Salman Torabi

Select...

Methods of measuring laboratory parameters

2018-10-15

مقدمه: به دلیل اینکه تعداد زیادی از دستگاه های آزمایشگاهی با نور کار میکنند ابتدا توضیح مختصری درباره نور داده میشود. نور چیست؟ نور دیدگانی(مرئی) بخشی از امواج الکترومغناطیس است ( حدود ۳۸۰ تا ۷۶۰ نانومتر)که هم خاصیت الکتریکی و هم خاصیت مغناطیسی دارد. در نور بی رنگ چه رنگ هایی وجود دارد؟ بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز( رنگین کمان)

طیف رنگ

-چرا این رنگ ها را در نور سفید( مثل نور خورشید) نمی بینیم؟ زیرا این نور های رنگی همدیگر را خنثی می کنند. برای نمونه نور زرد و آبی یکدیگر را خنثی می کنند. که به آن ها نور مکمل می گویند.

مکمل رنگ ها

نورهای مکمل: قرمز- فیروزه ای RED- CYAN سبز- ارغوانی GREEN- MAGENTA
آبی- زرد BLUE- YELLOW

مکمل رنگ ها

چرا بعضی از اجسام را سپید، بعضی از اجسام را سیاه و بعضی را رنگی می بینیم؟ جسم سپید تمام طول موج های ناحیه دیدگانی را برمیگرداند جسم سیاه تمام طول موج های ناحیه دیدگانی را جذب می کند و جسم رنگی فقط بخشی از طول موج را جذب می کند و نور مکمل نور جذب شده را نمایش می دهد برای مثال اگر جسمی نور زرد را جذب کند آن جسم آبی به نظر می رسد زیرا نور زرد و آبی مکمل هستند و یکدیگر را خنثی می کنند و اگر زرد جذب شود آبی ظاهر می شود در گذشته از منشور prism برای تفکیک نور استفاده می کردن اما امروزه از grating یا توری پراش استفاده می کنند. گریتینگ تمام قسمت های طیف را یکسان تفکیک می کند اما منشور قسمت قرمز را کمتر و قسمت آبی را بیشتر تفکیک می کند به همین دلیل امروزه در دستگاه های بر پایه ی اسپکتروسکوپ دیگر منشور استفاده نمی کنند چون درجه بندی دستگاه بسیار مشکل است. برای ساخت توری پراش بر روی فلز یا شیشه خطوط موازی ایجاد می کنند )حداقل ۶۰۰ خط بر میلیمتر) اگر بر روی شیشه خطوط ایجاد شود گریتینگ عبوری و اگر بر روی فلز ، گریتینگ انعکاسی ساخته می شود.

مکمل رنگ ها

مکمل رنگ ها

اگر به طور ساده بخواهم بگویم اگر امواج الکترو مغناطیس را به یک اتم بتابانیم هر اتم قسمتهایی از این امواج را جذب کرده الکترون های آن به مدار بالا تر می‌رود در این صورت امواج عبور کرده از اتم فاقد طول موج‌های جذب شده است که اسپکتروسکوپ آن را به صورت یک نوار رنگی با خطوط تاریک نمایش می‌دهد( خطوط تاریک همان طول موج های جذب شده هستند) که به آن طیف جذبی می گویند. اکنون اگر همان اتم را در شرایطی قرار دهیم که الکترون هایی که به مدار بالا تر رفته‌اند به مدار قبلی برگردند دقیقآ همان طول موج‌های جذب شده منتشر می‌شود که دستگاه طیف نما آن را به صورت زمینه ی تاریک با خطوط رنگی نمایش می دهد. در واقع طیفی که می بینید همان تصویر شکاف باریک است که در طول موج های مختلف یکی یکی کنار هم چیده شده و به جای طول موج های جذب شده خط سیاه در طیف جذبی و خط رنگی در طیف نشری می بینید.

مکمل رنگ ها

جالب اینجاست که هیچ دو عنصری خطوط طیفی مشابه ندارند و مثل اثر انگشت برای عناصر می باشد و به این روش با اسپکتروسکوپ عناصر را شناسایی می کنند. از این روش در ستاره شناسی برای شناسایی عناصر اجرام آسمانی استفاده می شود.

