Xây dựng quy trình kiểm chuẩn thiết bị xét nghiệm sinh hóa đa thông số

Xây dựng quy trình kiểm chuẩn thiết bị xét nghiệm sinh hóa đa thông số Xây dựng quy trình kiểm chuẩn thiết bị xét nghiệm sinh hóa đa thông số Xây dựng quy trình kiểm chuẩn thiết bị xét nghiệm sinh hóa đa thông số luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Họ và tên tác giả luận văn: Bùi Hoài Nam

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Họ và tên tác giả luận văn: Bùi Hoài Nam

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN PHAN KIÊN

L ời nói đầu

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học, công nghệ và đời sống kinh

tế, việc chăm lo sức khoẻ của người bệnh đã đạt được những bước tiến nhảy vọt về

cả lượng và chất Song song với sự hội nhập ngày càng sâu và rộng của nước ta với

thế giới nói chung, về mặt y tế và thiết bị y tế nói riêng, chúng ta đã từng bước tiếp

cận được những thành tựu mới nhất của khoa học điện tử y sinh Trong đó ngoài trình độ chuyên môn ngày càng cao của đội ngũ y, bác sỹ và các kỹ sư quản lý thiết

bị y tế, còn có sự hỗ trợ của các thiết bị xét nghiệm, phục vụ đắc lực cho công tác

chẩn đoán và điều trị Một trong các hệ thống xét nghiệm phổ dụng nhất, có mặt ở

hầu hết các bệnh viện, từ cấp cơ sở đến trung ương là hệ thống xét nghiệm sinh hoá

đa thông số Với sự tự động hoá ngày càng cao, công suất ngày càng lớn và ngày càng phức tạp Cùng với sự toàn cầu hoá, công nghệ điện tử y sinh, cũng như các ngành công nghệ khác đổi thay từng giờ Vì vậy ở một số nơi, đặc biệt là ở cấp cơ

sở trình độ của nhân viên phòng xét nghiệm cũng như các kỹ sư quản lý bảo trì hệ

thống đã hụt hơi, không cập nhật được những sự thay đổi này

Điển hình của việc không theo kịp sự phát triển của công nghệ là trên thực tế các bệnh viện tuyến trung ương không thừa nhận kết quả xét nghiệm của tuyến điều

trị dưới Họ làm lại tất cả các xét nghiệm mà với điều kiện vật chất, tuyến dưới đã

có thể làm Gây lãng phí tiền bạc, sức khoẻ của bệnh nhân, cũng như kéo dài thời gian điều trị Các tuyến trung ương sở dĩ phải làm như vậy là để bảp đảm uy tín điều trị của mình Như vậy với lượng tài chính đầu tư cho mạng lưới xét nghiệm sinh hoá rộng khắp là một con số không nhỏ, nhưng kết quả thu được là rất hạn chế Nhiều kỹ sư điện tử tốt nghiệp đã lâu, không có trình độ về công nghệ thông tin, ngoại ngữ, không thể quản lý nổi hệ thống tự động hoá cao như hiện nay với các hoá chất thay đổi độ ổn định, các điện cực mòn theo thời gian… Không những thế các máy xét nghiệm ngoài độ chính xác cao, cấu hình phức tạp, còn được quản lý

bởi các hệ điều hành mới, không những dùng hệ điều hành phổ dụng như Microsoft Windows mà còn dùng các hệ điều hành chuyên nghiệp như Linux, Unix… Từ thực

tế đó việc đưa ra một quy trình kiểm chuẩn cho các hệ thống xét nghiệm là rất cần thiết

Vì những nhu cầu thực tế trên cho công tác xét nghiệm, em đã mạnh dạn

chọn đề tài nghiên cứu về nguyên tắc hoạt đông, cấu tạo quy trình kiểm chuẩn đối

với thiết bị xét nghiệm sinh hoá đa thông số

Để có thể hoàn thành tốt đề tài này, em rất chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô khoa Điện tử viễn thông – ĐHBK Hà nội đã truyền đạt kiến

thức và phương pháp nghiên cứu khoa học, các đồng nghiệp tại phòng thiết bị bệnh

viện Đa khoa Tp Hà tĩnh, bệnh viên E trung ương về tài liệu và đặc biệt là thầy Nguyễn Phan Kiên, đã tận tình hướng dẫn, định hướng cho em xuyên suốt quá trình

