Tìm hiểu tính năng kỹ thuật và khả năng ứng dụng của hệ thống máy xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650

www.bme.vn i CHÚ Ý Bạn đã download tài liệu này từ website www. bme.vn. Các bạn có quyền tự do sử dụng tài liệu này cho các mục đích học tập, nghiên cứu. Nếu bạn sử dụng tài liệu này cho mục đích thương mại phải xin ý kiến của các tác giả. Nếu bạn không thể liên lạc trực tiếp với tác giả hãy liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ bmevn@bme.vn, chúng tôi sẽ giúp bạn. www.bme.vn www.bme.vn ii ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA KHOA KHOA HOÏC ÖÙNG DUÏNG -------- -------- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP ÑEÀ TAØI: TÌM HIEÅU TÍNH NAÊNG KYÕ THUAÄT & KHAÛ NAÊNG ÖÙNG DUÏNG CUÛA HEÄ THOÁNG MAÙY XEÙT NGHIEÄM SINH HOÙA ADVIA 1650 GVHD : TS. TRAÀN BÍCH LAM SVTH : LEÂ ÑÌNH COÂNG TP HCM, Thaùng 01/2007 www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMii Để thực hiện được đề tài này, Tôi đã nhận được sự giúp đỡ huớng dẫn về chuy ên môn cũng như sự hổ trợ về mọi mặt của các quý thầy cô, của trung tâm chẩn đoán MEDIC, bạn bè và gia đình. Tự đáy lòng mình, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với: Thầy Nguyễn Thanh Tòng, đã tạo cho Tôi có cơ hội tiếp xúc và thực tập trên hệ thống máy xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650. TS Trần Bích Lam, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và cố vấn về chuyên môn cũng như hoàn thiện nội dung, hình thức của luận văn này. Anh Nguyễn Tấn Dũng, đã tận tình hướng dẫn tôi tìm hiểu về hệ thống trong suốt quá trình thực tập cũng như quá trình làm luận văn. Tập thể lớp KU02VBLY, đã cùng chia sẽ những khó khăn và giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian qua. Cảm ơn gia đình, là chỗ dựa tinh thần và vật chất, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và thực hiện luận văn. LỜI CẢM ƠN www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMiii TÓM TẮT LUẬN VĂN Công việc chẩn đoán là một trong những khâu đặc biệt quan trọng để phát hiện bệnh và giúp cho quá trình điều trị bệnh nhân. Tuy nhiên, hiện nay số lượng bệnh nhân đông, tập trung ở các bệnh viện và các trung tâm chẩn đoán, đã thường xuyên gây ra tình trạng quá tải dẫn đến việc chẩn đoán bị chậm trễ. Điều n ày đã làm ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến việc điều trị của bệnh nhân và có thể gây ra hậu quả xấu. Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để thực hiện quá trình chẩn đoán thật nhanh và chính xác, giúp cho quá trình điều trị đạt được hiệu quả cao. Đề tài này nhằm giới thiệu về một hệ thống thiết bị xét ngh iệm sinh hóa mới, hiện đang được sử dụng tại trung tâm Medic, đó là Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650. Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650 l à một hệ thống xét nghiệm hiện đại, với độ chính xác cao, tốc độ phân tích nhanh (1650 Test/giờ) d ùng để phân tích mẩu máu hoặc nước tiểu. Với nhiệm vụ đề tài là: Nắm vững nguyên lý hoạt động, hệ thống cấu tạo thiết bị, chế độ vận hành, trên cơ sở đó có thể lắp ráp, bảo tr ì và sữa chữa hệ thống máy xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650. Luận văn sẽ gồm có các nộ i dung sau: 1- Các phương pháp xác định nồng độ của thiết bị 2- Cấu tạo của hệ thống thiết bị 3- Nguyên lý hoạt động 4- Chế độ vận hành và bảo dưỡng 5- Khai thác sử dụng trong xét nghiệm hóa sinh 6- Các phần mềm xử lý số liệu 7- Các hư hỏng thường gặp. 8- Bảo trì sữa chữa và thay thế các bộ phận www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMiv MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Nhiệm vụ của luận văn Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách các từ viết tắt vii CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ HẤP THỤ 1 1.1 Giới thiệu về ánh sáng trong môi tr ường 1 1.2 Sự hấp thụ ánh sáng 1 1.2.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng 1 1.2.2 Giải thích theo quan niệm cổ điển 1 1.2.3 Định luật Beer-Lambert về sự hấp thụ ánh sáng 2 1.2.4 Hệ số hấp thụ 2 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC Đ ỊNH NỒNG ĐỘ CỦA HỆ THỐNG 4 2.1 Giới thiệu các phương pháp phân tích xác đ ịnh nồng độ 4 2.1.1 Quang 4 2.1.2 Sắc ký 4 2.1.3 Điện hoá 4 2.2 Xác định nồng độ dựa vào Spectrophotometer 4 2.2.1 Giới thiệu 4 2.2.2 Mối quan hệ giữa nồng độ với Asorbance v à Transmittance 4 2.2.3 Tách ánh sáng đơn sắc từ nguồn sáng nhiều thành phần 6 2.2.4 Cách xác định nồng độ 7 2.3 Xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc (ISE) 9 2.3.1 Giới thiệu 9 2.3.2 Phương pháp đo 10 2.3.3 Lý thuyết chung 12 2.3.4 Nguyên lý đo 13 2.4 Sử dụng phương pháp thống kê tính sai số và quy hồi tuyến tính 15 2.4.1 Giới thiệu. 15 2.4.2 Đo đạc sai số 15 2.4.3 Giá trị trung bình 16 2.4.4 Độ lệch chuẩn 16 2.4.5 Phương pháp quy hồi tuyến tính 16 www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMv 2.4.6 Ứng dụng phương pháp thống kê xây dựng đường chuẩn… 17 CHƯƠNG 3. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ 20 3.1 Top view 20 3.1.1 Sample tray 20 3.1.2 Dilution Probe (DPP) 21 3.1.3 Dilution Mixer (DMIX) 22 3.1.4 Dilution Tray (DTT) 22 3.1.5 Dilution Washer (DWUD) 22 3.1.6 Sample Probe (SPP) 23 3.1.7 Reaction Tray Washer (WUD) 23 3.1.8 Reaction Tray (RRV) 24 3.1.9 Reaction Mixer 2 (MIXR2) & Reaction Mixer 1 (MIXR1) 25 3.1.10 Reagent Probe 2 (RPP2) & Reage nt Probe 1 (RPP1) 26 3.1.11 Reagent Tray 2 (RTT2) & Reagent Tray 1 (RTT1) 26 3.1.12 Spectrophotometer 27 3.2 Front view 28 3.2.1 Ngăn kéo ISE 28 3.2.2 Ngăn ISE 29 3.2.3 Các bơm nằm ngang 30 3.2.4 Các bơm thẳng đứng 30 3.2.5 Display panel & power panel 31 3.3 Rear view 31 3.4 Các thành phần của ISE 32 3.4.1 Vị trí bơm đệm & dung dịch đệm 33 3.4.2 Vị trí của dung dịch Reference ISE 33 3.4.3 Vị trí của bơm nhu động 34 3.4.4 Các bộ phận của bơm đệm 34 3.4.5 Điện cực ISE & O-rings 35 3.4.6 Điện cực ISE & vật liệu đệm 35 3.5 Workstation 36 3.6 Hệ thống chuyển tải mẩu 37 CHUƠNG 4. