محلل تلقائي

جهاز التحليل الآلي هو جهاز تحليل آلي يستخدم تقنية التدفق المعروفة باسم تحليل التدفق المستمر (CFA)، أو بشكل أدق تحليل التدفق المجزأ (SFA)، وقد طُوّر لأول مرة من قِبل شركة تكنيكون . اخترع الجهاز عام 1957 الدكتور ليونارد سكيجز، وقامت شركة تكنيكون التابعة لجاك وايتهيد بتسويقه. كانت التطبيقات الأولى للجهاز في التحليلات السريرية، ولكن سرعان ما ظهرت طرق استخدامه في التحليلات الصناعية والبيئية. يعتمد تصميم الجهاز على تجزئة تيار متدفق باستمرار باستخدام فقاعات الهواء.

يُعدّ تحليل التدفق المستمر (CFA) مصطلحًا عامًا يشمل كلاً من تحليل التدفق المجزأ (SFA) وتحليل حقن التدفق (FIA). في تحليل التدفق المجزأ، يُقسّم تيار مستمر من المادة بواسطة فقاعات الهواء إلى أجزاء منفصلة تحدث فيها التفاعلات الكيميائية. يُجمع تيار مستمر من عينات السوائل والكواشف ويُنقل عبر أنابيب وملفات خلط. تنقل الأنابيب العينات من جهاز إلى آخر، حيث يؤدي كل جهاز وظائف مختلفة، مثل التقطير، والغسيل الكلوي، والاستخلاص، والتبادل الأيوني، والتسخين، والحضانة، ثم تسجيل الإشارة. من المبادئ الأساسية لتحليل التدفق المجزأ إدخال فقاعات الهواء. تُقسّم فقاعات الهواء كل عينة إلى حزم منفصلة، ​​وتعمل كحاجز بين الحزم لمنع التلوث المتبادل أثناء مرورها عبر الأنبوب الزجاجي. كما تُساعد فقاعات الهواء في الخلط من خلال إحداث تدفق مضطرب (تدفق بلعة)، وتُتيح للمشغلين فحصًا سريعًا وسهلاً لخصائص تدفق السائل. تُعامل العينات والمعايير بنفس الطريقة تمامًا أثناء مرورها عبر المسار السائل، مما يُلغي الحاجة إلى إشارة حالة مستقرة. مع ذلك، ونظرًا لأن وجود الفقاعات يُنتج شكل موجة مربعة تقريبًا، فإن الوصول إلى حالة الاستقرار لا يُقلل الإنتاجية بشكل ملحوظ (يُنتج محلل CFA من الجيل الثالث 90 عينة أو أكثر في الساعة في المتوسط)، وهو أمر مرغوب فيه لأن إشارات الحالة المستقرة (التوازن الكيميائي) تكون أكثر دقة وقابلية للتكرار. ^{[ 1 ]} يُتيح الوصول إلى حالة الاستقرار الوصول إلى أدنى حدود للكشف.

يتكون محلل التدفق المجزأ المستمر (SFA) من وحدات مختلفة تشمل جهاز أخذ العينات، ومضخة، وملفات خلط، ومعالجات اختيارية للعينات (مثل الغسيل الكلوي، والتقطير، والتسخين، وما إلى ذلك)، وكاشف، ومولد بيانات. تعتمد معظم أجهزة تحليل التدفق المستمر على تفاعلات اللون باستخدام مقياس ضوئي للتدفق، ومع ذلك، فقد طُوّرت أيضًا طرق تستخدم أقطابًا انتقائية للأيونات، وقياسات ضوئية باللهب، وقياسات البلازما المقترنة بالحث، وقياسات التألق، وما إلى ذلك.

باعت شركة تكنيكون أعمالها لشركة ريفلون في عام 1980 ^{[ 7 ]} والتي باعت الشركة لاحقًا لمشترين منفصلين في المجالين السريري (باير) والصناعي (بران + لوب - الآن سيل أناليتيكال) في عام 1987. في ذلك الوقت، شكلت التطبيقات الصناعية حوالي 20٪ من آلات CFA المباعة.

في عام 1974، أجرى روزيكا وهانسن تجارب أولية في الدنمارك والبرازيل على تقنية منافسة أطلقوا عليها اسم تحليل الحقن التدفقية (FIA). ومنذ ذلك الحين ، وجدت هذه التقنية استخدامًا عالميًا في الأبحاث والتطبيقات الروتينية، وتم تعديلها لاحقًا من خلال التصغير واستبدال التدفق المستمر بتدفق قابل للبرمجة يتم التحكم فيه بواسطة الحاسوب.

