Первая полностью автоматизированная клиническая лаборатория, не требующая рутинной работы персонала, появилась в 80-х годах XX века в городе Коти в Японии.
В 1978 году там была основана медицинская школа, а в 1981 при ней появилась больница на 600 коек. Однако была одна проблема: в клинической лаборатории, которая обслуживала эту больницу, по закону могло работать максимум 19 человек (это очень мало: для сравнения, в других больницах на 1000–2000 коек работало примерно 100–200 сотрудников).
А так как Коти находится на острове далеко от Токио, отправлять анализы во внешнюю лабораторию тоже было нецелесообразно — результаты доставлялись бы обратно целых три дня.
Профессором медицинской школы назначили Масахиде Сасаки. В то время уже существовали системы для быстрого тестирования: на рынке были японские, американские и европейские производители компьютеров и автоматического аналитического оборудования.
Но Сасаки пошел дальше: он и его девятнадцать сотрудников модифицировали доступные коммерческие анализаторы и соединили все рабочие станции конвейерами. Кстати, идея использовать конвейеры пришла профессору, когда он наблюдал за разгрузкой угля в порту города Мидзусима, — инновации, связанные с углем, сопровождали автоматизацию на всем пути ее развития.
Создание и совершенствование конвейерной системы заняло четыре года, роботизация — еще восемь. В то время не существовало автоматического оборудования для некоторых лабораторных тестов, и создатели самостоятельно модифицировали существующие технологии (например, идея робота для выполнения серологических тестов была увидена на производстве наручных часов).
Устройство лаборатории выглядело так: когда врач создавал запрос на анализ, информация о пациенте наклеивалась на пробирку, которая попадала в лабораторию. Там конвейеры автоматически перемещали пробирки с анализами к разным автоматическим рабочим станциям, которые измеряли требуемые параметры. Результаты автоматически сводились вместе, редактировались и отсылались врачу. Это было чудом эффективности, и в Коти начали приезжать, чтобы посмотреть на автоматизированную лабораторию.
Стало очевидно, что такой подход способен, помимо оптимизации работы персонала, уменьшить и стоимость лабораторных тестов. В начале 90-х годов другие лаборатории при национальных медицинских школах стали получать гранты от министерства образования Японии. Системы уже строились не вручную, а, например, компанией Hitachi, которая собрала вторую подобную лабораторию в городе Акита. К 1998 году 72% больниц при университетах в Японии были оборудованы автоматическими системами.
В 1995 году ученые из университета Вирджинии (США) осуществили другое направление автоматизации клинических анализов. Вместо того, чтобы роботизировать центральную лабораторию, они решили построить автоматизированную станцию из лабораторного анализатора и приемника прямо рядом с пациентами.
Такая система могла сама измерить pH, уровень глюкозы и некоторых электролитов, объем эритроцитов и парциальное давление газов в крови. Чем-то она напоминала банкомат: пользователь выбирал пациента на тачскрине и вставлял образец. Результаты сразу отсылались в центральную лабораторию, где их проверяли вручную и отсылали врачу. Также из центральной лаборатории можно было контролировать станцию: приказать ей выбросить образец, проанализировать его еще раз или отключиться при возникновении технических проблем.
Лаборатория в Коти и станции в Вирджинии стали родоначальниками двух направлений:
- полной автоматизации лабораторий (TLA — англ. total laboratory automation)
- и тестирования у места оказания помощи (POCT — англ. point-of-care testing).
Преимущество POCT — в скорости и невысокой стоимости. За миниатюрным интерфейсом скрываются сложные принципы работы и процессы, которые обеспечивают быстрый анализ не в далекой лаборатории, а здесь и сейчас — как можно ближе и быстрее к пациенту.
Сейчас анализы настолько просты, что пациенты могут делать их сами. Дома можно обнаружить беременность, измерить уровни холестерина, триглицеридов, глюкозы, гемоглобина или мочевой кислоты. При этом максимум, что нужно сделать — слегка проколоть палец .
В начале XXI века начали разрабатываться лаборатории на чипе — маленькие приборы, которые проводят несколько многостадийных биохимических процессов на чипе размерами до нескольких квадратных сантиметров!
Они работают по правилам микрофлюидики и могут позволить делать сложные анализы, не отходя от постели больного. Но пока такие технологии слишком дороги и не покидают пределы исследовательских лабораторий, несмотря на прогнозы и развитие 3D-печати и лазерных технологий.
Биомолекула благодарит вас за то, что вы прочитали эту статью до конца. Скоро расскажем еще много интересного, а пока предлагаем узнать больше об автоматизации лабораторий.
Будем рады вашим лайкам и подписке на наш канал — здесь мы рассказываем много интересного из мира науки! 💚