Kto nie słyszał o teście PCR? Diagnostyka in vitro (IVD) w ogólnym ujęciu i analizator w bardziej szczegółowym znaczeniu, zawsze odgrywały kluczową rolę w społeczeństwie, ponieważ są to nieinwazyjne testy wykonywane na próbkach biologicznych (na przykład krwi, moczu lub tkanek) w celu zdiagnozowania lub wykluczenia chorób. Covid-19 sprawił, że IVD znalazły się w centrum uwagi, a testy diagnostyczne są niestety normalną częścią naszych codziennych rozmów. Specjaliści w dziedzinie IVD już wiedzieli, że wczesna diagnoza może poczynić różnicę; że właściwa diagnoza może także poczynić różnicę. Teraz wiemy to wszyscy. W tym kontekście nic dziwnego, że kluczowym celem dla IVD w ogólnym ujęciu, a dla analizatorów w szczególności, jest dostarczanie szybkich i dokładnych wyników. Odpowiednie postępowanie z płynami w tych technikach odgrywa fundamentalną rolę w osiąganiu pożądanej szybkości i dokładności. Ponieważ obsługa płynów obejmuje wiele krytycznych, wzajemnie powiązanych komponentów, istotne jest zaangażowanie wykwalifikowanego partnera, który jest w stanie dostarczyć sprawdzone rozwiązania dla całego systemu, na wczesnych etapach rozwoju. I to jest właśnie SMC.
Philippe Pinto – Menadżer ds. przemysłu biotechnologii, Europa
MAJ 2021
W krainie analizatorów
Zdefiniujmy, co to jest analizator. Jest to instrument lub urządzenie, które przeprowadza analizę chemiczną na próbkach lub strumieniach próbek w celu dostarczenia wartości hematologicznych (np. liczba czerwonych krwinek, stężenie hemoglobiny) lub określenia stężenia analitów (np. cholesterolu, glukozy). Możliwości te pomagają w diagnozowaniu i leczeniu chorób, które obejmują np. cukrzycę, choroby zakaźne, onkologię, cukrzycę, anemię, niedobory autoimmunologiczne, raka i zapalenie wątroby, testowanie leków HIV/AIDS i oczywiście Covid-19.
Istnieją trzy powszechnie stosowane rodzaje analizatorów:
- do klinicznych badań laboratoryjnych
- do badań w warunkach zbliżonych do pacjenta oraz
- do samodzielnego testowania.
Optymalizacja obsługi płynów jako kluczowy element zapewniający pożądaną szybkość, powtarzalność i dokładność
Niezależnie od technologii badania - np. chemia kliniczna, hematologia, immunoenzymatyczna analiza moczu, DNA, biologia, molekularna - system obsługi płynów (cieczy lub gazów) ma krytyczne znaczenie, ponieważ przyczynia się do zapewnienia pożądanej szybkości, powtarzalności i dokładności analizatora. Te złożone systemy obsługują ekstrakcję próbki, mieszanie z odczynnikami, wprowadzanie do analizatora i wreszcie mycie jego obwodu. W tym kontekście kluczowy jest wybór dostawcy dysponującego kompletną i sprawdzoną gamą rozwiązań.
Wyzwanie związane z szybkością i powtarzalnością
Jednym z głównych wyzwań technicznych związanych z obsługą płynów jest interakcja pomiędzy poszczególnymi funkcjami. Fakt ten stwarza sytuację, w której zwiększenie prędkości może zagrozić powtarzalności. Połączenie prędkości i ciśnienia może mieć wpływ na precyzję badań, ponieważ prędkość zwiększa ryzyko powstawania pęcherzyków lub turbulencji, co wpływa na powtarzalność. Wybór zoptymalizowanych elementów konstrukcyjnych, np. minimalizacja objętości martwej lub optymalizacja topologii obwodu, minimalizuje te problemy, nie pozostawiając pobocza do wyboru odpowiedniego materiału kompatybilnego w kontakcie z cieczą.
Zapewnienie braku zanieczyszczenia próbki dzięki odpowiedniej kontroli płynu w celu zwiększenia szybkości i niezawodności analizatora
W analizatorze, zawór odcinający kontroluje funkcję włączania/wyłączania i kierunek ścieżki przepływu dla różnych funkcji, od obwodu pobierania próbek płynu do obwodu linii filtrującej. Zawór ten zarządza przepływem wybielacza lub roztworu soli fizjologicznej do płukania, który czyści przewody aparatury badawczej, a także sondy końcowe pipet i pomp przed analizą nowej próbki. Tak więc, minimalizacja objętości martwej w celu zapewnienia braku zanieczyszczeń ma zasadnicze znaczenie.