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG & VẬN HÀNH 38 4.1 Giới thiệu 38 4.2 Nguyên tắc hoạt động đối với phép phân tích đo Absorbance 38 4.3 Nguyên tắc hoạt động đối với phân tích sử dụng điện cực chọn lọc 39 4.4 Quá trình định chuẩn 41 4.4.1 Quá trình định chuẩn cho ISE 41 4.4.2 Quá trình định chuẩn đối với hệ thống phân tích 41 www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMvi 4.5 Thời gian định chuẩn lại 42 4.6 Vận hành 44 4.6.1 Bắt đầu mỗi ngày 44 4.6.2 Kiểm tra các thành phần phân tích 47 4.6.3 kiểm tra thuốc thử 51 4.6.4 Thực hiện Starup wash (Wash 3) 54 4.6.5 Quá trình xử lý mẩu 55 4.6.6 Bắt đầu chạy 58 4.6.7 Cuối mỗi ngày 60 CHƯƠNG 5. BẢO TRÌ THIẾT BỊ 61 5.1 Lịch bảo trì 61 5.2 Các bộ phận thay thế dành cho khách hàng sử dụng thiết bị 62 5.3 Bảo trì đối với hệ thống phân tích 64 5.3.1 Bảo trì hằng ngày 64 5.3.2 Bảo trì hằng tuần 65 5.3.3 Bảo trì hằng tháng 66 5.3.4 Cứ mỗi hai tháng 69 5.3.5 Cứ mỗi ba tháng 70 5.3.6 Cứ mỗi bốn tháng 71 5.4 Các quy định bắt buộc 74 5.4.1 Bổ sung Reaction bath oil bottle 74 5.4.2 Bản sao dự phòng của System parameter 74 5.4.3 Thay thế các probe không còn hoạt động tốt 74 5.5 Bảo trì đối với hệ thống ISE 75 5.5.1 Hằng ngày 75 5.5.2 Hằng tuần 75 5.5.3 Hằng tháng 75 5.5.4 Cứ mỗi ba tháng 75 5.6 Báo cáo chạy mẩu trong thời gian thực 82 5.7 Cờ báo hiệu 83 5.8 Các lỗi thường gặp và cách khắc phục 84 CHƯƠNG 6. KHAI THÁC SỬ DỤNG TRONG XÉT NGHIỆM 86 6.1 Những xét nghiệm theo dõi bệnh 86 6.2 Số lượng Test xét nghiệm có thể cài đặt trên hệ thống ADVIA 1650 88 Tài liệu tham khảo 105 Phụ lục A 106 Phụ lục B 109 www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMvii Danh sách các từ viết tắt STT Từ viết tắt Giải thích 1 CDEV1 Reaction tray wash unit drain valve 1 2 CDEV2 Reaction tray wash unit drain valve 2 3 CDEV3 Reaction tray wash unit drain valve 3 4 CDP-1 Drain pump 1 5 CDP-2 Drain pump 2 6 CTT Calibrator / control sample tray (inner tray) 7 CV Coefficient of variation 8 CWEV Reaction tray wash unit drain valve 9 DCEV Cuvette conditioner valve 10 DCP Dilution probe wash pump 11 DIP Dilution probe aspiration pump 12 DMEV Dilution mixer wash valve 13 DMIX Dilution tray mixer 14 DMUD Dilution mixer (up and down) 15 DOP Dilution probe discharge pump 16 DPEV1 Dilution probe valve 1 17 DPEV2 Dilution wash cup valve 2 18 DPEV3 Dilution wash cup valve 3 19 DPPLR Sample-dilution probe (rotating left and right) 20 DPPUD Sample-dilution probe (up and down) 21 DTEV1 Reaction tray detergent valve 1 22 DTEV2 Dilution wash cup valve 2 23 DTP1 Reaction tray wash pump 1 24 DTP2 Reaction tray wash pump 2 25 DTT Dilution tray 26 DWEV1 Dilution wash valve 1 27 DWEV2 Dilution wash valve 2 28 DWP1 Dilution-cuvette wash pump 1 29 DWP2 Dilution-cuvette wash pump 2 30 DWUD Dilution tray wash unit 31 FV Factor Value 33 LAS Laboratory automation system 32 LWP Water supply pump 33 Mark A result flag 34 MCR Electrolyte analyzer (ISE) mixer 35 MIX-1 Mixer 1 www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMviii 36 MIX-2 Mixer 2 37 MLR-1 Mixer 1 (rotating) 38 MLR-2 Mixer 2 (rotating) 39 MUD-1 Mixer 1 (up and down) 40 MUD-2 Mixer 2 (up and down) 41 MWEV1 Reaction tray mixer wash valve 1 42 MWEV2 Reaction tray mixer wash valve 2 43 RBC-1 Barcode reader for reagent tray 1 44 RBC-2 Barcode reader for reagent tray 2 45 RP1 Reagent dispensing pump 1 46 RP2 Reagent dispensing pump 2 47 RPEV1-1 Reagent probe 1 valve 1 48 RPEV1-2 Reagent probe 2 valve 1 49 RPEV2-1 Reagent wash cup 1 valve 2 50 RPEV2-2 Reagent wash cup 2 valve 2 51 RPPLR-1 Reagent probe 1 (up and down) 52 RPPLR-2 Reagent probe 2 (up and down) 53 RPPUD-1 Reagent probe 1 (up and down) 54 RPPUD-2 Reagent probe 2 (up and down) 55 RRV Reaction tray 56 RTT-1 Reagent tray 1 57 RTT-2 Reagent tray 2 58 RWP1 Reagent-wash pump 1 59 RWP2 Reagent-wash pump 2 60 Sample Idee Sample Identification Number 61 SBC Sample barcode reader 62 SCP Sampling probe wash pump 63 SP Sample aspiration/dispense pump 64 SPEV1 Sample probe valve 1 65 SPEV2 Sample probe valve 2 66 SPPLR Sample probe (rotating) 67 SPPUD Sample probe (up and down) 68 STT Sample tray 69 VDEV1 Drain valve 1 70 VDEV2 Drain valve 2 71 VIEV1 Drain valve 1 72 VIEV2 Drain valve 2 73 VIEV3 Drain valve 3 74 VOEV1 Vacuum valve 1 75 VOEV2 Vacuum valve 2 76 VP Vacuum pump 77 WCV Switching valve www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAMix 78 WEV Water supply tank valve 79 WP1 Reaction tray wash pump 1 80 WP2 Reaction tray wash pump 2 81 WP3 Reaction tray wash pump 3 82 WUD Reaction tray wash unit www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM1 CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ 1.1 Giới thiệu về ánh sáng trong môi tr ường [1, 7] Khi một chùm sáng truyền qua một môi trường vật chất như chất rắn, chất lỏng hoặc khí, nó bị ảnh hưởng theo 2 cách chính: là cường độ ánh sáng giảm và vận tốc truyền trong môi trường nhỏ hơn trong chân không. Cường độ sáng giảm chủ yếu do ánh sáng bị hấp thụ v à trong một số trường hợp còn do hiện tượng tán xạ ánh sáng. Ảnh hưởng của môi trường đến vận tốc truyền quang được thể hiện ở hiện tượng tán sắc. 1.2 SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG 1.2.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng [1, 8] Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song có cường độ Io vuông gốc vào một lớp môi trường có độ dày L. nếu bỏ qua hiện tượng mất ánh sáng do phản xạ và tán xạ mà cường độ I của ánh sáng ra khỏi môi tr ường bị giảm đi ( tức là I<Io) thì còn có sự hấp thụ ánh sáng bởi môi trường. hiện tượng hấp thụ ánh sáng có thể được giải thích theo thuyết cổ điển và thuyết lượng tử. Hình 1.1 1.2.2 Giải thích theo quan niệm cổ điển [8] Sự hấp thụ ánh sáng là kết quả của sự tương tác của sóng điện từ (sóng ánh sáng) với vật chất. Dưới tác dụng điện trường của sóng ánh sáng có tần số  với các electron của nguyên tử và phân tử dịch chuyển đối với hạt nhân tích điện dương và thực hiện dao động điều hòa với tần số . Electron dao động trở thành nguồn phát sóng thứ cấp. Do sự giao thoa của sóng tới v à sóng thứ cấp mà trong môi trường xuất hiện sóng có biên độ khác với biên độ của sóng www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM2 tới. Do đó, cường độ của ánh sáng sau khi qua môi tr ường cũng thay đổi: không phải toàn bộ năng lượng bị hấp thụ bởi các nguyên tử và phân tử được giải phóng dưới dạng bức xạ mà có sự hao hụt do sự hấp thụ ánh sáng. Năng lượng bị hấp thụ có thể chuyển thành các dạng năng lượng khác, ví dụ năng lượng nhiệt, khi đó vật sẽ bị nóng l ên. 1.2.3 Ðịnh luật Beer-Lambert về sự hấp thụ ánh sáng [1, 3, 7, 8] Giả sử môt chùm tia sáng đơn sắc song song có cường độ Io rọi vuông góc vào môi trường đồng tính có chiều dày L được giới hạn bởi hai mặt song song. Do có sự hấp thụ mà cường độ ánh sáng ra khỏi môi trường là I<Io. Chia mẩu vật thành vô số các lớp mỏng có độ dày dx, chọn phương x là phương truyền của chùm tia sáng còn gốc tọa độ O nằm ở mặt trước của môi trường mà ánh sáng đi qua. độ giảm cường độ dI trong lớp mỏng có độ d ày dx của chất hấp thụ tỉ lệ với độ dày dx và với cường độ của ánh sáng tới. ta có: dxIdI .. (1.1) Dấu trừ chỉ sử giảm cường độ khi ánh sáng đi qua môi tr ường, α là hệ số suy giảm. để tính cường độ I của ánh sáng khi đi qua môi tr ường chất, ta lấy tích phân biểu thức (1) từ x=0 đến x=L như sau: L o o LI I e I I LIIdx I dI o . 