thực hiện đề tài

M Ở ĐẦU

bệnh có vai trò đặc biệt quan trọng, quyết định tính mạng, thời gian hồi phục và chi phí cho bệnh nhân Một trong những công cụ trợ giúp hữu hiệu cho công tác điều trị này là các máy xét nghiệm sinh hoá đa thông số, mà sự chính xác của các phép phân tích là nhân tố quan trọng nhất Trên thực tế mặc dù số lượng máy xét nghiệm đã được đầu tư rất nhiều và rộng khắp nhưng chưa có một quy trình chuẩn nào cho công tác kiểm chuẩn các thiết bị này Tuy thời gian và trình độ có hạn nhưng với kinh nghiệm 14 năm làm công tác bảo dưỡng, sửa chữa các máy soi chiếu tại sân bay quốc tế Nội bài, những hệ thống máy soi chiếu này có rất nhiều nét tương đồng

với các thiết bị y tế nói chung và các thiết bị xét nghiệm nói riêng Rút kinh nghiệm

từ những thành công và cả những thất bại trong công tác của mình cùng với sự nghiên cứu một cách nghiêm túc Em quyết đinh chọn đề tài này

chưa có quy trinh kiểm chuẩn các thiết bị xét nghiệm sinh hoá Hiện bộ y tế đã ban hành những quy định, quy trình về nhiều hạng mục thiết bị y tế nhưng mới ở mức

tổng quan và chưa đầy đủ Đề tài này, nhằm mục đích góp phần hoàn thiện hơn các quy định, quy trình trên

của các phương pháp xét nghiệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống thiết bị từ đó đưa ra quy trình kiểm chuẩn các thiết bị xét nghiệm sinh hoá dựa trên đặc điểm cấu tạo và đặc tính của các hoá chất phục vụ cho công tác xét nghiệm

Nhằm giúp cho các nhân viên phòng xét nghiệm hiểu rõ hơn và quản lý tốt hơn các thiết bị mà mình quản lý

Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các máy xét nghiêm

sinh hoá bao gồm các máy xét nghiêm theo phương pháp quang học và các máy điện giải

Ph ạm vi nghiên cứu: Các máy xét nghiêm sinh hoá nhiện đang được sử dụng tại

viên E trung ương và bệnh viên đa khoa thành phố Hà tĩnh

Phương pháp nghiên cứu: Dựa vào tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất, các đinh

luật, phương trình cơ bản của điện tử y sinh cùng kinh nghiệm thực tiễn của bản thân cũng như thực trạng sử dụng tại các bệnh viện nói trên, cùng các tài liệu sổ sách theo dõi của các bệnh viện

Chương 1: Cơ sở lý thuyết của các phương pháp xét nghiệm bao gồm đinh luật Bear –lambert, các phương trình Nicolsky và Eisenmann các cơ sở lý thuyết toán thống kê,

sai số, phương pháp quy hồi tuyến tính

Chương 2: Nguyên tắc cấu tạo của các máy xét nghiệm sinh hóa đa thông số theo phương pháp quang học và điện cực chọn lọc (ISE)

Chương 3: Nguyên lý hoạt động của cả hai loại máy xét nghiệm sinh hoá nói trên Chương 4: Đề xuất quy trình kiểm chuẩn các hệ thống xét nghiệm sinh hoá đa thông

số dựa trên nguyên tắc hoạt động và tính chất hoá lý của các thiết bị, điện cực và hoá

chất phục vụ cho công tác xét nghiệm

Chương 5: Tổng kết đề tài và đưa ra hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài ở mức

thực tế hơn là hệ thống giám sát công tác kiểm chuẩn các thiết bị xét nghiệm sinh hoá

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÉT

NGHI ỆM SINH HOÁ 1.1 Nguyên lý c ủa phương pháp quang phổ hấp thụ

Khi một chùm sáng truyền qua một môi trường vật chất như chất rắn, chất

lỏng hoặc khí, nó bị ảnh hưởng theo 2 hướng: là cường độ ánh sáng giảm và vận tốc truyền trong môi tr ường nhỏ hơn trong chân không Cường độ sáng giảm chủ yếu

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

+ Hiện tượng hấp thụ ánh sáng

Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song có cường độ Io vuông góc vào một

lớp môi trường có độ dày L Nếu bỏ qua hiện t ượng 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<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: Hi ện tượng hấp thụ ánh sáng

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 υ 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 υ 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 song 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 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 lên

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 với cường độ

của ánh sáng tới, ta có:

dI = − α I dx (1)