Najważniejszą cechą zaworów izolacyjnych jest membrana wykonana z EPDM, FKM lub FFKM, natomiast pozostała część zwilżana jest wykonana z tworzywa sztucznego, które całkowicie izoluje wewnętrzne części zaworu od ścieżki przepływu analizatora w celu zmniejszenia ryzyka zanieczyszczenia płynu procesowego. W szczególności, przestrzeń między wewnętrzną komorą zaworu a ścieżką przepływu jest celowo skonstruowana tak, aby zminimalizować objętość martwą, w której uwięzione substancje chemiczne mogłyby zostać przeniesione do przepływu płynu w następnym badaniu, kiedy zawór jest zamknięty i ponownie włączony. Wewnętrzna ścieżka przepływu zaworu izolacyjnego firmy SMC charakteryzuje się gładkimi powierzchniami, co zapobiega powstawaniu pęcherzyków powietrza i innych problemów z przepływem. SMC oferuje sprawdzone, wysokiej jakości rozwiązania o dużej objętości wewnętrznej, wspierane przez wyspecjalizowane zespoły sprzedaży. Dostępny jest szeroki asortyment obejmujący wiele opcji i rozmiarów. Główną cechą zaworów odcinających SMC jest niskie zużycie energii, aby uniknąć przekazywania ciepła do cieczy..
Zapewnienie powtarzalności, braku zanieczyszczeń oraz efektywnego mieszania i dozowania płynów dzięki indywidualnie zaprojektowanym rozdzielaczom akrylowym
Rozdzielacz akrylowy to wielowarstwowy, połączony rozdzielacz, będący odpowiednikiem płytki drukowanej, ale dla płynów. Zapewnia on wprowadzenie próbki i odczynnika do analizatora w odpowiedniej proporcji. Rozwiązanie to powinno być preferowane w stosunku do połączeń typu rurka-rurka w analizatorach operacyjnych, ponieważ posiada wiele zalet. Na przykład, rozdzielacz akrylowy znacznie zmniejsza liczbę połączeń, zwalczając w ten sposób typowe dla analizatorów problemy, takie jak nieszczelności i manipulowanie rurkami, co przekłada się na lepszą powtarzalność.
Rozwiązania te zmniejszają również całkowity rozmiar zespołu płynów, oszczędzając miejsce w bardzo zatłoczonym analizatorze, podczas gdy kolejną korzyścią jest zapewnienie łatwej kontroli wizualnej w celu sprawdzenia, na przykład, zanieczyszczenia ścieżki przepływu.
Dostosowanie tego komponentu do potrzeb klienta ma zasadnicze znaczenie. Każdy dostarczany przez nas rozdzielacz akrylowy jest projektowany na zamówienie, ponieważ musi spełniać specyficzne potrzeby aplikacji w zakresie obwodu, elementów montażowych, ograniczeń przestrzennych, przejrzystości optycznej, kompatybilności chemicznej i ścieżki prędkości przepływu. W odniesieniu do ścieżki prędkości przepływu, nasza zoptymalizowana zakrzywiona konstrukcja umożliwia bardziej płynny przepływ cieczy. W części precyzyjnej naszego procesu, zapewniamy minimalizację objętości martwej poprzez eliminację ryzyka powstawania pęcherzyków powietrza.
Warstwy rozdzielacza są montowane za pomocą odpowiedniej temperatury i ciśnienia, ponieważ lepiej jest unikać reakcji chemicznych. Powszechnie stosowane materiały to akryl, ale także PVC, polisulfon i Ultem™.
Wykonujemy wstępne testy "proof of concept" (POC) z pełnymi testami funkcjonalnymi, dostarczając przetestowany rozdzielacz. Projekt dostosowany do potrzeb klienta obejmuje możliwość wbudowania wszystkich niezbędnych komponentów, takich jak czujniki ciśnienia i przepływu czy zawory, dzięki czemu otrzymujemy gotowe rozwiązanie typu "Plug and play".
Zapewnienie wysokiej dokładności dzięki mikrodozowaniu
Precyzyjne dozowanie cieczy zapewnia przepływ i pomiar próbek ciekłych/gazowych, odczynników i roztworów do płukania. Cewkowa pompa membranowa dostarcza pojedynczą, odmierzoną porcję cieczy za każdym razem, gdy cewka jest zasilana, dlatego jest idealna do dozowania lub mieszania roztworów.