مکمل رنگ ها

قانون بیر-لامبرت (:(Beer-Lambert lawیا قانون بیر-لامبرت-بوگوه و حتی ترکیب‌های مختلف دیگری از این نام‌ها مشهور است، یکی از قوانین اصلی در طیف بینی فوتومتری و اپتیک است. این قانون تجربی ارتباط شدت نور جذب شده در اثر عبور از ماده همگن بدون پراکندگی را با خصوصیات مواد بیان می‌کند. طبق قانون بیر، هر گاه یک اشعه نور تک رنگ از درون محلولی با رنگ مکمل عبور کند، مقدار نور جذب شده توسط محلول، با غلظت آن نسبت مستقیم دارد. طبق قانون لامبرت، مقدار نور جذب شده توسط لایه های مختلف محلول همواره ثابت بوده و با شدت نور تابیده شده بستگی ندارد. بر اساس قوانین بیر و لامبرت رابطه بین غلظت محلول و نور جذب شده به صورت خطی است و معمولا در محدوده ای که جذب با غلظت رابطه خطی دارد، تعیین غلظت مواد انجام می شود.اگر غلظت نمونه و استاندارد به هم نزدیک باشد و غلظتها هم در محدوده خطی باشند، می توان با استفاده از تناسب محاسبات را انجام داد. این قانون بطور کلی بصورت زیر بیان می‌شود: Log(L1/L2)=AL o g ( I 0 I ) = A {\displaystyle Log({\frac {I{0}}{I}})=A} که در آن L1I 0 {\displaystyle I{0}} شدت نور اولیه، L2 شدت نور عبوری و A مقدار جذب ماده است. که بصورت زیر تعریف می‌شود: A=abc که در آن a ضریب جذب ماده (گاهی نیز با ε نشان داده می‌گردد) b طول نمونه (ظرف نمونه) و c غلظت آن است. قانون بیر-لامبرت بیان می‌کند که بخشی از نور پس از برخورد با شیشه‌ی محلول رنگی، جذب و بخش دیگرش عبور می‌کند. دستگاه UV-Vis: دستگاه طیف سنجی مرئی – فرابنفش به انگلیسی (UV - Visible) امروز بسیار فراگیر می‌باشد. این دستگاه دارای انواع مختلفی از بسیار ساده تا بسیار پیشرفته می‌باشد. مثلا دستگاههای بسیار پیچیده ی تشخیص طبی که در چند دقیقه خون را تجزیه می‌کنند، بر همین اساس می‌باشند. دستگاه از قسمتهای مختلف نوری و الکترونیکی تشکیل شده‌است. معمولا یک یا چند تکفامساز و منشور و آشکارساز دارد. در این دستگاه منبع تابش که میتواند لامپ تنگستن یا دوتریوم باشد، منبعی پیوسته از تابش را فراهم میکند. این منبع تابش توسط منوکروماتور تفکیک میشود و پهنه ی باریکی از طول موج توسط ابزارهای نوری به سل میرسد. سپس نور گذری توسط آینه متمرکز میشود و سرانجام در آشکارساز اندازه گیری میشود. اسپكتروفوتومتر(Spectrophotometry): در این دستگاه امکان تهیه طیف و اندازه گیری جذب در طول موجهای مختلف وجود دارد. خود اسپکتروفوتومتر شامل انواع مختلفی است. اسپكتروفوتومترها به دو دسته تقسيم مي شوند: تك پرتو و دو پرتو اسپكتروفوتومترهاي  تك پرتو  اولين نسل اسپكتروفوتومترها بوده و تمام نور از بين نمونه عبور مي كنند. در اين نوع براي اندازه‌گيري شدت نور تابشي بايد به اين نكته توجه داشت. اين اسپكتروفوتومترها ارزان تر هستند چرا كه بخش هاي كمتري داشته و سيستم آن‌ها پيچيدگي كمتري دارند. نسل جديدتر اسپكتروفوتومترها نوع دو پرتو است. در اين نوع نور قبل از اينكه به نمونه برسد به دو پرتو مجزا تفكيك مي شود كه اين مسئله يك امتياز تلقي مي‌شود زيرا خواندن منبع و نمونه به صورت همزمان انجام مي‌شود. در برخي از اسپكتروفوتومترهاي دو پرتوي، دو آشكارساز وجود دارد بدين ترتيب امكان اندازه‌گيري همزمان پرتوهاي نمونه و مرجع فراهم مي شود. ساير اسپكتروفوتومترهاي دو پرتوي كه تنها يك آشكارساز دارند از برشگر پرتو استفاده مي كنندكه اين وسيله در هر لحظه يك پرتو را سد كرده و آشكارساز اندازه‌گيري پرتو نمونه و مرجع را به صورت يك در ميان انجام مي دهد.‌ در روشهای اسپکتروفتومتری (طیف سنجی)، تاثیر محلولها بر امواج الکترومغناطیسی مورد مطالعه قرار میگیرد. محدوده طیف الکترومغناطیس میتواند از اشعه ماوراء بنفش uv تا امواج رادیویی باشد.

