Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ПРОБОПОДГОТОВКИ ДЛЯ ИММУНОФЕРМЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к клинической лабораторной диагностике, в частности, к лабораторному медицинскому оборудованию, а именно к устройствам преаналитического этапа и пробоподготовки при иммуноферментных исследованиях и может быть использовано для расширения функциональных возможностей штатива для пробирок и повышения эффективности размещения и хранения пробирок, моновет и микропробирок на преаналитическом этапе, а также оптимизации процесса переноса биологического материала из пробирок в лунки планшета для иммуноферментных исследований. В настоящее время иммуноферментный анализ остается одним из наиболее распространенных методов исследования, проводимых в клинико-диагностических лабораториях [1]. На степень близости результата измерений к истинному значению измеряемой величины влияет целый ряд факторов, из которых около 70% приходится на преаналитический этап исследований [2]. Преаналитический этап включает две фазы: внелабораторный и внутрилабораторный; внутрилабораторный преаналитический этап, как правило, заключается в пробоподготовке - подготовке биологического материала к непосредственному анализу.

Наиболее часто применяемой разновидностью иммуноферментных исследований является непрямой твердофазный анализ, при котором внутрилабораторный преаналитический этап заключается в предварительном разведении биологической жидкости путем переноса образца в лунки планшета из пробирок, в которых биоматериал транспортировался из места взятия (процедурного кабинета и др.) до лаборатории. Как правило, для иммуноферментного анализа используется сыворотка крови, которая может заготавливаться специально для проведения иммуноферментного анализа, достаточно часто для постановки иммунологических реакций применяют сыворотку, оставшуюся при выполнении иных лабораторных исследований (например, биохимических). Как следствие, сыворотку переносят в дополнительную лабораторную тару (в том числе микропробирки), что способно привести к тому, что в иммунологические отделы лаборатории могут поступать исследуемые образцы в пробирках разных типов и объемов [3]. Часто отделы экстренных лабораторных исследований в своей работе используют пробирки меньших объемов, которые также поступают в иммунологическое отделение наряду с пробирками плановых исследований. Результатом является накопление разнородной лабораторной тары (пробирки, моноветы, микропробирки), имеющей разный диаметр, что существенно затрудняет их размещение и опорожнение в процессе пробоподготовки, это связано с необходимостью использования нескольких устройств, обладающих возможностью надежной установки пробирок разных диаметров [4]. Возникает необходимость в устройстве, способном для установки лабораторной тары разных типов [5].

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее верхнюю и среднюю полки, которые снабжены гнездами-отверстиями под пробирки, нижнюю полку, выполненную с отверстиями, соосными гнездам-отверстиям на верхней и средней полках, диаметр которых меньше диаметра гнезд-отверстий под пробирки, и боковые стенки, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть или все гнезда-отверстия под пробирки на верхней полке выполнены комбинированными с фигурными вырезами, образованными сопряжением основного гнезда-отверстия под пробирки с, по крайней мере, одним дополнительным гнездом-отверстием под пробирки меньшего диаметра [6]. Основными недостатками этого устройства являются увеличение площади незадействованной рабочей поверхности, обусловленное обязательным наличием свободных (незанятых) сопряженных гнезд-отверстий под пробирки того или иного диаметра, что ограничивает его эксплуатационные возможности; вторым недостатком является «волнообразное» заполнение гнезд-отверстий при одновременном использовании пробирок разного диаметра, что вносит достаточно высокую погрешность в учет переноса биологического материала из пробирок в лунки планшета [7].

Предлагаемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства за счет оригинального расположения элементов устройства и повышение эффективности установки, размещения, хранения и транспортировки пробирок, а также существенного повышения контроля за идентификацией принадлежности извлекаемого из них биологического материала.

Техническое решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве, выполненном в виде контейнера прямоугольной формы и состоящее из полки, которая снабжена 136 гнездами, содержащими два глухих (несквозных) ступенчатых отверстия разных диаметров, при этом 96 гнезд расположены в соотношении 12:8 в пределах прямоугольного контура, образуемого пересечением четырех маркировочных линий, за пределами прямоугольного контура расположены остальные 40 гнезд параллельно сторонам прямоугольного контура, образуя один ряд с каждой стороны прямоугольного контура. При этом глухие (несквозные) отверстия под пробирки меньшего диаметра размещены на дне гнезда под пробирки, такая конфигурация позволяет существенно уменьшить габариты устройства и снизить расходы на производство, а также размещаемые пробирки разных диаметров при одновременном использовании размещаются ровными рядами по отношению к исследователю, что значительно упрощает перенос биологического материала из пробирок в лунки планшета для иммуноферментных исследований.