0 .lnln.      (1.2) Ở đây α là hệ số suy giảm, đặc trưng cho độ giảm của cường độ ánh sáng khi đi qua môi trường, được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường. Nó không phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng mà phụ thuộc vào bản chất của vật chất . Như vậy, cường độ ánh sáng truyền qua môi trường hấp thụ giảm theo hàm số mũ. 1.2.4 Hệ số hấp thụ Hệ số hấp thụ α phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng vì thế ta nói sự hấp thụ có tính chọn lọc. với chất có α ít thay đổi theo bước sóng ta nói chất đó hấp thụ không chọn lọc. Trong thực tế hầu hết các chất đều hấp thụ chọn lọc. ri êng đối với các chất khí loãng, hệ số hấp thụ đối với hầu hết các bước sóng gần bằng không chỉ trừ một vài miền quang phổ rất hẹp (độ rộng v ài trăm Ao). www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM3 Hình 1.2 Hình 1.3 Quan sát hình 1.2 ta thấy có các vạch hấp thụ rất mạnh. Các cực đại ứng với tần số cộng hưởng của electron trong nguyên tử. Ðối với các khí đa nguyên tử, ta quan sát được các vạch hấp thụ nằm sát nhau tạo thành dãy hấp thụ. Cấu trúc của những dãy hấp thụ phụ thuộc vào thành phần và cấu tạo của các phân tử. Vì thế nghiên cứu quang phổ hấp thụ ta có thể biết cấu tạo phân tử. Ðó là nội dung của phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ. Các chất rắn, lỏng và khí ở áp suất cao cho ta các đám hấp thụ rất rộng (hình 1.3). Khi tăng áp suất của chất khí, các vạch hấp thụ rộng ra và khi áp suất rất cao thì phổ hấp thụ của chất khí rất giống v ới phổ hấp thụ của nó ở trạng thái lỏng. Ðiều đó cho thấy sự mở rộng các vạch quang phổ l à biểu hiện của sự tương tác giữa các phân tử. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM4 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỦA HỆ THỐNG XÉT NGHIỆM SINH HÓA ADVIA 1650 2.1 Giới thiệu các phương pháp phân tích xác đ ịnh nồng độ [1, 7] 2.1.1 Quang: đo độ hấp thụ (hay còn gọi là đo màu), quang phổ tử ngoại khả kiến, quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ nguyên tử, quang phổ huỳnh quang, phổ tia X…. 2.1.2 Sắc ký: sắc ký bản mỏng, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí, sắc ký trao đổi ion, sắc ký điện di mao quản, sắc ký ghép khối phổ LC -MS, GC-MS. 2.1.3 Điện hóa: đo thế, chuẩn độ điện thế, điện cực chọn lọc ion, các kỹ thuật đo dựa trên quan hệ đường dòng-thế (volt-Ampe). Tuy nhiên trong luận văn này, liên quan đến hệ thống thiết bị, ta chỉ xét 2 phương pháp xác định nồng độ đó là phương pháp đo độ hấp thụ và phương pháp sử dụng điện cực chọn lọc ion. 2.2 Xác định nồng độ dựa vào máy Spectrophotometer 2.2.1 Giới thiệu Spectrophotometer là một thiết bị được sử dụng để đo cường độ ánh sáng có thể đi qua một dung dịch. do vậy ta có thể sử dụng nó để đo nồng độ của một chất trong dung dịch bằng cách sử dụng định luật Beer-Lambert: nồng độ của một chất trong dung dịch tỉ lệ với cường độ ánh sáng được hấp thụ bởi dung dịch và tỉ lệ nghịch logarithm của hệ số truyền qua bởi dung dịch. 2.2.2 Mối liên hệ giữa nồng độ (C) với độ hấp thụ (A) và hệ số truyền qua (T) Định luật Beer-Lambert Hình 2.1: Ánh sáng truyền qua dung dịch. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM5     FactorTC FactorA kL AC TkCLA TkCL T I III kCLkCL       )/1log( 1log 1log 1010 0 0 (2.1) Ở đây: - Io = cường độ của ánh sáng tới - I = cường độ của ánh sáng sau khi qua dung dịch - k = hệ số suy giảm (constant) - C = nồng độ của dung dịch - L= bề dày của dung dịch mà ánh sáng đơn sắc truyền qua - T=I/I0 hệ số truyền qua hoặc T=100*I/I 0(%) - A= Absorbance Phường trình biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ có dạng tuyến tính: FactorAC  Hình 2.2: Biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thu A Phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ truyền qua www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM6 có dạng sau:  TFactorC 1log Hình 2.3: Biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và % độ truyền suốt T. 2.2.3 Tách ánh sáng đơn sắc từ nguồn ánh sáng nhiều th ành phần Định luật Beer-Lambert chỉ nói nếu ánh sáng tới là đơn sắc , còn ánh sáng nhiều thành phần thì nó bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc. ví dụ như ánh sáng trắng là chùm sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có bước sóng từ 380nm đến 750nm, mắt của chúng ta v à não nhận biết được các bước sóng khác nhau như các màu khác nhau. Một vài bước sóng nằm gần nhau và màu của nó sẽ thấy được như sau: Bảng 2.1: Dãy sóng ánh sáng nhìn thấy 400-435 nm Violet 480-580 nm Green 595-610 nm Orange 435-480 nm Blue 580-595 nm Yellow 610-750 nm Red Hình 2.4: Phổ ánh sáng nhìn thấy www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM7 Bảng 2.2: Một số dãy bức xạ được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị Kiểu bức xạ Dãy tần số (Hz) Dãy bước sóng Kiểu lan truyền gamma-rays 1020-1024 <1 pm Nuclear X-rays 1017-1020 1 nm-1 pm inner electron ultraviolet 1015-1017 400 nm-1 nm outer electron visible 4-7.5x1014 750 nm-400 nm outer electron near-infrared 1x1014-4x1014 2.5 µm-750 nm outer electron molecular vibrations infrared 1013-1014 25 µm-2.5 µm molecular vibrations microwaves 3x1011-1013 1 mm-25 µm molecular rotations, electron spin flips radio waves 1 mm nuclear spin flips Ta thường sử dụng ánh sáng có bước sóng từ vùng tử ngoại cho đến một phần vùng hồng ngoại (200nm đến 1100nm) để xác định Absorbance của dung dịch cần đo nồng độ. Spectrophotometer