اسپكتروفوتومتر

فوتومتر

فوتومتر (Photometer ): در فوتومتر ابزاری برای تهیه طیف وجود ندارد و تنها در طول موج مشخصی کار میکند. از طیفی که از تابش عناصر حاصل میشود انالیز میشود. این دستگاه میتواند از فیلتر نوری استفاده کند. کدورت سنجی (Turbidimetry): شرح پراکندگی تابش در اثر برخورد با نمونه های راکد می تواند مبنای اندازه گیری باشد. ( این روش بر قابلیت رویت نور در طرف دیگر استوار است ) به این گونه روشها ، روشهای کدورت سنجی نیز می گویند. روش سنجش انعکاس پرتو را نفلومتری و روش کاهش توان پرتو را توربیدومتری می خوانند. برای تهيه نتایج مشخص و قابل تکرار، کدورت سنج ها با استفاده از محلول های فرمازين ( استانداردهای مرجع) تنظيم و کاليبره می شوند. یکی از دستگاهای سنجش در همین رابطه توربیدومتر بوده که دارای بخش ذیل می باشد:  1- منبع نور 2- انتخابگر طول موج 3- کاپ واکنش 4- آشکار ساز 5- ثبات

نفلومتری

نفلومتری (Nephelometry): نفلومتری عبارست از سنجش میزان نوری که برای عبور از محیط شفاف از مسیر اصلی‏اش دور می‏شود. معنی نفلومتری را نباید با اصطلاح ( turbidimetry )کدورت سنجی که عبارتست از اندازه گیری میزان کاهش نور بر اثر عبور از یک محلول کدر یا سوسپانسیون مواد، اشتباه کرد. واکنشهای رسوبی بین آنتی‏ژن و آنتی‏بادی در محلول‏های رقیق می‏تواند موجب انعکاس و تفرق نور شود که به وسیله نفلومتری سنجیده می‏شود میزان تفرق نور به وسیله یک سلول فتوالکتریک بصورت «چگالی نوری» در اختیار ما قرار می‏گیرد. • این روش با مقایسه ی پخش نوربا استفاده از مخلوط های استاندارد شده توسط فرمازین ( استانداردهای مرجع) (Formazin) صورت می پذیرد . • در نفلومتری لیزری، بجای نور معمولی از «پرتوهای لیزری هلیوم نئون» به عنوان منبع نوری، و از روشهای بسیار حساس جهت اندازه‏گیری تفرق (میزان پراکندگی) آن استفاده می‏شود. • بکارگیری فیلترهای متعدد الکترونیکی نزدیک محل‏های همگرایی شعاع‏ها درجه حساسیت روش نفلومتری را بالا می‏برد.

نفلومتری

نفلومتری

نفلومتری

منبع های تابش (lamp ): برای طول موجهای پایین از لامپ پرقدرت دوتریوم( Deuterium) و برای طول موجهای بلندتر میتوان از لامپ ساده تنگستن(Tungsten ) استفاده کرد. آشکارسازها (Detector): از آشکار سازهای این دستگاه میتوان به چندبرابر کننده ی نوری و فوتوتیوب یا آرایه دیود خطی و ابزارهای بار جفت شده اشاره کرد. 1- Photo Tube: اين وسيله انرژي تابش را به انرژي الكتريكي تبديل مي‎كند. سطح فوتوكاتد به وسيله فلزات قليايي،‌قليايي خاكي و يا اكسيد آنها نظير Cs يا Cs2O پوشيده شده است. اين تركيبات اثر فوتوالكتريك از خود نشان مي‎دهند، يعني در اثر تابش پرتو الكترومغناطيس الكترون نشر مي‎كنند. با تعبيه يك اختلاف پتانسيل 90 ولتي تقريباً تمام الكترون‎هاي نشر شده توسط آند قابل جمع‎آوري است. 2-  Photomultiplier Tube : اصولاً Photomultiplier Tube براي انداز‌گيري توان تابشي پايين به كار مي‌رود.نكته بسيار مهم در به‌كارگيري Photomultiplier Tube اين است كه دتكتور مذكور اگر در برابر تابش شديد قرار گيرد خيلي زود آسيب مي‌بيند چراكه اينگونه دتكتورها براي اندازه‌گيري توان تابشي كم طراحي شده‌اند، بنابراين علاوه بر قرار دادن آن‌ها در محفظه‌هاي غيرقابل نفوذ براي نور، بايد دقت نمود كه حتي لحظه‌هاي هم در معرض تابش شديد واقع نشوند. 3- دتكتور لايه سطحي يا فوتو ولتايي:  در اين دتكتور از خاصيت نيمه‎هادي‎ها استفاده شده است. با تابش نور در اجسام نيمه هادي به كار رفته در ساختمان دتكتور مثل Se  يا Cu2O حفره و الكترون ايجاد شده و در مدار جريان برقرار مي‎شود. اندازه‎گيري جريان متناسب با شدت نور است.

4- Photo Array Detector : در اين نوع آشكارساز تعداد زيادي (حدود 400) الكترود يا بيشتر در كنار هم قرار داده شده و نور عبور كرده از سل به الكترودها مي‎رسد و هر كدام از الكترودها طول موج معيني را آشكار مي‎كند.

