Robotika a laboratóriumi gyakorlatban (avagy laboratóriumi automatizáció)
Liszt Ferenc Pécsi Tudományegyetem, Laboratóriumi Medicina Intézet Budapest, 2009. szeptember 1.
Laboratórium ma: helyzetfelmérés Költsé ltségveté gvetés
Produktivitá Produktivitás
Szemé Személyzeti igé igény
Szolgá Szolgáltatá ltatás minő minősége
Dr. Liszt Ferenc
Versenyké Versenyképessé pesség
2009. szeptember 1.
Robot • Definició: olyan berendezés, mely három dimenzióban műveleteket végez, azt meghatározott (programozhatóan változtatható) időn keresztül emberi beavatkozás nélkül ismétli • Robotok típusai: mozgás típusa alapján (cilindrikus, karteziánus, poláris, rotációs stb.) • Biztonság és hosszú időn keresztüli felügyelet nélküli működtetés • Robot és orvosi laboratórium
Laboratórium ma: helyzetfelmérés Költsé ltségveté gvetés
• Nyomás: költségek szinten tartása / csökkentése • Csökkenő finanszírozás • Igény: a meglévő forrásokkal több vizsgálat elvégzése • Több szállító / műszer, készlet és költség • Laboratórium költség aránya a kórházi büdzsében nagy
1
Laboratórium ma: helyzetfelmérés • Szükséges a személyzet és a laboratórium produktivitásának Produktivitá Produktivitás növelése • A paralel rendszerek kalibrációja, minőségellenőrzése és karbantartása időigényes • Paralel rendszerek a minta szétosztását igénylik • Vizsgálati eredmények száma növekszik
Laboratórium ma: helyzetfelmérés
• Széles vizsgálati profil – mind több vizsgálatfajta áll rendelkezése (új tesztek) – a megrendelőtől igény új vizsgálatok elvégzésére
Szolgá Szolgáltatá ltatás minő minősége
• Gyorsabb leletátfordulási idő szükséges • Igény hosszabb szolgáltatási időre • 24 órás szolgáltatás alapvető • Minőségi eredmény szolgáltatásban nincs kompromisszum
Laboratórium ma: célok • Produktivitás növelése
• Verseny
– személyzet és laboratórium – több validált vizsgálati eredmény szolgáltatása
– forrásokért (?)
• Szolgáltatás minőségének javítása
– megrendelőkért
– leletátfordulási idő csökkentése – hosszabb rendelkezésre állási idő – kiterjesztett vizsgálati profil
• Verseny – minőségben – árban (?)
Dr. Liszt Ferenc
Laboratórium ma: helyzetfelmérés
2009. szeptember 1.
Versenyké Versenyképessé pesség
• Költségek szintentartása, de inkább csökkentése – több eredmény a rendelkezésre álló forrásokkal – kisebb reagens pazarlás
2
Miért kell több automatizáció a klinikai laboratóriumokban? Az elmúlt évtized a minőség és a hatékonyság is javult, méghozzá technológiai eszközök révén: Javuló laboratóriumi információs rendszerek Az automaták jobb analitikai teljesítménye Innovatív reagensek.
Miért kell több automatizáció? Tovább kell javítani a hatékonyságot
Többet teljesíteni kevesebből A növekvő laborvizsgálati számok A mintaérkezés tekintetében a klinikus kevésbé rugalmas Csökkenő lelet-átfordulási idő Munkaerőhiány, csökkenő költségvetés
Miközben a minőséget tartani (javítani) kell, aközben
Csökkentsd az analitikai hibát Növeld a munkahelyi biztonságot Csökkentsd a munkahelyi stresszt
Mindez csak a munkaigényes preanalitikai folyamatok újszerű munkaszervezésével lehetséges.
Terminológia
Work cell : összeköti az egyes különálló egységeket (software és hardware)
„Work cell” automatizáció. Samples loader/stoker
Célzott feladat automatizáció (szigetszerű automatizáció). Integrált rendszer (moduláris automatizáció). Teljes körű laboratóriumi automatizáció.
