Orvostechnikai eszközök számára optimalizált folyadékkezelés
Ki ne hallott volna már a PCR tesztről? Az in vitro diagnosztika (IVD) általánosságban és analizátorként konkrétabb értelemben, mindig kulcsfontosságú szerepet játszott a társadalom életében, mivel ezek olyan, biológiai mintákon (például vér, vizelet vagy szövetek) végzett nem-invazív tesztek, vizsgálatok, amikkel beazonosíthatók vagy kizárhatók betegségek. A Covid-19 reflektorfénybe helyezte az IVD-t, és a diagnosztikai tesztek sajnos már a mindennapi beszélgetéseink részét képezik.
A szakemberek már eddig is tisztában voltak azzal, hogy a korai diagnózis mennyit számít a betegség legyőzésében. Napjainkban ezt már mi is tapasztalhatjuk. Ebben az összefüggésben nem is csoda, hogy általánosságban az IVD eszközök, és különösképpen az analizátorok kulcsfontosságú céljává vált, hogy gyors és pontos eredményeket biztosítsanak. A megfelelő folyadékkezelési technikák alapvető szerepet játszanak a kívánt sebesség és pontosság elérésében.
Mivel a folyadékkezelés sok kritikus, összefüggő komponenst tartalmaz, ezért létfontosságú egy olyan szakértő partner bevonása,
aki képes bevált megoldásokat nyújtani az egész rendszer számára már a fejlesztés korai szakaszában. Ez az SMC.
Az elemző készülékek (analizátorok) földjén
Határozzuk meg, hogy mi is az az analizátor. Ez egy olyan berendezés vagy eszköz, amely kémiai vagy optikai elemzést folytat mintákon, hogy kimutassa a hematológiai értékeket (pl.: vörösvértestszám, hemoglobin koncentráció), vagy az egyéb vizsgálandó anyagok (pl. koleszterin, glükóz) koncentrációját. Ezáltal segít olyan betegségek diagnosztizálásában és kezelésében, mint például a cukorbetegség, egyes fertőző betegségek, vérszegénység, autoimmun betegségek, rák és hepatitis, valamint segítséget nyújt a HIV/AIDS gyógyszerek tesztelésében, és természetesen a Covid-19 elleni harcban is.
Három általános analizátor típus létezik:
• klinikai laboratóriumi vizsgálatokhoz
• beteg közelében végzett vizsgálatokhoz
• otthoni teszteléshez
A folyadékkezelés optimalizálása kulcsfontosságú a kívánt sebesség,
a megismételhetőség és a pontosság biztosítása érdekében
Bármi is legyen a vizsgálati technológia – pl. klinikai kémia, hematológia, vizeletvizsgálat, DNS, biológiai, molekuláris – a közeg (folyadékok vagy gázok) áramlását kezelő rendszer kritikus jelentőséggel bír, mivel hozzájárul az analizátor kívánt sebességének, megismételhetőségének és pontosságának biztosításához. Ezek az összetett rendszerek kezelik a minta extrakcióját, a reagensekkel való elegyítését, az analizátorba történő bevezetést és végül a saját folyadék-körének a mosását. Ebben az összefüggésben, kulcsfontosságú a teljes és bevált megoldásokkal rendelkező szállító kiválasztása.
A sebesség kezelése és a megismételhetőség kihívása
A folyadékkezelés egyik fő technikai kihívása az adott funkciók közötti kölcsönhatás. Ez olyan helyzetet teremt, ahol a sebesség növekedése veszélyeztetheti az ismétlési pontosságot. A sebesség és a nyomás együttes kombinációja befolyásolhatja a teszt pontosságát, mivel a sebesség növelése növeli a buborékképződés vagy a turbulencia kialakulásának kockázatát, ami hatással van az ismételhetőségre. Az optimalizált tervezett alkatrészek kiválasztásával például lecsökkenthető a holt tér, vagy optimalizálható az áramlási útvonal topológiája, minimalizálhatók ezek a problémák anélkül, hogy figyelmen kívül hagyná a folyadékkal érintkező kompatibilis, megfelelő anyag kiválasztását.
A megfelelő folyadékszabályzás biztosítja a minta szennyezésmentességét,
valamint fokozza a sebességet és a pontosságot
Az elemző készülékekben szelepek irányítják a különféle funkciókat, az áramlás útját a folyadék mintavételi körétől a szennyezett anyag leürítéséig. Ezek a szelepek kezelik a hypós vagy sóoldatos mosófolyadék áramlását, amely megtisztítja a vizsgáló berendezés csőrendszerét, valamint a pipetták és szivattyúk végszondáit mielőtt új mintát elemeznének. Tehát a holt térfogat minimalizálása a szennyeződés elkerülése érdekében létfontosságú. A leválasztó szelepek legfontosabb része az EPDM (Etilén-propilén dién monomer), FKM (Fluoroelasztomer) vagy FFKM (Perfluoroelasztomer) anyagból készült membrán, valamint a többi közeggel érintkező felülete, amelyhez PEEK (Poliéter éter keton) anyagot használtunk, ez teljesen elkülöníti a szelep egyéb részeit az analizátorban lévő áramlási úttól, hogy csökkentse az elemzett folyadék szennyeződésének kockázatát.