Dấu trừ chỉ sử giảm cường độ khi ánh sáng đi qua môi trường, α là hệ số suy

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

truyền qua môi trường hấp thụ giảm theo hàm số mũ

Quan sát hình 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 nguyêntử, 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 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 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 Ðiều đó cho thấy sự mở rộng các vạch quang phổ là biểu hiện của sự tương tác giữa các phân tử

1.2 Phương pháp xác định nồng độ của các hệ thống xét nghiệm sinh hoá

+ Phương pháp 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…

+ Phương pháp 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

+ Phương pháp 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)

Bộ cảm ứng quang điện (photometer) là một thiết bị được sử dụng để biến đổi tín hiệu ánh sáng (thu được sau khi bị hấp thụ một phần khi cho một nguồn sáng đơn

sắc chiếu qua một dung dịch) thành tín hiệu điện, từ đó có thể xác định 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 logarit của hệ số truyền qua bởi dung dịch

1.2.3.1 Định luật Beer-Lambert

Hình 4: Ánh sáng truy ền qua dung dịch

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

- C = nồng độ của dung dịch

- L= bề dày của dung dịch mà ánh sáng đơn s ắc truyền qua

- T=I/I0 hệ số truyền qua hoặc T=100*I/I 0(%)

- A= Độ hấp thụ (Absorbance)

Mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ có dạng tuyến tính: C = A × Hệ số

Hình 5: Bi ểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thu A

H ệ số

H ệ số

(1.2)

Mối liên hệ giữa nồng độ và hệ số truyền qua có dạng sau:

C = H ệ số× log(1/T)

Hình 6: Bi ểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ v à hệ số truyền T(%)

1.2.3.2 Tách ánh sáng đơn sắc từ nguồn ánh sáng nhiều thành 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, vậy muốn áp dụng định luật này để tính toán nồng độ dung dịch thì phải tách được ánh sáng đơn sắc Ví dụ ánh sáng trắng

là chùm sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có bước sóng từ 380nm đến 750nm, mắt người và 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:

B ảng 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 7: Ph ổ ánh sáng nhìn thấy

Ki ểu bức xạ Dãy t ần số (Hz) Dãy b ước sóng

B ảng 2: Một số dãy bức xạ được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị

Trên thực tế thường dùng ánh sáng có bước sóng từ vùng tử ngoại cho đến một

phần vùng hồng ngoại (200nm đến 1100nm) để xác định độ hấp thụ của dung dịch cần

đo nồng độ

Bộ cảm ứng quang điện 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 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), bộ cảm ứng quang điện có thể đọc được độ hệ số truyền qua (T) hoặc độ hấp thụ (absorbance -ABS ) trực tiếp trên thiết bị

đo

Hệ số hấp thụ của một dung dịch chưa biết sẽ tỷ lệ với nồng độ, vì vậychúng ta

dễ dàng xác định nồng độ của dung dịch đo bằng phương pháp so sánh độ hấp thụ với

độ hấp thụ của dung dịch chuẩn đã biết nồng độ Do vậy nồng độ cần tìm sẽ là:

N ồng độ (chưa biết ) = N ồng độ (đã biết ) x Độ hấp thụ(chưa biết )

Bộ cảm biến sinh học (biosensor) là một cảm biến tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ

với nồng độ của các chất sinh hoá mà ta phân tích Những bộ cảm biến này được sử

dụng đo nồng độ của dung dịch trong phương pháp xác định nồng độ bằng điện cực

chọn lọc ion (ISE)

Cơ thể được cấu tạo bởi nhiều tế bào sống, những tế bào này hoạt động như

một nhà máy hóa chất với đầu vào là chất dinh dưỡng đã được chuyển hóa và đầu ra là các chất thải, các tế bào tạo thành một hệ thống cơ quan trong cơ thể Các chức năng và

trạng thái của hệ thống cơ quan này được xác định bởi việc đo đạc các thông số hóa

chất đầu vào và đầu ra của tế bào Các xét nghiệm (Test) tại bệnh viện nhằm phân tích các thành phần hóa học trong cơ thể ở mức bình thường hay không bình thường Từ đó

có thể đưa ra phác đồ điều trị cụ thể Các xét nghiệm này được gọi là các xét nghiệm điện giải

Ví dụ, từ máu ta có thể xác định được các thông số như: pH, PO2, PCO2, hematocrit, hemoglobin t ổng cộng, O2 bão hòa, chất điện phân bao gồm các ion: Na,