có thể tán sắc nhiều thành phần thành các bước sóng khác nhau bởi lăng kính. thiết bị có thể chọn tia tới có bước sóng xác định bằng cách quay lăng kính. Ánh sáng đi v ào cuvette chứa đựng dung dịch cần đo và một phần bị hấp thụ bởi chất ở trong dung dịch (đó là chất hóa học có khả năng hấp thụ ánh sáng) tại b ước sóng xác định. Phần Ánh sáng đơn sắc sẽ truyền qua và đập vào tế bào quang điện ở phía bên kia của cuvette và phát sinh ra dòng điện lúc đó tín hiệu điện sẽ được đo (từ tín hiệu quang chuyển thành tín hiệu điện), Spectrophotometer có thể đọc được độ truyền suốt (T) hoặc absorbance (ABS) trực tiếp trên thiết bị đo. 2.2.4 Cách xác định nồng độ [7] Absorbance của một dung dịch chưa biết sẽ tỷ lệ với nồng độ, vì vậy chúng ta dễ dàng xác định nồng độ của dung dịch đo bằng phương pháp so sánh absorbance với absorbance của dung dịch chuẩn đã biết nồng độ. Do vậy nồng độ cần tìm sẽ là: )( )()()( knowAbsorbance unknowAbsorbanceknowionConcentrat unknowionConcentrat  (2.2) www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM8 Đường cong chuẩn sẽ biểu diễn mối quan hệ giữa absorbance v à concentration, có thể pha chế nhiều chất chuẩn và đo tại mỗi bước sóng đặc trưng. Từ các đường chuẩn và độ hấp thu của mẫu tại các bước sóng đó, ta có thể xác định nồng độ của các cấu tử có trong dung dịch. Ví dụ đường cong chuẩn sử dụng Methylene Blue hòa tan trong nước: pha loãng dung dịch methylene blue từ dung dịch gốc có nồng độ xác định, mỗi mẩu chuẩn có độ pha loãng khác nhau được đưa vào spectrophotometer, đo độ hấp thu tại bước sóng 490nm. Bảng dữ liệu: Bảng 2.4: Số liệu Absorbance đạt được khi đo tại bước sóng 490nm [Methylene Blue] (g/L) AbS490nm 3 0.251 5 0.383 6 0.416 7 0.570 8 0.682 ? 0.720 Hình 2.5: xây dựng đường chuẩn của Methylene Blue www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM9 Sau khi đã xây dựng xong đường cong chuẩn, để xác định nồng độ Methylene blue trong một mẫu bất kỳ ta chỉ cần đo absorbance của dung dịch. Giả sử absorbance của dung dịch Methylene Blue đo đ ược là 0.72 thì từ đồ thị đường cong chuẩn ta có thể dễ d àng xác định được nồng độ của dung dịch Methylene là 9g/L. 2.3 Xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc ion (ISE) [1, 2, 5, 6] 2.3.1 Giới thiệu Biosensor là một cảm biến tạo ra một tín hiệu điện tưng ứng với nồng độ của các chất hóa sinh mà ta phân tích. Những Biosensors này được sử dụng đo nồng độ của dung dịch dựa tr ên các nguyên tắc vật lý để hoạt động. Cơ thể được cấu tạo bởi nhiều tế bào sống, những tế bào này cơ bản giống như là một nhà máy hóa chất đưa vào là chất dinh dưỡng đã được chuyển hóa và đưa ra là các chất thải, các tế bào xây dựng nên một hệ thống cơ quan trong cơ thể. Các chức năng và trạng thái của một hệ thống c ơ quan được xác định bởi việc đo đạc các thông số hóa chất đầu v ào và đầu ra của tế bào. Các xét nghiệm (Test) tại bệnh viện hoặc phòng mạch nhằm phân tích các thành phần hóa học bình thường hay không bình thường có trong cơ thể. Từ máu ta có thể xác định được các thông số như: pH, PO2, PCO2, hematocrit, hemoglobin tổng cộng, O2 bão hòa, chất điện phân bao gồm các ion: Na, K, Ca, và Cl; Các chất dạng chuyển hóa bao gồm: glucos e, lactate, creatinine, urea, và uric acid … Vấn đề là kết quả phân tích bị biến đổi do sự chậm trễ của quá tr ình xét nghiệm phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị phân tích. Một điều trở ngại nữa là một vài trung tâm xét nghiệm phân tích các mẩu bệnh phẩm đ ã không kiểm tra và sử dụng các điện cực bị lỗi làm cho việc phân tích không còn chính xác nữa do vậy quá trình điều trị sẽ gặp nhiều trở ngại mà người bị thiệt thòi nhất đó chính là bệnh nhân. Bảng 2.5: Các chỉ số bình thường trong máu Hóa chất Đơn vị Nồng độ bình thường Thận và khoáng chất Sodium (Natrium) mmol/L 136 - 145 Potassium (Kalium) mmol/L 3,5 - 5,5 www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM10 Chloride mmol/L 96 - 108 Bicarbonate mmol/L 20 - 32 Urea mmol/L < 8,0 Creatinine mmol/L 0,04 - 0,11 Uric acid mmol/L 0,12 - 0,40 Calcium, toàn phần mmol/L 2,10 - 2,60 Calcium, chỉnh mmol/L 2,10 - 2,60 Phosphate mmol/L 0,8 - 1,4 Magnesium mmol/L 0,7 - 1,0 Gan Bilirubin, toàn phần umol/L < 21 Gamma GT U/L < 35 ALP U/L < 120 ALT U/L < 35 AST U/L < 35 Protein, toàn phần g/L 60 - 80 Albumin g/L 35 - 50 Globulins g/L 23 - 35 Mỡ trong máu Triglyceride mmol/L Rec <1.9 Cholesterol mmol/L Rec < 5,5 HDL-Cholesterol mmol/L 0,9 - 2,4 LDL-Cholesterol mmol/L < 3,5 Tỉ lệ Chol/HDL < 4,4 2.3.2 Phương pháp đo Cả hai phương pháp đo điện thế trực tiếp và phương pháp đo điện thế bằng cách dựa vào đường chuẩn đều yêu cầu phải đo xuất điện động (Emf) giữa một điện cực chỉ thị và điện cực tham chiếu của hệ thống v à hai điện cực này cùng nằm trong một hệ thống. trong thực tế khi nhắc đến đo điện thế thì người ta sẽ nghĩ đến standard hydrogen electrode (SHE). Ngày n ay người ta kết hợp điện cực chỉ thị v à điện cực tham chiếu trong một hệ thống điện cực và nó được gọi là “điện cực kết hợp”. Thiết bị đo điện thế giữa điện cực chỉ thị v à điện cực tham chiếu thích hợp với dòng điện nhỏ, các phản ứng điện cực là không đáng kể, và hiệu điện thế đo được về cơ bản giống điện thế của màng tế bào. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM11 Việc đo đạc dùng Volt kế có thể đo cả hai, đó là giá trị pH và giá trị mV. Vì điện thế thường rất nhỏ nên tín hiệu thường được khuếch đại nhiều lần trước khi đo (mạch khuếch đại với điện trở v ào rất cao). mặc dù có một vài dòng điện xuất hiện trong khi đo đạc, tuy nhiên nó quá thấp nên hầu như không ảnh hưởng đến nồng độ ion trong dung dịch đang kiểm tra. T ình huống này cũng cho phép kéo dài hơn quá trình đo đạc mà không cần phải thay đổi nhiều. thiết bị thông thường là đọc giá trị pH và mV, nhưng cũng có thể đọc ion hoạt tính (hay concentration) của mẩu . Hình 2.6: Cấu tạo của điện cực chọn lọc ion Bảng 2.6: Một số kiểu điện cực chọn lọc ion Type Some species sensed Solid state Glass Crystal H+,Na+,K+ Br-, Cd2+, Cl-, CN, Cu2+, F-, I-, Pb2+, S=, SCN- Liquid membrane Ion exchange Neutral carriers Impregnated polymer membrane Ca2+, Cl-, K+, NO3- K+ (valinomycin) Na+ (monensin) Cl-, Br-, I-, S= Miscellaneous Gas Immobilised enzymes CO2, NH3(NH4), SO2, O2 Glucose, oxidase, urease, amino acid