Новая и апробированная схема расположения гнезд, учитывающая планировку лунок планшета для иммуноферментных исследований, позволяет оптимизировать процесс переноса биологического материала из пробирок в планшет, а также является дополнительным контролем соответствия содержимого лунок на принадлежность конкретному пациенту. Это особенно важно в условиях пандемии новой коронавирусной инфекции COVID-19. При иммуноферментных исследованиях ручным методом, как правило, используется планшет (в том числе разборный), содержащий 96 лунок, расположенных в двенадцать рядов по восемь лунок в каждой. Особенностью изобретения является то, что помимо гнезд (12×8), расположенных в пределах прямоугольного контура и соответствующих лункам планшета, с каждой стороны размещен ряд дополнительных гнезд, позволяющих исследователю применять разнообразные приемы пробоподготовки. Ряды гнезд, расположенных в пределах прямоугольного контура, выделены четырьмя отрезками, при пересечении которых образуется решетка, что также упрощает исследователю визуальное восприятие гнезд, соответствующих лункам планшета.

Комбинированные гнезда разработаны для размещения трех типов пробирок: объемом 9 мл (диаметр 14,4-16,0 мм), объемом 4 мл (диаметр 11,8-12,0 мм) и микропробирки объемом 0,5 мл (диаметр нижней части 7,6 мм).

Предлагаемое изобретение непосредственно связано с практической деятельностью, связанной с проведением иммуноферментных исследований, апробация которых проводилась на лабораторной базе Санкт-Петербургской «Городской многопрофильной больницы №2». Так, только за период с 03.06.2020 г. по 19.06.2020 г. было проведено 935 иммуноферментных исследований по выявлению в сыворотке крови пациентов антител к возбудителю новой коронавирусной инфекции COVID-19 - SARS-CoV-2. Из них 885 образцов (94,6%) было транспортировано в пробирках объемом 9 мл, содержащих активатор свертывания кремнезем (SiO₂) (диаметр пробирки - 14,4-16,0 мм), 39 образцов (4,2%) - в микропробирках объемом 0,5 мл, содержащих калий 3 этилендиаминтетраацетат (диаметр нижней части микропробирки - 7,6 мм), оставшиеся 1,2% (11 образцов) приходилось на пробирки объемом 4 мл, содержащих литий-гепарин (диаметр пробирки - 11,8-12,0 мм). Высокий уровень сложности состоял также в том, что образцы биологических материалов поступали в пробирках разного диаметра одновременно, то есть за одну смену работы исследователям приходилось проводить манипуляции с разными типами пробирок (в том числе моновет, микропробирок), требующими разные приемы исследований.

Так, например, гнездо, предназначенное для установки пробирки объемом 9 мл, имеет диаметр 16,5 мм, глубину 22,0-23,0 мм; на дне гнезда располагаются кромки двух дополнительных глухих (несквозных) отверстий, отличающихся как от гнезда, так и между собой диаметром. Дополнительное отверстие, предназначенное для установки пробирки объемом 4 мл имеет диаметр 12,1 мм, глубину 14,5-15,0 мм (с уровня дна гнезда) и 36,5-38,0 мм (с уровня кромки гнезда); сопряженное с данным дополнительным отверстием отверстие, предназначенное для установки микропробирки, имеет диаметр 7,7-7,8 мм, глубину 8,0-9,0 мм (с уровня дна гнезда) и 30,0-32,0 мм (с уровня кромки гнезда).

Заявляемое изобретение иллюстрируется Фиг. 1-8.

На Фиг. 1 представлен общий вид устройства. На Фиг. 2 представлен вид на полку; на Фиг. 3 - гнездо под пробирку; на Фиг. 4 - гнездо под пробирку (сагиттальный разрез); на Фиг. 5 - устройство, в гнезда которого установлены пробирки разных диаметров; на Фиг. 6 - устройство (вид сверху), в гнезда которого установлены пробирки разных диаметров (исходное положение); на Фиг. 7 - устройство (вид сверху), в котором отработанные пробирки смещены на одно гнездо (процесс пробоподготовки); на Фиг. 8 - устройство (вид сверху), в котором все пробирки отработаны и смещены на одно гнездо (в стадии окончания пробоподготовки).