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
3
Célzott feladat (szigetszerű) automatizáció az ismétlődő feladatok mechanizálása
Integrált rendszer (moduláris automatizáció). egy gyártó cég, készülékek on-line
Ethernet
Manual transfer in personality carriers to the analysers
Manual transfer
One turn key platform
Teljes körű laboratóriumi automatizáció. Több laboratóriumi szubdiszciplina egy szobában, több gyártó cég, egy integrátor.
Milyen szempontok alapján kell választanunk? – … csak a gazdaságossági tényezők játszanak szerepet?
Analyser Analyser Analyser 6 7 8
Analyser 4
Analyser 5
Controller analyser 1+2 Analyser 1
Analyser 2
Data Manager / concentrator
Controller analyser 3 LIS Analyser 3
Others analysers
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
4
Lehetséges szempontok– Kórház
Lehetséges szempontok– magánszféra
milyen gyorsan készülnek el a sürgős minták?
napi munka milyen gyorsan készül el?
konszolidáció foka?
háttér hogyan működik?
milyen háttér műszer szükséges?
mekkora létszám szükséges?
elég-e a kapacitás?
megoldás kis laborra is alkalmazható?
megoldás a központi és szatelit laborra is?
konszolidáció foka?
Lehetséges szempontok– speciális laboratóriumok
létezik a problémára automata megoldás? könnyen használható a megoldás? érzékenység, specificitás? a megoldás reális? mekkora személyzetre van szükség?
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
Melyiket válasszuk? • Work cell” automatizáció: csak kiindulás, nincs preanalitikai feldolgozás, nagy térigény, interfacek drágák • Célzott feladat automatizáció (szigetszerű automatizáció): flexibilis, kis térigény, nagyszámú minta speciális vizsgálatokkal, programozott érkezési idővel • Integrált rendszer: folyamatos működtetés, kompakt, rövid TAT, gyors implementáció és upgrade • Teljes körű laboratóriumi automatizáció: ha pénz, idő és hely is van…
5
Kezelőorvostól kezelőorvosig interpretáció
beavatkozás
kezelőorvos vizsgálatkérés elrendelése
szállítás, kézbesítés
mintavevő
postanalitika
páciens
preanalitika
összeállítás kézbesítésre
kérőlap + minta szállító-szállítás
eredmények validálása
laboratórium minta fogadás
lelet összeállítása
analitika adminisztráció
nyugtázás
minta azonosítás munkalista
számítás
eredmény
számítás számítás
Analitika 13% 13
Szá Szállí llítás 4% Dokumentá Dokumentálás 5% Hibakeresé Hibakeresés 4% Feltö Feltölté ltés 4%
előkészítés, tárolás
minta aliquotok eredmény
eredmény
Laboratóriumi munkafolyamatok megoszlása
Leletezé Leletezés 18%
Preanalitika
52 %
Válogatá logatás 6% Bevitel 27% Szé Szétosztá tosztás 15% Centrifugá Centrifugálás 4%
analízis analízis
legköltségigényesebb folyamatok
analízis
Laborató Laboratóriumi automatizá automatizálás megvaló megvalósulá sulása Teljes automatizálás
A preanalitika automatizálása
Informatikai háttér javítása
Analitika, műszerpark konszolidációja
Laboratóriumi folyamatok áttekintése és javítása
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
6
6,76 m
ACU: automata centrifuga egység DSP
ARN BCL RSP FSS
6,2 m
IBM ACU
DSP: dugó eltávolító egység • • • •
eltávolítja a mintadugót csak műanyag csövekre használható max. 400 minta / óra kapacitás különféle gyártók csövei használhatók, de ezeket előre definiálni kell: – Becton-Dickinson, Greiner, Sarstedt – méret: 13*75, 13*100, 16*75, 16*100 mm
• gumi, műanyag dugóra használható • csövek keverhetők méret szerint
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
• kilendülőfejes centrifuga • csak műanyag csövekre használható • automatikus betöltés és kivétel, kiegyensúlyozás • max. 40 minta / cenrifugálásonként • programozható idő-g profil, 400 – 1900 g • két egység esetén max. 400 minta/óra kapacitás • STAT minta centrifugálás
