Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Technicon Corporation )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Cobas u 411

Автоанализатора представляет собой автоматизированный анализатор с использованием методы потока называемого анализ непрерывного потока (CFA), или более правильно сегментированный поток анализ (SFA) первым сделанное Technicon Corporation . Инструмент был изобретен в 1957 году доктором философии Леонардом Скеггсом и коммерциализирован корпорацией Джека Уайтхеда Technicon Corporation. Первые приложения были для клинического анализа, но вскоре последовали методы промышленного анализа и анализа окружающей среды. Конструкция основана на сегментировании непрерывно текущего потока пузырьками воздуха.

Принцип работы [ править ]

Анализ непрерывного потока (CFA) - это общий термин, который охватывает как сегментированный анализ потока (SFA), так и анализ закачки потока (FIA). В сегментированном анализе потока непрерывный поток материала разделяется пузырьками воздуха на дискретные сегменты, в которых происходят химические реакции. Непрерывный поток жидких образцов и реагентов объединяется и транспортируется в трубах и смесительных змеевиках. Трубка передает образцы от одного устройства к другому, причем каждое устройство выполняет разные функции, такие как дистилляция, диализ, экстракция, ионный обмен, нагревание, инкубация и последующая запись сигнала. Существенный принцип ОТВС - введение пузырьков воздуха.Пузырьки воздуха разделяют каждую пробу на отдельные пакеты и действуют как барьер между пакетами, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение, когда они проходят по длине стеклянной трубки. Пузырьки воздуха также способствуют перемешиванию, создавая турбулентный поток (поток болюса), и позволяют операторам быстро и легко проверить характеристики потока жидкости. Образцы и стандарты обрабатываются абсолютно идентичным образом по мере их прохождения по жидкостному пути, что устраняет необходимость в установившемся сигнале, однако, поскольку наличие пузырьков создает почти прямоугольный волновой профиль, переводя систему в установившееся состояние. существенно не снижает пропускную способность (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желательно в том случае, если сигналы устойчивого состояния (химическое равновесие) являются более точными и воспроизводимыми.Пузырьки воздуха также способствуют перемешиванию, создавая турбулентный поток (поток болюса), и позволяют операторам быстро и легко проверить характеристики потока жидкости. Образцы и стандарты обрабатываются абсолютно идентичным образом по мере их прохождения по жидкостному пути, что устраняет необходимость в установившемся сигнале, однако, поскольку наличие пузырьков создает почти прямоугольный волновой профиль, переводя систему в установившееся состояние. существенно не снижает пропускную способность (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желательно в том случае, если сигналы устойчивого состояния (химическое равновесие) являются более точными и воспроизводимыми.Пузырьки воздуха также способствуют перемешиванию, создавая турбулентный поток (поток болюса), и позволяют операторам быстро и легко проверить характеристики потока жидкости. Образцы и стандарты обрабатываются абсолютно идентичным образом по мере их прохождения по жидкостному пути, что устраняет необходимость в устойчивом сигнале, однако, поскольку наличие пузырьков создает почти прямоугольный волновой профиль, переводя систему в устойчивое состояние. существенно не снижает пропускную способность (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желательно в том случае, если сигналы устойчивого состояния (химическое равновесие) являются более точными и воспроизводимыми.Образцы и стандарты обрабатываются абсолютно идентичным образом по мере их прохождения по жидкостному пути, что устраняет необходимость в установившемся сигнале, однако, поскольку наличие пузырьков создает почти прямоугольный волновой профиль, переводя систему в установившееся состояние. существенно не снижает пропускную способность (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желательно в том случае, если сигналы устойчивого состояния (химическое равновесие) являются более точными и воспроизводимыми.Образцы и стандарты обрабатываются абсолютно идентичным образом по мере их прохождения по жидкостному пути, что устраняет необходимость в установившемся сигнале, однако, поскольку наличие пузырьков создает почти прямоугольный волновой профиль, переводя систему в установившееся состояние. существенно не снижает пропускную способность (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желательно в том случае, если сигналы устойчивого состояния (химическое равновесие) являются более точными и воспроизводимыми.перевод системы в установившееся состояние не приводит к значительному снижению пропускной способности (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желателен в том смысле, что сигналы установившегося состояния (химическое равновесие) более точны и воспроизводимы.перевод системы в установившееся состояние не приводит к значительному снижению пропускной способности (анализаторы CFA третьего поколения в среднем составляют 90 или более образцов в час) и желателен в том смысле, что сигналы установившегося состояния (химическое равновесие) более точны и воспроизводимы.[1] Достижение устойчивого состояния позволяет достичь самых низких пределов обнаружения.

