Ранний доступ · курсы проходят проверку инженерами-практиками
Service EngineerAcademy
01Урок 1 / 6 · 20 min

Семейство лабораторных анализаторов и их общие узлы

Различать основные семейства лабораторных анализаторов, называть общие для них узлы и по этой карте разобраться в незнакомом аппарате за первый час на объекте.

Много аппаратов, одна работа

Зайдите в больничную лабораторию, и вы увидите ряд коробок с разными названиями: биохимический анализатор, гематологический счётчик, иммунохимическая система, анализатор газов крови в реанимации, анализатор мочи на тест-полосках в углу, возможно, коагулометр. Их делают разные производители, внешне они не похожи, и пользователи говорят о них языком медицины: глюкоза, креатинин, лейкоциты, ТТГ, pH, протромбиновое время.

Для инженера они гораздо ближе друг к другу, чем кажется. Каждый делает одну и ту же работу в одном порядке: берёт небольшой отмеренный объём пробы пациента, смешивает его с отмеренным объёмом реагента или дилюента в контролируемых условиях, измеряет физический сигнал (свет, ток, напряжение, импульс) и по калибровке превращает этот сигнал в число. Потом отмывает всё, что касалось пробы, и готовится к следующей. Если вы понимаете эту цепочку, вы разберётесь в любом анализаторе, в том числе в том, который видите впервые.

Это важно, потому что пользователи описывают неисправность через клинический результат: калий высокий, контроли вылетели, тромбоциты низкие. Ваша задача — перевести это обратно на язык цепочки. Неверное число может прийти от пробы, от отобранного объёма, от реагента, от температуры, от источника света, от калибровки или от программы. Большая часть курса о том, как понять, какое звено подвело.

Семейства и что они измеряют

Биохимические анализаторы измеряют вещества, растворённые в сыворотке, плазме или моче: глюкозу, мочевину, креатинин, ферменты, липиды, белки и многое другое. Большинство тестов фотометрические: проба и реагент реагируют в кювете, реакция образует или расходует окрашенное соединение, и анализатор измеряет, сколько света выбранной длины волны проходит через кювету. Многие биохимические анализаторы имеют ещё и модуль ионоселективных электродов (ISE) для натрия, калия и хлора. Небольшие настольные системы, например BioSystems A25 или Human HumaStar 300SR, работают на тех же принципах, что и большие напольные; разница в производительности и степени автоматизации.

Гематологические анализаторы считают клетки крови и определяют их размер. Классический метод — кондуктометрический (импедансный) подсчёт: клетки в электропроводящем дилюенте протягиваются через крошечную апертуру, и каждая клетка на мгновение меняет электрическое сопротивление, давая импульс, высота которого связана с объёмом клетки. Гемоглобин измеряется фотометрически после того, как лизирующий реагент разрушит эритроциты. Простые счётчики с дифференцировкой на три популяции, такие как Sysmex XP-300, работают на импедансе; пятидиффы и большие системы добавляют оптическую проточную цитометрию: клетки по одной проходят через луч лазера, и рассеянный и флуоресцентный свет разделяет типы лейкоцитов.

Иммунохимические анализаторы измеряют гормоны, онкомаркеры, маркеры инфекций и лекарства, часто в очень низких концентрациях. Тест использует антитела, чтобы захватить вещество, обычно на магнитных частицах, затем отмывает всё лишнее и измеряет сигнал от метки. В хемилюминесцентных системах, например SNIBE Maglumi 2000 Plus, метка даёт короткую вспышку света при добавлении стартовых реагентов, и её считает фотоэлектронный умножитель. Из-за этапов отмывки и сепарации механика сложнее, чем в биохимии.

Анализаторы газов крови и электролитов измеряют pH, парциальные давления углекислого газа и кислорода, электролиты, часто глюкозу, лактат и гематокрит, причём электродами, а не светом. Обычно они стоят рядом с пациентом, в реанимации или операционной, и работают на цельной крови, поэтому они одновременно клинически срочные и биологически грязные. Некоторые, например Instrumentation Laboratory GEM Premier 3000, собирают все сенсоры, калибровочные растворы и отходы в один сменный картридж, и значительная часть классического обслуживания уходит в расходник.

Анализаторы мочи читают тест-полоски оптически, а в больших системах ещё снимают или считают частицы осадка. Коагулометры определяют момент свёртывания плазмы механически или оптически. В этом курсе они встречаются реже, но общие узлы те же.

Узлы, общие для всех анализаторов

Снимите крышки с любого из этих аппаратов, и вы найдёте одни и те же функциональные узлы, только скомпонованные по-разному. Выучите их списком: любая неисправность, которую вы встретите, сидит в одном из них или в связи между ними.