AQN: online aliquot egység • aliquotokat készít minta cupba ill. szekunder (később bárkódozható) csövekbe • maximum 10 aliquot mintánként • folyadékszint és clot detektálás • programozható aliquot térfogat 300-9999 ul között • egyszer használatos műanyag hegyekkel működik • max. 400 minta / óra kapacitás
7
BCL: bárkód címkéző egység • a primer csövek bárkódját automatikusa duplikálja és a szekunder csöveket felcímkézi • különféle bárkód rendszereket (Codabar, ITF, Code 39, Code 128) szelektíven nyomtatja • a bárkód mező tartalmaz felhasználó által definiált, szemmel olvasható mezőt is • max. 450 minta / óra kapacitás
RSP: visszadugózó egység • automatikusan visszahelyezi a primer csövek dugóját, a szekunder csöveket dugóval látja el • ellenőrzi a dugó helyes elhelyezkedését • aliquot csoportonként szelektíve választható • max. 500 minta / óra kapacitás
A preanalitikai folyamat FSS: flexibilis minta elosztó egység • a csöveket felhasználó által definiált cél tartókba irányítja további felhasználás céljából • max. 500 minta / óra kapacitás
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
8
cobas p 501 and p 701
Minta tároló és visszakereső modul (SRM) Jellemzők: – Ellenőrzött hőmérsékletű, hűtött tároló egység klinikai kémia, immunkémia, koaguláció, hematológiai és vizelet analitika primer és szekunder mintái részére
cobas p 501 and p 701
Minta tároló és visszakereső modul (SRM) Jellemzők: – Cső visszakeresési eljárás: • Sürgős: azonnal (max. 5 min.)
cobas p 501) – Tároló kapacitás 13.500 (cobas 501 or 27.000 cső számára (cobas p 701) 701)
– Automatikus ürítés a lejárati idő elérése után
– Stand- alone vagy MPA-hoz is köthető
– A tartóknál nincs defragmentáció, mert:
– Két elkülönített archiváló terület, flexibilis méretben és tárolási időintervallumban (1-30 nap)
• Egy tartóban minden primer cső azonos lejárati idővel szerepel • Mindegyik tartót képes a robot megközelíteni
– A tároló állványokat robot kezeli a hűtőtérben – Kamera azonosítja a cső méretét és a kupak meglétét • 13 vagy 16 mm átmérőjű csövek tárolható az állványokban • Hiányzó kupak esetén a csövet„kivételként” kezeli
cobas p 501 and p 701
Minta tároló és visszakereső modul (SRM)
cobas p 501 and p 701
Design I Operating screen
Opciók: – Automatikus visszadugózás (Sarstedt dugó alkamas 13-16 mm)
Refrigerator
• Kötelezően: nyitott csövek esetén • Korábbi dugó eltávolítás után archiválás esetén – Visszakeresett csöveknél dugó eltávolítása automatikusan
Connection port for Modular Preanalitics
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
Possibility of manual sample input
Sample retrieval output
Waste container
9
cobas p 501 and p 701
cobas p 501 and p 701
Design II
Functional Model I • Recapper (RS) • Decapper (DS) Sample retrieval output (2 rows of up to 5 racks each)
Manual sample input (Hitachi tray)
• High density storage rack for 13 mm and 16 mm tubes
Default output
Manual sample input (rack)
cobas p 501 and p 701
cobas p 501 and p 701
Functional Model II
Functional Model III
• Easy to access waste containers
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
• Easy to access cooling unit
10
cobas p 501 and p 701
Functional Units
LELETÁTFORDULÁSI IDŐ (TAT)
avagy ahogy tetszik… a minta érkezésétől az eredmény (nyugtázott? validált?) közléséig
a minta kérésétől a terápia megkezdéséig
a minta kérésétől az állapot javulásáig
OLA2500 • pre-/postanalitikai automatizáció • manuális minta betöltés és eltávolítás • dugó eltávolítás, szortírozás, minta jelölés és aliquot készítése • digitális bit-map kép a mintacsőről (típus, méret, minta térfogat felismerése) • szortirozás 20 különböző tray-re („walk-away” rendszer)
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
egyszerre csavaros vagy gumidugó eltávolítása lehetséges
szekunder csövek címkézése felhasználó definiáltan
aliquot szekunder csőbe és más tartóba is (pl. mikrolemez)
11
What is the ACCELERATOR Integrated Product?
