Xây dựng hệ thống giám sát bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây

Đây là chương trình được xây dựng với mục đích kiểm soát chất lượng các xét nghiệm có sử dụng thiết bị, trong đó có thiết bị xét nghiệm sinh hóa, tại các khoa/phòng xét nghiệm trong các

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Tất cả dữ liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Phạm Công Chi

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 11

4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài 12

1.2 Nguyên lý phương pháp quang phổ hấp thụ 15

2.2.2 Mối quan hệ giữa nồng độ với độ hấp thụ và hệ số truyền qua 20

2.2.3 Tách ánh sáng đơn sắc từ nguồn ánh sáng nhiều thành phần 21

3.1 Định nghĩa và phân loại thiết bị xét nghiệm sinh hóa 29

3.1.2 Phân loại các thiết bị xét nghiệm sinh hóa 29

3.2 Sơ đồ các khối chính của một thiết bị xét nghiệm sinh hóa 31

3.3 Các phương pháp đo dùng trong thiết bị xét nghiệm sinh hóa 34

CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THIẾT BỊ XÉT NGHIỆM

4.2.2 Kim hút pha loãng mẫu (Dilution probe: DPP) 39 4.2.3 Bộ trộn khay pha loãng (Dilution Mixer: DMIX) 39

4.2.5 Hệ thống bơm rửa khay pha loãng (Dilution washer: DWUD) 40

4.2.6 Kim hút mẫu (Sample probe: SPP) 40 4.2.7 Hệ thống bơm rửa khay phản ứng (Reaction tray washer: WUD) 41

4.2.9 Hệ thống trộn khay phản ứng (Reaction mixer 1 (MIXR1) và

4.2.10 Bộ kim hút thuốc thử (Reagent probe 1 và Reagent probe 2) 43 4.2.11 Khay thuốc thử 1 (RTT1) và khay thuốc thử 2 (RTT2) 44

4.3.5 Đèn chỉ thị và các công tắc thay đổi trạng thái hệ thống 47

4.5 Các thành phần của điện cực chọn lọc 48

4.7.2 Các bộ phận băng truyền Universal Rack handler 51

4.8 Quá trình đo độ hấp thụ bằng quang phổ kế 51 4.9 Quá trình phân tích sử dụng điện cực chọn lọc ion 53

XÉT NGHIỆM

5.1.1 Sự ra đời chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm 56

5.1.5 Đối tượng tham gia và nội dung thực hiện của chương trình 58

5.2 Phương pháp xử lý số liệu trong chương trình 59

5.3 Hướng dẫn quy trình pha và xét nghiệm các chỉ số sinh hóa 60

5.4.1 Phương pháp phân tích số liệu và tiêu chí đánh giá 61

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.2 Quang phổ hấp thụ 17

Hình 2.3 Xây dựng đường cong chuẩn của Methylene Blue 23

Hình 3.1 Sơ đồ khối chính của thiết bị xét nghiệm sinh hóa 31 Hình 3.2 Cấu tạo một hệ thống quang trong máy xét nghiệm sinh hóa 32

Hình 3.4 Đồ thị mô tả phương pháp đo một điểm cuối 35

Hình 4.1 Hệ thống xét nghiệm sinh hóa tự động ADVIA 1650 37 Hình 4.2 Biểu diễn cấu tạo phía trên của hệ thống 38

Hình 4.9 Bộ trộn MIXR1, MIXR2 và các bể rửa kim hút 43 Hình 4.10 Kim hút thuốc thử RPP1, RPP2 và các bể rửa kim hút 43

Hình 4.14 Khoang chứa bơm và dung dịch đệm 46

Hình 4.17 Đèn chỉ thị và các công tắc thay đổi trạng thái hệ thống 47

Hình 4.19 Sơ đồ hoạt động của hệ thống điện cực chọn lọc 48

Hình 4.25 Mặt trước của Workstation và mặt sau của PC 50

Hình 4.27 Hệ thống băng truyền Universal Rack handler 51

Hình 5.1 Biểu đồ phân loại các khoa/ phòng theo Z-score ≤ 2 năm 2011 70 Hình 5.2 Biểu đồ phân loại các khoa/ phòng theo Z-score ≤ 2 năm 2012 70 Hình 5.3 Biểu đồ phân loại các khoa/ phòng theo Z-score ≤ 2 năm 2013 71 Hình 5.4 Biểu đồ phân tích tỷ lệ kết quả không chấp nhận 72 Hình 5.5 Biểu đồ so sánh giá trị Z-score trung bình các loại máy xét

Bảng 5.11 So sánh Z-score trung bình của các loại máy 75

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết bị xét nghiệm là một loại trang bị y tế cơ bản không thể thiếu trong bất

kỳ một cơ sở y tế nào Nhờ có thiết bị xét nghiệm, các xét nghiệm cận lâm sàng dễ dàng được thực hiện, qua đó giúp cho các bác sỹ có thể chẩn đoán và điều trị bệnh cho bệnh nhân Do yêu cầu về các kết quả xét nghiệm cần phải thật chính xác, có độ tin cậy cao và độ lặp lại nên các thiết bị xét nghiệm được chế tạo với độ chính xác

và độ nhạy rất cao Bởi vậy thiết bị xét nghiệm thường rất phức tạp và bắt buộc phải tuân thủ theo một quy trình vận hành sử dụng rất chi tiết và chặt chẽ Bên cạnh đó

về mặt kỹ thuật, các thiết bị loại này luôn yêu cầu phải được bào trì, bảo dưỡng và thay thế phụ kiện tiêu hao theo đúng như khuyến cáo từ nhà sản xuất Tóm lại, thiết

bị xét nghiệm luôn được kiểm soát chất lượng rất chặt chẽ

Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu sâu về thiết bị xét nghiệm tôi đã lựa

chọn đề tài Nghiên cứu Thiết bị xét nghiệm Nhưng do thiết bị xét nghiệm là một

nhóm máy, bao gồm nhiều loại máy khác nhau, nên để phù hợp với một luận văn thạc sỹ, tôi đã lựa chọn máy xét nghiệm sinh hóa là đối tượng nghiên cứu của đề tài, đây là loại máy khá là điển hình trong nhóm thiết bị xét nghiệm Ngoài ra, trong đề tài còn giới thiệu thêm về chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm để kiểm soát chất lượng của các thiết bị xét nghiệm

Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới GS.TS Nguyễn Đức Thuận, các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Công nghệ điện tử và Kỹ thuật y sinh - Viện Điện tử Viễn thông và các Thầy, Cô giáo đã tham gia giảng dạy tôi trong thời gian học và nghiên cứu đề tài đã tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn Xin cảm ơn các đồng nghiệp trong ngành trang thiết bị y tế và gia đình, bạn bè đã luôn khuyến khích, động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và công tác vừa qua

Một vấn đề đặt ra hiện nay là độ tin cậy của các xét nghiệm được thực hiện trên các thiết bị này Như ta đã biết nồng độ các chất có trong máu mà có giá trị trong chẩn đoán đều rất nhỏ, cỡ mmol hoặc micro lít, do đó đòi hỏi các thiết bị xét nghiệm nói chung, cũng như thiết bị xét nghiệm sinh hóa nói riêng cần có độ chính xác và độ nhạy rất cao và yêu cầu chặt chẽ về quy trình sử dụng Tuy nhiên, cho dù thiết bị có độ chính xác cao đến mức như thế nào đi nữa thì sau một thời gian sử dụng vẫn gây ra những sai số nhất định Bởi vậy, việc định kỳ kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng và hiệu chuẩn lại thiết bị là rất cần thiết Trong khi đa số các loại thiết bị có chu kỳ kiểm tra dài (3 tháng, 6 tháng hoặc 12 tháng) thì đối với các thiết bị xét nghiệm việc kiểm tra hiệu chuẩn phải thực hiện hàng ngày, hàng tuần, thậm chí với các thiết bị xét nghiệm điện giải công việc kiểm tra thực hiện hàng giờ Theo quy

trình sử dụng do các Hãng sản xuất thiết bị sinh hóa đưa ra thì công việc kiểm tra chất lượng các xét nghiệm phải được thực hiện hàng ngày bằng các huyết thanh chuẩn Tùy theo từng loại xét nghiệm mà chu kỳ chuẩn lại dài ngắn khác nhau, nhưng dài nhất cũng chỉ khoảng 30 ngày Trên thực tế nước ta hiện nay, do huyết thanh chuẩn giá thành cao nên nhiều phòng xét nghiệm không theo đúng quy trình, vài tuần mới kiểm tra một lần, thậm chí khi thấy bất thường mới chạy huyết thanh chuẩn để kiểm tra Do đó, công tác kiểm soát chất lượng các xét nghiệm cận lâm sàng nói chung, cũng như các xét nghiệm sinh hóa nói riêng, trong những năm gần đây được các cơ quan quản lý Nhà nước rất quan tâm, mà cơ quan trực tiếp nhất là Cục Quản lý khám chữa bệnh/ Bộ Y tế

Bản thân là một cán bộ làm công tác quản lý về trang thiết bị y tế trong Quân đội, tôi luôn trăn trở và suy nghĩ làm thế nào để kiểm soát được chất lượng các phòng xét nghiệm và xây dựng được các phòng xét nghiệm đạt chuẩn ghóp phần nâng cao chất lượng công tác chẩn đoán và điều trị cho bệnh nhân Vì vậy, dưới sự

hướng dẫn của GS.TS Nguyễn Đức Thuận tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu Thiết

bị xét nghiệm” với hy vọng kiểm soát được chất lượng các kết quả xét nghiệm

trong các bệnh viện Quân đội ngày một tốt hơn

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

- Mục đích nghiên cứu của luận văn: Nghiên cứu tổng quan về Thiết bị xét nghiệm sinh hóa Trên cơ sở đó giới thiệu chi tiết hệ thống xét nghiệm sinh hóa tự động ADVIA1650 và chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm Đây là chương trình được xây dựng với mục đích kiểm soát chất lượng các xét nghiệm có sử dụng thiết bị, trong đó có thiết bị xét nghiệm sinh hóa, tại các khoa/phòng xét nghiệm trong các cơ sở y tế Phân tích các số liệu thu được từ chương trình, để từ đó rút ra các kết luận về độ tin cậy của các thiết bị xét nghiệm sinh hóa từ các hãng cung cấp khác nhau

- Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị xét nghiệm sinh hóa và Chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm về các kết quả xét nghiệm sinh hóa

- Phạm vi nghiên cứu: Tổng quan về thiết bị xét nghiệm sinh hóa và phân tích

số liệu thu được từ chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm

3 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu hồi cứu: Dựa trên các tài liệu về máy xét nghiệm sinh hóa, tài liệu về sinh lý máu

- Nghiên cứu tổng hợp, phân loại và đánh giá dựa trên các số liệu thực tế thu thập được từ chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Với các kiến thức tổng quan về thiết bị xét nghiệm sinh hóa trong đề tài này đã cung cấp cho các kỹ sư mới ra trường, các bác sỹ và kỹ thuật viên sử dụng một nền tảng có tính cơ bản nhất để có thể dễ dàng tiếp cận và làm chủ được bất kỳ một hệ thống xét nghiệm sinh hóa nào

Với hướng phân loại so sánh chất lượng theo loại máy xét nghiệm sinh hóa dựa trên các kết quả xét nghiệm thu nhận được từ chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm trong đề tài này, đã cung cấp nhiều thông tin có giá trị cho nhiều đối tượng khác nhau Đó là thông tin giúp các cơ quan quản lý nắm chắc được thực trạng chất lượng kết quả xét nghiệm, cần phải tăng cường kiểm soát chất lượng của loại máy xét nghiệm sinh hóa nào, có cần thiết phải đưa ra thời hạn sử dụng cho các loại máy xét nghiệm sinh hóa hay không Đối với người mua sắm trang bị xét nghiệm sinh hóa các thông tin này là một cơ sở để lựa chọn mua được loại máy đảm bảo chất lượng Đối với bác sỹ và kỹ thuật viên, các thông tin trong đề tài có thể giúp họ biết cần phải làm gì và làm như thế nào để duy trì được chất lượng các kết quả xét nghiệm trên loại máy xét nghiệm mà mình đang sử dụng Cuối cùng, với thông tin về chất lượng của các loại máy xét nghiệm sinh hóa sẽ giúp cho người bệnh có được sự lựa chọn tốt nhất cho việc khám, theo dõi và điều trị bệnh của bản thân

CHƯƠNG 1 CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN 1.1 Sinh hóa máu