A = − l o g ( % T / 100 % ) {\displaystyle A=-log(%T/100%)} انتخابگر طول موج : وسايلي هستند که ناحيه ي محدودي از موج را دراختيار ميگذارند. تابش به طول موجهاي تشکيل دهنده ي خود تفکيک و قسمتي از اين طول موجها انتخاب و از بقيه جدا مي شوند. به صورت زیر تقسیم بندی میشوند: 1- فیلتر ها (Filter): ساده ترين ابزار انتخاب طول موج فيلتر است و هدف آن انتخاب يک محدوده باريک طول موج و اجازه عبور دادن به آن است. • فیلترهای جذبی • صافی های تداخلی فيلترهاي جذبي : صافيهاي جذبي که معمولا در مقايسه با صافيهاي تداخلي ارزانترند , کاربرد گسترده اي براي انتخاب نوار در ناحيه ي مرئي  پيدا کردند . اين صافيها با جذب کردن قسمتهاي معيني از طيف عمل ميکنند . متداولتر ين نوع متشکل از يک شيشه رنگي يا يک تعليق رنگينه اي در ژلاتين است که بين صفحات شيشه اي ساندويچ شده است . صافيهاي تداخلي : صافي تداخلي بر اساس تداخل نوري استوار است تا نوارهاي نسبتا باريکي از تابش را در اختيار بگذارد. صافي تداخلي متشکل از يک دي الکتريک شفاف است (اغلب کلسيم فلوئوريد يا منيزيم فلوئوريد ) که فضاي بين دو فيلم فلزي نيم شفاف را اشغال ميکند . اين آرايه بين دو صفحه ي شيشه اي يا ساير مواد شفاف ساندويچ شده است.ضخامت لايه ي دي الکتريک به دقت کنترل مي شود و طول موج تانش خروجي را تعيين مي کند . هنگامی که باريکه اي عمودي از تابش موازي شده به اين آرايه برخورد کند،کسري از درون لايه ي فلزي اول عبور مي کند،در حالي که باقيمانده بازتابيده مي شود.قسمتي که عبور کرده است،در اثر برخورد با فيلم فلزي دوم، متحمل تقسيم مشابهي مي شود . در صورتي که قسمت بازتابيده از اين برهم کنش دوم طول موج مناسبي داشته باشد، به طور جزئي از رويه ي دروني لايه ي اول همفاز با نور ورودي با همان طول موج بازتابيده مي شود. نتيجه اين است که اين طول موج خاط تقويت مي شود،در حالي که اکثر طول موجهاي ديگر که خارج از فازند متحمل تداخل تخريبي مي شود. 2- منوکروماتور یا تکفام ساز (Monochromator): يک جايگزين مناسب براي فيلتر ها که توانايي جداسازي و انتخاب طول موجهاي خاصي را با دقت بالا دارد. • منشور (Prism) • شبکه یا گریتینگ (Grating) Prism: يکي از عوامل تفرق نور در مونوکروماتور ها منشور است. اساس كار منشور پخش نور است. اين وسيله طول موجهاي متفاوت را تحت زواياي مختلف متفرق مي سازد. شرط منشور بودن يك جسم آن است كه ضريب شكست آن در طول موج‎هاي مختلف تغيير كند. معمولاً تغييرات ضريب شكست در طول موج‎هاي بالاتر كمتر است.

نفلومتری

منشور كرنو: يك منشور 60 درجه است كه معمولا از يك بلوك تك ماده ساخته شده است . منشور ليترو: اين منشور طراحي ساده تري داردطوري كه يك منشور 30 درجه است كه پشت آن آينه دار شده است . بازتابش .بدين طريق از منشور، دو مرتبه در يك سطح مشترك انجام ميشود.                         Grating: شبكه‎ها شامل دو نوع عبور و انعكاسي هستند كه در نوع عبوري شياركشي ليزري بر روي صفحه صاف و شفاف نظير شيشه و در نوع انعكاسي اين كار، بر روي صفحه انعكاس دهنده صورت مي‎گيرد.