Nasze elektromagnetyczne pompy dozujące do cieczy oferują regulowaną objętość pompy od 5 µl do 200 µl na cykl, samozasysające miniaturowe pompy są zaprojektowane dla bardzo wysokiej precyzji - z powtarzalnością ±1 %. Ich bezobsługowa konstrukcja zapewnia łatwe i długotrwałe użytkowanie, a kompaktowa obudowa oszczędza miejsce i upraszcza integrację ze złożonymi systemami. W zależności od wymagań, mogą być skonfigurowane z różnych materiałów odpornych chemicznie (część mokra to PEEK lub PP, a membrana i uszczelnienia mogą być wykonane z EPDM lub FKM), aby zrealizować optymalną kombinację funkcji i właściwości dla konkretnego zastosowania.
Automatyzacja pracy za pomocą sterowania pneumatycznego lub elektrycznego
W zakresie automatyzacji operacji, takich jak zarządzanie próbkami i ich ładowanie, otwieranie drzwi komory odczynnikowej, mycie obwodów i wyrzucanie zużytych kuwet do obiegu odpadów, konstruktor analizatora może skorzystać z rozwiązań pneumatycznych lub elektrycznych.
Jednak coraz częstszym trendem w branży analizatorów jest rezygnacja z integrowania źródła sprężonego powietrza ze względu na hałas, wibracje, wymiary, konserwację lub kwestie związane z wyciekami. Niezależnie od wybranej technologii automatyzacji, wspieramy konstruktorów analizatorów pełną gamą rozwiązań pneumatycznych, jak również siłowników i sterowników elektrycznych. Elektryczna automatyzacja może obejmować na przykład elektryczne stoły obrotowe, które zapewniają ciągły obrót o 360º, co czyni je idealnymi do indeksowania kół na tacach z próbkami i reakcjami. Oferujemy również kompaktowe i lekkie chwytaki elektryczne z regulowaną siłą trzymania, odpowiednie do przenoszenia różnych fiolek i probówek.
Jednak tym, co czyni różnicę w celu idealnego dopasowania systemu przenoszenia płynów, jest nasze doświadczenie w opracowywaniu, lub lepiej mówiąc, współtworzeniu projektów dostosowanych do potrzeb klienta. Lokalni inżynierowie, wspierani przez naszą globalną sieć centrów technicznych, znajdują najlepsze rozwiązania techniczne dla każdego systemu transportu cieczy.
Jeśli preferowane rozwiązanie jest oparte na powietrzu, jednym z kluczowych elementów będzie zastosowanie membranowego osuszacza powietrza w celu zapewnienia usuwania wilgoci. Funkcja ta jest niezbędna, ponieważ nawet niewielka ilość wilgoci w sprężonym powietrzu może być problematyczna dla analizatora; wilgoć może skrócić żywotność komponentów i funkcjonalność produktów, z prawdopodobieństwem wpływu na niezawodność analizatora. Ponadto, ponieważ większość analizatorów działa zazwyczaj przy niskim ciśnieniu i niskim przepływie, należy rozważyć, czy potrzebna jest opcja tak niskiego filtrowania.
Zapewnienie kontroli temperatury odczynników w celu przedłużenia ich trwałości
Kontrola temperatury odczynnika może również stanowić problem, zwłaszcza w przypadku dużych analizatorów, które wykonują setki badań na godzinę, mając przy sobie różne odczynniki. Typowy okres przechowywania odczynnika w stanie nieschłodzonym może wynosić zaledwie dwa dni. Jeśli jednak odczynnik jest przechowywany w warunkach chłodniczych, okres przydatności do użycia można wydłużyć do 35 dni. Wiele analizatorów jest wyposażonych w zintegrowane urządzenia chłodnicze lub jednostki kontroli termicznej w komorach odczynnikowych w celu zachowania trwałości odczynników. Dla wszystkich tych potrzeb firma SMC oferuje odpowiednie rozwiązania.
Stworzenie właściwego zestawu komponentów w części analizatora zajmującej się obsługą płynów, w znacznym stopniu zapewni szybkość, powtarzalność i ogólną dokładność diagnostyki testowej. Ponadto, rozwiązanie tych kwestii skutkuje poprawą efektywności kosztowej indywidualnej wartości testu oraz obniżeniem kosztów konserwacji i najbezpieczniejszym działaniem dzień po dniu. Kluczową rolę odgrywa zaangażowanie na wczesnych etapach w celu wspólnego rozwoju i osiągnięcia optymalnego rezultatu. W SMC od wielu dekad jesteśmy w pełni zaangażowani w bliską współpracę z producentami analizatorów przy opracowywaniu ich projektów. Nasi eksperci z dziedziny biotechnologi są gotowi wspierać ten ważny przemysł i wnieść swój mały wkład w zdrowie i dobre samopoczucie.