K, Ca, và Cl Các chất dạng chuyển hóa bao gồm: glucose, lactate, creatinine, urea, và uric acid …

B ảng 3: Các chỉ số bình thường trong máu

Sodium (Natrium)

Potassium (Kalium)

mmol/L mmol/L

136 - 145 3,5 - 5,5

96 - 108

20 - 32

< 8,0 0,04 - 0,11 0,12 - 0,40 2,10 - 2,60 2,10 - 2,60 0,8 - 1,4 0,7 - 1,0

Rec <1.9 Rec < 5,5 0,9 - 2,4

< 3,5

< 4,4

1.2.5.2 Phương pháp

Cả hai phương pháp đo điện thế trực tiếp (điện giải) và phương pháp đo điện thế

bằng cách dựa vào đường chuẩn (quang học) theo định luật Beer-Lambert đều yêu cầu

phải đo suất điện động (Emf) giữa một điện cực chỉ thị và điện cực tham chiếu của hệ

thống Trước đây thường dùng điện cực hydro tiêu chuẩn - standard hydrogen electrode (SHE) Ngày nay người ta kết hợp điện cực chỉ thị và điện cực tham chiếu trong một hệ

thống điện cực và vì thế 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 sử dụng 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 cần được khuếch đại nhiều lần trước khi đo (mạch khuếch đại với trở kháng Zv cao) Đo đạc bằng Volt kế có thể gây ra dòng điện xuất hiện trong dung dịch, tuy nhiên nó quá nhỏ nên hầu như không ảnh hưởng đến nồng độ ion trong dung dịch đang kiểm tra Thiết bị thông thường là đọc giá trị pH và mV, nhưng cũng có

thể đọc ion hoạt tính (hay nồng độ) của mẫu

Hình 8: C ấu tạo của điện cực chọn lọc ion

Không có ISE nào là chọn lọc duy nhất đối với một loại ion đặc biệt nào đó

Do đó sự xuất hiện của các loại ion khác sẽ làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt

động của ISE ISE hoạt động dựa vào phương trình Nicolsky Nicolsky (1.3) cho điện

cực thủy tinh (glass electrode) Các điện cực pha trộn của hydrogen và Na sẽ được

mô tả bởi phương trình Eisenmann (1 4)

Ở đây nồng độ có thể sử dụng thay vì hoạt độ

Dấu ± sẽ sử dụng dấu + cho điện cực chọn lọc kation và dấu – cho điện cực

chọn lọc anion Phần lớn các đáp ứng đối với nồng độ Ci, hệ số Kij phải nhỏ, ở đây màng chất lỏng ISE đáp ứ ng chủ yếu liên quan đến ion đôi và sự nhiễu bởi các ion đơn, phương trình (1.3) viết lại như sau:

zi = điện tích ion mà các ion này là đáp ứng chủ yếu đối với điện cực

Ci = nồng độ của ion đôi mà các ion này là đáp ứng chủ yếu với điện cực

Cj = nồng độ của ion đơn được cung cấp vào

Kij = hệ số chọn lọc (bao gồm các ion chuyển động qua màng chất lỏng) 1.2.5.4 Phương trình điện thế NERST

E = constant - 0.06/zilogCo (V) (1.6)

(1.5)

Ở đây:

Zi= ion charge (điện tích ion)

Co = ion activity (hoạt độ ion)

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 và dung dịch tham khảo (reference solution) Do v ậy ta phải làm cố định nhiệt độ của dung dịch và mẩu bệnh phẩm cần

đo để cho điện thế đo được là không thay đổi theo nhiệt độ Và nhiệt độ cố định đó thường là 37P

o

P

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 điện thế sang đơn vị pH bởi hằng

số này đã được xác định ở một nhiệt độ trước đó

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

Trên thực tế người ta đã phát hiện ra rằng nhiều phương pháp đo không chính xác, mà độ chính xác trong các xét nghiệm là một vấn đề hết sức quan trọng vì vậy khoa học thống kê được sử dụng để cung cấp một phương pháp phù hợp cho việc xử

lý dữ liệu sẽ dược trình bày cụ thể dưới đây

1.3.2.3 Sai s ố

Các giá trị thay đổi có mối quan hệ với giá trị trung bình theo công thức tính sai số như sau:

1.3.2.4 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 M R 1 R(xR 1 R,yR 1 R), MR 2 R(xR 2 R,yR 2 R),…, MR N R(xR N R,yR N R) mà các điểm này

có thể sẽ 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 và hằng số b của nó