Устройство выполнено, как иллюстрировано на Фиг. 1 в виде контейнера 1 и содержит полку 2, снабженную углублениями в форме гнезд под пробирку 3. Контейнер 1 имеет форму прямоугольного параллелепипеда с закругленными боковыми ребрами. На верхней грани контейнера располагается полка 2, которая снабжена углублениями в форме гнезд 3.

На Фиг. 2 представлен вид на полку 2, снабженную ста тридцатью шестью гнездами 3, из которых девяносто шесть расположены в 8 рядов, содержащих 12 гнезд в каждом и параллельно друг к другу, перпендикулярно к узким сторонам контейнера в пределах прямоугольного контура 6, образованного путем пересечения маркировочных линий 7, за пределами прямоугольного контура 6 располагаются оставшиеся сорок гнезд 8 в 4 ряда, образуя по одному ряду, расположенному параллельно к каждой стороне прямоугольного контура, из которых 2 ряда, располагающиеся параллельно длине прямоугольного контура, содержат по 12 гнезд, а 2 ряда, располагающиеся параллельно ширине прямоугольного контура, содержат по 8 гнезд. Отличительными особенностями устройства являются то, что дополнительные глухие (несквозные) отверстия 4 и 5 расположены в пределах (на дне) гнезда 3, что позволяет устанавливать пробирки разных диаметров ровными рядами по отношению к исследователю и с экономией полезного пространства, а также наличие прямоугольного контура 6, содержащего девяносто шесть гнезд 3, позволяет обходиться одним устройством при задействовании всех лунок стандартного 96-луночного планшета для иммуноферментных исследований; ряды дополнительных гнезд 8 позволяют исследователю применять приемы пробоподготовки.

На Фиг. 3 представлено гнездо 3, представляющие собой глухие (несквозные) ступенчатые отверстия, имеющие на дне два дополнительных сопряженных глухих (несквозных) отверстия: отверстие для пробирки объемом 4 мл 4 и отверстие для микропробирки 5. Центры отверстия 4 и отверстия 5 расположены на оси гнезда 3, перпендикулярной длинной стороне контейнера. Отверстие 4 и отверстие 5 сопряжены таким образом, чтобы их общий диаметр, расположенный на оси гнезда 3, перпендикулярной длинной стороне контейнера, был равен диаметру гнезда 3.

На Фиг. 4 представлено в сагиттальном разрезе гнездо 3 с глухими (несквозными) отверстиями 4 и 5. Как видно из Фиг. 4 гнездо 3, отверстие 4 и отверстие 5 представляют собой ступенчатые глухие (несквозные) отверстия.

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом. Как видно из Фиг. 5 пробирки большого диаметра 9 (например, диаметром 14,4-16,0 мм) устанавливают в гнезда 3 полки 2 устройства. При необходимости одновременной работы с пробирками разного диаметра под пробирки большого диаметра используют только часть гнезд 3, а пробирки меньшего диаметра 10 (например, диаметром 11,8-12,0 мм) и микропробирки 11 устанавливают в дополнительные глухие (несквозные) отверстия 4 и 5. С целью оптимизации и дополнительного контроля процесса пробоподготовки пробирки, моноветы и микропробирки следует установить в гнезда и отверстия 3, 4 и 5 в соответствии со схемой расположения лунок планшета, в которые планируется перенос соответствующего биологического материала, а также смещать отработанные пробирки на одно гнездо назад.