Emiatt a szelepen belüli kamrák és járatok közötti terek úgy lettek kialakítva, hogy minimálisak legyenek a holt terek, melyekben a vegyszerek bennrekedhetnek és ezáltal a következő mérést zavarnák meg, amikor a szelep nyitása és zárásakor átjuthatnának a következő vizsgálati mintába. Az SMC leválasztó szelepének belső áramlási útvonala a sima felületei miatt figyelemre méltó, megakadályozza a buborékok és egyéb áramlási problémák kialakulását. Az SMC bevált, kiváló minőségű, nagy belső térfogattal rendelkező megoldásokat kínál, melyek mindegyikét szakképzett értékesítési csapatok támogatják. Nagy választék áll rendelkezésre, amely sokféle lehetőséget és méretet fed le. A SMC leválasztó szelepek jellemzőinek középpontjában az alacsony energiafogyasztás áll, a folyadékba történő hőátadás elkerülésének érdekében.
Ismétlési pontosság biztosítása, szennyeződés nélkül,
a folyadék hatékony keverése és adagolása az egyedi akril alaplapon keresztül
Az akril alaplap egy több rétegből egymáshoz illesztett alaplap, ami hasonló egy nyomtatott áramkörhöz, de folyadékokhoz készült. Biztosítja, hogy a minta és a reagens megfelelő arányban kerüljön az analizátorba. Ezt a megoldást érdemes előnyben részesíteni az analizátorok esetében a cső-cső csatlakozásokkal szemben, mivel számos előnnyel jár. Például egy akril alaplap nagymértékben csökkenti a kapcsolódások, csatlakozások számát, és leküzdi az olyan általános problémákat, mint a szivárgás és a csövek miatti hibalehetőségeket, mint például a csövek rugalmasságából adódó nyomásingadozás, ami jobb ismétlési pontosságot eredményez. Ezek a megoldások csökkentik a folyadékkezelő-egység teljes méretét, helyet takarítva meg egy igen zsúfolt elemző készülékben, mindeközben további előnye, hogy egyszerűvé válik a vizuális ellenőrzés, például a szennyeződés vizsgálata a csatornákban.
Ezen alkatrész testreszabásának lehetősége elengedhetetlen. Minden általunk forgalmazott akril alaplap egyedi tervezésű, mivel speciális igényeknek kell megfelelnie, mint a folyadék útvonalak, a szerelési alkatrészek, a hely korlátai, az optikai tisztaság, a kémiai kompatibilitás és az áramlások. Az áramlási pályájához kapcsolódik, hogy az optimalizált ívelt kialakításunk egyenletesebb folyadékáramlást tesz lehetővé. A folyamatunk finomhangolható részében biztosítjuk a minimális holt térfogatot, a buborékképződés kockázatának minimalizálásával. Az alaplap rétegeinek egymáshoz rögzítése nyomás és hő segítségével történik, a kémiai reakciók elkerülésének érdekében. Az általánosan használt anyagok közé tartozik az akril, de a PVC, a poliszulfon és az Ultem™ is. Koncepciónk bizonyítékaként (PoC) egy teljes működési teszten átesett alaplapot szállítunk. A testre szabott kialakítás magában foglalja az összes szükséges alkatrész beágyazásának lehetőségét, mivel ezek lehetnek nyomás- és áramlásérzékelők vagy szelepek, így egy kész „plug and play” megoldást adhatunk át.
A reagensek hőmérséklet-szabályozása az eltarthatóságuk meghosszabbítása érdekében
A reagens hőmérséklet-szabályozása szintén fontos lehet, különösen azoknál a nagyméretű analizátoroknál, amelyek óránként több száz vizsgálatot végeznek különféle reagensek használatával. A hűtés nélküli reagens általános eltarthatósága mindössze két nap lehet. Azonban, ha a reagenst hűtve tárolják, az eltarthatósági idő 35 napra növekszik. Sok analizátor reagenskamrái beépített hűtőkkel vagy termikus vezérlő egységekkel vannak felszerelve, hogy megőrizzék a reagensek élettartamát.
Az SMC illesztett megoldásokkal felel meg ezen igényeknek
Az analizátor folyadék-kezelő egységébe a megfelelő alkatrészek kombinációjának beépítése biztosítja a tesztdiagnosztika sebességét, megismételhetőségét és általános pontosságát. Továbbá ezen kérdések kezelése nap, mint nap javítja a tesztek költséghatékonyságát, a biztonságos működést és csökkenti a karbantartást. A tervezés korai szakaszában kulcsfontosságú a célok, kötelezettségek meghatározása a közös fejlesztés és az optimális eredmény elérése érdekében. Az SMC-nél évtizedek óta teljes mértékben részt veszünk ezekben a projektfejlesztésekben, szoros együttműködésben az elemző készülékek gyártóival. Élettudományi szakértőink készen állnak arra, hogy támogassák ezt a létfontosságú iparágat, és így kis mértékben hozzájárulhassanak a jó egészséghez és a jóléthez.
Írta
Philippe Pinto – Industry Manager Life Science, SMC Europe
Szerkesztette
Arany Norbert – Alkalmazástechnikai mérnök, SMC Hungary
