Автоматический анализатор биопатогенов «Детектор-Био»

2016−2020

Партнёры
Минздрав РФ
Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава РФ
Красногорский завод им. С. А. Зверева («Швабе», Ростех)

Прибор автоматической индикации и идентификации патогенных биологических агентов на основе двух независимых методов детекции

Задача

Чтобы службы безопасности своевременно обнаруживали опасные вещества в воздухе аэропортов, на вокзалах, стадионах и в других общественных местах, нужно регулярно брать пробы воздуха. Однако для этого необходима целая лаборатория с 5−6 сотрудниками, которая работает 24/7, а это невозможно организовать везде.

Министерство здравоохранения России заказало разработку прибора для автоматического скрининга воздуха в помещениях. Перед нами стояла задача автоматизировать процессы отбора пробы, пробоподготовки, анализа на разные патогены и оценки результатов.

Решение

Вместе с партнёрами мы создали прибор «Детектор-Био», который представляет собой биоаналитическую лабораторию, собранную в одном шкафу, все процессы внутри которого автоматизированы. Прибор анализирует пробы воздуха и высылает результаты специализированную информационную сеть.

По техническому заданию, прибор должен проходить в стандартную дверь помещения, поэтому в процессе разработки мы решали проблему, как уместить функционал целой лаборатории в таком небольшом пространстве. В результате нам удалось расположить внутри корпуса всё необходимое для сбора, анализа и хранения пробы, а также системы управления и аварийного питания.

В приборе мы реализовали процесс эффективного сбора аэрозольных частиц, их концентрации и перевода пробы в жидкую фазу. Партнёры разработали специальный мощный импактор, который прокачивает в минуту 10 000 л воздуха. Микрочастицы и патогенные биологические агенты из прокачанного воздуха переводятся в водный раствор. Затем дополнительно обрабатывается ультразвуком, который разрушает оболочки бактерий. Далее проводится пробоподготовка для двух типов анализа.

Мы заложили в «Детектор-Био» возможность работать как по расписанию, так и по тригеру. Для этого мы к основному импактору установили дополнительный счетчик частиц аэрозоля, который непрерывно ведёт скрининг, и при превышении нормы фона запускает процесс анализа.

Чтобы находить как можно больше патогенов, в приборе применяются два независимых биоаналитических метода: мультиплексный иммунологический анализ и real-time ПЦР. Иммунологический анализ выявляет специфические белки бактерий, вирусов и токсинов. А ПЦР-анализ — нуклеиновые кислоты бактерий и вирусов.

ПЦР проводится внутри реакционных камер специально разработанного для прибора микрофлюидного картриджа. Каждая из шести камер предзаправлена специфичными реагентами: это позволяет проверить пробу на шестьдесят различных патогенов за раз.

Поскольку реагенты и пробы нужно хранить при +5˚С, в холодильнике, в конструкции прибора предусмотрели зоны с постоянным поддержанием требуемых температурных режимов.

Самым сложным и интересным было спроектировать автоматику для каждого этапа анализа и создать протоколы с последовательностями работы каждого узла.

Нам удалось реализовать бесшовный процесс отбора пробы, подготовки, двух анализов, обработки результатов и их отправки, архивирования пробы. Предусмотрели и возможность удалённого управления через понятный интерфейс.

В итоге полный цикл анализа в «Детекторе-Био» длится всего около двух часов — благодаря тому, что все процессы выполняются роботами и следуют друг за другом без пауз. Для сравнения, в стационарной лаборатории на это ушло бы 5−6 часов (и то — только в рабочее время и без учета логистики).

Результат

Собрана пилотная партия приборов. Прибор прошел госиспытания.

Команда

Медиа

Другие инженерные продукты TRDC