Анализатор непрерывного сегментированного потока (SFA) состоит из различных модулей, включая пробоотборник, насос, змеевики для смешивания, дополнительную обработку образцов (диализ, дистилляцию, нагрев и т. Д.), Детектор и генератор данных. Большинство анализаторов непрерывного потока зависят от цветовых реакций с использованием проточного фотометра, однако также были разработаны методы, использующие ISE, пламенную фотометрию, ICAP, флуорометрию и т. Д.

Анализатор впрыска потока [ править ]

Основная статья: Анализатор впрыска потока

Анализ впрыска потока (FIA) был введен в 1975 году Ружичкой и Хансеном [2] . Первое поколение технологии FIA, называемое впрыском потока (FI), было вдохновлено техникой AutoAnalyzer, изобретенной Скеггсом в начале 1950-х годов. [3] [4] В то время как AutoAnalyzer Skeggs использует сегментацию воздуха для разделения текущего потока на многочисленные дискретные сегменты для создания длинной последовательности отдельных образцов, движущихся через канал потока, системы FIA отделяют каждый образец от последующего образца с помощью реагента-носителя. В то время как AutoAnalyzer гомогенно смешивает образец с реагентами, во всех методах FIA образец и реагенты объединяются для образования градиента концентрации, который дает результаты анализа.

Методы FIA можно использовать как для быстрых, так и для медленных реакций. Для медленных реакций часто используют нагреватель. Реакция не требует завершения, так как всем образцам и стандартам дается одинаковый период для реакции. Для типичных анализов, обычно измеряемых с помощью FIA (например, нитритов, нитратов, аммиака, фосфатов), нередко производительность составляет 60-120 образцов в час.

Методы FIA ограничены количеством времени, необходимым для получения измеримого сигнала, поскольку время прохождения через трубку имеет тенденцию расширять пики до точки, где образцы могут сливаться друг с другом. Как правило, методы FIA не должны использоваться, если адекватный сигнал не может быть получен в течение двух минут, а лучше менее одной. [ необходима цитата ] Реакции, требующие более длительного времени реакции, должны быть сегментированы. Однако, учитывая количество публикаций FIA и широкий спектр использования FIA для серийных анализов, ограничение времени «одна минута» не кажется серьезным ограничением для большинства реальных анализов. [ необходима цитата ] Тем не менее, анализы, основанные на медленных химических реакциях, необходимо проводить либо в режиме остановленного потока (SIA), либо путем сегментирования потока.

OI Analytical в своем газодиффузионном амперометрическом методе общего цианида использует метод анализа с использованием сегментированного потока, который позволяет время реакции до 10 минут при анализе с использованием потока. [5]

Technicon экспериментировал с FIA задолго до того, как ее поддержали Ружичка и Хансен. Андрес Феррари сообщил, что анализ был бы возможен без пузырьков, если бы скорость потока была увеличена, а диаметр трубок уменьшился. [6] Фактически, первые попытки Скегга создать автоматический анализатор не привели к сегментации. Technicon решила не проводить FIA, потому что это увеличивало потребление реагентов и стоимость анализа. [ необходима цитата ]

Второе поколение техники FIA, называемое анализом последовательного впрыска (SIA), было задумано в 1990 году Ружичкой и Маршалом и в течение следующего десятилетия было усовершенствовано и уменьшено в размерах. [ необходима цитата ]Он использует программирование потока вместо режима непрерывного потока (как используется CFA и FIA), что позволяет адаптировать скорость и направление потока к потребностям отдельных этапов аналитического протокола. Реагенты смешиваются путем реверсирования потока, и измерения проводятся, пока реакционная смесь задерживается в детекторе путем остановки потока. Микроминиатюрная хроматография проводится на микроколонках, которые автоматически обновляются с помощью микрожидкостных манипуляций. Дискретная перекачка и дозирование микролитровых объемов пробы и реагентов, используемых в SI, приводит только к образованию отходов при каждом вводе пробы. Огромный объем литературы по FI и SI документирует универсальность FI и SI и их полезность для рутинных анализов (в почве, воде, окружающей среде,биохимические и биотехнологические анализы) продемонстрировали свой потенциал для использования в качестве универсального исследовательского инструмента.

Модуль диализатора [ править ]

В медицинских испытаниях и промышленных образцах с высокими концентрациями или мешающим материалом в приборе часто используется диализирующий модуль, в котором аналит проникает через диализную мембрану в отдельный путь потока, идущий для дальнейшего анализа. Назначение диализатора - отделить анализируемое вещество от мешающих веществ, таких как белок , большие молекулы которого не проходят через диализную мембрану, а попадают в отдельный поток отходов. Реагенты, образцы и объемы реагентов, скорости потока и другие аспекты анализа прибора зависят от того, какой аналит измеряется. Автоанализатор - это тоже очень маленькая машина.

Запись результатов [ править ]

Ранее диаграммный самописец, а в последнее время регистратор данных или персональный компьютер записывают выходной сигнал детектора как функцию времени, так что каждый выходной сигнал образца выглядит как пик, высота которого зависит от уровня аналита в образце.