Máu là một thành phần tổ chức của cơ thể, thực hiện nhiều chức năng sinh lý quan trọng Máu đi tới mọi bộ phận và cơ quan trong cơ thể, vì vậy, nó có tác động tới các cơ quan, các bộ phận Máu có các chức năng sau: Dinh dưỡng, bài tiết, hô hấp, duy trì thăng bằng acid-base, điều hòa thăng bằng nước, điều hòa thân nhiệt, tham gia quá trình bảo vệ cơ thể nhờ bạch cầu và các kháng thể có trong máu; tham gia điều hòa các chức phận của cơ thể, vận chuyển các chất chuyển hóa

Vì vậy việc nghiên cứu về máu là cực kỳ quan trọng, những thay đổi về chỉ số hóa lý cũng như về những thành phần hóa học của máu cho biết những rối loạn chức năng của một cơ quan hoặc bộ phận nào đó

Máu chiếm khoảng 1/13 trọng lượng cơ thể người (một người nặng khoảng 50

- 60 kg có khoảng từ 4 đến 4,6 lít máu Máu gồm có huyết tương (chiếm 55 - 60 % thể tích máu) và huyết cầu (những yếu tố hữu hình trong máu, bao gồm hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu)

Sau khi thực hiện ly tâm máu toàn phần: toàn bộ phần huyết cầu bị lắng xuống dưới, phía trên là huyết tương (hay còn gọi là huyết thanh bệnh nhân) Huyết tương (huyết thanh) chính là đối tượng của thiết bị xét nghiệm sinh hóa

Khi cơ thể không có bệnh lý, thành phần hóa học của huyết thanh khá ổn định (có sự cân bằng động) Nhưng khi cơ thể bị bệnh nào đó, đặc biệt là những trường hợp rối loạn chức năng các cơ quan như thận, gan, tim, tụy thì sẽ gây ra sự thay đổi về thành phần hóa học của huyết thanh Cụ thể thành phần hóa học của huyết thanh như sau: Huyết thanh gồm 91% là nước, 9% chất khô

+ Thành phần khí: O2 và CO2

+ Các chất vô cơ: Na+, Cl-, K+, Ca2+, Mg2+, P, Fe, Cu, Li+,

+ Các chất hữu cơ: Protêin, Enzym, các chất có Nitơ phi protid, Glucose, Lipid, Cholesterol,

Bảng 1.1 Các chỉ số bình thường trong máu Mẫu Hóa chất Đơn vị Nồng độ bình thường

HDL – Cholesterol mmol/L 0,9 – 2,4 LDL - Cholesterol mmol/L < 3,5

Thiết bị xét nghiệm sinh hóa có nhiệm vụ định lượng các chất hữu cơ có trong huyết thanh Về nguyên tắc, thiết bị xét nghiệm sinh hóa có thể định lượng được tất

cả các thành phần hóa học có trong huyết thanh, nhưng trong thực tế lâm sàng chỉ cần biết định lượng của một số thành phần hữu cơ quan trọng sau: Total Protêin (TP), Albumin (Alb), Amylase (Amy), Transaminase (AST và ALT), Ure, Uric acid (UA), Creatin (Crea), Bilirubin (TBili, DBili), Glucose (Gluco), Triglycerid (Trig), Cholesterol

1.2 Nguyên lý phương pháp quang phổ hấp thụ

1.2.1 Giới thiệu về ánh sáng trong môi trường

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 ánh sáng giảm chủ yếu là do ánh sáng bị hấp thụ và 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

1.2.2 Sự hấp thụ ánh sáng

1.2.2.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng

Hình 1.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng

Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song có cường độ 0 vuông góc với 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 trường bị giảm đi (tức là I < I0) 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

1.2.2.2 Giải thích theo quan điểm cổ điển

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 và sóng thứ cấp mà trong môi trường xuất hiện sóng có biên độ khác với biên độ của sóng tới Do đó, cường độ của ánh sáng sau khi qua môi trường 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 còn có sự hao hụt do sự hấp thụ ánh sáng Năng lượng bị hấp thụ có thể chuyển thành các dạng năng lượng khác như năng lượng nhiệt, khi đó vật sẽ nóng lên

1.2.2.3 Định luật Beer-Lambert về sự hấp thụ ánh sáng

Giả sử một chùm tia sáng đơn sắc song song có cường độ I0 chiếu vuông góc vào môi trường đồng nhất có chiều dày L được giới hạn bởi hai mặt song song Do

có sự hấp thụ cường độ ánh sáng ra khỏi môi trường là I < I0 Chia mẫu 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 dày dx của chất hấp thụ tỉ lệ với độ dày dx và

cường độ của ánh sáng tới Ta có:

dI = – dx (1.1)

Dấu trừ chỉ sự suy giảm cường độ khi ánh sáng đi qua môi trương, là hệ số

suy giảm Để tính cường độ I của ánh sáng khi đi qua môi trường chất, ta lấy tích

phân biểu thức (1.1) từ x = 0 đến x = L như sau:

I

dx I

dI

-

n – n 0 = – L (1.2)

1.2.2.4 Hệ số hấp thụ

Hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng vì vậy ta nói sự hấp thụ có tính chọn lọc Với chất có hệ số hấp thụ 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, riêng đối với 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

Hình 1.2 Quang phổ hấp thụ Hình 1.3 Quang phổ hấp thụ ở áp suất cao

Quan sát hình 1.2 ta thấy có các vạch hấp thụ rất mạnh Các cực đại ứng với tần số cộng hưởng của eclectron trong nguyên tử Đối với các khí đa nguyên tử, ta quan sát được các vạch hấp thụ nằm sát nhau tạo thành dẫy hấp thụ Cấu trúc của những dẫy 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 Đó 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 rộng như 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 với phổ hấp thụ của nó ở trạng thái lỏng Điều đó cho thấy sự mở rộng các quang phổ là biểu hiện của sự tương tác giữa các phần tử

1.3 Sử dụng phương pháp thống kê tính sai số và quy hồi tuyến tính

1.3.1 Giới thiệu

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 với sự đo đạc ánh sáng như thế nào và sự đo đạc không hoàn thiện ở chỗ nào Đây là một phần lớn trong việc phân tích của nhiều cuộc thí nghiệm, vì sự hiểu biết thực tế đó là một vấn đề rất quan trọng Khoa học thống kê được sử dụng để cung cấp một phương pháp phù hợp cho việc xử lý dữ liệu, những phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi, đặc trưng của việc xử lý dữ liệu bằng phương pháp này là rất dễ hiểu

1.3.2 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 có ý nghĩa thì độ tin cậy

và chính xác phải cao Độ tin 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 thiết 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 tế 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 thường là do bản chất trong

nó (những biến đổi vốn có trong hệ thống đo đạc, thỉnh thoảng nó có sự thay đổi khá lớn trong hệ thống sinh vật học) và có sự biến đổi do quá trình đo đạc

(1.4) 1.3.5 Phương pháp quy hồi tuyến tính

Đây là phương pháp xây dựng đường thẳng tốt nhất bằng cách dựa 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 nằm trên một đường thẳng nào đó theo phương trình y = mx + b Vậy để xác định đường thẳng này ta cần xác định hệ số góc m hằng số b của nó Để xác định hệ số góc m và b ta tiến hành như sau :

b ═ y – mX

Từ đây ta dễ dàng suy ra được phương trình đường thẳng y = ax + b với các điểm tương ứng đã cho trước

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ

2.1 Giới thiệu các phương pháp xác định nồng độ

Có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng để xác định nồng độ của một chất đã biết có trong dung dịch, ví dụ như:

+ Phương pháp Quang học: Là phương pháp đo độ hấp thụ (hay còn gọi là đo màu) của ánh sáng đơn sắc, đo 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 … + Phương pháp Sắc ký: Bao gồm 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

+ Phương pháp Điện hóa: Bao gồm phương pháp đo 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 phạm vi luận văn này thì chỉ xem xét đến hai phương pháp xác định nồng độ sau đó là phương pháp đo độ hấp thụ ánh sáng đơn sắc và phương pháp sử dụng điện cực chọn lọc ion

2.2 Xác định nồng độ dựa vào Quang phổ kế (Spectrophotomater)

2.2.1 Giới thiệu

Quang phổ kế (Spectrophotomater) là một thiết bị được sử dụng để đo cường

độ ánh sáng sau khi 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

2.2.2 Mối quan hệ giữa nồng độ với độ hấp thụ và hệ số truyền qua

Định luật Beer -Lambert

Hình 2.1 Ánh sáng truyền qua dung dịch

= 0 10 kCL

I

I

0 = 10 kCL = T

+ Là cường độ của ánh sáng sau khi qua dung dịch

+ k Là hệ số suy giảm (constant)

+ C Là nồng độ dung dịch

+ L Là bề dày dung dịch mà ánh sáng đơn sắc truyền qua

+ A Là độ hấp thụ (Absorbance)

+ T=I/I0 hệ số truyền qua hoặc T=100*I/I0(%)

2.2.3 Tách ánh sáng đơn sắc từ nguồn ánh sáng nhiều thành phần

Định luật Beer-Lambert chỉ nói nếu ánh sáng tới là ánh sáng đơn sắc, còn ánh sáng nhiều thành phần thì nó bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc, như ánh sáng trắng

là chùm sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có bước sóng từ 380 nm đến

750 nm, mắt chúng ta và não nhận biết được các bước sóng khác nhau như các màu khác nhau Một vài bước sóng nằm gần nhau và mầu của nó sẽ được thấy như sau

Bảng 2.1 Bước sóng ánh sáng nhìn thấy 400-435 nm

Violet (tím)

480-580 nm Green (xanh lá cây)

595-610 nm Orange (cam) 435-480 nm

Blue (xanh da trời)

580-595 nm Yellow (vàng)

610-750 nm Red (đỏ)

Hình 2.2 Phổ ánh sáng nhìn thấy

Ta thường sử dụng ánh sáng có bước sóng từ vùng tử ngoại cho đến một phần vùng hồng ngoại (200 nm đến 1100 nm) để xác định độ hấp thụ (Absorbance) của dung dịch cần đo nồng độ

Quang phổ kế (Spectrophotomater) 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 vào 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 bước sóng xác định Phần ánh sáng đơn sắc sẽ truyền qua và đập vào tế bào quang điện ở phần bên kia của cuvette và phát sinh ra dòng điện lúc đó tín hiệu điện sẽ được đo (từ tín hiệu quang sẽ chuyển thành tín hiệu điện), Quang phổ kế có thể đọc được độ truyền suốt (T) hoặc độ hấp thụ (Absorbance: ABS) trực tiếp trên thiết bị đo

2.2.4 Cách xác định nồng độ

Độ hấp thụ của dung dịch chưa biết sẽ tỉ lệ với nồng độ, vì vậy chúng ta dễ dàng xác định được nồng độ của dung dịch đo bằng phương pháp so sánh độ hấp thụ của nó với độ hấp thụ của dung dịch chuẩn đã biết nồng độ

Do vậy nồng độ cần tìm là:

Concentration(unknow)=

(know)Absorbance

(unknow)Absorbance

(know)ion

Concentrat

(2.2) Đường chuẩn sẽ biểu diễn mối quan hệ giữa Độ hấp thụ (Absorbance) và Nồng độ (Concentration), có thể pha chế nhiều chất chuẩn và đo tại mỗi bước sóng

đặc trưng Từ các đường chuẩn và độ hấp thụ của mẫu tại các bước sóng đó ta có thể xác định nồng độ các thành phần có trong dung dịch

Ví dụ đường cong chuẩn của Methylene Blue hòa tan trong nước: pha loãng dung dịch Methylene Blue từ dung dịch gốc có nồng độ xác định, mỗi mẫu chuẩn

có độ pha loãng khác nhau được đưa vào Quang phổ kế, đo độ hấp thụ tại bước sóng 490 nm

Bảng 2.2 Độ hấp thụ đạt được khi đo Methylene Blue tại bước sóng 490 nm

MethyleneBlue (g/L) Abs tại 490nm

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 Độ hấp thụ (Abs) của dung dịch Giả sử Abs của dung dịch Methylene Blue đo được là 0.72 thì từ đồ thị đường cong chuẩn

ta có thể dễ dàng xác định được nồng độ của dung dịch Methylene là 9 g/L

2.3 Xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc ion (ISE)

2.3.1 Giới thiệu

Biosensor là một cảm biến tạo ra tín hiệu điện tương ứng với nồng độ của các chất sinh hóa mà ta phân tích Những Biosensors này được sử dụng đo nồng độ dung dịch dựa trên các nguyên tắc vật lý để hoạt động

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 suất điện động (Emf) giữa một điện cực chỉ thị và điện cực tham chiếu của hệ thống và 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 điện cực Hydro chuẩn (Standard Hydrogen Electrode: SHE) Ngày nay thường có sự kết hợp điện cực chỉ thị và 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 và 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

