het zijn niet-invasieve testen die worden uitgevoerd op biologische monsters, zoals bloed, urine en weefsels om ziekten te diagnosticeren of uit te sluiten. Covid-19 heeft IVD in de schijnwerpers gezet en diagnostische testen zijn helaas het gesprek van de dag geworden.
Door Philippe Pinto, Industry Manager Life Science Europe
JULI 2021
IVD-professionals wisten al dat een vroege én juiste diagnose het verschil kan maken. En nu weten we het allemaal. Het is daarom geen wonder dat IVD en analysatoren in het bijzonder zowel snelle als nauwkeurige resultaten moeten opleveren. De juiste vloeistofbehandeling van deze technieken is essentieel bij het bereiken van de gewenste snelheid en nauwkeurigheid. Aangezien vloeistofbehandeling vele kritische componenten omvat, die met elkaar in verband staan, is het cruciaal om een deskundige partner in te schakelen die in een vroeg stadium van de ontwikkeling beproefde oplossingen voor het hele systeem kan leveren. Die partner is SMC.
Analysator
Laten we eens vaststellen wat een analysator is. Het is een instrument of apparaat dat chemische analyses uitvoert op monsters of monsterstromen om hematologische waarden te verkrijgen (aantal rode bloedcellen, hemoglobineconcentraties) of om de concentratie van analyten te bepalen (cholesterol, glucose). Dit vermogen helpt bij de diagnose en behandeling van ziekten, zoals diabetes, besmettelijke ziekten, oncologie, bloedarmoede, auto-immuundeficiënties, kanker en hepatitis, het testen van geneesmiddelen op HIV/AIDS en natuurlijk Covid-19.
Er zijn drie gangbare soorten analysatoren:
- voor klinische laboratoriumtesten
- voor testen dichtbij de patiënt
- voor zelftesten.
Ongeacht de testtechnologieën – bijvoorbeeld klinische chemie, hematologie, immunoassay urinediagnostiek, DNA, biologie of moleculair – is het vloeistofbehandelingssysteem (vloeistoffen of gassen) essentieel. Het draagt bij aan de gewenste snelheid, herhaalbaarheid en nauwkeurigheid van een analysator. Deze complexe systemen behandelen de monsterextractie, het mengen met reagentia, het inbrengen in de analysator en tenslotte het wassen van het eigen circuit. Daarom is het verstandig een leverancier te kiezen met een compleet en beproefd assortiment oplossingen.
Snelheid en herhaalbaarheid
Een belangrijke technische uitdaging van vloeistofverwerking is de interactie tussen de functies. Hierdoor kan verhoging van de snelheid de herhaalbaarheid in gevaar brengen. De combinatie van snelheid en druk kan de nauwkeurigheid van de test beïnvloeden, omdat de snelheid het risico op het ontstaan van luchtbellen of turbulentie verhoogt en daarmee de herhaalbaarheid beïnvloedt. De keuze van de geoptimaliseerd ontwikkelde componenten, met bijvoorbeeld een minimalisering van het dode volume of een optimalisering van de topologie van het circuit, beperkt deze problemen zonder een kant te kiezen voor het juiste compatibiliteitsmateriaal in contact met de vloeistof.
Op een analysator regelt het isolatieventiel de aan/uit-functie en de stroomrichting voor verschillende functies, van vloeistofbemonsteringscircuit tot afvalwatercircuit. Dit ventiel regelt de stroom van bleekmiddel of zoutoplossing die de slangen van de testapparatuur en de eindsondes van pipetten en pompen reinigt, voordat een nieuw monster kan worden geanalyseerd. Het is dus van vitaal belang het dode volume tot een minimum te beperken om contaminatie te voorkomen.