Коммерциализация [ править ]

Technicon продала свой бизнес Revlon в 1980 году [7], которая позже продала компанию отдельным клиническим (Bayer) и промышленным (Bran + Luebbe - теперь SEAL Analytical) покупателям в 1987 году. В то время на промышленные приложения приходилось около 20% CFA машины проданы.

В 1974 году Ружичка и Хансен провели в Дании и Бразилии первые эксперименты по конкурентной методике, которую они назвали анализом впрыска потока (FIA). С тех пор этот метод нашел применение во всем мире в исследованиях и рутинных приложениях и был дополнительно модифицирован путем миниатюризации и замены непрерывного потока на управляемый компьютером программируемый поток.

В 1960-е годы промышленные лаборатории не решались использовать автоанализатор. Принятие регулирующими органами в конечном итоге произошло благодаря демонстрации того, что эти методы ничем не отличаются от записывающего спектрофотометра с реагентами и образцами, добавленными в точных химических соотношениях, как это традиционно принято ручными методами. [8]

Наиболее известными инструментами CFA Technicon являются AutoAnalyzer II (выпущен в 1970 г.), последовательный множественный анализатор (SMA, 1969) и последовательный множественный анализатор с компьютером (SMAC, 1974). Autoanalyzer II (AAII) - это инструмент, на котором написано и используется большинство методов EPA. [ необходима цитата ] AAII - это сегментированный анализатор потока второго поколения, который использует стеклянную трубку с внутренним диаметром 2 мм и перекачивает реагент со скоростью потока 2–3 миллилитра в минуту. Типичная пропускная способность для AAII составляет 30-60 проб в час. [9] В литературе предлагались сегментированные анализаторы потока третьего поколения, [10]но не разрабатывалась коммерчески до тех пор, пока Alpkem не представила RFA 300 в 1984 году. RFA 300 перекачивает со скоростью потока менее 1 миллилитра в минуту через стеклянные смесительные змеевики с внутренним диаметром 1 мм. Пропускная способность RFA может приближаться к 360 образцам в час, но в среднем приближается к 90 образцам в час по большинству экологических тестов. В 1986 году компания Technicon (Bran + Luebbe) представила собственную систему микропотоков TRAACS-800. [11]

Компания Bran + Luebbe продолжила производство AutoAnalyzer II и TRAACS, анализатора микропотока для проб окружающей среды и других проб, представила AutoAnalyzer 3 в 1997 году и QuAAtro в 2004 году. Подразделение Bran + Luebbe CFA было куплено SEAL Analytical в 2006 году, и они продолжать производство, продажу и поддержку систем AutoAnalyzer II / 3 и QuAAtro CFA, а также дискретных анализаторов.

Есть и другие производители инструментов CFA.

Skalar Inc., дочерняя компания Skalar Analytical, основанная в 1965 году, с головным офисом в Бреде (Нидерланды), с момента своего основания является независимой компанией, полностью принадлежащей ее персоналу. Разработка роботизированных анализаторов, оборудования TOC и TN, а также мониторов расширила линейку продукции анализаторов непрерывного потока SAN ++ с длительным сроком службы. Пакеты программного обеспечения для сбора данных и управления анализатором также являются собственными продуктами, работающими в соответствии с последними требованиями к программному обеспечению и поддерживающими все комбинации аппаратного обеспечения анализатора.

Например, Astoria-Pacific International была основана в 1990 году Раймондом Павиттом, который ранее владел компанией Alpkem. Компания Astoria-Pacific, расположенная в Клакамасе, штат Орегон, США, производит собственные микропоточные системы. Ее продукция включает линии Astoria Analyzer для экологических и промышленных применений; анализатор SPOTCHECK для неонатального скрининга; и FASPac (пакет программного обеспечения для анализа потока) для сбора данных и компьютерного интерфейса.

FIAlab Instruments, Inc. в Сиэтле, штат Вашингтон, также производит несколько систем анализаторов.

Alpkem была куплена Perstorp Group , а затем OI Analytical в Колледж-Стейшн, Техас. OI Analytical производит единственный сегментированный анализатор потока, в котором вместо стеклянных змеевиков для смешивания используются полимерные трубки. OI также является единственным крупным производителем приборов, который предоставляет варианты сегментированного анализа потока (SFA) и анализа закачки потока (FIA) на одной платформе.