Việc đo đạc ta dùng vôn 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 khuyếch đại nhiều lần trước khi

đo (mạch khuyếch đại với điện trở vào rất cao) Mặc dù có một vài dòng điện suất 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 Tình huống này cũng cho phép kéo dài hơn quá trình đo đạc mà không phải thay đổi nhiều thiết bị, thông thường là đọc giá trị pH và giá trị mV, nhưng cũng có thể đọc ion hoạt tính (hay concentration) của mẫu

Hình 2.4 Cấu tạo của điện cực chọn lọc ion 2.3.3 Lý thuyết chung

Không có điện cực ISE nào là chọn lọc duy nhất đối với một loại ion đặc biệt nào đó Do đó sự suất hiện của các loại ion khác sẽ làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của ISE, các hoạt động gây nhiễu có thể ở vài dạng, như phụ thuộc vào vật liệu của điện cực và sự trao đổi ion, nó có thể ảnh hưởng tới các ion và một

số chất hóa học khác ISE hoạt động dựa vào phương trình Nicolsky (2.3) cho các điện cực thủy tinh (glass eletrode) Trong khi đang phát triển các điện cực thủy tinh thì phát hiện ra các đáp ứng pha trộn của hydrogen và sodium, các đáp ứng này được mô tả bởi phương trình Eisenmann (2.4) Ở đây nồng độ có thể sử dụng thay

Dấu ( ): sẽ sử dụng dấu (+) cho cation selective và dấu ( ) cho anion selective Phần lớn các đáp ứng đối với nồng độ Ci, hệ số Kij phải nhỏ, ở đây màng

chất lỏng ISE đáp ứng chủ yếu đến ion đôi và sự nhiễu bởi các ion đơn, phương trình (2.3) được sửa đổi như sau:

Cj : Nồng độ của ion đơn được cung cấp vào (Ví dụ: Na+)

zi : Điện tích ion mà các ion này là đáp ứng chủ yếu đối với điện cực (Ví dụ:

] [

Điện cực thủy tinh là một loại điện cực chọn lọc ion đặc biệt và 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:

constant 0,06/zlogC (2.6)

Ta có : + zi: Điện tích ion

+ Co: Hoạt độ ion (ion activity)

Đối với các ion hóa trị I như là H+, Na+, K+ tương ứng với z i 1 và đối với Cl- thì zi -1

Phương trình (2.6) được viết lại:

constant - 0,06log [Na+]o (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

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

constant - 0,06log [Cl- ]o (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, đo độ pH có điện thế thay đổi 0,1mV

Hầu như tất cả các ISE đều đặt dung dịch có pH đã biết vào bên trong màng điện cực và dung dịch có pH chưa biết đặt bên ngoài màng điện cực, thường thì axit HCl có pH xác định được sử dụng đặt bên trong màng điện cực Một điện cực tham

chiếu, thường được sử dụng là loại điện cực Ag/AgCl hoặc là calomel và chúng được đặt vào dung dịch này, một điện cực tham chiếu thứ 2 được đặt trong mẫu bệnh phẩm, một saltbridge (cầu muối) được đặt trong phạm vi điện cực tham chiếu

để ngăn chặn các thành phần hóa chất khác của mẫu bệnh phẩm làm ảnh hưởng đến điện thế của điện cực tham chiếu

Điện thế đi qua màng điện cực thủy tinh thì được khuếch đại lên nhiều lần, vì tín hiệu điện thế thường rất nhỏ nên cần được phải khuếch đại nhiều lần vì vậy điện trở vào của bộ khuếch đại điện áp của thiết bị đo pH này vô cùng cao, đo điện trở bên trong của điện cực pH khoảng 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 mẫu bệnh phẩm và dung dịch tham khảo (reference solution) Do vậy ta phải làm cố định nhiệt độ của dung dịch và mẫu bệnh phẩm cần

đo để cho điện thế đo được là không thay đổi theo nhiệt độ Nhiệt độ cố định đó thường là 0

37 C, một yêu cầu khác nữa là sự hiệu chỉnh nhiệt độ có thể làm thay đổi các hằng số được sử dụng để chuyển đổi từ điện thế sang đơn vị pH bởi hằng số này được xác định ở một nhiệt độ trước đó

CHƯƠNG 3 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO THIẾT BỊ XÉT NGHIỆM SINH HÓA 3.1 Định nghĩa và phân loại thiết bị xét nghiệm sinh hóa

3.1.1 Định nghĩa thiết bị xét nghiệm sinh hóa

Thiết bị xét nghiệm sinh hóa là một loại máy sử dụng công nghệ đo quang phổ hấp thụ để định lượng các thành phần hóa học có trong huyết thanh của con người, chủ yếu là các thành phần hữu cơ như: Total Protêin (TP), Albumin (Alb), Amylase (Amy), Transaminase (AST và ALT), Ure, Uric acid (UA), Creatin (Crea), Bilirubin (TBili, DBili), Glucose (Gluco), Triglycerid (Trig), Cholesterol,

Tất cả các thiết bị xét nghiệm sinh hóa, từ các thế hệ máy đầu tiên cho đến các thế hệ máy ngày nay, đều sử dụng công nghệ duy nhất là đo quang phổ hấp thụ để định lượng nồng độ các chất có trong huyết thanh Mặc dù, có một số hệ thống thiết

bị xét nghiệm sinh hóa hiện nay tích hợp thêm phần xét nghiệm điện giải, cho nên

có thêm phần công nghệ điện cực chọn lọc, nhưng hoàn toàn độc lập với phần công nghệ quang phổ hấp thụ

Xét nghiệm điện giải cũng là các xét nghiệm để định lượng các thành phần hóa học có trong huyết thanh, nhưng là các thành phần vô cơ như: Na+

