Основным направлением автоматизации для небольших и средних медицинских центров является модульная пошаговая автоматизация, которая позволяет лабораториям поэтапно решать проблемы автоматизации преаналитического, аналитического и постаналитического этапов обработки проб. Современные автоматизированные центрифуги, микроскопы, системы для деления на порции проб, мобильные роботы, аналитические рабочие ячейки представляют собой решения для "сфокусированной" автоматизации наиболее трудоемких процессов обработки в лабораториях.
Модульная автоматизация позволяет создавать современную автоматизированную лабораторию с помощью ряда последовательных шагов. При условии, что этапы создания автоматизированной лаборатории разнесены во времени, воз
можно добиться практически близкой к нулю степени риска при планировании капиталовложений. На рис. 2.20, а показан вариант, когда можно начать автоматизацию лаборатории с гематологии и биохимии. Затем, после установки модуля деления и сортировки проб, на последующих этапах получают автоматизированную лабораторию с древовидной структурой (рис. 2.20, б).

6)
Рис. 2.20. Архитектура ЛАС
Что является модулем? В этом качестве может быть использован как лабораторный анализатор совместно с компьютером лабораторной информационной системы, так и комплексная аналитическая рабочая ячейка.
Рис. 2.21 иллюстрирует возможные варианты модулей в лаборатории и их пошаговую эволюцию. Центральным звеном любого модуля в лаборатории является лабораторный анализатор.
Первый шаг автоматизации - установка анализатора для проведения анализов в автоматическом режиме. Если для проведения анализов на анализаторе требуется дополнительное разведение биоматериала, то следующими шагами (2) будут подключение к анализатору автоматического устройства разбавления проб и последующий возврат для повторного тестирования. Третьим шагом автоматизации может быть подключение к анализатору робота для загрузки проб в анализатор (входной буфер) и их выгрузки (выходной буфер), в результате чего получается аналитическая рабочая ячейка с буферизацией проб. Следующим шагом (4) автоматизации будет подключение аналитической рабочей ячейки с автоматической загрузкой и выгрузкой проб к линии транспортировки, в результате будет достигнута комплексная автоматизация данного технологического процесса.

Рис. 2.21. Пошаговая эволюция модульной рабочей ячейки
Преимуществом модульной автоматизации является оптимальное решение поставленных задач с учетом специализации лабораторной диагностики.
В качестве примера модульной автоматизации рассмотрим решения и соответствующее оборудование производства компании Beckman-Coulter (рис. 2.22 - 2.24).
Автоматизация клинико-диагностической лаборатории, предлагаемая компанией Beckman-Coulter, имеет следующие преимущества:

• повышение производительности лаборатории при эффективном контроле и управлении стоимостью проводимых исследований;
• улучшение качества анализов при значительном снижении количества ошибок;
• уменьшение времени на проведение анализов;

              снижение риска соприкосновения персонала с биоматериалом.
Эксперты компании считают, что поэтапная автоматизация лаборатории является наилучшим выбором. Для обеспечения поэтапной автоматизации "Beckman-Coulter" предлагает концепцию модульной системы (modular system), которая, с точки зрения компании, служит наилучшей стратегией защиты капиталовложений.
При планировании установки системы лабораторной автоматизации пользователь должен сделать выбор стандарта штрих-кодирования, который будет использоваться в лаборатории. Это может быть Code 39, Interleaved 2 of 5, Codabar
или другой стандарт. Применение такой автоматизации может быть ограничено, так как в системе используется только один стандарт штрих-кодирования. Это требование налагает ограничения на спектр используемых лабораторных анализаторов, так как после выбора стандарта штрих-кодирования в системе могут быть применены только анализаторы, принимающие выбранный стандарт. Кроме того, существуют ограничения на размер этикетки штрих-кода.
В составе автоматизированной лаборатории Beckman-Coulter могут быть использованы следующие анализаторы.
Биохимия:
Аamp;Т EA05U, Beckman СХ-7, Hitachi 736, Hitachi 7250/747-100, Hitachi 7250/747- 200, Hitachi 7170/917, Hitachi 7070/917, Jamp;J Vitros 950A, Nihon Denshi HR-2200, Technicon DAX-96, Toshiba 80M, Toshiba TBA-M series, Toshiba TBA-80FR.
В разработке Jamp;J Vitros 250.
Гематология:
Coulter STKS, Coulter XL, Ornron HEG-120NAS, Sysmex HS-200, Sysmex HS-300. В разработке Coulter Gen*S.
Иммунология:
Abbott AXSYM, amp; Glucorodem NX, Behring Nephelometer 2, Chiron ACS Centaur, Daiyatoron LPIA-200, Eiken LX6000, Fuji Rebio Lumipulse F, Kyoto Daiichi GA-1140, Kyowa EL-1200, Tosoh AIA-1200, Tosoh AIA-21.
Следует отметить, что перечень приборов, совместимых с той или иной системой лабораторной автоматизации, всегда достаточно ограничен.
Важным вопросом также является размер пробирок (контейнеров), используемых в системе. Так, например, имеется система ЛАС, спроектированная для вакуумных пробирок - Becton-Dickinson Vacutainers. Для корректной работы системы транспортировки проб необходима стандартизация размеров вакутейнеров. Устройство сортировки, расположенное в начале системы транспортировки проб, разработано для вакутейнеров диаметром 13 и 16 мм.
Для уменьшения системы транспортировки проб необходимо сделать выбор одного диаметра. Например, биохимический модуль использует в работе ваку- тейнеры размером 16x100 мм, имеющие силиконовый разделитель сыворотки. Для гематологического модуля нужны вакутейнеры размером 13-75 мм.
Таким образом, если в лаборатории используется широкий спектр пробирок, необходимо планировать мероприятия по их стандартизации.
Компания рекомендует начать процесс автоматизации с установки в лаборатории модуля подготовки проб (рис. 2.22). Модуль подготовки проб Beckman- Coulter включает в себя следующие компоненты:

• входной приемный модуль; пробирки с пробами устанавливаются в индивидуальные держатели;
• центрифуга; загрузка в центрифугу производится автоматически, после центрифугирования пробы возвращаются в систему транспортировки проб;
• детектор уровня сыворотки определяет уровень сыворотки в каждой пробирке, информация об уровне сохраняется в системе для дальнейшего использования в устройстве дозирования проб на порции;
• устройство удаления крышек; крышки, закрывающие пробирки, автоматически удаляются и помещаются в специальный контейнер, отвечающий требованиям безопасного хранения;
• устройство для нанесения штрих-кода; предназначено для нанесения его на вторичные пробирки;

• устройство деления проб на порции; сыворотка автоматически переносится в нужном количестве из первичной пробирки в одну или несколько вторичных пробирок;
• выходной модуль; пробирки автоматически помещаются в выходное устройство, при этом производится сортировка по лабораторным анализаторам и по срочности тестирования.


Рис. 2.22. Модуль подготовки проб компании Beckman-Coulter

После установки модуля подготовки проб лаборатория затем может планировать установку модуля автоматизации биохимии (рис. 2.23), гематологии (рис. 2.24), коагулологии, исследования мочи.

Модуль подготовки проб + линия биохимии
Рис. 2.23. Модуль автоматизации биохимических исследований компании Beckman-Coulter

Рис. 2.24. Модуль автоматизации гематологических исследований компании Beckman-Coulter
В Университете штата Виржиния расположен исследовательский центр MARC (Medical Automation Research Center). Группа профессора Robin A. Felder (1996) принимала участие в разработке системы компании ЮС (Coulter), а также разработала интерфейс для подключения робота к анализатору Abbott/Axysym. В качестве интерфейсного устройства для анализатора используют робот-манипулятор. Следует отметить, что роботы-манипуляторы не нашли широкого применения в медицинской практике из-за высокой стоимости. Аналогичную судьбу разделили мобильные роботы, которые могли передвигаться по лаборатории и всему медицинскому учреждению, осуществляя транспортировку биоматериала из отделений в лабораторию и внутри лаборатории. Применение мобильных роботов для решения задач лабораторной автоматизации не вышло за стены исследовательских центров.
Таким образом, принцип модульности является важнейшим для построения эффективной лаборатории, а реализация системы транспортировки проб - ключевым моментом для успешной эксплуатации ЛАС.
При построении комплексной лабораторной автоматизированной системы с помощью модульной автоматизации важно придерживаться принципа минимизации количества поставщиков оборудования и программного обеспечения с целью снижения расходов на приобретение и эксплуатацию системы лабораторной диагностики.
В настоящее время наибольший интерес представляют открытые системы для лабораторной автоматизации, которые позволяют использовать принцип модульности для построения комплексной ЛАС. В такие ЛАС могут встраиваться практически любые автоанализаторы современного поколения. Ведущее место среди таких систем на мировом рынке занимает лабораторная автоматизированная система Clids. На рис.2.25 представлены основные модули этой системы:

• входной модуль, способный принимать до 360 проб крови в 1 ч;
• автоматическая центрифуга, позволящая обрабатывать до 500 проб в час;

• модуль снятия крышек с моноветт или вакутейнеров, производительностью 500 крышек в час;
• модуль разлива сыворотки, плазмы или мочи во вторичные пробирки, производительностью 500 проб в час;
• модуль подключения автоанализатора;
• линия транспортировки проб;
• выходной модуль, позволяющий обрабатывать до 400 проб в час;
• модуль автоматизированного управления ЛАС;
• интерфейс ЛАС с ЛИС.

Следует особо отметить, что лабораторная автоматизированная система Clids, как ни одна другая система, наиболее гибко удовлетворяет все запросы лаборатории на современном уровне. Большинство ведущих компаний - производителей лабораторных автоанализаторов активно используют возможности данной ЛАС.
Компания TECAN основана в 1980 в г.Гомбретикон (Hombrechtikon), Швейцария и является пионером в области автоматизированных систем обработки образцов (Automated Liquid Handling). В 1988 году в состав компании TECAN вошли SLT (Salzburg, Austria) и CAVRO TECAN, что позволило значительно усилить позиции фирмы на рынке микропланшетных анализаторов и автоматизированных систем, работающих с микропланшетами. В настоящее время TECAN Group владеет двумя торговыми марками - TECAN и CAVRO. Все продукты от компании TECAN разработаны и производятся в Швейцарии и Австрии и соответствуют сертификату качества ISO 9001.
TECAN Group является сторонником комплексной лабораторной автоматизации, где в один процесс включены преаналитический этап, аналитический и постаналитический этапы.
Станция подготовки проб TECAN GENESIS FE 500 построена по принципу "рабочей ячейки” и представляет собой оптимальное решение для всех типов лабораторных организаций с различной производительностью, позволяющей выбрать удобный и легкий путь консолидации различных анализаторов от разных производителей. GENESIS FE 500 объединяет важнейшие задачи преаналитиче- ского этапа в одной компактной "Рабочей ячейке":

• получение/распаковка;
• ввод данных, печать и наклейка первичных штрих-кодов;
• распределение образцов без дальнейшей обработки;
• центрифугирование;
• печать и наклейка штрих-кодов на вторичные пробирки;
• снятие колпачков с пробирок;
• раскапывание (аликвотирование);
• конечная сортировка;
• транспорт к анализаторам.

Основные технологические характеристики станции подготовки проб GENESIS FE 500 включают:

• производительность - 300 первичных пробирок/500 общее количество пробирок;
• центрифуга - 1 на 72 пробирки одновременно;
• размеры - 2,3 х 1,0 х 1,8 м;
• вес - 620 кг.

На всех последних международных выставках лабораторной техники ведущее место в автоматизации преаналитического этапа производства лабораторных
анализов занимает фирма Olympus. OLYMPUS OLA - лабораторная автоматизированная модульная станция (рис. 2.26) для преаналитической и постаналитической обработки образцов крови и другого биологического материала для последующего проведения лабораторных анализов. Она предназначена для выполнения следующих операций:

• первичная сортировка пробирок;
• автоматическое удаление крышек пробирок;
• нанесение на вторичные пробирки штрих-кода и внесение аликвот анализируемого материала ( в том числе в микропланшеты и другие емкости);
• сортировка пробирок в штативы для анализаторов;
• подготовка к архивированию пробирок.

Лабораторная автоматизированная модульная станция OLYMPUS OLA имеет 3 модуля загрузки образцов и может рассортировать до 1080 пробирок в штативы, более чем по 20 направлениям. Производительность станции зависит от конфигурации и составляет:

• OLA 2500 в стандартной конфигурации - 650 образцов/ч;
• OLA 2500 с двойным сортировщиком - 1000 образцов/ч;
• OLA 2500 удвоенной конфигурации - 1300 образцов/ч.

Таким образом, представленный анализ существующих подходов к автоматизации клинических лабораторных исследований показывает, что перед лабораторией открываются новые перспективы для стандартизации наиболее трудоемких технологических операций производства анализов, повышения производительности труда, качества результатов исследований и снижения финансовых затрат. Без активного внедрения достижений современных технологий в лабораторную практику невозможно добиться повышения качества результатов анализов.

Рис. 2.25. ЛАС Clids компании Labsystems