  • Работа с пробами: штативы, карусели или держатели пробирок, сканеры штрихкодов, иногда прокалыватель крышек. Они решают, какая проба чья, поэтому сбой здесь может привязать верный результат к чужому пациенту.
  • Иглы и манипуляторы: иглы пробы и реагентов и манипуляторы, которые двигают их по X, Y и Z. На иглах обычно есть датчик уровня жидкости и защита от столкновений.
  • Гидравлика: шприцы или дозирующие насосы, клапаны, трубки, станции промывки, подача дилюента и системной жидкости, вакуум и слив. Этому узлу посвящён урок 3, потому что он даёт больше неисправностей, чем любой другой.
  • Реакционная зона: кюветы, реакционный ротор или камера, мешалки, инкубаторы. Объёмы и тайминг здесь определяют химию.
  • Измерение: фотометр с лампой, фильтрами и детектором; импедансный датчик; проточная ячейка с лазером; электроды; фотоэлектронный умножитель для люминесценции. Об этом урок 4.
  • Термостатирование: подогреваемые роторы или бани, подогреваемые иглы, охлаждаемые отсеки реагентов, все с датчиками и контурами регулирования. Почти любая реакция зависит от температуры.
  • Электроника и ПО: блоки питания, драйверы двигателей, платы датчиков, управляющий компьютер, база результатов и связь с лабораторной информационной системой (ЛИС).

Анализатор не стоит сам по себе

Анализатор — конец цепочки инженерных систем, и многие вызовы, похожие на неисправность анализатора, на деле неисправность этих систем. Большинству биохимических и иммунохимических систем нужна очищенная вода, часто от станции водоподготовки со своими фильтрами, мембранами, накопительным баком и датчиком уровня. Если станция не успевает за потреблением анализатора или её бак показывает «полный», когда он пустой, анализатор сбоит так, что это выглядит случайным. Качество воды задаёт производитель анализатора и стандарты на лабораторную воду; это не просто «дистиллят».

Качество питания тоже важно. В анализаторе чувствительная измерительная электроника и компьютер; провалы, броски и плохое заземление дают слетевшие настройки, сбои запуска и шумный сигнал. Отдельная линия питания и часто ИБП — часть нормальной установки. Электробезопасность самого анализатора, выравнивание потенциалов и измерение токов утечки разобраны в курсе по электробезопасности.

Отходы должны куда-то уходить: в слив, в канистру с датчиком уровня или в герметичный мешок. Забитый слив и залипший датчик уровня отходов останавливают анализаторы каждый день. И само помещение: температура, влажность, прямое солнце на оптику, пыль, вибрация от центрифуги на том же столе. Производители указывают требования к установке; прочитайте их до того, как полезете внутрь.

Кто за что отвечает

Вокруг анализатора три группы людей, и нужно понимать, где начинается и заканчивается ваша работа. Персонал лаборатории ставит пробы, загружает реагенты, проводит калибровки и контроль качества и выполняет ежедневное и еженедельное обслуживание по руководству оператора. Лаборатория отвечает за качество своих результатов. В Казахстане и России ей нужна лицензия на медицинскую деятельность, а многие лаборатории ещё и аккредитованы по ISO 15189 или его национальной версии.

Инженер — больничный, из независимой компании или от дистрибьютора — поддерживает аппарат в механически, электрически и функционально исправном состоянии: ремонт, периодическое ТО сверх задач оператора, регулировки, разрешённые сервисной документацией, и проверка после работ. Производитель даёт документацию, запчасти, ПО и для многих работ — авторизацию. Реагенты, калибраторы и контроли — часть измерительной системы; на большинстве закрытых систем они валидированы вместе с анализатором.

Отсюда два практических правила. Первое: никогда сами не меняйте параметры методик, калибровочные факторы, референсные интервалы и настройки обработки результатов; это зона лаборатории и, где применимо, производителя реагентов. Второе: после любой работы, которая может повлиять на результаты, лаборатория сама решает, когда возобновить исследования пациентов, после своего контроля качества и, где нужно, калибровки. Ваша задача — вернуть аппарат в известном, задокументированном состоянии.

Первый час с незнакомым анализатором

Рано или поздно вас вызовут на модель, которую вы никогда не трогали. Не начинайте с отвёртки. Начните с карты в голове по узлам, перечисленным выше.

Попросите оператора прогнать одну пробу и проследите за ней: где её идентифицируют, какая игла её берёт, куда она идёт, сколько ждёт, где измеряется и как потом моется игла. Откройте руководство оператора на главе обслуживания: там написано, что производитель считает изнашиваемыми частями и как часто их чистят или меняют. Прежде всего посмотрите журнал ошибок и событий и обратите внимание на даты. Спросите, когда началась неисправность и что тогда поменялось: новая серия реагента, новый оператор, переезд, отключение света, обслуживание водоподготовки.

И наконец посмотрите на инженерные системы: вода, слив, питание, помещение. Десять минут здесь, до того как снята хоть одна крышка, решают удивительно большую долю первых вызовов.