, Cl-, K+,

Ca2+, Trên thị trường có các thiết bị độc lập chỉ để thực hiện các xét nghiệm điện giải Về mặt nguyên lý thì vẫn có thể sử dụng công nghệ đo quang phổ hấp thụ để định lượng các thành phần vô cơ, tuy nhiên không đạt được độ chính xác bằng công nghệ điện cực chọn lọc, do đó mới phải tách ra làm hai loại thiết bị khác nhau Cũng như thiết bị xét nghiệm khí máu, dùng để định lượng O2, CO2, trong máu, nhưng

là máu toàn phần cho nên cũng phải tách ra thành một loại thiết bị độc lập

3.1.2 Phân loại các thiết bị xét nghiệm sinh hóa

Theo như định nghĩa ở trên thì việc phân loại thiết bị xét nghiệm sinh hóa không thể căn cứ theo công nghệ sử dụng mà chỉ có thể phân loại dựa trên mức độ

tự động trong quá trình thực hiện xét nghiệm của thiết bị Do đó, từ khi ra đời cho đến nay có thể chia thiết bị xét nghiệm sinh hóa thành ba thế hệ chính sau:

+ Thế hệ thứ nhất: Máy xét nghiệm sinh hóa đơn giản, thế hệ này chỉ thực hiện việc đo quang phổ hấp thụ và tính toán ra nồng độ của thành phần cần đo, toàn bộ công việc khác như pha chế thuốc thử vào mẫu huyết thanh cần đo, ủ mẫu, sau đó đưa mẫu vào buồng đo đều phải thực hiện bởi kỹ thuật viên xét nghiệm

+ Thế hệ thứ hai: Máy xét nghiệm sinh hóa bán tự động, thế hệ này ngoài việc

đo quang phổ hấp thụ và tính toán nồng độ thì có thêm hệ thống bơm hút nhu động

để hút mẫu cần đo vào buồng đo Công việc pha chế thuốc thử vào mẫu huyết thanh

và ủ mẫu vẫn được thực hiện bởi các kỹ thuật viên Điển hình của thế hệ máy sinh hóa bán tự động là các Model: RA-50 (của hãng Bayer), Screen Marter 3000 (của hãng Biochemical Systems),

+ Thế hệ thứ ba: Máy xét nghiệm sinh hóa tự động, với thế hệ máy này các kỹ thuật viên chỉ phải chuẩn bị huyết thanh cần đo và lập trình cho máy Toàn bộ các quá trình còn lại như pha thuốc thử vào mẫu huyết thanh, ủ mẫu, bơm hút mẫu vào buồng đo, đo độ hấp thụ và tính toán ra kết quả đều được máy thực hiện một cách tự động theo chương trình mà các kỹ thuật viên đã lập trình cho máy Có thể kể đến một số Model sau: Express Plus, ADVIA 1650 (của hãng Bayer), Hitachi 902 (của hãng Hitachi), Cobas C111 (của hãng Roche), …

Với thế hệ máy thứ nhất và thứ hai, việc xét nghiệm thực hiện rất chậm, mỗi giờ chỉ có thể thực hiện được vài chục xét nghiệm, tiêu tốn nhiều thuốc thử, lượng huyết thanh phải sử dụng nhiều (có nghĩa là phải lấy ra một lượng máu lớn) Nhưng với các hệ thống tự động thì tốc độ xét nghiệm lên đến hàng trăm xét nghiệm trên giờ, thậm chí hiện nay có hệ thống lên đến vài nghìn xét nghiệm trên giờ Đồng thời dung lượng thuốc thử và mẫu huyết thanh chỉ cần cỡ vài chục micro lít, cho nên rất tiết kiệm và hiệu quả

Trên thị trường hiện nay vẫn tồn tại song song thế hệ máy thứ hai và thứ ba,

đó là máy xét nghiệm sinh hóa bán tự động và máy xét nghiệm sinh hóa tự động (thế hệ thứ nhất không còn được sản xuất nữa), bởi sự chênh lệch rất lớn về giá thành giữa hai loại máy và nhu cầu sử dụng khác nhau Với các cơ sở y tế lớn, có số lượng bệnh nhân trong ngày đông thì các hệ thống sinh hóa tự động là lựa chọn tối

ưu, nhưng với những cơ sở y tế nhỏ, lẻ, lượng bệnh nhân trong ngày ít thì loại máy sinh hóa bán tự động thích hợp hơn

3.2 Sơ đồ các khối chính của một thiết bị xét nghiệm sinh hóa

Hình 3.1 Sơ đồ khối chính của thiết bị xét nghiệm sinh hóa

Hình trên đây là sơ đồ các khối cơ bản của một thiết bị xét nghiệm sinh hóa từ thế hệ thứ hai trở lên (ở thế hệ thứ nhất không có Hệ thống bơm hút mẫu) Đối với các máy thuộc thế hệ thứ ba, có thêm một số thành phần sau như: hệ thống băng tải vận chuyển cuvette, khay đựng mẫu, khoang lạnh chứa thuốc thử, đầu đọc mã vạch,

… tuy nhiên đây là các thành phần không cơ bản Dưới đây sẽ giới thiệu chi tiết nhiệm vụ của từng khối

3.2.1 Buồng đo

Là nơi chứa mẫu cần đo, đối với các máy sinh hóa bán tự động, buồng đo thường được thiết kế là một khối thủy tinh chữ nhật có khoang nhỏ ở trong, có một đường dẫn mẫu vào khoang, một đường ra để thải mẫu sau khi đo xong Sau mỗi lần đo mẫu, kỹ thuật viên phải sử dụng nước cất để rửa buồng đo rồi mới tiếp tục đo mẫu tiếp theo Loại buồng đo này sử dụng cho đến khi hỏng thì mới phải thay thế Đối với các máy sinh hóa tự động, buồng đo là các cuvette sử dụng một lần

Hệ thống điều khiển

và xử lý kết quả

Buồng đo

Hệ thống bơm hút

Hệ thống quang

Màn hình

Khối

nguồn

3.2.2 Hệ thống bơm hút

Hệ thống này có nhiệm vụ hút mẫu vào buồng đo để thực hiện phép đo, sau khi đo xong lại đưa mẫu ra khỏi buồng đo Với các hệ thống tự động đó là các kim hút tự động để đưa mẫu huyết thanh vào cuvette, sau đó pha chế thuốc thử vào đó

và bơm nước cất rửa các kim hút sau mỗi lần hút mẫu hoặc hút thuốc thử Các loại bơm hút nhu động và bơm hút dạng pittong thường được sử dụng trong thiết bị xét nghiệm sinh hóa