oxidase, lysine oxidase, etc www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM12 2.3.3 Lý thuyết chung Không có ISE nào là chọn lọc duy nhất đối với một loại ion đặc biệt n ào đó. Do đó sự xuất hiện của các loại ion khác sẽ l àm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của ISE, các hoạt động gây nhiễu có thể ở v ài dạng, như phụ thuộc vào vật liệu của điện cực và sự trao đổi ion, và nó có thể ảnh hưởng đến các ion và một số chất hóa học khác. ISE hoạt động dựa vào phương trình Nicolsky(2.3) cho glass electrode. Trong khi đang phát triển glass electrode th ì người ta đã nhận ra các đáp ứng pha trộn của hydrogen và sodium sẽ được mô tả bởi phương trình Eisenmann (2.4). Ở đây nồng độ có thể sử dụng thay v ì hoạt độ. E = constant ± 0.06log(Ci + Kij.Cj) (V) (2.3) ở đây: E = điện thế (V) Ci = nồng độ của ion đơn mà các ion này là đáp ứng chủ yếu đối với điện cực (ví dụ: H+) Cj = nồng độ của ion đơn được cung cấp vào Kij = hệ số chọn lọc ion Dấu ± sẽ sử dụng dấu + cho cation -selective và dấu – cho anion-selective. Phần lớn các đáp ứng đối với nồng độ C i, hệ số Kij phải nhỏ, ở đây màng chất lỏng ISE đáp ứng chủ yếu liên quan đến ion đôi, và sự nhiễu bởi các ion đơn, phương trình (2.3) được sữa đổi như sau: E = constant ± 0.06/zilog(Ci + Kij.Cj2) (V) (2.4) Ở đây: E = điện thế (V) zi = điện tích ion mà các ion này là đáp ứng chủ yếu đối với điện cực (e.g. , Ca2+) Ci = nồng độ của ion đôi mà các ion này là đáp ứng chủ yếu với điện cực (e.g., Ca2+) Cj = nồng độ của ion đơn được cung cấp vào (e.g., Na+) Kij = hệ số chọn lọc ( bao gồm các ion chuyển động qua m àng chất lỏng). www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM13 2.3.4 Nguyên lý đo [1, 6] Phương trình điện thế NERST         )(96500 273 /314.8 ln CF CT molJR V C C nF RTE o o i     (2.5) Đo đạc giá trị pH hoàn toàn dựa vào điện cực thủy tinh (Glass electrode), tính hiệu điện điện thế sẽ được đo khi một dung dịch khác có độ pH (ở mặt ngoài của màng) chưa biết tiếp xúc với màng điện cực thủy tinh. Điện cực thủy tinh là một loại điện cực chọn lọc ion đặc biệt v à màng điện cực của nó chỉ đáp ứng với các ion đặc biệt này. Hầu như ion hydro ở bên ngoài màng là nguyên nhân cấu trúc silicate của thủy tinh dẫn được các điện tích dương vào dung dịch ở bên trong màng điện cực. theo phương trình điện thế Nesrt ta có: E = constant - 0.06/zilogCo (V) (2.6) Ở đây: Zi= ion charge (điện tích ion) Co = ion activity (hoạt độ ion) Đối với các ion có hóa trị 1 như là H+, Na+,K+… tương ứng với zi=1 và đối với Cl- thì zi=-1. phương trình (2.6) được viết lại: E = constant - 0.06logCo (V) (2.7) Đối với điện cực thủy tinh chọn lọc ion hydrogen th ì ta có pH=-log[H+] cho nên ta sẽ có E = constant- 0.06pH (V) (2.8) Đối với điện cực chọn lọc ion K + cũng tương tự như điện cực chọn lọc H+ tuy nhiên chỉ khác nhau ở chổ là màng chọn lọc của điện cực K+ thì www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM14 chỉ đáp ứng các ion K+ mà thôi còn đáp ứng với các ion khác th ì coi như là không ảnh hưởng. E = constant - 0.06log[K+]o (V) (2.9) Đối với điện cực chọn lọc ion Na+ cũng tương tự như các điện cực chọn lọc ion khác và màng điện cực này chỉ đáp ứng đối với các ion Na + mà thôi còn đáp ứng đối với các ion khác là không ảnh hưởng. E = constant - 0.06log[Na+]o (V) (2.10) Đối với điện cực chọn lọc ion Cl- cũng tương tự như các điện cực chọn lọc ion khác và màng điện cực chọn lọc ion khác nhưng khác ở chổ là màng chọn lọc ion của điện cực Cl - chỉ đáp ứng đối với các ion Cl - và các đáp ứng của các ion khác đối với màng này là không ảnh hưởng. E = constant + 0.06log[Cl-]o (V) (2.11) Xét điện cực chọn lọc ion H+ dùng để xác định pH. Điện thế thay đổi qua màng điện cực khoảng 60mV/1 đơn vị pH. Bởi vì mức sắp xếp pH của cơ thể là 0.06 pH, cái đo pH có điện thế thay đổi 0.1mV. Sau đây là 3 loại màng điện cực chọn lọc ion được sử dụng trong hệ thống ADVIA 1650: - Na: Crown ether membrane. - K: Crown ether membrane. - Cl: Super-layer solid molecule orientation membrane. - Reference electrode: Silver/silver chloride . Hầu như tấc cả các ISE đều đặt dung dịch có pH đ ã biết vào bên trong màng điện cực và dung dịch có pH chưa biết đặt bên ngoài màng điện cực, thường thì axít HCl có pH xác định được sử dụng đặt bên trong màng điện cực. một điện cực tham chiếu, th ường được sử dụng là loại điện cực Ag/AgCl hoặc là điện cực calomel, và chúng được đặt vào trong dung dịch này, một điện cực tham chiếu thứ 2 đ ược đặt trong mẩu bệnh phẩm, một salt bridge (cầu muối) được nằm trong phạm vi điện cực tham chiếu để ngăn chặn các thành phần hóa chất khác của mẩu bệnh phẩm l àm ảnh hưởng đến điện thế của điện cực tham chiếu. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM15 Điện thế đi qua màng điện cực thủy tinh thì được khuếch đại lên nhiểu lần, vì tín hiệu điện thế thường rất nhỏ nên cần phải được khuếch đại nhiều lần vì vậy điện trở vào của bộ khuếch đại điện áp của thiết bị đo pH n ày vô cùng cao, do điện trở bên trong của điện cực pH khoảng là 10-100MΩ. Phương trình điện thế Nesrt cho ta biết rằng điện thế sinh ra bởi điện cực sẽ thay đổi theo nhiệt độ của mẩu bệnh phẩm v à dung dịch tham khảo (reference solution). Do vậy ta phải làm cố định nhiệt độ của dung dịch v à mẩu bệnh phẩm cần đo để cho điện thế đo đ ược là không thay đổi theo nhiệt độ. Và nhiệt độ cố định đó thường là 37oC , một yêu cầu khác nữa là sự hiệu chỉnh nhiệt độ có thể l àm thay đổi các hằng số được sử dụng để chuyển đổi từ điện thế điện thế sang đơn vị pH bởi hằng số này đã được xác định ở một nhiệt độ trước đó. 2.4 Sử dụng phương pháp thống kê tính sai số và quy hồi tuyến tính. 2.4.1 Giới thiệu. [9] Các nhà khoa học đã sớm phát hiện ra nhiều phương pháp đo không chính xác, nó đòi hỏi phải có kỹ năng, sự sáng suốt và cần có một chút sáng tạo để hiểu các thông tin có thể đến, sự đo đạc ảnh hưởng như thế nào?, và sự đo đạc không hoàn thiện ở chổ nào?, đây là một phần lớn trong việc phân tích của nhiều cuộc thí nghiệm vì sự hiểu biết và thực tế nó là một vấn đề rất quan trọng. khoa học thống kê được sử dụng để cung cấp một phương pháp phù hợp cho việc sử lý dữ liệu những phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi, đặc trưng của việc sử lý dữ liệu từ phương pháp này là rất là dễ hiễu. 2.4.2 Đo đạc và sai số Trong sinh vật học cũng như trong tự nhiên, việc đo đạc đóng vai trò quan trọng trong các cuộc thí nghiệm. một phép đo chính xác và vật thể mà ta đo đạc thực tế nó đại diện cho một hiện tượng có thực, để đo đạc mà có ý nghĩa, thì độ tinh cậy và chính xác phải cao. Độ tinh cậy được thiết lập bởi các điều kiện của sự đo đạc và các kết quả khác trong các lần đo đạc khác. Thông thường thì việc đo đạc được lập lại vài lần (đủ lần) để đảm bảo độ tin cậy có thể đạt được. kiểm tra sự thay đổi cũng cần phải tính toán các giới hạn của độ chính xác trong quá trình đo đạc. Lỗi có thể được hình thành ở những dạng khác nhau có thể là một ẩn số mà ta không thể đo được, theo lý thuyết giá trị thực là giá trị thường được lấy trung bình hoặc đo đạc để tập hợp dữ liệu. lỗi là một phần của nhiều sự đo đạc và sự thay đổi là một tính chất các tập hợp dữ liệu. mà nguồn gốc www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM16 thường là do bản chất bên trong nó (những biến đổi vốn có trong hệ thống đo đạc, thỉnh thoảng nó lại có sự thay đổi khá lớn trong hệ thông sinh vật học) và có sự biến đổi do quá trình đo đạc. 2.4.3 Giá trị trung bình Giả sử ta có các giá trị đo được như sau: X1, X2, X3,…, XN thì giá trị trung bình của các số đo này là: N X X N i  1 (2.12) 2.4.4 Độ lệch chuẩn Đo đạc các giá trị thay đổi có mối quan hệ với giá trị trung bình. công thức tính độ lệch chuẩn như sau:   1 1 2     N XX S N i (2.13) 2.4.5 Phương pháp quy hồi tuyến tính Đây là phương pháp xây dựng đường thẳng tốt nhất bằng cách dự a trên các điểm dữ liệu chuẩn. Giả sử ta có các điểm M1(x1,y1), M2(x2,y2),…, MN(xN,yN) mà các điểm này có thể sẽ nằm trên một đường thẳng nào đó theo phương tr ình y= mx + b vậy để xác định đường thẳng này ta cần xác định hệ số góc m và hằng số b của nó. Để xác định hệ số góc m và b ta tiến hành như sau:       xmyb Sxx Sxy m yyxxSxy yySyy xxSxx ii i i         . 2 2 (2.15) www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM17 Từ đây ta dễ dàng suy ra được phương trình đường thẳng y = ax + b với các điểm tương ứng đã cho trước. 2.4.6 Ứng dụng phương pháp thống kê để xây dựng đường chuẩn và tính toán sai số. Sau đây là chương tr ình được viết bằng ngôn ngữ visual basic 6.0 dùng để vẽ đường cong chuẩn và tính sai số của hai phương pháp xác định nồng độ, đó là phương pháp xác định nồng độ dựa vào Spectrophotometer thông qua việc đo độ hấp thụ (Absorbance) v à phương pháp xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc ion (ISE) thông qua việc đo điện thế màng. Hình 2.7: Cửa sổ Menu www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM18 Hình 2.8: Biểu diễn đường chuẩn của Na www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM19 Các các điểm chuẩn này được lấy tại hệ thống máy ADVIA 1650 v à sau khi quy hồi tuyến tính nó sẽ có dạng sau (h ình 2.9), để xác định nồng độ ta chỉ cần xác định giá trị Absorbance của phức hợp thuốc thử v à mẩu bệnh phẩm. Hình 2.9: Biểu diễn đường chuẩn của C-Reactive protein (CRP) www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM20 CHƯƠNG 3. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ 3.1 Top view [4] Hình 3.1: Biểu diễn cấu tạo phía trên của hệ thống 3.1.1 Sample tray Sample tray chứa mẩu bệnh phẩm, kiểm tra, định chuẩn, và pha loãng cho sự đo đạc, khay quay để di chuyển mẩu đến vị trí mà mẩu được lấy. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM21 Sample tray có 2 bộ phận: STT (bộ phận ở vành ngoài): được sử dụng cho các mẩu chung và các mẩu tham khảo cho việc định chuẩn multipoint. Nó có hai v ành mỗi vành chứa 42 vị trí (tổng cộng là 84 vị trí). Ta có thể đặt mẩu huyết t ương hoặc nước tiểu vào các vị trí này. Barcode reader dùng để xác định mẩu trên STT. Nó có thể đọc được các loại barcode sau : code 39, code 128, codabar, interleaved 2 of 5. CTT ( bộ phận nằm ở vành trong): được sử dụng để định chuẩn, kiểm tra, và pha loãng đặc biệt, nó có 2 vành, vành lớn có 34 vị trí và vành nhỏ có 27 vị trí (tổng cộng 61 vị trí). CTT đ ược làm lạnh từ 6-140C. Hình 3.2: Sample tray 3.1.2 Dilution Probe (DPP) Cơ chế pha mẩu DPP sẽ hút mẩu từ Sample tray (STT) hoặc l à từ Rack Handler hoặc từ hệ thống băng truyền tự động (LAS) hoặc từ universal rack handler, v à phân phối chúng vào các cuvettes ở dilution tray (DTT), đồng thời pha loãng theo các điều kiện phân tích đặc biệt, sự hút mẩu v à sự phân phối mẩu được thực hiện bởi Bơm pha loãng (dilution pumps) Sử dụng cơ chế pha này, ta phân phối mẩu vào cuvettes của DTT như sau: - Mẩu được pha loãng theo chuẩn pha loãng - Mẩu được pha loãng theo cách pha loãng đặc biệt - Mẩu không được pha loãng www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM22 3.1.3 Dilution Mixer (DMIX) Sau khi được pha loãng tại Dilution tray nhờ DPP th ì dung dịch sẽ được trộn bởi bộ trộn DMIX mỗi khi cuvettes chứa dung dịch đi qua nó. Hình 3.3: DMIX và DTT 3.1.4 Dilution Tray (DTT) Viết tắt của DTT: Dilution Turntable. DTT: chứa 120 cuvette nhựa( 6 bộ của 20), tỉ lệ 1:5 pha lo ãng của mẩu (30µl mẩu và 120 µl nước muối sinh lý), thể tích lớn nhất l à 300 µl, việc làm lại kiểm tra đo độ hấp thụ bắt đầu từ DTT. 3.1.5 Dilution Washer(DWUD) Cơ chế rửa Dilution tray DWUD sẽ rửa các cuvettes của Dilution tray (DTT) sau khi mẩu đ ã được phân tích xong, để các cuvettes này có thể sử dụng lại mà không bị ảnh hưởng bởi các mẩu trước. DWUD có 3 cái vòi, mỗi cái vòi làm việc trên các cuvette khác nhau, DWUD thực hiện rửa 3 cuvette cùng một lúc. Sau khi cuvette được rửa bởi một cái vòi, nó sẽ di chuyển đến vị trí tiếp theo để rữa hoàn tất, trong khi DTT quay, th ì DWUD sẽ được nâng lên, và khi DTT dừng thì nó hạ xuống để rửa cuvette. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM23 Hình 3.4: DWUD 3.1.6 Sample Probe (SPP) Cơ chế lấy mẩu Sample probe (SPP) lấy mẩu từ Dilution tray (DTT) và phân phối vào cuvette của Reaction tray (RRV) để phân tích theo các điều kiện đặc biệt. quá trình hút mẩu và phân phối mẩu được thực hiện bởi sampling pump (SP). Hình 3.5: Sample probe 3.1.7 Reaction Tray Washer (WUD) Cơ chế rửa của WUD Reaction washer (WUD) rửa các cuvette của Reaction tray (RRV) sau khi mẩu đã được phân tích xong, để những cuvette n ày được sử dụng ở lần tiếp theo mà không bị ảnh hưởng do các mẩu trước đó. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM24 Hệ thống rửa WUD có 7 vòi, mỗi cái thực hiện một chức năng rửa khác nhau, và mỗi cái vòi làm việc trên những cuvette khác nhau, và chúng thực hiện rữa các cuvette cùng một lúc. Sau khi một cuvette được rửa bởi một vòi, nó sẽ di chuyển đến vị trí tiếp theo để quá trình rửa được hoàn tất. khi mà RRV quay, thì hệ thống rửa WUD sẽ được nâng lên. Chất lỏng để rửa phải được duy trì ở nhiệt độ 37 oC ± 0.1 oC, để phù hợp với nhiệt độ được duy trì ở RRV. Hình 3.6: WUD 3.1.8 Reaction tray (RRV) Cứ mỗi mẩu phân tích, th ì Reagent probes (RPP1 và RPP2) s ẽ phân phối thuốc thử vào cuvette của Reaction tray (RRV). Sau đó Sample probe (SPP) sẽ phân phối mẩu đã được pha loãng vào cuvette. Và chúng được trộn bởi bộ trộn Reaction mixers (MIXR1 v à MIXR2). khi Reaction tray quay và đưa các cuvette qua spectrophotometer, ở đây Absorbance của các cuvette này sẽ được đo. Sau khi phân tích xong, các cuvette này sẽ được rửa bởi Reaction washer (WUD). RRV chứa 221 cuvette với 13 bộ, mỗi bộ gồm 17 cuvette. Mỗi cuvette n ày có thể chứa một lượng chất lỏng từ 80 đến 300 ml. Trong các phân tích này, cuvette của RRV luôn được duy trì ở nhiệt độ ổn định là 37 °C bằng cách là các cuvette này được nhúng vào thùng phản ứng ( Reaction tank), trong th ùng này chứa một cái bể dầu và dầu trong bể được duy trì ở 37 °C. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM25 Hình 3.7: RRV 3.1.9 Reaction mixer 2 (MIXR2) & Reaction mixer 1 (MIXR1) Bộ trộn của Reaction tray (RRV) gồm MixR1 v à MixR2 dùng để trộn mẩu và thuốc thử trong cuvette của RRV mỗi khi chúng đi qua vị trí của 2 bộ trộn. Cả hai bộ trộn đều ở vị trí gần Reagent probes (RPP). MixR1 trộn mẩu với thuốc thử 1 (R1). MixR2 trộn mẩu với thuốc thử 2 (R2). Hình 3.8: MixR1, MixR2 và Wash ports www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM26 3.1.10 Reagent Probe 2 (RPP2) & Reagent Probe 1 (RPP1) Cơ chế lấy thuốc thử Reagent probes (RPP1 và RPP2) l ấy thuốc thử từ Reagent tray (RTT1 v à RTT2) và chúng được phân phối vào các cuvette của RRV cho phân tích, theo các điều kiện đặc biệt. quá tr ình lấy mẩu và phân phối mẩu được thực hiện bởi Reagent pumps (RP1 và RP2). Hình 3.9: RPP1, RPP2 và Reagent probe 1,2 wash port 3.1.11 Reagent tray 2 (RTT2) & Reagent tray 1 (RTT1) RTT1 và RTT2 chứa các bình thuốc thử để sử dụng cho quá tr ình phân tích vị trí của các bình thuốc thử này là từ 1-46 , còn các vị trí từ 47-50 là dùng để chứa các bình thuốc rửa, RPP1 và RPP2 sẽ lấy thuốc thử theo yêu cầu và phân phối vào các cuvette của RRV cho quá trình phân tích. Mỗi khay có 50 vị trí. RTT1 chứa Reag ent 1 và RTT2 chứa Reagent 2. Một loại thuốc thử có thể được sử dụng với nhiều test: và một test có thể sử dụng hơn một loại thuốc thử. Mỗi Reagent tray có một Barcode reader (RBC -1 và RBC-2). www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM27 Hình 3.10: RTT1 và RTT2 3.1.12 Spectrophotometer Spectrophotometer đo số lượng ánh sáng bị hấp thụ bởi dung dịch trong cuvettes tại 14 bước sóng riêng biệt (từ 340 nm đến 850 nm) . Cứ mỗi 3 giây, RRV sẽ đưa các cuvette chứa các dung dịch (sample và reagent) đến trước cái đèn halogen, tại đây ánh sáng đơn sắc của đèn sẽ được truyền qua cuvette. Tùy thuộc vào phức màu tạo được mà ta sẽ chọn bước sóng thích hợp cho quá tr ình đo Absorbance trong lúc đ ịnh chuẩn. Photometer sẽ đo Absorbance cơ bản dựa trên định luật Beer lambert và Absorbance Phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng tới, cường độ của ánh sáng truyền qua, độ đục của phức hợp (phụ thuộc v ào nồng độ) và bề dày quang học của cuvette. Nhiệt độ của đèn halogen được duy trì ổn định bởi cooling tank. Năng lượng bên ngoài của đèn halogen được theo dõi trong lúc kiểm tra cell blank và sau mỗi lần phân tích, người điều khiển phải có sự điều chỉnh nếu ánh sáng đèn không bình thường. Sử dụng cửa sổ Lamp Energy Monitor để theo dõi và đảm bảo là ánh sáng đèn halogen là bình thường. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM28 3.2 Front view Hình 3.11: Front view 3.2.1 Ngăn kéo ISE Hình 3.12 Ngăn kéo ISE Bảng 3.1 Biểu diễn vị trí của các bộ phận trong ngăn kéo ISE 1 Peristaltic pump (PP) 2 Constant temperature bath 6 ISE mixer, MCR nozzle 7 ISE amplifier www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM29 3 Reference solenoid valve (RefSV) 4 Mixer crane (MCR) 5 ISE dilution bowl 8 Reference electrode 9 ISE electrodes (Na, Cl, K) 3.2.2 Ngăn ISE 1 Buffer pump (BP) 2 Buffer pump solenoid valve (BPSV) 3 ISE degassing unit 4 ISE buffer reagent Hình 3.13: Ngăn ISE www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM30 3.2.3 Các bơm nằm ngang 1 Dilution cuvette wash pump 1 (DWP1) 2 Reaction cuvette wash pump 1 ( WP1) 3 Reaction cuvette wash pump 2 ( WP2) 4 Reaction cuvette wash pump 3 ( WP3) 5 Switching valve (WCV) 6 Dilution cuvette wash pump 2 ( DWP2) 7 Reaction cuvette detergent pump 1 (DTP1) 8 Reaction cuvette detergent pump 2 (DTP2) Hình 3.14: Các Bơm nằm ngang 3.2.4 Các bơm thẳng đứng 1 Sampling wash pump (SCP) 2 Sampling pump (SP) 3 Dilution aspiration pump (DIP) 4 Dilution discharge pump (DOP) 5 Dilution wash pump (DCP) 6 Reagent dispensing pump 1 (RP1) 7 Reagent wash pump 1 (RWP1) 8 Reagent dispensing pump 2 (RP2) 9 Reagent wash pump 2 (RWP2) Hình 3.15: Các bơm thẳng đứng www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM31 3.2.5 Display panel and power panel 1 READY 2 START 3 ALARM 4 ISE POS ALARM 5 SYSTEM RESET 6 SYSTEM STOP 7 OPERATE/STANDBY 8 Power lamp lights when the analyzer power is ON Hình 3.16: Bảng năng lượng và các chế độ hiển thị 3.3 Rear view Hình 3.17 Rear view 1 Công tắc chính (cho toàn bộ hệ thống) 2 Bảng cung cấp nước và thoát nước 3 Bảng cầu chì 4 Điểu chỉnh nhiệt độ www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM32 3.4 Các thành phần của ISE Hình 3.18: Sơ đồ hoạt động của hệ thống ISE Bảng 3.2: Biểu diễn vị trí của các bộ phận của s ơ đồ ISE 1 Dilution probe (DPP) 6 Na electrode 2 Sample 7 K electrode 3 Mixer crane (MCR) 8 Cell pot 4 Mixer 9 Reference electrode 5 Cl electrode 10 Reference solution 11 Reference valve 16 Buffer pump valve 12 Peristaltic pump (PP) 17 Buffer pump (BP) 13 Waste block (WB) 18 Degassing unit 14 Heater 19 Buffer solution 15 Manifold