Узел по частямУзлы типичного автоматического анализатора
ДетальЧто делаетКак отказывает
01Штатив, карусель и сканер штрихкодовДержит пробы и идентифицирует каждую пробиркуОшибки и пропуски чтения; грязный или сбитый сканер, изношенные гнёзда
02Иглы пробы и реагентовЗабирают и дозируют; чувствуют уровень и столкновенияПогнутый или забитый кончик, стёртое покрытие, ошибки уровня
03Шприцы или дозирующие насосыЗадают объёмы пробы, реагента и дилюентаИзношенные уплотнения подсасывают воздух; разброс результатов
04Клапаны, трубки, станция промывкиНаправляют жидкости и моют иглы между пробамиТечи, трещины, кристаллы соли, засоры, перенос
05Реакционный ротор, кюветы или камерыЗдесь проба и реагент реагируют в контролируемых условияхПоцарапанные или грязные кюветы, плохая сушка после мойки
06Измерительный блокФотометр, импедансный датчик, проточная ячейка, электроды или ФЭУСтареющая лампа, грязная оптика, забитая апертура, изношенные электроды
07ТермостатированиеДержит стабильную температуру реакции, иглы и реагентовУходящий датчик, отказ нагревателя или Пельтье, забитый вентилятор
08Вода, слив и питаниеПодают очищенную воду, убирают отходы, дают чистое питаниеМало воды, залипшие датчики уровня, забитый слив, провалы питания
09Компьютер, ПО и связь с ЛИСУправляет работой, хранит результаты, передаёт их в ЛИССлетевшие настройки, переполненный диск, потеря связи с ЛИС
из практики

Случайные неверные результаты только в загруженные дни

Биохимический анализатор выдавал странные результаты без кодов ошибок, но только когда лаборатория ставила сразу большую партию проб. На нескольких пробах он считал нормально. Тесты лампы и калибровки ничего не показывали. Инженер перестал смотреть на фотометр и вместо этого понаблюдал за подачей воды во время полной загрузки. Вероятная причина: внутренний бак воды анализатора не успевал наполняться между циклами, потому что станция водоподготовки с её расширительным баком не справлялась с пиковым потреблением, а входная сеточка-фильтр была частично забита. Воздух в дозирующем тракте и зависающая мешалка объясняют неверные реакции. Рекомендовали прочистить сеточку и поставить второй накопительный бак, чтобы у анализатора был запас воды.

Неисправности, которые проявляются только под нагрузкой, часто сидят в инженерных системах. Понаблюдайте за водой, сливом и питанием во время реальной работы, прежде чем вскрывать измерительную часть.

Из практики сервиса

Бак, который всегда показывал 100%

Биохимический анализатор постоянно вставал из-за отсутствия воды. Станция водоподготовки, которая его питала, периодически опустошала накопительный бак, но дисплей продолжал показывать бак полным, и станция не начинала производить воду. После выключения и включения показание падало до нуля, и производство возобновлялось — до следующего раза. Инженер заподозрил датчик уровня, а не анализатор. Поплавок датчика залипал на направляющей трубке в верхнем положении. Сняли голову установки, вычистили поплавок и трубку, станция заработала нормально, и анализатор перестал оставаться без воды. В исходной переписке это записано как вероятная причина, а не подтверждённая.

Если анализатор остаётся без воды, сначала проверьте датчики самой водоподготовки. Залипший поплавок уверенно показывает неправду.

Из практики сервиса

Результаты не доходили до ЛИС

Биохимический анализатор регулярно показывал ошибки передачи результатов в лабораторную информационную систему. Персонал уже хотел отключить связь с ЛИС и вводить результаты вручную. Инженер проверил кабели, настройки передачи на анализаторе и на преобразователе интерфейса между ними, а также настройки электропитания компьютера с рабочим местом ЛИС. Этот компьютер уходил в спящий режим после простоя, и передача с анализатора срывалась, пока он спал. Спящий режим отключили, очередь неотправленных результатов очистили и отправили заново, ошибки прекратились. В исходной переписке это записано как вероятная причина, а не подтверждённая.

Сбои связи часто сидят вне анализатора: принимающий компьютер, его настройки питания, преобразователи и кабели. Проверьте всю цепочку, прежде чем винить анализатор.

Чек-лист на объекте

  • Ещё до выезда определите семейство анализатора и принцип измерения.
  • Проследите путь одной пробы через аппарат и отметьте каждый узел, который она проходит.
  • Прочитайте главу обслуживания в руководстве оператора: изнашиваемые части, интервалы чистки, расходники.
  • Сначала откройте журнал ошибок и событий, запишите даты и что поменялось.
  • Проверьте подачу очищенной воды, слив, питание и условия в помещении по требованиям к установке.
  • Не меняйте параметры методик, калибровочные факторы и настройки результатов: они принадлежат лаборатории.

Проверьте себя

1. Лаборатория сообщает, что калий с биохимического анализатора завышен у нескольких пациентов. Как инженеру правильно начать думать об этой жалобе?
2. Какой принцип измерения лежит в основе классического гематологического счётчика с дифференцировкой на три популяции?
3. Механика иммунохимической системы сложнее, чем у простого биохимического анализатора, главным образом потому что:
4. Вас вызвали на модель анализатора, которую вы никогда не видели. С чего лучше начать?
5. После ремонта иглы пробы заведующая лабораторией просит подтвердить, что анализатор готов к пробам пациентов. Как правильно ответить?
Следующий урок →