خلال ستينيات القرن العشرين، ترددت المختبرات الصناعية في استخدام جهاز التحليل الآلي. وجاء قبول الهيئات التنظيمية في نهاية المطاف بعد إثبات أن هذه التقنيات لا تختلف عن استخدام مطياف ضوئي تسجيلي مع إضافة الكواشف والعينات بالنسب الكيميائية نفسها المتبعة في الطرق اليدوية التقليدية. ^{[ 8 ]}

من أشهر أجهزة التحليل التدفقية المتسلسلة (CFA) من شركة تكنيكون: جهاز التحليل الآلي الثاني (AutoAnalyzer II) (الذي طُرح عام 1970)، وجهاز التحليل المتعدد التسلسلي (SMA، 1969)، وجهاز التحليل المتعدد التسلسلي المزود بحاسوب (SMAC، 1974). يُعد جهاز التحليل الآلي الثاني (AAII) الجهاز الذي استندت إليه معظم طرق وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) في كتابة مراجعها. وهو من الجيل الثاني لأجهزة تحليل التدفق المجزأ، ويستخدم أنابيب زجاجية بقطر داخلي 2 مليمتر، ويضخ الكواشف بمعدلات تدفق تتراوح بين 2 و3 ملليلترات في الدقيقة. ويبلغ معدل معالجة العينات النموذجي لجهاز AAII ما بين 30 و60 عينة في الساعة. ^{[ 9 ]} وقد طُرحت أجهزة تحليل التدفق المجزأ من الجيل الثالث في الأدبيات العلمية، ^{[ 10 ]} ولكن لم يتم تطويرها تجاريًا حتى طرحت شركة ألبكيم جهاز RFA 300 عام 1984. ويضخ جهاز RFA 300 الكواشف بمعدلات تدفق أقل من 1 ملليلتر في الدقيقة عبر ملفات خلط زجاجية بقطر داخلي 1 مليمتر. تصل إنتاجية جهاز تحليل التدفق الترددي (RFA) إلى 360 عينة في الساعة، لكنها في المتوسط ​​أقرب إلى 90 عينة في الساعة في معظم الاختبارات البيئية. في عام 1986، قدمت شركة تكنيكون (بران + لوب) نظامها الخاص بالتدفق الدقيق TRAACS-800. ^{[ 11 ]}

واصلت شركة Bran+Luebbe تصنيع جهاز AutoAnalyzer II وجهاز TRAACS، وهو محلل تدفق دقيق للعينات البيئية وغيرها، وقدمت جهاز AutoAnalyzer 3 في عام 1997 وجهاز QuAAtro في عام 2004. تم شراء أعمال Bran+Luebbe CFA بواسطة SEAL Analytical في عام 2006، وهي لا تزال تقوم بتصنيع وبيع ودعم أنظمة AutoAnalyzer II/3 وQuAAtro CFA، بالإضافة إلى أجهزة التحليل المنفصلة.

وهناك مصنعون آخرون لأجهزة تحليل التدفق المستمر.

شركة سكالار، التابعة لشركة سكالار أناليتيكال، التي تأسست عام 1965 ويقع مقرها الرئيسي في بريدا (هولندا)، هي شركة مستقلة مملوكة بالكامل لموظفيها منذ تأسيسها. وقد ساهم تطويرها لأجهزة التحليل الروبوتية، ومعدات قياس الكربون العضوي الكلي (TOC) والنيتروجين الكلي (TN)، وأجهزة المراقبة، في توسيع خطوط إنتاج أجهزة تحليل التدفق المستمر SAN++ طويلة العمر. كما تُعدّ حزم البرامج الخاصة باكتساب البيانات والتحكم في أجهزة التحليل منتجات داخلية، تعمل بأحدث متطلبات البرامج وتدعم جميع تركيبات أجهزة التحليل.

تأسست شركة أستوريا-باسيفيك إنترناشونال، على سبيل المثال، عام 1990 على يد ريموند بافيت، الذي كان يملك سابقًا شركة ألبكيم. تتخذ أستوريا-باسيفيك من كلاكاماس بولاية أوريغون الأمريكية مقرًا لها، وتصنع أنظمة التدفق الدقيق الخاصة بها. تشمل منتجاتها خطوط أجهزة تحليل أستوريا للتطبيقات البيئية والصناعية؛ وجهاز تحليل سبوت تشيك لفحص حديثي الولادة؛ وبرنامج FASPac (حزمة برامج تحليل التدفق) لجمع البيانات والتفاعل مع الحاسوب.

تقوم شركة FIAlab Instruments, Inc.، ومقرها سياتل، واشنطن، بتصنيع العديد من أنظمة التحليل أيضًا.