Het belangrijkste kenmerk van isolatieventielen is het membraan in EPDM, FKM of FFKM. De rest van het bevochtigde gedeelte is in peek dat de interne onderdelen volledig isoleert van het stromingstraject van de analysator om het risico van verontreiniging van de procesvloeistof te beperken. Vooral de ruimte tussen de interne kamer van het ventiel en het stromingstraject is zodanig geconstrueerd om het dode volume te minimaliseren. Ingesloten chemicaliën zouden daar kunnen overgaan naar de vloeistofstroom van de volgende test wanneer het ventiel wordt gesloten en opnieuw geactiveerd.
Het interne stromingstraject van een isolatieventiel van SMC valt op door gladde oppervlakken, waardoor het ontstaan van luchtbellen en andere stromingsproblemen worden voorkomen. SMC biedt beproefde oplossingen van hoge kwaliteit met een groot intern volume. Er is een groot assortiment beschikbaar met vele opties en afmetingen. Isolatieventielen van SMC worden gekenmerkt door een laag stroomverbruik om mogelijke warmteoverdracht naar de vloeistof te vermijden.
Acrylverdeler: betere herhaalbaarheid, geen contaminatie, efficiënt mengen en doseren
Een acrylverdeler is een gelijmde verdeler met meerdere lagen. Deze is gelijkwaardig aan een printplaat, maar dan voor vloeistoffen. Het zorgt ervoor dat het monster en het reagens in de juiste verhouding in de analysator worden gebracht. Deze oplossing verdient de voorkeur boven de buis-buisverbindingen voor uitvoerende analysatoren. Een voordeel is dat een acrylspruitstuk het aantal verbindingen aanzienlijk vermindert, waardoor veel voorkomende problemen met analysatoren, zoals lekken en knoeien met buisjes, worden voorkomen. Dit zorgt voor een betere herhaalbaarheid.
Deze oplossingen verminderen ook de totale omvang van de vloeistofassemblage, waardoor ruimte wordt bespaard in een zeer drukke analysator. Een ander voordeel is dat een gemakkelijke visuele inspectie mogelijk is om bijvoorbeeld verontreiniging van het stromingstraject te controleren.
De aanpassing van dit onderdeel is essentieel. Elke acrylverdeler die wij leveren, wordt op maat ontworpen, omdat hij moet voldoen aan de specifieke toepassingsbehoeften met betrekking tot circuit, bevestigingscomponenten, ruimtebeperkingen, optische helderheid, chemische compatibiliteit en stroomsnelheidstraject. Ons geoptimaliseerde gebogen ontwerp realiseert een vlottere vloeistofstroom. Bij de fijnafstemming in ons proces zorgen wij ervoor dat het dode volume tot een minimum wordt beperkt om het ontstaan van luchtbellen tegen te gaan.
De lagen van het verdeelstuk worden geassembleerd door middel van warmte en druk om chemische reacties te vermijden. Gangbare materialen zijn acryl, maar ook PVC, polysulfon en Ultem™. Wij bouwen een proof of concept (POC) met volledige functionele testen en leveren een getest spruitstuk. Het ontwerp op maat biedt de mogelijkheid om alle benodigde componenten in te bouwen, zoals druk- en flowsensoren en ventielen. Zo leveren we een kant-en-klare plug & play oplossing.
Hoge nauwkeurigheid door microdosering
Nauwkeurige vloeistofdosering garandeert de doorstroming en meting van vloeistof/gasmonsters, reagentia en wasoplossingen. Een magneetdiafragmapomp levert een afgemeten hoeveelheid vloeistof telkens wanneer het magneetventiel wordt bekrachtigd. Deze is daarom perfect voor dosering of voor het mengen van oplossingen.