Клинический анализ [ править ]

Автоанализаторы использовались в основном для рутинных повторяющихся медицинских лабораторных анализов , но в последние годы их все больше и больше заменяли дискретные рабочие системы, которые позволяют снизить потребление реагентов. Эти инструменты обычно определяют уровни альбумина , щелочной фосфатазы , аспартаттрансаминазы (AST) , азота мочевины крови , билирубина , кальция , холестерина , креатинина , глюкозы , неорганического фосфора , белков и мочевой кислоты в сыворотке крови.или другие образцы тела. AutoAnalyzers автоматизируют этапы повторяющегося анализа проб, которые в противном случае выполнял бы технический специалист вручную , для таких медицинских тестов, как упомянутые ранее. Таким образом, AutoAnalyzer может анализировать сотни образцов каждый день с помощью одного технического специалиста. Каждый из инструментов раннего AutoAnalyzer тестировал несколько образцов последовательно для отдельных аналитов. Более поздние модели автоанализаторов, таких как SMAC, тестировали одновременно несколько аналитов в образцах.

В 1959 году Ганс Барух из компании Research Specialties представил конкурентную систему анализа . Эта система стала известна как дискретный анализ образцов и была представлена ​​прибором, известным как «робот-химик». С годами метод дискретного анализа проб постепенно вытеснил систему непрерывного потока в клинической лаборатории. [12]

Промышленный анализ [ править ]

Первые промышленные применения - в основном для воды, почвенных экстрактов и удобрений - использовали то же оборудование и методы, что и клинические методы, но с середины 1970-х годов были разработаны специальные методы и модули, так что к 1990 году стало возможно выполнять экстракцию растворителем, дистилляцию и др. оперативная фильтрация и УФ-разложение в непрерывно текущем потоке. В 2005 году около двух третей проданных во всем мире систем предназначались для анализа воды всех видов, [ цитата необходима ] в диапазоне от уровней питательных веществ в морской воде до более высоких уровней в сточных водах; другие распространенные применения - анализ почвы, растений, табака, продуктов питания, удобрений и вина.

Текущее использование [ править ]

Автоанализаторы все еще используются для нескольких клинических применений, таких как неонатальный скрининг или Anti-D, но большинство инструментов в настоящее время используются для промышленных и экологических работ. Стандартизированные методы были опубликованы ASTM (ASTM International), Агентством по охране окружающей среды США (EPA), а также Международной организацией по стандартизации (ISO) для аналитов окружающей среды, таких как нитриты , нитраты , аммиак , цианид и фенол . Автоанализаторы также широко используются в лабораториях по исследованию почвы, при анализе удобрений, управлении технологическим процессом, анализе морской воды, загрязнении воздуха и анализе табачных листьев.

Таблицы методов [ править ]

Основная статья: Колориметрический анализ

Компания Technicon опубликовала таблицы методов для широкого спектра анализов, некоторые из которых перечислены ниже. Эти и более поздние методы доступны в SEAL Analytical. Списки методов для инструментов производителей легко доступны на их веб-сайтах.

Лист №ОпределениеОбразецОсновной реагент (ы)Колориметр
N-1cАзот мочевиныКровь или мочаДиацетил моноксим520 нм
N-2bГлюкозаКровьФеррицианид калия420 нм
N-3bАзот по КьельдалюПродукты питанияФенол и гипохлорит630 нм
P-3bФосфатКотловая водаМолибдат650 нм

Заметки [ править ]

  1. ^ Coakly, Уильям А., Справочник по автоматизированному анализу , Mercel Dekker, 1981 р 61
  2. ^ Дж., Рулика; Хансен, EH (1975). «Анализ закачки потока: I. Новая концепция быстрого анализа непрерывного потока». Анальный. Чим. Acta . 78 : 145–157. DOI : 10.1016 / S0003-2670 (01) 84761-9 .
  3. ^ "Устройство сэмплера Technicon AutoAnalyzer" . Фонд химического наследия . Архивировано из оригинала на 5 января 2016 года . Проверено 7 декабря 2015 .
  4. ^ Рокко, отредактированный Ричардом М. (2006). Основные статьи в клинической химии (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир. ISBN 978-0-444-51950-4. Проверено 7 декабря 2015 .CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  5. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинального 30 октября 2007 года . Проверено 2 августа 2008 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  6. ^ (Симпозиумы Technicon, 1967, Том I)
  7. ^ Уайтхед институт - Создание клинического прогресса Archived 26 июня 2010, в Wayback Machine
  8. ^ Coakly, Уильям А., Справочник по автоматизированному анализу , Marcel Dekker, Inc., 1981
  9. ^ Юинг, Гален Вуд, Аналитическое оборудование Handbook, второе издание pp152
  10. ^ CJ Patton, доктор философии. Диссертация, Университет штата Мичиган (1982)
  11. ^ Юинг, Гален Вуд, Аналитическое оборудование Handbook, второе издание pp153
  12. ^ Розенфельд, Луи. Четыре века клинической химии. Издательство Gordon and Breach Science, 1999. ISBN 90-5699-645-2 . Стр. 490-492 

Внешние ссылки [ править ]

  • Статья Университета штата Нью-Мексико