Để xác định hệ số góc m và hằng số b ta tiến hành như sau:

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

Đây là cơ sở lý thuyết để xây dựng đường chuẩn trong công tác xét nghiệm sinh hoá

(1.8)

(1.9)

C HƯƠNG 2: CẤU TẠO CỦA MÁY XÉT NGHIỆM SINH HÓA

Dựa vào việc nghiên cứu các thiết bị xét nghiệm của nhiều hãng khác nhau

hiện đang được sử dụng tại viện E trung ương như máy xét nghiệm Datapro/Datapro plus, có thể đưa ra cấu hình cơ bản và điển hình của một máy xét nghiệm sinh hoá bao gồm các bộ phận chính sau đây cùng chức năng hoạt động của chúng Dựa vào nguyên tắc hoạt động, cấu hình và thói quen sử dụng của các nhân viên phòng xét nghiệm có thể đề xuất các phương pháp kiểm chuẩn cho các thiết bị này ở phần cuối cùng của luận văn với phương pháp làm việc nghiêm túc dựa trên hiểu biết về kỹ thuật, kinh nghiệm thực tiễn và khảo sát bằng các phiếu thăm dò đối với các nhân viên xét nghiệm

hệ thống điện giải và quang học trên cùng một hệ thống đối với các máy lớn Các hệ

thống xét nghiệm điện giải sử dụng điện cực chọn lọc ion (ISE) để xác định nồng độ

của dung dịch dựa vào hiệu điện thế của điện cực chỉ thị và điện cực tham chiếu Dưới đây sẽ trình bày cấu tạo của cả hai loại máy xét nghiệm dựa theo hai phương pháp trên

2.1 C ấu tạo của hệ thống xét nghiệm sinh hóa theo phương pháp quang học

Hệ thống này gồm các module cơ bản sau:

- 01 PC tương thích IBM, đây là phần điều khiển trung tâm, nơi chứa các phần

mềm được cài đặt cho mục đích giao tiếp với người sử dụng, kiểm tra, hiệu chỉnh các thông số thiết bị, giám sát trạng thái các thành phần chính của hệ thống, sao lưu cấu hình…

- Máy in để in ra kết quả (printer)

- Các khay phản ứng (reaction tray)

- Các khay chứa mẫu (sample tray)

- Các khay pha loãng mẫu trước khi phân tích (dilution tray)

- Các đầu hút (probe) cho mục đích hút các mẫu và thêm thuốc thử vào mẫu

cần phân tích (Sample probe, dilution probe, reagent probe…)

- Hệ thống photometer để thu nhận phần ánh sáng sau khi soi qua hỗn hợp cần phân tích

- Hệ thống các cần trộn (Mixer)

- Hệ thống làm sạch (washer), tùy thuộc vào hệ thống phức tạp hay đơn giản

mà hệ thống rửa khay pha loãng và khay phản ứng là riêng biệt hoặc chung, khi đó

giữa các lần hút mẫu thử và chất thử một máy bơm nhu động được lập trình sẵn sẽ làm sạch đầu hút và làm khô cho tác vụ tiếp theo

- Hệ thống cảm ứng cao độ (level sensor) sử dụng sóng vô tuyến nhằm mục đích dừng các đầu hút trên bề mặt của ống nghiệm

đề (Xung đồng bộ, địa chỉ nguồn và đích), nội dung bản tin và các mã sửa lỗi CRC

- Kết quả của các phân tích sẽ được ghi lên một file tạm trong quá trình xử lý

và kết quả cuối cùng sẽ được ghi trên một file trong hệ thống kết quả để có thể in ra Dưới đây sẽ đi sâu chi tiết hơn về các thành phần này

Hình 9: C ấu hình của một máy xét nghiệm điển hình

Hình 10: Bi ểu diễn cấu tạo phía trên của hệ thống

B ảng 4: Các thành phần của hệ thống xét nghiệm nhìn từ trên xuống (hình 10)

3 Dilution Mixer (DMIX)

Sample tray có chức năng chứa mẫu bệnh phẩm, kiểm tra, định chuẩn và pha loãng để có thể đo đạc, quay khay để di chuyển mẫu đến vị trí mà mẫu được lấy

Sample tray có 2 bộ phận:

- STT (Sample Tray Turnable): Là mâm xoay ngoài được sử dụng cho các

mẫu chung và các mẫu tham khảo cho việc định chuẩn đa điểm (multipoint) Nó có hai vành mỗi vành chứa một nửa vị trí Ta có thể đặt mẫu huyết tương hoặc nước tiểu vào các vị trí này Barcode reader dùng để xác định mẫu trên STT Nó có thể đọc được các loại barcode sau: code 39, code 128, codabar…

- CTT (Calibrator / control sample tray (inner tray)): là bộ phận nằm phía trong được sử dụng để định chuẩn, kiểm tra và pha loãng đặc biệt, nó có 2 vành, vành

lớn và vành nhỏ hơn ở bên trong CTT được làm lạnh từ 6-140C

Hình 11: Sample tray

Cơ chế pha mẫu:

DPP sẽ hút mẫu từ Sample tray (STT) và phân phối chúng vào các cuvettes ở dilution tray (DTT), cuvette là các ống nhựa trong suốt để ánh sáng có thể truyền qua

và không được xây xước tạo ra sự tán sắc ánh sang Đồng thời pha loãng theo các điều kiện phân tích đặc biệt, sự hút mẫu và sự phân phối mẫu vào dilution tray được

thực hiện bởi Bơm pha loãng (dilution pumps)

Sử dụng cơ chế pha này, ta phân phối mẫu vào cuvettes của DTT như sau:

- Mẫu được pha loãng theo chuẩn pha loãng

- Mẩu được pha loãng theo cách pha loãng đặc biệt

- Mẫu không được pha loãng

Sau khi được pha loãng tại Dilution tray nhờ DPP thì dung dịch sẽ được trộn

bởi bộ trộn DMIX mỗi khi cuvettes chứa dung dịch đi qua nó Những hệ thống phức

tạp, đắt tiền mới có các cần trộn này, những hệ thống nhỏ, rẻ tiền thì không có các

cần trộn và số lương các đầu hút cũng như số lượng khay cũng ít hơn.Và như vậy một đầu hút sẽ kiêm nhiều chức năng, trình tự rửa, làm khô cũng sẽ khác

Hình 12: DMIX và DTT

2.1.5 Khay pha loãng - Dilution Tray (DTT)

DTT: chứa các cuvette nhựa, tỉ lệ mẫu được pha loãng theo tỷ lệ 1:5 (30µ l

mẫu và 120 µl nước muối sinh lý), thể tích lớn nhất là 300 µl, việc kiểm tra đo độ hấp

thụ bắt đầu từ DTT

DWUD sẽ rửa các cuvette của Dilution tray (DTT) sau khi mẫu đã được phân tích xong, để các cuvette này có thể được sử dụng lại mà không bị ảnh hưởng bởi các

Hình 13: DWUD

Sample probe (SPP) lấy mẫu 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 mẫu và phân phối mẩu được thực hiện bởi bơm mẫu - sampling pump (SP)

Hình 14: Sample probe

Reaction washer rửa các cuvette của Reaction tray (RRV) sau khi mẫu đã được phân tích xong, để những cuvette này được sử dụng ở lần tiếp theo mà không bị ảnh hưởng kết quả do các mẫu trước đó

Hệ thống rửa WUD có nhiều vòi, mỗi cái thực hiện một chức năng rửa khác nhau và mỗi cái vòi làm việc trên những cuvette khác nhau, chúng thực hiện rửa các cuvette cùng một lúc

Sau khi một cuvette được rửa bởi một vòi, nó sẽ di chuyển đến vị trí tiếp theo

để hoàn tất quá trình rửa 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

Hình 15: WUD

Với mỗi mẫu phân tích, thì đầu hút thuốc thử - Reagent probes (RPP1 và RPP2) sẽ phân phối thuốc thử vào cuvette của Reaction tray (RRV) Sau đó Sample probe (SPP) sẽ phân phối mẫu đã được pha loãng vào cuvette Và chúng được trộn

bởi bộ trộn Reaction mixers (MIXR1 và MIXR2).Với hệ thống nhỏ thì có thể sẽ không có các cần trộn này, khi khay phản ứng quay và đưa các cuvette qua bộ cảm ứng quang điện -spectrophotometer, ở đây độ hấp thụ (Absorbance) của các cuvette này sẽ được đo Sau khi phân tích xong, các cuvette này sẽ được rửa bởi Reaction washer (WUD)

Trong suốt quá trình phân tích, 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 thùng này chứa một cái bể dầu và dầu trong bể được duy trì ở 37°C