استحوذت مجموعة بيرستورب على شركة ألبكيم ، ثم استحوذت عليها لاحقًا شركة أو آي أناليتيكال في كوليدج ستيشن، تكساس. تُصنّع أو آي أناليتيكال جهاز تحليل التدفق المجزأ الوحيد الذي يستخدم أنابيب بوليمرية بدلًا من ملفات الخلط الزجاجية. كما تُعدّ أو آي الشركة المصنّعة الرئيسية الوحيدة للأجهزة التي تُقدّم خيارات تحليل التدفق المجزأ (SFA) وتحليل حقن التدفق (FIA) على نفس المنصة.

استُخدمت أجهزة التحليل الآلي بشكل أساسي في التحاليل المخبرية الطبية الروتينية المتكررة ، ولكن في السنوات الأخيرة، حلت محلها تدريجيًا أنظمة عمل منفصلة تسمح باستهلاك أقل للمواد الكيميائية. وتقوم هذه الأجهزة عادةً بتحديد مستويات الألبومين ، والفوسفاتاز القلوي ، وناقلة أمين الأسبارتات (AST) ، ونيتروجين يوريا الدم ، والبيليروبين ، والكالسيوم ، والكوليسترول ، والكرياتينين ، والجلوكوز ، والفوسفور غير العضوي ، والبروتينات ، وحمض اليوريك في مصل الدم أو عينات أخرى من الجسم. تُؤتمت أجهزة التحليل الآلي خطوات تحليل العينات المتكررة التي كان يقوم بها فني المختبر يدويًا ، وذلك في مثل هذه الفحوصات الطبية المذكورة سابقًا. وبهذه الطريقة، يُمكن لجهاز التحليل الآلي تحليل مئات العينات يوميًا بواسطة فني واحد. في البداية، كانت أجهزة التحليل الآلي تختبر عينات متعددة بالتتابع لكل مُحلل على حدة. أما في الطرازات الأحدث، مثل جهاز SMAC، فكانت تختبر مُحللات متعددة في العينات في وقت واحد.

في عام 1959، قدم هانز باروخ من شركة ريسيرش سبيشاليتيز نظامًا تنافسيًا للتحليل. عُرف هذا النظام باسم تحليل العينات المنفصلة، ​​وكان يُمثل بجهاز يُعرف باسم "الكيميائي الآلي". على مر السنين، حلت طريقة تحليل العينات المنفصلة تدريجيًا محل نظام التدفق المستمر في المختبرات السريرية. ^{[ 12 ]}

استخدمت التطبيقات الصناعية الأولى - التي كانت تُستخدم بشكل رئيسي في تحليل المياه ومستخلصات التربة والأسمدة - نفس الأجهزة والتقنيات المستخدمة في الطرق السريرية، ولكن منذ منتصف سبعينيات القرن الماضي، طُوّرت تقنيات ووحدات خاصة، بحيث أصبح من الممكن بحلول عام 1990 إجراء استخلاص المذيبات والتقطير والترشيح المباشر والهضم بالأشعة فوق البنفسجية في التيار المتدفق باستمرار. في عام 2005، كان حوالي ثلثي الأنظمة المباعة عالميًا مخصصة لتحليل المياه بجميع أنواعها، بدءًا من مستويات المغذيات التي تقل عن جزء في المليار في مياه البحر وصولًا إلى مستويات أعلى بكثير في مياه الصرف الصحي؛ وتشمل التطبيقات الشائعة الأخرى تحليل التربة والنباتات والتبغ والأغذية والأسمدة والنبيذ.

لا تزال أجهزة التحليل الآلي تُستخدم في بعض التطبيقات السريرية، مثل فحص حديثي الولادة أو فحص الأجسام المضادة لـ D، ولكن معظمها يُستخدم الآن في الأعمال الصناعية والبيئية. وقد نشرت الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM International)، ووكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) طرقًا معيارية لتحليل مواد بيئية مثل النتريت والنترات والأمونيا والسيانيد والفينول . كما تُستخدم أجهزة التحليل الآلي بشكل شائع في مختبرات فحص التربة ، وتحليل الأسمدة، ومراقبة العمليات، وتحليل مياه البحر ، وملوثات الهواء، وتحليل أوراق التبغ.

نشرت شركة تكنيكون أوراق طرق تحليلية لمجموعة واسعة من التحاليل، ونورد فيما يلي بعضًا منها. هذه الطرق، بالإضافة إلى طرق أحدث، متوفرة لدى شركة سيل أناليتيكال. كما تتوفر قوائم طرق التحليل لأجهزة الشركات المصنعة بسهولة على مواقعها الإلكترونية.

• مقال جامعة ولاية نيو مكسيكو