ACCELERATOR Product Offering Resealer (RSM)
Track Section (TS)
ARCHITECT i2000SR
ARCHITECT i2000
Informatics
Storage and Retrieval (SRM)
Automation Solutions
Instrument ManagerTM
Component-based, physical automation solution
Modular software featuring advanced decision logic
Role:
Role:
Preanalytics (sorting, centrifugation, decapping)
Sample Transportation Postanalytics (resealing, automated storage)
Real-time decision making
Single point of access across lab disciplines and locations
Application of user-defined rules
ACCELERATOR Modules and Interfaces
Input / Output (IOM)
Centrifuge (CM)
Decapper (DCM)
90° Track Section (90TS)
ARCHITECT c8000/c16000
The Building Blocks – APS Modules Storage and Retrieval
Modules Input Output Module (1) Centrifuge Module (0-2) Decapper Module (0-1) Instrument Interfaces (0-8) Track Section (layout specific)
Track Section
90° Track Section (0-2)
90° Angled Track
Resealer
Resealer Module (0-1) Storage & Retrieval Module (0-1) Desealer and Aliquotter Slots
i 2000
i 2000SR
Abbott Instrumentation
Input / Output
ARCHITECT i 2000, i 2000SR ARCHITECT c8000,
Dr. Liszt Ferenc
Decapper
c16000
Non-Abbott Instrumentation Ortho Fusion 5,1
Centrifuge
c 8000/ c 16000
2009. szeptember 1.
Fusion 5,1
12
The Building Blocks – Instrument Interfaces ARCHITECT
c8000
ARCHITECT
c16000
ARCHITECT
i2000
ARCHITECT
i2000SR
Workcell Configurations Preanalytics
ARCHITECT Workcells
Configurable Workcells Layouts within each category may vary based on customer need
ACCELERATOR: Stand-Alone Preanalytics
Preanalytics Automates most labor intensive front-end processes Configuration includes Input Output Module, Centrifuge Module, Decapper Module, and the ability for off-line archiving
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
ACCELERATOR: ARCHITECT Workcells
ARCHITECT Workcells Adds immunochemistry instrumentation Configuration includes Input Output Module, Centrifuge Module, Decapper Module, ARCHITECT instrumentation (2 Clinical Chemistry, 2 Immunoassay), and the ability for off-line archiving
13
ACCELERATOR: Configurable Workcells
System Overview IOM starts every process Samples on APS move counterclockwise Modules placed in the order of sample processing
Configurable Workcells Layout designed to meet specific customer needs May be designed with or without postanalytical capabilities Configuration may include Input Output Module, Centrifuge Module (2 or less), Decapper Module, analytical instrumentation (8 or less), Resealer Module, Storage and Retrieval Module, and 90° Angle Track Sections (2 or less)
Input Output Module
Tube Identification – RFID (Radio Frequency Identification)
Single Point of Interaction
1
State-of-the-Art Technology
5
4
9 Maximizes efficiency
Eliminates the Need for Multiple Bar-code Readers
2
Loading / Unloading Routines and STATs
9 Improves reliability
3
Sorting Archiving / Mapping
1. User Interface
2. IOM Table
Exception Management
3. System CPU
4. Indicator Lights
9 Decreases required space
Tracking of All Specimens to Take Real-time Action
5. IOM Robot
1
3
2
9 Ensures reduced TAT
1
Up to 300 – 600* Tubes / Hour 9 Increases throughput 2
720 Tube Capacity 9 Maximizes efficiency
4
3 4
1. Diverter Lane
2. Routine Lanes (15)
1. Bar-code Reader
2. Tube Identification Sensor
3. Priority Input Lanes (2)
4. Exception Lanes (3)
3. Tube Height Sensor
4. RFID Tag
* Theoretical system throughput. Up to 600 tubes/hour with storage and retrieval unit on-line