نفلومتری

  1. ثبات‎ها (Recorders): ثبات‎ها انواع و اقسام گوناگوني داشته كه طي سال‎هاي اخير پيشرفت‎هاي زيادي داشته و امروزه به صورت نرم‎افزارهاي كامپيوتري طراحي شده‎اند كه افزون بر داشتن امكانات گسترده‎، كار با دستگاه‎هاي طيف سنج را راحت كرده‎اند. اندازه گیری عناصر معدنی در بدن: عناصر معدنی به چهار دسته تقسیم می شوند : ۱- عناصری که مقدارشان نسبتاً زیاد است . یعنی بیش از ۵ هزارم درصد وزن بدن ما را تشکیل می دهند مثل کلسیم و فسفر که اعمال حیاتی آنها نیز کاملاً شناخته شده است . ۲- عناصری که مقدارشان خیلی کم است ولی اهمیت آن ها بسیار زیاد است . به عنوان مثال ید ، مس ، روی ، فلوئور که مقدار مورد نیازشان بسیار کم است ، کمتر از ۵ هزارم درصد وزن بدن به این عناصر نیاز داریم ، اما فوق العاده مهم هستند و اعمالشان نیز کاملاً شناخته شده است ۳- عناصری هستند که در بدن وجود دارند اما اعمال حیاتی آنها کاملاً شناخته شده نیست مثل وانادیوم. ۴- عناصری که نقش آن ها در بدن تا به حال شناخته شده نیست مثل طلا ، نقره و گالیم . به این چهار دسته ، می توان دسته پنجمی نیز اضافه کرد : ۵- عناصری هستند که وجودشان در بدن نشانه آلودگی است و از طریق آلودگی مواد غذایی و محیط به بدن می رسند . جزء مواد مغذی ضروری نیستند و زیان آور هستند مثل سرب ، قلع و کادمیم . روشهای اندازه گیری عناصر معدنی در بدن: 1- Flame photometer : دستگاهي است كه جهت اندازه گيري فلزاتی مانند : كلسيم ، سديم ، پتاسيم ، ليتيم و باریم بكار می رود. (در آزمایشگاه تشخیص طبی اکثرا برای اندازه گیری Na , K , Litium کارایی دارد ) فليم فتومتر شبيه اسپكتروفتومتر و يا فتومتر ساده است ، با اين تفاوت كه در فتومتر، لامپ الكتريكی ، و در فلیم فتومتر نور حاصل از شعله بعنوان منبع نور محسوب مي شود . همچنين فتومتر يا اسپكتروفتومتر ، ميزان نور جذب شده توسط محلول را اندازه گيری می نمايد ، در حاليكه فليم فتومتر نور حاصل از سوختن فلز را مستقيماً اندازه گيری می كند . ISE -2 (Ion Selective Electrode ): دستگاه هاي الكتروليت آنالايزر از روش ISE جهت سنجش يونهاي مختلفي همچون سديم، پتاسيم، كلر، ليتيم، كلسيم و غيره استفاده مي نمايند. روش ISE  از نوعي (الكترود) سنسورالكتروشيميايي استفاده مي كند كه فعاليت يونها را به پتانسيل الكتريكي تبديل مي نمايد. نسبت بين فعاليت يوني و پتانسيل الكتريكي از معادله  NERNST  پيروي مي كند. مطابق با اين معادله لوگاريتم فعاليت يونها با پتانسيل الكترود رابطه خطي دارد. در اين روش الكترودهاي مختلف به يونهاي مختلف حساس هستند براي مثال الكترود سديم فقط به يونهاي سديم حساس است و پتاسيم به يونهاي پتاسيم و ديگر الكترود ها نيز به همين صورت عمل مي نمايند. اگر الكترودهاي مختلف با يكديگر تركيب شده و در يك مسير قرار گيرند مي توان يونهاي مختلف را در يك نمونه به طور همزمان اندازه گيري كرد. اجزاي يك الكترود كامل عبارت است از قسمت سيمي شكل فلزي، غشاء يون تراوا و محلول انتقال دهنده يونها.قسمت كليدي الكترود غشاء حساس آن مي باشد. روي يك طرف اين غشاء در تماس با محلول انتقال دهنده يون و روي ديگر آن در تماس با نمونه آزمايش مي باشد. در الكترود ها فعاليت يوني در قسمت سيمي شكل فلزي به فعاليت الكتريكي تبديل  مي شود.در تمامي دستگاه هاي الكتروليت آنالايزر الكترودي به نام الكترود رفرانس وجود دارد كه پتانسيل الكتريكي مرجع و ثابتي را فراهم مي سازد. اين الكترود نقطه اي مرجع را براي دستگاه جهت مقايسه با ديگر الكترود ها فراهم مي سازد. دستگاه الكتروليت آنالايزر پتانسيل هاي الكتريكي ايجاد شده توسط يونهاي سديم و پتاسيم و غيره را اندازه گيري نموده و آنها را از طريق كامپيوتر داخلي خود آناليز مي نمايند. دستگاه از دو نوع محلول استاندارد جهت كاليبراسيون خود استفاده مي نمايد كه محلول هاي استاندارد A  و B  ناميده مي شوند. يكي از اين محلولها براي كاليبراسيون نقطه پايه و ديگري براي شيب خطي منحني كاليبراسيون (Slope)  مي باشد.يونهاي سديم و پتاسيم و ديگر يونها از مهمترين الكتروليت هاي بدن مي باشند كه اندازه گيري ميزان آنها در بيمار بسيار مهم مي باشد. در گذشته از روش فليم فتومتري به طور گسترده جهت اندازه گيري سديم و پتاسيم و ليتيم و غيره استفاده مي شد. در اين روش گذشته از مشكلات خاص به خود نظير نياز به گاز، كمپرس هوا و غيره، كاليبراسيون اين قبيل از دستگاه ها نيز مشكل زا مي باشد. تكرار پذيري نتايج قرائت شده توسط خيلي از فليم فتومتر ها نيز آنچنان كه بايد مورد قبول  نيست.به دليل مشكلات گفته شده در سالهاي اخير تكنولوژي   ISE به عنوان جايگزيني مناسب براي روش فليم فتومتري جهت سنجش يونهاي سديم، پتاسيم، كلر، ليتيم و غيره به طور وسيعي گسترش يافت. مزاياي اندازه گيري يونها به روش   ISE عبارتند از: •    سرعت، دقت و صحت بسيار بالاتر از روش فليم فتومتري به همراه تكرار پذيري فوق العاده نتايج •     عدم نياز به رقيق سازي نمونه كه باعث كاهش خطا در اندازه گيري يونها مي شود. •    مقدار كم نمونه مورد نياز جهت اندازه گيري و همچنين عدم نياز به كاليبراسيون دستي