Onze elektromagnetische vloeistofdoseerpompen hebben een instelbaar pompvolume van 5 µl tot 200 µl per slag. De zelfaanzuigende miniatuurpompen zijn ontworpen voor zeer hoge precisie, met een herhaalbaarheid van ±1%. Hun onderhoudsvrije ontwerp garandeert een eenvoudig en langdurig gebruik. De compacte behuizing bespaart ruimte en vereenvoudigt de integratie in complexe systemen. Afhankelijk van de vereisten kunnen ze worden geconfigureerd met verschillende chemisch bestendige materialen (het bevochtigde gedeelte is van peek of pp en voor het membraan en de afdichtingen kan EPDM of FKM worden gekozen). Daarmee kan de optimale combinatie van functies en eigenschappen voor de specifieke toepassing tot stand komen.
Pneumatische of elektrische automatisering
Voor het automatiseren van handelingen, zoals monstermanagement en laden, het openen van de reagenskamerdeuren, het wassen van de circuits en het uitwerpen van gebruikte cuvetten in de afvalstroom, kan de bouwer van de analysator kiezen voor pneumatische of elektrische oplossingen.
Een toenemende trend is echter om geen persluchtbron te integreren in verband met lawaai, trillingen, afmetingen, onderhoud of lekken. Ongeacht de gekozen automatiseringstechnologie ondersteunen wij fabrikanten van analyseapparatuur met een volledig assortiment pneumatische oplossingen, elektrische actuatoren en regelaars. Elektrische automatisering kan bijvoorbeeld bestaan uit elektrische draaitafels die continu 360º rotaties mogelijk maken. Daardoor zijn ze ideaal voor het indexeren van wielen op monster- en reactietrays. Wij leveren ook compacte en lichte elektrische grijpers met instelbare grijpkracht, geschikt voor het hanteren van uiteenlopende vials en buisjes.
Bij het perfect op elkaar afstemmen van het vloeistofbehandelingssysteem onderscheiden wij ons door onze expertise in het mede-ontwikkelen van ontwerpen op maat. Lokale ingenieurs, ondersteund door ons wereldwijde netwerk van technische centra, vinden op basis van ervaring de beste technische oplossingen voor elk handlingsysteem.
Als de voorkeursoplossing op perslucht is gebaseerd, is de integratie van een membraanluchtdroger om vocht te verwijderen een belangrijk onderdeel. Deze functie is essentieel, omdat zelfs een kleine hoeveelheid persluchtvocht al een probleem kan vormen voor een analysator. Vocht kan de levensduur van de componenten en de functionaliteit van de producten verminderen, met mogelijke gevolgen voor de betrouwbaarheid van de analysator. Omdat de meeste analysatoren bij lage druk en lage doorstroming werken, is aanschaf van een laagzuiveringsoptie een overweging.
Temperatuurregeling van de reagentia verlengt de houdbaarheid
Temperatuurregeling van het reagens kan ook een probleem zijn, vooral voor grootschalige analysatoren die honderden testen per uur uitvoeren en verschillende reagentia vervoeren. De houdbaarheidstermijn van een ongekoeld reagens is slechts twee dagen. Als het reagens gekoeld wordt bewaard, kan de houdbaarheid tot 35 dagen worden verlengd. Veel analysatoren zijn voorzien van geïntegreerde koelers of thermische controle-eenheden in hun reagenskamers om de houdbaarheid van de reagentia te bewaken. Voor al deze vereisten biedt SMC specifieke oplossingen.
Het samenstellen van de juiste mix van componenten binnen de vloeistofbehandeling van een analysator verbetert de snelheid, herhaalbaarheid en algehele nauwkeurigheid in de testdiagnostiek. Bovendien leidt aanpak van deze kwesties tot een verbeterde kosteneffectiviteit van de individuele testwaarde, minder onderhoud en veilig werken.
Betrokkenheid, in een vroeg stadium, bij het gezamenlijk ontwikkelen en bereiken van een optimaal resultaat is van belang. SMC werkt al vele jaren nauw samen met fabrikanten van analyseapparatuur. Onze experts op het gebied van Life Science staan klaar om deze vitale industrie te ondersteunen en daarmee een (bescheiden) bijdrage te leveren aan een goede gezondheid en welzijn.