3.2.3 Hệ thống quang

Hệ thống quang là bộ phận cơ bản, quan trọng nhất của thiết bị xét nghiệm sinh hóa, chúng có nhiệm vụ tạo ra các ánh sáng đơn sắc và thu nhận các ánh sáng đơn sắc sau khi đã đi qua dung dịch cần đo để đo độ hấp thụ ánh sáng đơn sắc của dung dịch đó Độ chính xác của các phép phân tích nồng độ được quyết định bởi hệ thống quang Hay nói cách khác chất lượng của hệ thống quang có tính chất quyết định nhất đến chất lượng của một thiết bị xét nghiệm sinh hóa Sự khác biệt giữa các thế hệ máy xét nghiệm sinh hóa, giữa các Model máy do các hãng sản xuất khác nhau đều xuất phát từ công nghệ chế tạo hệ thống quang Một hệ thống quang bình thường sẽ bao gồm các bộ phận sau: đèn Halogen để phát ra ánh sáng trắng, kính lọc màu dùng để tạo ra các ánh sáng đơn sắc và bộ thu nhận ánh sáng (photodetector)

Hình 3.2 Cấu tạo cơ bản một hệ thống quang trong máy xét nghiệm sinh hóa

Trong hệ thống quang, kính lọc màu có vai trò rất quan trọng, ánh sáng có đơn sắc hay không là do chất lượng của kính lọc màu Bộ phận Kính lọc màu thường được chế tạo là một đĩa tròn, trên đĩa tròn đó đục các lỗ tròn để lắp các mắt kính lọc,

Nguồn sáng Kính lọc màu Khoang đặt

cuvette

Bộ thu nhận ánh sáng

mỗi mắt kính thực hiện lọc một bước sóng ánh sáng đơn sắc Tùy theo từng hãng sản xuất hay thế hệ máy mà trên đĩa tròn này có từ 6, 7 hay 8 mắt kính lọc, tương ứng với 6, 7 hay 8 bước sóng ánh sáng đơn sắc Thông thường, với 7 bước sóng ánh sáng đơn sắc là có thể thực hiện được hầu hết các xét nghiệm huyết thanh cần thiết Với thế hệ máy xét nghiệm sinh hóa đầu tiên, kính lọc màu được điều chỉnh bởi kỹ thuật viên, xoay kính lọc từng nấc một để chọn bước sóng ánh sáng đơn sắc thích hợp Từ thế hệ máy xét nghiệm sinh hóa thứ hai trở lên, kính lọc màu chuyển động nhờ động cơ bước, cho nên việc lựa chọn bước sóng được thực hiện bằng phần mềm điều khiển Sau một thời gian sử dụng kính lọc màu bị nấm mốc sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến kết quả của phép đo, do đó nó phải được kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên

Hình 3.3 Cấu tạo của một loại kính lọc màu

Ngày nay, kính lọc màu như trên được sử dụng trong chế tạo các máy xét nghiệm sinh hóa bán tự động và một số dòng máy xét nghiệm sinh hóa tự động có giá thành thấp Đa số các đời máy xét nghiệm sinh hóa tự động tốc độ cao hiện nay,

sử dụng một công nghệ khác để lọc ánh sáng đơn sắc, đó là công nghệ ứng dụng cách tử Với bộ lọc ánh sáng sử dụng cách tử, có thể điểu khiển chọn lọc được bất

kỳ một bước sóng ánh sáng đơn sắc nào, với chất lượng đơn sắc cao hơn nhiều so với sử dụng kính lọc thông thường Tuy nhiên, do công nghệ chế tạo cách tử rất khó, có thể nói là bí mật riêng của từng hãng, nên giá thành các dòng máy sử dụng

bộ lọc cách tử thường rất là cao

3.2.4 Hệ thống điều khiển và xử lý kết quả

Thực hiện nhiệm vụ điều khiển bơm hút, kim hút, băng tải vận chuyển cuvette, khay đựng mẫu, điều khiển hệ thống quang, lưu giữ các đường cong chuẩn, tính toán và lưu trữ kết quả, tiếp nhận và xử lý các điều khiển từ người sử dụng… Đây là

“bộ não” của thiết bị, chi phối toàn bộ các hoạt động của thiết bị, tốc độ hoạt động của thiết bị phụ thuộc phần lớn vào tốc độ của xử lý của hệ thống điều khiển

3.2.5 Máy in, màn hình LCD và bàn phím

Các bộ phận này được gọi chung là khối giao tiếp, có nhiệm vụ thực hiện giao tiếp giữa người sử dụng và thiết bị Màn hình LCD để hiển thị các trạng thái đã được thiết lập và các kết quả thu được từ các phép phân tích Máy in để in kết quả Còn bàn phím để người dùng nhập dữ liệu và cài đặt thiết bị

3.2.6 Khối nguồn

Cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống

3.3 Các phương pháp đo dùng trong thiết bị xét nghiệm sinh hóa

Có nhiều phương pháp đo và tính toán khác nhau (có khoảng 13 phương pháp) được dùng trong thiết bị xét nghiệm sinh hóa, tuy nhiên hay được sử dụng nhất là 3 phương pháp sau:

3.3.1 Phương pháp đo một điểm cuối (End-point)

Phương pháp này áp dụng đối với các phản ứng có sự ổn định trong thời gian dài Có thể áp dụng để định lượng: Cholesterol, Trig, Gluco, UA, TP, Alb, TBili,

Ví dụ: sau khi cho vào huyết thanh thuốc thử Gluco (Reagent), ủ ở nhiệt độ 37 o

C 5 phút, phản ứng lên màu đỏ và màu đỏ này ổn định trong thời gian tương đối lâu, do

đó chỉ cần thực hiện đo 01 lần là có thể tính ra được nồng độ của Gluco có trong huyết thanh này

Phương pháp đo một điểm cuối có thể biểu diễn bằng đồ thị sau:

Astd: độ hấp thụ của dung dịch chuẩn

Ablank: độ hấp thụ của dung dịch trắng (blank)

Cstd: nồng độ của dung dịch chuẩn

Hình 3.4 Đồ thị mô tả phương pháp đo một điểm cuối 3.3.2 Phương pháp đo hai điểm (Two-point)

Phương pháp này sử dụng để đo với các phản ứng có màu thay đổi theo thời gian Phương pháp đo hai điểm có thể áp dụng để định lượng: Ure, Crea, trong huyết thanh Máy sẽ thực hiện đo 02 lần: sau khi cho vào huyết thanh thuốc thử, ủ khoảng 30 giây đo lần thứ nhất được độ hấp thụ A0, ủ thêm 60 giây nữa đo lần thứ hai được độ hấp thụ A2 Căn cứ vào hai độ hấp thụ này tính ra nồng độ của chất cần