دستگاه هاي الكتروليت آنالايزر داراي نرم افزار پيشرفته اي مي باشند كه كاليبراسيون كاملاً اتوماتيك دستگاه را انجام مي دهد نتايج در مدت زماني كوتاه اندازه گيري شده و چاپ مي شوند. باركد نمونه ها و شماره پذيرش آنها نيز براي دستگاه قابل تشخيص بوده و به همراه نتايج در حافظه آن نگهداري مي شوند.

الکتــروفــورز: الکتروفورز عبارت است از حرکت یک جسم باردار در یک میدان الکتریکی در PH معین. پروتئین ها در PH  ایزو الکتریک خود دارای بارهای منفی ومثبت برابرند، بنابر این در PH   قلیائی دارای بار منفی شده وبطرف قطب مثبت حرکت می کنند. در طی این حرکت جدا سازی صورت میگیرد. هموگلوبین نرمال در افراد بالغ (HbA) ، در بافر قلیایی دارای شارژ منفی است و به طرف آند حرکت می کند . جداسازی بیشتر انواع  هموگلوبین های غیرطبیعی ازهموگلوبین A بدلیل ساختمان غیر طبیعی آنها که معمولا" یک آمینواسید جایگزین آمینو اسید دیگرشده است ، بر اساس تغییر  در شارژ الکتریکی شان صورت می گیرد. جدا سازی الکتروفورتیک روشی ساده برای شناسائی مقدماتی بسیاری از هموگلوبین ها می باشد. در اغلب دستگاه های الکتروفورز، ژل مابین دو محفظه بافری قرار می گیرد به طوری که ژل تنها واسطه در عبور جریان الکتریسیته بین این دو محفظه می باشد. هر دو شبکه خلل و فرج داری تولید می کنند که میکرومولکول هایی بارداری را که در پاسخ به میدان الکتریکی جابجا می شوند در خود جای می دهند. به عنوان مثال زمانی که جریان اعمال می شود، DNA های با بار منفی به سمت الکترودهای باردار مثبت حرکت می کنند. خلل و فرج های موجود در شبکه ژلی انتقال مولکول های بزرگ را محدود می کنند و این در حالی است که مولکول های کوچک تر با آزادی بیشتری منتقل می شوند و در فاصله دورتری از الکترودها قرار می گیرند. این غربال مولکولی مولکول ها را بر مبنای سایزشان جدا می کند. همچنین می توان مولکول ها را بر مبنای بار اولیه ای که داشتند جداسازی کرد. مولکول هایی که بار بیشتری دارند تحرک الکتروفورزی بیشتری از خود نشان می دهند و سریع تر منتقل می شوند.بدین ترتیب درون ژل با اولویت باری که داشتند قرار می گیرند.  برخی از روشهای الکتروفورز رایج در آزمایشکاه ها بشرح زیر است: 1- الکتروفورز سطحی : • الکتروفورز روی کاغذ Paper Electrophoresis (PE) • الکتروفورز روی استات سلولز Cellulose Acetate Electrophoresis (CAE)
2- الکتروفورز ژل : • الکتروفورز در ژل آگارز (AGE) Agarose Gel Electrophoresis • الکتروفورز در ژل پلی آکریل آمید POLY Acrylamid Gel Electrophoresis ( PAGE)
• الکتروفورز در ژل نشاسته Starch Gel Electrophoresis (SGE) 3- الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار 4- الکترو فورز پروتئین های ادرار