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
14
Sample Transport Module
Storage and Retrieval Module
Connects APS Components and
On-line Refrigerated Storage
Analytics
9 Increases throughput
15,360 Tube Capacity
Minimal Moving Parts / Motors
9 Decreases required space
9 Improves reliability
5
Automatic Tube Retrieval
Varying Segment Lengths
6
9 Maximizes efficiency
9 Provides flexibility
2
3
1
Repeat, Reflex, and Add-on Testing
9 Decreases required space
4
7
9 Ensures consistent TAT Repeat, Reflex, and Add-on Testing
Accommodates 90° Angle Track
Automatic Disposal
9 Provides flexibility 9 Decreases required space
9 Maximizes efficiency 9 Enhances operator safety
Instrument Interface Types Point in Space - Direct from Track (DTS) Adheres to CLSI (NCCLS) Standard
1. Storage Table
2. Storage Robot
3. Disposal Chute
4. Refrigerated Storage
5. Cooler Unit
6. Electrical Box
7. Motor Cover
Automation consists consists of of … … Sampling Point
9 Ability of clinical instrument to sample from a tube that is on or near the main track section. Examples 9 ARCHITECT i2000, OCD Fusion 5,1, Bayer Centaur
Sample Management
Point in Space – DTS from Spur Adheres to CLSI (NCCLS) Standard 9 Modified track extension that presents a tube to the aspiration point of the instrument where direct track sampling is not possible.
Sampling Point
Examples 9 ARCHITECT c8000 & i2000SR, DiaSorin Liaison
Robotic Automation Interface (RAI) Definition 9 Interface module for removing a tube from the track line and placing it into an instrument rack. Examples 9 Roche Modular, Olympus Chemistry, Hematology
Dr. Liszt Ferenc
Sampling Point
2009. szeptember 1.
Data Management
Analysis Management
15
Sample Management
Sample Management
• Primary tube: individual tube transportation using pucks (no racks) • Reduces need of aliquots
• Sample is delivered directly to appropriate analyzer without blocking flow of other tubes
Puck
Two lane track
Sample Management
Sample Management
Sample Manager
• Tubes are always outside the analyzer: • are immediately available for further tests • can always be tracked
Diluting
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
Reruns
Reflex Tests
Add-ons
16
Sample Management
Sample Management
Archiving
Critical samples
Barcode illegible or missing No request Duplicate specimen
Route to Specific tray
••easy easysample sample access access ••well documented well documented in in archive archive ••easy easyand andsafe safedisposal disposal ••no no limitation limitation>>100,000 100,000tubes tubes
or gate: gate: SIQ (samples in question) uestion)
Sample Management
Sample Management
Track
Track
Two lane track
••STAT STAT analysis analysis in in<30 <30min. min. ••Single Singletube tube transportation transportation&&fast fastlane lane ••Constant Constantaccess access to to tubes tubes
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
Slow track
Fast track
17
Sample Management
Sample Management
Track
Individual sample transport
Track
Flexible configuration: configuration: No. of pucks in queue
ADVIA LabCell Automation Solutions ADVIA WorkCell™ CDX
Interfaces
Racks
Point In Space ADVIA Clinical Chemistry Point in Space (direct from tube) Barcode ID read at Divert Gate Barcode ID re-sent from Interface Gate and checked
Instrument Robot
Dr. Liszt Ferenc
Universal Robot Interface
2009. szeptember 1.