đo theo công thức sau:

Đồ thị biểu diễn phương pháp này như sau:

Hình 3.5 Đồ thị mô tả phương pháp đo hai điểm

3.3.3 Phương pháp đo động học (Kinetic)

Phương pháp này sử dụng để đo các phản ứng có màu thay đổi theo thời gian (có sự thay đổi nhanh) Về bản chất đây là cách đo tốc độ phản ứng Nếu nồng độ của chất cần đo càng lớn thì tốc độ phản ứng càng nhanh Số lần đo trong phương pháp này tối thiểu là từ 03 lần trở lên Đo càng nhiều lần thì kết quả càng chính xác, thông thường thực hiện 04 lần đo Các xét nghiệm sử dụng phương pháp đo động học gồm: ALT, AST, Amy,

Phương pháp đo động học biểu diễn bằng đồ thị sau:

Hình 3.6 Đồ thị mô tả phương pháp đo động học

CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THIẾT BỊ XÉT NGHIỆM

SINH HÓA ADVIA1650 4.1 Giới thiệu

Hình 4.1 Hệ thống xét nghiệm sinh hóa tự động ADVIA 1650

Hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA1650 là một hệ thống tự động hóa rất cao, hệ thống này phân tích nồng độ các chất dựa vào huyết thanh hoặc nước tiểu

Có hai chế độ phân tích được tích hợp trong hệ thống ADVIA1650:

+ Chế độ phân tích dựa vào Quang phổ kế (Spectrophotometer) để đo độ hấp thụ (Absorbance) của phức hợp thuốc thử và mẫu huyết thanh, tốc độ của phép phân tích này là 1200 (Test/giờ)

+ Chế độ phân tích dựa vào điện cực chọn lọc (ISE) để xác định nồng độ K,

Na, Cl, … tốc độ của phép phân tích này là 450 (Test/giờ)

Hệ thống ADVIA1650 có thể hoạt động độc lập hoặc có thể kết nối với các máy khác nhờ hệ thống băng tải máu tự động để tạo ra một phòng xét nghiệm tự động (Auto Lab) Hình 4.1, là hình ảnh tổng thể toàn bộ hệ thống xét nghiệm sinh hóa ADVIA1650, dưới đây sẽ giới thiệu chi tiết các phần của hệ thống này

4.2 Mặt trên (Top view)

Hình 4.2 Biểu diễn cấu tạo phía trên của hệ thống 4.2.1 Khay mẫu (Sample tray)

Hình 4.3 Khay mẫu

Khay mẫu (Sample tray) (1) chứa mẫu bệnh phẩm, mẫu kiểm tra, định chuẩn

và pha loãng cho sự đo đạc Khay mẫu di chuyển quay tròn để mẫu bệnh phẩm đến được vị trí kim hút lấy mẫu (2)

Khay mẫu chia làm hai bộ phận:

+ Bộ phận ở vòng ngoài (STT) được sử dụng cho các mẫu chung và các mẫu tham chiếu dùng cho việc định chuẩn nhiều điểm STT bao gồm hai vòng mỗi vòng chứa 42 vị trí (tổng cộng là 84 vị trí) Có thể đặt mẫu huyết thanh hoặc nước tiểu

vào các vị trí này Đầu đọc Barcode dùng để xác định mẫu trên STT Nó có thể đọc được các loại barcode sau: code 39, code 128, codebar, interleaved 2 hay 5

+ Bộ phận nằm ở vành trong (CTT) được sử dụng để định chuẩn, kiểm tra và pha loãng đặc biệt CTT bao gồm 2 vòng, vòng lớn có 34 vị trí, vòng nhỏ có 27 vị trí (tổng cộng 61 vị trí) CTT được làm lạnh từ 6 đến 14o C

4.2.2 Kim hút pha loãng mẫu (Dilution probe: DPP)

Kim hút pha loãng mẫu (DPP) sẽ hút mẫu từ khay mẫu STT hoặc từ băng tải truyền máu Rack Handler hoặc từ băng tải truyền máu Universal Rack Handler hoặc

từ hệ thống băng truyền tự động (LAS), sau đó phân phối chúng vào các cuvettes ở khay pha loãng (Dilution tray: DTT) (4), đồng thời pha loãng theo các điều kiện phân tích đặc biệt Việc hút mẫu và phân phối mẫu được thực hiệu bởi bơm pha loãng (dilution pumps)

Sử dụng cơ chế pha này, có thể phân chia các cuvette mẫu của DTT như sau: + Mẫu được pha loãng theo chuẩn pha loãng

+ Mẫu được pha loãng theo cách pha loãng đặc biệt

+ Mẫu không được pha loãng

4.2.3 Bộ trộn khay pha loãng (Dilution Mixer: DMIX)

Hình 4.4 Khay pha loãng và bộ trộn

Sau khi mẫu bệnh phẩm được pha loãng tại khay pha loãng (DTT) nhờ kim hút pha loãng (DPP) thì dung dịch này được khuấy trộn bởi bộ phận DMIX (3) mỗi khi cuvette chứa dung dịch đi qua nó

4.2.4 Khay pha loãng (Dilution tray: DTT)

Khay pha loãng (DTT) (4) chứa 120 cuvette nhựa (6 bộ, mỗi bộ có 20 cuvette), tỉ lệ pha loãng thông thường của mẫu là 1:5 (30μl mẫu và 120μl nước muối sinh lý), thể tích lớn nhất là 300μl, việc kiểm tra đo độ hấp thụ bắt đầu từ khay pha loãng (DTT)

4.2.5 Hệ thống bơm rửa khay pha loãng (Dilution washer: DWUD)

Hệ thống bơm rửa khay pha loãng (DWUD) (5) có nhiệm vụ rửa các cuvette trong khay pha loãng ngay sau khi mẫu được phân tích xong, để các cuvette này có thể sử dụng lại mà không bị ảnh hưởng bởi các mẫu trước đó Khoang rửa có 3 vòi bơm, mỗi vòi bơm làm việc trên các cuvette khác nhau, do đó có thể thực hiện rửa 3 cuvette cùng một lúc Sau khi cuvette được rửa bởi một cái vòi nó sẽ di chuyển đến một vị trí tiếp theo để rửa hoàn tất Khi khay pha loãng DTT quay thì kim bơm rửa DWUD sẽ được nâng lên và khi DTT dừng thì nó thì nó sẽ hạ xuống để rửa cuvette