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面对COVID-19大流行的诊断实验室自动化

面对COVID-19大流行的诊断实验室自动化

许多国JIa没有公开进行的COVID-19检测的数量,但那些确实显示了过去一年对诊断实验室的需求是多么大。以美Guo为例:截至2021年3月23日,已经进行了超过3.63亿次冠Zhuang病Du检测。1美Guo进行的冠Zhuang病Du-19检测比当地居民多,考虑到美Guo在14个月前还没有进行冠ZHuang病Du检测,这是令人难以置信的。在流感大流行初期,检测被确定为各国成功抗击流感的关键组成部分,各国Zheng府试图以前所未有的速度提高检测能力。美Guo实验室从2020年2月基本上不进行测试,到2020年4月达到每天约15万次测试,到2021年1月达到7天平均每天近200万次测试的峰值。2

在测试需求激_增之际,人员配置被评为实验室的头_号挑战,几乎别无选择:实验室必须自动化3

费时费力的手工样品制备程序无法满足当今诊断实验室的通量需求和人员限制。

当下需要、应用性强、解决方案

医学诊断实验室,通常重复执行相同的测试,并具有标准化的工作流程,因此,自动化有很大的好处。诊断实验室工作流的自动化带来了许多好处,例如提高重现性、提高实验室工作人员的效率、提高通量、缩短周转时间和提高实验室技术人员的安全性。过去一年来,这些好处更加重要,因为实验室面临着巨大压力,要求清除测试积压、改善周转情况,并在人员配备等于或低于流行病前水平的情况下增加通量,以维持社会隔离保护。

尽管对全自动化机器人诊断实验室的长期预测尚未取得成果,但现代临床实验室自动化的进展正在创造更可靠、可重复、高通量和更短的周_转实验室。虽然在某些时候还需要人为干_预,但Zui新的自动化进展是以高通量自动化样品制备和测试以及“采样到结果”分子诊断(MDx)系统的形式出现。这两种自动化解决方案的广泛好处可以大致分为三大类:重现性、效率和安全性。

医疗实验室自动化通过减少人为因素引入的数据误差和减少样品处理引起的污染可能性,在提高重现性方面起着关键作用。由于流程操作中的误差而引起的数据变化在实验过程中可能会被忽略,但在数据集中甚至在已发表的结果中也会被观察到。特别是在重复执行相同任务的诊断环境中,人类容易受到渐进性精神疲劳、身体疲劳和分心的影响。自动化通过减少工作流程对操作人员的依赖,减少了这种误差。

实验室自动化对员工生产力的影响,提高了实验室的效率。Holland和Davides(2020)4指出,自动化过程的关键好处是节省了大量时间,因此可用于其他实验。随着自动化,每个实验室技术人员都可以运行更多的实验。

自动化通过允许自动化机器来处理这项任务,从而减少研究人员对样品的接触,从而帮助提高实验室安全性。由于人类处理的样品较少,意外接触危险试剂或潜在传染诊断样本的风险较小。

自动化不是一个独立个体

尽管液体处理系统曾经是任何诊断实验室自动化系统的核心,但MDx仪器的出现为诊断实验室提供了选择自动化方式的机会。这些MDx仪器没有标准化;所有这些都是独特的,有自己的优点和缺点,但它们都有一套共同的特点,我们可以对比他们更传统的实验室自动化系统的液体处理。

诊断实验室自动化技术比较
“传统”液体处理“采样到结果”MDx

 

需要的人力

非常低。样品制备通常是自动化的,但根据所进行的试验,可能需要亲自进行分析。几乎没有。
所需技能/培训该测试的标准实验室培训所需专业培训较少

 

监管

通常不需要监管机构的批准就可以将自动化纳入工作流程。每项测试都需要监管机构的授权。
系统灵活性非常灵活。可以为许多不同的测试工作流程配置。只能执行系统设计的特定测试。
仪器费用根据需要而变化非常高
每个样品的成本与运行非自动化测试大致相同通常高于其他测试方式
样品的使用通常使用一小部分样品通常消耗整个样品
虽然采样到结果的分子诊断仪器消除了对专业人员的需求,他们在诊断工作流程中知识渊博,消除了几乎所有的人手功能,但他们在可执行的测试方面受到限制,通常在启动和每个样品的制备上都比传统的基于液体处理的自动化平台有更高的成本,并且不如传统的基于液体处理的系统灵活。临床诊断实验室在确定实施何种自动化系统时,应充分评估其当前和预计的未来测试需求。例如,Aurora的自动化COVID-19 RT-PCR反应系统将允许未来重新配置,使实验室能够在COVID需求消退时改变工作流程,同时仍然实现其自动化设置的全部价值。
VERSA 1100自动液体处理系统可配置用于SARS-CoV-2检测或许多其他诊断样品制备应用的RT-PCR构建。

优胜劣汰

全球COVID-19大流行对整个医疗行业来说都是一段艰难和紧张的时期。虽然医院理所当然地受到了关注,但诊断实验室也承担了沉重的负担。然而,挑战为发展提供了机遇,未来表现最好的实验室将是那些今天抓住机会改进实践和工作流程的实验室。流感大流行改变了实验室的运作方式,但在许多方面都有所改善。那些实施了诊断实验室自动化系统的公司将对其效率进行永久性投资。由于临床实验室一直面临着人员短缺的问题,预计这一问题会越来越严重,因此提高实验室工作人员生产力的自动化系统必将在诊断工作流程中扮演越来越重要的角色。

参考文献

[1] Hasell, J., Mathieu, E., Beltekian, D. et al. A cross-country database of COVID-19 testing. Sci Data 7, 345 (2020)

[2] The COVID Tracking Project. US Daily Tests. https://covidtracking.com/data/charts/us-daily-tests. Accessed March 29, 2021.

[3] National Health System Crisis Readiness Report 2020 Edition. Accumen. August 27, 2020. https://accumen.com/crisis-report-2020. Accessed March 29, 2021.

[4] Holland, I., & Davies, J. A. (2020). Automation in the Life Science Research Laboratory. Frontiers in bioengineering and biotechnology8, 571777.

[5] The American Society for Clinical Laboratory Science. Addressing the Clinical Laboratory Workforce Shortage. Aug 2, 2018. http://www.ascls.org/images/publications/Clinical_Laboratory_Workforce_FINAL_20180824.pdf. Accessed March 29, 2021.

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