System directly loadable at all times
18
ADVIA® Automation
ADVIA® Automation
True STAT capability
Tube reduction
Sample Manager
Aliquot reduction
Track ( SIQ ) Directly on single analyzers
Faster & consistent TAT
No carryover Automated Rerun / Reflex / AddAdd-ons Sorting and Archiving Exception Management Total specimen traceability
ADVIA® Automation
Seamless BackBack-up capabilities
StreamLAB® - Lab Automation Pre ics lyt ana 50 %
Robust Architecture Analyzers independent from track
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
Ana
stPo ytics al an
s lytic
30 %
20 %
Automation Level
StreamLAB®® StreamLAB The Key Key to to The multidisciplinary multidisciplinary Automation Automation
19
StreamLAB® - 1. Rack loading
EASY HANDLING, LONG WALKAWAY TIME
StreamLAB® - 2. Sample Transportation
Optimal route for each individual sample
Throghput of 300 tubes/hour Noncentrifuged/uncapped tubes
Single sample transportation
Different tube types in an intermixed mode (diameter 13-16mm,
Sample position and status always available (RFIC* Radio Frequency Identification Chip)
hight 75-100mm)
12 racks with 48 positions each Two STAT racks with 12 pos.
Barcode scan – LIS
Autom. distribution to the analytical systems
Immediate output of “problem tubes”
StreamLAB® - 2. Sample Transportation
Optimal route for each individual sample (Dimension®) Takes into consideration - Requested methods - Instrument inventory status - QC- & calibration data - Instrument utilization Optimization of instrument utilization
StreamLAB® - 3. Centrifuge
Automatic maintenance-free centrifugation Centrifuge optional Hettich Rotanta Defineable centrifugation parameters (time, temparature, start) „Auto Balancing“ Up to 300 tubes/hour Capacity per cycle: 80 tubes
Constant TAT
No queues STAT mode
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
20
StreamLAB® - 4. Decapper
NO INFECTION RISK AT TUBE DECAPPING Supporting all common tube types Minimized infection risk Intermixed mode on closed and opened tubes
StreamLAB® - 5. Aliquot Dispensing
SHORT TAT OF PRIMARY TUBE Autom. dispense of sample volume (200 – 550 µl) „buffer“ for repeat & reflex testing
Up to 300 tubes/hour
Primary tube immediately released & transported to I/O or next system
Continuous process - avoiding queues
Intermixd processing of aliquots and Primary tubes
Faster than manual decapping
StreamLAB® - 6. Sample Sorting
SORTING TO SUBSEQUENT WORKSTATIONS/ARCHIVE Sorting of tubes to subsequent workstations (secondary analytics, not time critical) Sequential sample flow without TAT delay Outputsorting of tubes into archiving racks Output racks user defineable
Dr. Liszt Ferenc
2009. szeptember 1.
StreamLAB® - Configurations
Automated postanalytics Automated resealing of tubes with metal foil Heat sealing for plastic tubes Left site from I-/O module or at the right end of the transportation track 3 user defineable modi: „Automatic Seal“ – tube sealing before output into archive racks „Seal Now“ – time of tube sealing competely defineably (eg. at the end of the working shift) „Seal Only“ – for tubes without requests to SL connected systems
21
Sikeresen automatizált rendszer jellemzői 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Dr. Liszt Ferenc
Egyedi minta transzport a rendszeren belül Különböző primer csövek használatát támogatja STAT minták használhatók az egész rendszerben Nyitott a CC, IA, koaguláció és hematológia számára Nagy teljesítményű centrifuga Főleg a preanalitikában nyilvánvaló a folyamatszabályzás Folyamat optimalizálás az ismétlések és pótkérések esetén TAT csökkentés rutin és STAT mintáknál Tiszta strukturák a laboratórium fő működési területein Humán erőforrás csökkenés Beteg mintavétel csökkenés (aliquotok száma csökken) Jobb minta management Megfelelő archiváló koncepció
2009. szeptember 1.
Köszönöm a figyelmet
22
