Кровожадный робот на страже здоровья

В Ратгерском университете (США, Нью-Джерси) создали медицинского робота, автоматически выполняющего забор и общий анализ крови. Он объединяет в себе роботизированный модуль для венопункции и фотометрический счётчик форменных элементов крови типа «лаборатория-на-чипе».

В клинической практике широко используются общий анализ крови. Только в США каждый год их выполняется более 2 млрд. Результаты анализов крови во многом определяют дальнейшую тактику врача, но стандартные методики имеют ряд недостатков. Главные из них – это время и человеческий фактор. Образцы крови консервируются и анализируются спустя несколько часов. Часто для этого их транспортируют в другую лабораторию. Анализы разных пациентов легко перепутать. В случае сомнительных результатов врач назначает повторный анализ.

Решение этих проблем исследователи из Ратгерского университета видят в более полной автоматизации процесса за счёт применения роботизированных систем. Они снижают вероятность ошибки лаборанта и позволяют выполнять анализ крови на месте. Результат такого анализа мало уступает по точности классическим лабораторным методам и становится доступен в течение короткого времени после её забора.

Созданный ими робот выполняет прокол вены микроиглой, забирает кровь и прокачивает её в автоматический анализатор. Непосредственно для анализа достаточно крошечной капли объёмом в 25 микролитров (0,025 мл).

Блок анализатора состоит из центрифуги на 10 000 об/мин (она отделяет форменные элементы крови от плазмы) и системы цифровой микроскопии (выполняет автоматический подсчёт лейкоцитов и эритроцитов). Последняя представлена цифровым микроскопом и акриловой трёхслойной пластиной длиной 104 мм. В пластине лазером формируется накопительный резервуар и система микроканалов диаметром до 2 мм. Её верхний и нижний слои имеют толщину 1,5 мм, а средний слой — 0,9 мм.

Кровь движется в микроканалах пластины, а микроскоп подсчитывает число форменных элементов как в резервуаре, так и на финальном участке пробега. Вместе такой комплекс называется «лаборатория-на-чипе».

После центрифугирования в резервуаре накапливается слой эритроцитов, поверх которого располагается слой лейкоцитов. Слои фотографируются миниатюрным флуоресцентным микроскопом, а изображения анализируются программой и сравниваются с референсными для автоматического подсчёта числа форменных элементов. Затем аналогичные измерения выполняются в микроканалах.

схема роботизированного анализатора крови, фото: M.L. Balter et al.
Флуоресцентный микроскоп был построен на базе следующих компонентов:

  • светодиод CreeXPEBlu-1 с рабочей длиной волны 475 ± 35 нм (фиолетовый цвет);
  • дихроичное зеркало (светоделитель Semrock на 506 нм);
  • планарный ахроматический объектива Olympus RMS4X с четырёхкратным увеличением;
  • эмиссионный фильтр (529 ± 24 нм, Semrock)
  • трубчатая линза Thorlabs AC127050A с фокусным расстоянием 50 мм;
  • ч/б камера Firefly MV 0.3 MP Mono с КМОП-матрицей Aptina MT9V022 разрешением 752 x 480 и скоростью съёмки 60 к/с.

Для первичного тестирования и калибровки прибора использовался раствор BMF, содержащий известное количество флуоресцентных меток, имитирующих лейкоциты (микрошарики диаметром 15 мкм).
Оперативность роботизированных систем даёт возможность проводить анализ на месте – без консервации, транспортировки и риска перепутать или испортить образцы. Получив результат анализа крови сразу, врач сможет сделать обоснованные назначения в тот же день, а не отправлять пациента на повторный приём.

Кроме того, портативные автоматические анализаторы крови открывают новые возможности для бригад скорой помощи и медицины катастроф. Имея на руках актуальный анализ крови, они смогут эффективнее оказывать помощь на месте.

«Интеграция миниатюрной роботизированной системы с микрожидкостным флуоресцентным анализатором класса «лаборатория-на-чипе» сочетает в себе точность традиционного анализа крови со скоростью и удобством», – поясняет соавтор исследования Мартин Л. Ярмуш (Martin L. Yarmush) – заслуженный профессор кафедры биомедицинской инженерии в Университете Ратгерса.

Источник: https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S2339547818500048

Загрузка ...
The Robot
Adblock
detector