На Фиг. 6 представлено на исходном (начальном) этапе пробоподготовки устройство (вид сверху), выполненное в виде контейнера 1 и содержащего полку 2, снабженную углублениями в форме гнезд 3, каждое гнездо 3 содержит по два глухих (несквозных) ступенчатых сопряженных отверстия 4 и 5, диаметры которых между собой соотносятся в пропорции 12,1 к 7,7. Как описано выше, в пределах прямоугольного контура 6, образуемого пересечением маркировочных линий 7 располагаются девяносто шесть гнезд 3 в 8 рядов, содержащих 12 гнезд в каждом и параллельно друг к другу, перпендикулярно к узким сторонам контейнера 1 в пределах прямоугольного контура 6, образованного путем пересечения маркировочных линий 7, за пределами прямоугольного контура 6 располагаются оставшиеся сорок гнезд 8 в 4 ряда, образуя по одному ряду, расположенному параллельно к каждой стороне прямоугольного контура 6, из которых 2 ряда, располагающиеся параллельно длине прямоугольного контура, содержат по 12 гнезд, а 2 ряда, располагающиеся параллельно ширине прямоугольного контура, содержат по 8 гнезд. В гнезда 3 устройства установлены пробирки объемом 9 мл 9, в отверстия 4 устройства установлены пробирки объемом 4 мл 10, в отверстия 5 установлены микропробирки 11. Видно, что все пробирки 9, 10, 11 располагаются в гнездах 3 в пределах прямоугольного контура 6, что соответствует начальному (исходному) этапу пробоподготовки.

На Фиг. 7 представлено на промежуточном этапе пробоподготовки устройство (вид сверху), выполненное в виде контейнера 1 и содержащего полку 2, снабженную углублениями в форме гнезд 3, каждое гнездо 3 содержит по два глухих (несквозных) ступенчатых сопряженных отверстия 4 и 5, диаметры которых между собой соотносятся в пропорции 12,1 к 7,7. Как описано выше, в пределах прямоугольного контура 6, образуемого пересечением маркировочных линий 7, располагаются девяносто шесть гнезд 3 в 8 рядов, содержащих 12 гнезд в каждом и параллельно друг к другу, перпендикулярно к узким сторонам контейнера 1 в пределах прямоугольного контура 6, образованного путем пересечения маркировочных линий 7, за пределами прямоугольного контура 6 располагаются оставшиеся сорок гнезд 8 в 4 ряда, образуя по одному ряду, расположенному параллельно к каждой стороне прямоугольного контура 6, из которых 2 ряда, располагающиеся параллельно длине прямоугольного контура, содержат по 12 гнезд, а 2 ряда, располагающиеся параллельно ширине прямоугольного контура, содержат по 8 гнезд. В гнезда 3 устройства установлены пробирки объемом 9 мл 9, в отверстия 4 устройства установлены пробирки объемом 4 мл 10, в отверстия 5 установлены микропробирки 11. Видно, что шесть пробирок объемом 9 мл 9 и одна пробирка объемом 4 мл 10 расположены со смещением на одно гнездо 3 по сравнению с начальным (исходным) этапом пробоподготовки, что соответствует тому, что биоматериал из смещенных на одно гнездо 3 пробирок 9 и 10 был перенесен в лунки планшета для иммуноферментных исследований, смещенные пробирки 9 и 10 считаются отработанными и содержащийся в них биологический материал не подлежит дальнейшему переносу в лунки планшета.

На Фиг. 8 представлено устройство (вид сверху), в котором все пробирки 9, 10 и 11 отработаны и смещены на одно гнездо (в стадии окончания пробоподготовки), выполненное в виде контейнера 1 и содержащего полку 2, снабженную углублениями в форме гнезд 3, каждое гнездо 3 содержит по два глухих (несквозных) ступенчатых сопряженных отверстия 4 и 5, диаметры которых между собой соотносятся в пропорции 12,1 к 7,7. Как описано выше, в пределах прямоугольного контура 6, образуемого пересечением маркировочных линий 7 располагаются девяносто шесть гнезд 3 в 8 рядов, содержащих 12 гнезд в каждом и параллельно друг к другу, перпендикулярно к узким сторонам контейнера 1 в пределах прямоугольного контура 6, образованного путем пересечения маркировочных линий 7, за пределами прямоугольного контура 6 располагаются оставшиеся сорок гнезд 8 в 4 ряда, образуя по одному ряду, расположенному параллельно к каждой стороне прямоугольного контура 6, из которых 2 ряда, располагающиеся параллельно длине прямоугольного контура, содержат по 12 гнезд, а 2 ряда, располагающиеся параллельно ширине прямоугольного контура, содержат по 8 гнезд. В гнезда 3 устройства установлены пробирки объемом 9 мл 9, в отверстия 4 устройства установлены пробирки объемом 4 мл 10, в отверстия 5 установлены микропробирки 11. Видно, что все установленные в устройство пробирки объемом 9 мл 9, пробирки объемом 4 мл 10 и микропробирка 11 расположены со смещением на одно гнездо 3 по сравнению с начальным (исходным) этапом пробоподготовки, что соответствует тому, что биоматериал из смещенных на одно гнездо 3 пробирок 9, 10 и 11 был перенесен в лунки планшета для иммуноферментных исследований, смещенные пробирки 9, 10 и 11 считаются отработанными и содержащийся в них биологический материал не подлежит дальнейшему переносу в лунки планшета, процесс пробоподготовки завершен.