www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM33 3.4.1 Vị trí của Bơm đệm ISE (1) & dung dịch đệm (2) Hình 3.19: vị trí bơm đệm và dung dịch đệm ISE 3.4.2 Vị trí của dung dịch reference ISE Hình 3.20: Vị trí của dung dịch Reference ISE www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM34 3.4.3 Vị trí của Bơm nhu động (1) Hình 3.21 Bơm nhu động 3.4.4 Các bộ phận của bơm đệm Buffer pump seal and packing kit - PN 073-0273-01 1 Packing - PN 073-0073-01 2 Syringe seal - PN 073-0087-01 Hình 3.22: Các bộ phận bơm đệm www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM35 3.4.5 Điện cực ISE và 0-rings 1 Dilution bowl holder 2 O-ring - PN 073-0071-01 3 Cl electrode - PN 073-0049-01 4 Na electrode - PN 073-0051-01 5 K electrode - PN 073-0050-01 Hình 3.23: Điện cực chọn lọc và O-rings 3.4.6 Điện cực ISE và các vật liệu đệm Hình 3.24: Điện cực ISE và vật liệu đệm www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM36 3.5 Workstation 1 Printer 2 Monitor 3 Keyboard 4 Mouse 5 Power strip switch. Turns ON/OFF the power for the personal computer, CRT display, printer, and other connected equipment. 6 Personal computer (PC) 1 Sleep ITF board potentiometer 2 Modem connectors 3 Analyzer connector 4 CRT connector 5 Printer connector 6 Serial connectors (COM1, COM2) 7 Keyboard connector 8 Mouse connector 9 PC power connector Hình 3.25: Front view của workstation và Rear view của PC www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM37 3.6 HỆ THỐNG CHUYỂN TẢI MẨU 3.6.1 Các bộ phận của Rack Handler 1 Rack-In slot 2 Load status indicator 3 READY indicator 4 TURN RACK indicator 5 Sample indicator lights (8) 6 Status display 7 STOP indicator (Red LED) 8 Power indicator (Green LED) 9 STANDBY/ON switch 10 Sampling station (LS2) 11 Rack-Out slot 12 Barcode readers 13 Laser station 1 14 Conveyor belts Hình 3.26 Hệ thống băng truyền Rack Handler 3.6.2 Các bộ phận của Universal rack handler 1 Laser Station 1 (LS1) 2 Conveyor 1 3 Conveyor 2 4 Main PCB chasis 5 Cross drive 6 Conveyor 3 7 Sampling Station (LS2) 8 Outfeed Tray 9 READY/STANDBY switch 10 Infeed pusher arm 11 Infeed tray 12 Display panel 13 Rack-load status indicator 14 Rack-load status indicato 15 Outfeed tray Hình 3.27: Hệ thống băng truyền Universal Rack Handler www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM38 CHƯƠNG 4. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG & VẬN HÀNH 4.1 Giới thiệu Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650 l à một hệ thống tự động hóa rất cao, hệ thống này phân tích nồng độ các chất dựa vào huyết thanh, huyết tương hoặc nước tiểu, và nó có hai chế độ phân tích: Chế độ phân tích dựa vào spectrophotometer để đo Absorbance của phức hợp (thuốc thử và mẩu) và tốc độ của phép phân tích này là 1200 Test/giờ. Chế độ phân tích dựa vào điện cực chọn lọc ion (ISE) để xác định nồng độ K, Na, Cl và tốc độ của phép phân tích này là 450 Test/giờ. Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA 1650 n ày dùng để chẩn đoán in vitro. 4.2 Nguyên tắc hoạt động đối với phép phân tích đo Absorbance dựa vào Spectrophotometer sau khi đã xây dựng đường chuẩn xong ta chỉ cần xác đinh Absorbance của phức hợp (thuốc thử và mẩu) ta sẽ dễ dàng xác định được nồng độ cần tìm. quá trình đo đạc Absorbance được thực hiện qua các bước sau: www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM39 Hình 4.1: Các bộ phận của Front view 4.2.1 Thuốc thử R1 sẽ được Reagent probe 1 hút từ khay RTT1 và chúng được phân phối vào các cuvette của khay phản ứng (RRV). 4.2.2 Mẩu chứa trên Sample tray hoặc trên Rack handler sẽ được hút và pha loãng bởi Dilution probe. Sau đó chúng sẽ đ ược phân phân phối vào Dilution tray (DTT), mẩu đã được pha loãng này sẽ được trộn bởi bộ trộn DMIX của Dilution tray. 4.2.3 Một lượng mẩu đã được pha loãng sẽ được hút bởi sample probe và đưa vào các cuvette của Reaction tray (RRV) (thuốc thử đ ã chứa sẵn trong cuvette). Mẩu được pha loãng có thể được lưu trử ở DTT để cho quá tr ình phân tích lại. 4.2.4 Reaction Mixer 1 sẽ trộn thuốc thử của khay RTT1 v à mẩu, Reaction Mixer 2 sẽ trộn thuốc thử của khay RTT2, RTT1 v à mẩu. 4.2.5 Sẽ mất một khoảng thời gian để phản ứng xảy ra ho àn toàn, và khoảng thời gian này sẽ được định rõ trong các phân tích, cứ mỗi 6 giây thông số nồng độ sẽ được xác định bởi spectrophotometer khi RRV di chuyển đưa các cuvette đến phía trước spectrophotometer . 4.2.6 Kết quả của những phân tích này sẽ được In ra, hoặc ta có thể xem chúng trực tiếp trên hệ thống. 4.2.7 Cuvette của RRV sẽ được rửa khi quá trình đo đạc đã hoàn tấc. sau đấy năng lượng đèn sẽ được kiểm tra tại mỗi bước sóng. 4.3 Nguyên tắc hoạt động đối với phép phân tích sử dụng điện cực chọn lọc ion Để đảm bảo độ chính xác trong khi phân tích chất điện phân sử dụng điện cực chọn lọc ion (ISE). Ta sẽ sử dụng mẩu ch ưa pha loãng từ sample tray. Quá trình đo đạc các chất điện phân Nồng độ của K, Na, Cl trong mẩu sẽ đ ược phân tích bởi ISE thông qua quá trình sau. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM40 Hình 4.2: Sơ hoạt động của hệ thống ISE 4.3.1 Dilution probe sẽ hút một lượng mẩu chưa pha loãng. 4.3.2 Buffer pump (BP) sẽ hút buffer solution qua degassing unit v à dung dịch đệm này sẽ được đưa vào cell pot. 4.3.3 Buffer solution sẽ được trộn bởi bộ trộn. 4.3.4 Peristaltic pump (PP) đồng thời hút: Buffer solution qua các điện cực K, Na, Cl. Và điện thế đệm sẽ được đo tại điểm này. Reference solution qua điện cực tham chiếu. 4.3.5 Dung dịch sẽ được loại bỏ qua Waste Block (WB). 4.3.6 Để đo mẩu thì BP sẽ phân phối buffer solu tion vào cell pot và trộn. 4.3.7 DPP sẽ đưa mẩu vào cell pot, sau đó Mixer crane (MCR) s ẽ được hạ xuống và thực hiện trộn mẩu với buffe r solution. 4.3.8 Mẩu được pha loãng với Buffer solution và được trộn bởi bộ trộn. 4.3.9 Như trước, PP sẽ hút buffer và reference solution (lặp lại bước 4). Điện thế mẩu sẽ được đo tại điểm này. 4.3.10 Điện cực chọn lọc ion (ISE) sẽ được rửa bởi Buffer solution. www.bme.vn SVTH: LÊ ĐÌNH CÔNG GVHD: TS. TRẦN BÍCH LAM41 4.4 QUÁ TRÌNH ĐỊNH CHUẨN [3, 4] 4.4.1 Quá trình định chuẩn cho ISE Đặt dung dịch chuẩn vào khay CTT theo vị trí sau: Serum low : 11 Urine low: 13 Serum high: 12 Urine high: 14 a chọn Maint. b chọn ISE OPERATION c trong ô