الکتروفورز سطحی : از یک نوار کاغذی یا استات سلولزی بعنوان فاز ثابت استفاده می شود. دو روش فوق جز در برخی کارهای پژوهشی کاربرد چندانی ندارند. الكتروفورز استات سلولز جهت بررسي هموگلوبينوپاتیها : خلوص آنتي بادي ها با روش الكتروفورز استات سلولز ارزيابي شد. الکتروفورز ژل : از یک محیط نیمه جامد (ژل ) بعنوان فاز ثابت استفاده میشود. این نوع الکتروفورز برحسب نوع ژل به کار گرفته شده به دو نوع الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید ( PAGE) و الکتروفورز ژل آگارز تقسیم می شود. الکتروفورز PAGE دارای قدرت تفکیک بسیار بالائی بوده و برای تفکیک پروتئین ها و اسید های نوکلئیک به کار گرفته می شود.    الکتروفورز ژل آگاز(AGE) را می توان برای جداسازی مولکول ها بر مبنای بار یا وزن مولکولی شان استفاده  کرد. یکی از مهم ترین کاربردهای AGE جداسازی بخش های حاصل از برش DNA با آنزیم های محدودکننده است. الکتروفورز در میدان الکتریکی ضربان دار: چنانچه اشاره شد، هر چه غلظت ژل کمتر باشد با آن می توان مولکولهای بزرگتری را بوسیلة الکتروفورز ، تفکیک کرد. ولی در این رقت محدودیت وجود دارد به طوریکه حتی با رقیقترین ژلهای آگاروز هم نمی توان مولکولهای DNA بزرگتر از 100 کیلو جفت باز را تفکیک کرد. الکتروفورز پروتئین سرم(SPEP): موارد کاربرد : SPEP غالبا در ارزیابی از دست دادن وزن، تب ، با منشا ناشناخته، هیپوآلبومینمی ، پروتئین سرمی افزایش یافته ، یا شک به بدخیمی مالتیپل میلوما، بیماری اتوایمون، یا سوء تغذیه بکار میرود. الکتروفورز ایزوزیم : الکتروفورز روش جداسازی آنزیم هابر روی ژل های نشاسته در یک میدان الکتریکی است الکتروفورز موئین (کپیلاری) (CE) :.این تکنیک که عمده ترین کاربرد آن در شیمی دارویی و درمانی است، برای جداسازی مولکول های درشت و ریز در مجاری بسیار نازک (با قطر داخلی 200- 20 میکرومتر) استفاده می شود. در این روش، جداسازی با ولتاژ بالای 10-30(KV) امکان پذیر می شود. از محاسن CE می توان به سرعت دستیابی به نتیجه در آنالیز یون ها اشاره کرد. به طور کلی CE بیشتر زمانی مطرح می شود که با آنالیت های باردار با پلاریته و قطبیت زیاد سر و کار دارد. کاربرد این نوع از الکتروفورز در آنالیز داروهایی مانند مشتقات مت آمفتامین و آنالیز DNA در علوم جنایی می باشد.

الکترو فورز پروتئین های ادرار: همانطور که میدانیم مقدار بسیار کمی پروتئین در ادرار روزانه دفع میشود که این میزان بسیار ناچیز بوده و با روشهای معمول بررسی پروتئین ادرار قابل ارزیابی نمیباشد. ولی این میزان تحت شریط اسیب های کلیوی افزایش میابد و قابل ردیابی و البته اهمیت میباشد. اصول: جدا سازی پروتئین ها بر اساس اختلاف در شارژ الکتریکی انها در یک بستر بافری توسط این سیستم انجام می گیرد. انواع مختلف حامل (Supporting media) وجود دارد که حامل های سلولزی از متداول ترین آنها می باشد. مزایا: سهولت استفاده ،جدا سازی سریع هموگلوبین های A، F ، Sو C  با جذب کم،حمل آسان ونگهداری طولانی مدت با قرار دادن در کیسه پلاستیکی معایب: عدم شناسائی اجزائی از هموگلوبین با غلظت کم، عدم جدا سازی همه انواع هموگلوبین بخصوص  هموگلوبین های ناپایدار هم چنین هموگلوبین های   F و  A در کنار هم جدا می شوند که ممکن است مقادیر کم هر یک در برابر مقدار بالای دیگری قابل جدا سازی نباشند.  منابع خطا: 1- نوسانات کم جریان برق ، شماره سریالهای مختلف بافر ونوار استات سلولز ، ممکن است سبب تغییرات کم در سرعت حرکت در الکتروفورز شود. 2- کدورت و آلوده گی بافر ، بافر با PH یا قدرت یونی نامناسب . 3-  آلوده گی چاهکهای نمونه گذاری ، اپلیکاتور، blotter ها ( کاغذهای جاذب الرطوبت ) ، یا     آلوده گی پلیت استات سلولز با گرد و خاک ، خون یا سایر پروتئین ها . 4- کدورت یا مستهلک شدن (تغییر رنگ) همولیزات : 5- تشکیل همولیــزات قهــوه ای رنگ ممکن است مربوط به ایجاد مت هموگلوبین در نمونه های کهنه و یا نمونه هایی که بطور مناسب نگهداری نشده اند باشد. در صورت وجود مت هموگلوبین در نمونه خون، باندهای کوچکی در سمت کاتدیک باندهای هموگلوبین اصلی دیده می شود 6- مکش نامناسب بافر درنوار استات سلولز ، سبب حبس شدن هوا یا پوسته پوسته شدن ورقه می شود. 7- تأخیر در : الف) نمونه گذاری روی نوارهای blot شده ، ب) در برقراری جریان الکتریسته ، ج) در بیرون آوردن نوارها از مخزن ، د) در رنگ آمیزی نوارها بعد از الکتروفورز  سبب ایجاد خطا می شود. 8- مقدار نمونه گذاری نامناسب باشد . ( خیلی زیاد یا کم ) 9- قراردادن نمونه ها بطور نامناسب بر روی نوار استات سلولز سبب ایجاد خطا می شود. نمونه ها باید نسبت به مرکز به صورت کاتد یک قرار گیرند تا فضای مناسب را جهت حرکت هموگلوبین به سمت آند فراهم کنند. 10- بخار شدن زیاد رطوبت نوارها در مدت الکتروفورز ( مثلا"بدنبال حرارت بالا ، جریان خیلی بالا و غلظت های بالای بافر)