Конкретная апробация заявленного устройства иллюстрируется следующими конкретными примерами.

Пример 1

09.06.2020 поступил запрос на проведение иммуноферментного исследования на выявление антител к новому коронавирусу SARS-CoV-2 у 92 пациентов. 89 образцов поступило в пробирках объемом 9 мл, в то же время три образца было доставлено через экпресс-лабораторию, которая в основном работает с пробирками объемом 4 мл и микропробирками. Таким образом, в одну смену обрабатывались биологические материалы, помещенные в пробирки разных типов. Принимая во внимание особенности соблюдения санитарно-противоэпидемического режима (в том числе ношения средств индивидуальной защиты существенно ограничивающих движение исследователя), дублирования каждой пробы (для поиска антител классов М и G) и высокой психоэмоциональной нагрузки, работа с разнородной лабораторной тарой может негативно сказаться на достоверности получаемых результатов.

Пример 2

Следующим примером могут послужить иммуноферментные исследования, проведенные 10.06.2020 г. и включавшие анализ 83 образцов, из которых 61 приходился на пробирки объемом 9 мл, 20 проб - на микропробирки и две пробы - на пробирки объемом 4 мл. На Фиг. 6 изображено устройство (вид сверху), в которое установлены пробирки разных типов: объемом 9 мл - 9, пробирки объемом 4 мл - 10, микропробирки - 11. Пробирки установлены в пределах прямоугольного контура 6 начиная с верхнего левого угла (в направлениях «сверху-вниз» и «слева-направо») в соответствии с лунками планшета, в которые предстоит перенести соответствующий биологический материал, первые три гнезда 3 оставлены свободными (незанятыми), поскольку в соответствующие лунки планшета будут внесены контрольные образцы. Как видно из Фиг. 6 все пробирки независимо от объема расположены ровными рядами по отношению к исследователю.

На Фиг. 7 изображено устройство, в котором семь пробирок, из которых биологический материал был перенесен в лунки планшета для иммуноферментных исследований, установлены со смещением на одно гнездо назад. На Фиг. 8 представлено устройство, в котором расположение пробирок соответствует окончанию процесса переноса биоматериала из пробирок в лунки планшета (все пробирки в устройстве смещены на одно гнездо).

Пример 3

19.06.2020 проведено 85 иммуноферментных исследований, для которого 79 образцов поступило в пробирках объемом 9 мл, 2 пробы в пробирках объемом 4 мл и 4 образца в микропробирках.

Описанные примеры показывают важность заявленного устройства, имеющего возможность для надежной установки пробирок разных типов, а также имеющего гнезда-отверстия, расположенные согласно схеме лунок планшета для иммуноферментного исследования.

Список использованной литературы

1. Камышников B.C. // Методы клинических лабораторных исследований // М.: МЕДпресс-информ, 736 с, 2020.

2. Карпищенко А.И. // Медицинские лабораторные технологии: руководство по клинической лабораторной диагностике: в 2 т.// М.: ГЭОТАР-Медиа, 792 с, 2013.

3. Мошкин А.В., Долгов В.В. // Обеспечение качества в клинической лабораторной диагностике: практическое руководство. // М.: Медиздат, 216 с. 2004.

4. Буренева О.И., Муравник Л.М., Сафьянников И.Н. // Планшетные анализаторы для российских регионов // Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы, №5 (41), с. 26-31, 2015.

5. Зайко С.Д. // Возможности современной КДЛ в диагностике актуальных аутоиммунных патологий // Клиническая лабораторная диагностика, №9, с. 39-40, 2012.

6. Сизиков В.П. // Штатив для пробирок // Патент РФ RU 82 426 B01L 9/06 10.02.2009 (прототип).

7. Сизиков В.П. // Штатив для пробирок // Патент РФ RU 103 494 B01L 9/06 24.12.2010.