مقدمه ایی درباره دستگاه کمی لومینسانس لغت کمی لومینسانس(Chemi Luminescence) همانطور که از اسمش مشخص است "پرتاب نور طی واکنش های شیمیایی" می باشد. شدت این نور ها ( در اصطلاح علمی: فوتون ها) به قدری ضعیف است که نه تنها نمی توان با چشم غیر مسلح دید بلکه با هر تجهیزاتی نمی توان آن ها را اندازه گیری کرد. بنابرین می توان به این نتیجه رسید که دستگاه کمی لومینسانس دستگاهی بسیار حساس و دقیقی می باشد که می تواند چنین فوتون هایی را اندازه گیری کند. منطق دستگاه کمی لومینسانس در اندازه گیری غلظت نمونه ها، کاملاً با دستگاه الایزا ریدر متفاوت است. در نتیجه حتماً نمونه ها را با کیت های کمی لومینسانس باید آماده کرد. همچنین تفاوت عمده این دستگاه با دستگاه الایزا ریدر، نداشتن لامپ ( منبع نور خارجی) و فیلتر است که به جای این منبع نور ، از فوتون های پرتاب شده طی واکنش های شیمیایی استفاده می کند. این دستگاه دارای قطعه ایی است به نام PMT(Photo Multiplier) که می تواند این فوتون های ضعیف را اندازه گیری کند. قابل ذکر است که در جهان چندین نوع PMT موجود است که همگی در یک طول موج و برای کارایی خاصی تولید شده اند که همه آن ها برای کمی لومینسانس اصلاٌ مناسب نیستند.  اساس کار کمی لومینسانس بر دو نوع است:

  1. اندازه گیری غلظت به روش آنالوگ: در این روش تمامی فوتون های پرتاب شده از یک نمونه مریض را به صورت یک ولتاژ آنالوگ می سنجد و همان ولتاژ را به غلظت نسبت می دهد. یکی از معایب این روش حساس نبودن به تعداد فوتون های پرتاب شده است یعنی به طور مثال تعداد 1000 عدد فوتون با 1056 فوتون را با یک ولتاژی اندازه گیری می کند. درنتیجه این روش از حساسیت بالایی برخوردار نیست. از مزایا این روش آسان بودن تولید و کالیبراسیون و هزینه نسبتاً پایین آن برای تولید کننده می باشد.
  2. اندازه گیری غلظت بر روش شمارش فوتون(Photon Counting) : در این روش همانطور که از اسمش مشخص است، این روش تک تک فوتون های ساطع شده با استفاده یک تکنولوژی پیشرفته شمارش می کند. و این خود یک مزیت بسیار خوبی است.در نتیجه این روش برخلاف روش فوق از حساسیت بالایی برخوردار است یعنی می تواند فرق بین 1000 عدد فوتون و 1056 عدد فوتون را احساس کند. دستگاه LUMEX و همچنین اکثر (نه همه) دستگاه های خارجی از این روش پیروی می کنند و در آینده نیز تمامی تجهیزات به سمت همین روش روی می آورند. از معایب این روش می توان به بالا بودن هزینه و دقت کالیبراسیون برای خود کارخانه تولید کننده است.  برتری های دستگاه کمی لومینسانس به الایزا ریدر: در کشورهایی همچون آمریکا، ژاپن و اکثر کشور های اروپایی روش الایزا به طور کامل کنار گذاشته می شوند و کمتر جایی از این روش استفاده می کنند: پایداری تست های کمی لومینسانس نسبت به الایزا بسیار بالا است. زمان انجام تست های کمی لومینسانس بسیار پایین تر از زمان انجام تست الایزا است. حساسیت روش الایزا آنقدر نیست که بتواند به تمامی محدوده ها دسترسی داشته باشد در حالیکه در روش کمی لومینسانس به دلیل ماهیت شمارش فوتون های پرتاب شده می تواند به هر کدام محدوده های جوابدهی دسترسی داشته باشد. به عبارت دیگر رنج دینامیکی خطی کمی لومینسانس در این دستگاه 10 به توان 6 می باشد ولی جذب نور الایزا بسیار پایین تر است. تکرارپذیری در روش کمی لومینسانس بسیار بالاتر از روش الایزا است.

molecule

Contact

facebookskypelinkedinwhatsappinstagram
© 2021, Built with Gatsby and design by Ali Taee