Низкая стоимость, объем контролируемых Dipstick Уринализ для домашнего тестирования
Summary
Дипстик-мочеиспускание является быстрым и доступным методом оценки своего личного состояния здоровья. Мы представляем метод для выполнения точного, недорогого мочеиспускания, который удаляет основные источники ошибок, связанных с традиционными протоколами погружения и протрите и достаточно прост, чтобы быть выполнены мирянами дома.
Abstract
Dipstick urinalysis обеспечивает быструю и доступную оценку нескольких физиологических условий, но требует хорошей техники и подготовки для точного использования. Ручная производительность писсуализа dipstick опирается на хорошее человеческое цветовое зрение, надлежащее управление освещением и подверженные ошибкам, чувствительные к времени сравнения цветов диаграммы. Автоматизируя ключевые шаги в тесте мочеиспускания dipstick, потенциальные источники ошибок могут быть устранены, что позволяет самотестояние в домашних условиях. Мы описываем шаги, необходимые для создания настраиваемого устройства для проведения автоматизированного тестирования мочеиспускания в любой среде. Устройство дешево в производстве и простой в сборке. Мы описываем ключевые шаги, связанные с настройкой его для dipstick выбора и для настройки мобильного телефона приложение для анализа результатов. Мы демонстрируем его использование для выполнения мочеиспускания и обсуждаем критические измерения и шаги по изготовлению, необходимые для обеспечения надежной работы. Затем мы сравниваем предложенный метод с методом погружения и протрити, золотой стандарт техники для мочеиспускания dipstick.
Introduction
Моча является неинвазивным источником нескольких метаболических показателей заболевания или здоровья. Уринализ, физический и/ или химический анализ мочи, может быть выполнен быстро, чтобы обнаружить заболевания почек, заболевания мочевыводящих путей, заболевания печени, сахарный диабет, и общееувлажнение 1. Писсуализ являются доступными, полуколиченные диагностические инструменты, которые полагаются на колориметрические изменения, чтобы указать приблизительные физиологические уровни. Каждая dipstick может выполнять широкий спектр анализов, включая тестирование на рН, осмолальность, гемоглобин / миоглобин, гематурия, лейкоцит эстераза, глюкоза, протеинурия, нитрит, кетон, и билирубин2. Принцип мочеиспускания dipstick опирается на возникновение точной реакции, с помощью которой изменение цвета на панели dipstick можно сравнить с диаграммой для определения концентрациианалита 3. Учитывая их доступность и простоту использования, dipsticks являются одним из наиболее распространенных инструментов для мочеиспускания в здравоохранении.
Традиционно, дипстик мочеиспускания опирается на квалифицированную медсестру или медицинского техника вручную вставить dipstick в чашку мочи образца, стереть избыток мочи, и сравнить цвет колодки для диаграммы цвета в определенное время. В то время как метод погружения и протрите является золотым стандартом для анализа dipstick, его зависимость от человеческой визуальной оценки ограничивает количественную информацию, которая может быть получена. Кроме того, два ручных шага мочеиспускания dipstick – шаг погружения и колориметрическое сравнение результатов – требуют точной техники, которая ограничивает возможность надежного тестирования в домашних условиях пациентами напрямую. Перекрестное загрязнение пробных колодок из-за вытирания может привести к неточным изменениям цвета. Кроме того, несовместимые объемы, возникающие в результате отсутствия контроля громкости во время вытирания, могут привести к неправильному измерению концентраций аналитов. Важно отметить, что время между погружением мочи (т.е. началом анализа) и сравнением с диаграммой имеет решающее значение для точного анализа результатов и является огромным потенциальным источником человеческой ошибки. Трудность ручного колоритного сравнения заключается в том, что многие колодки должны быть прочитаны в то же время, в то время как некоторые колодки читаются в разное время. Даже идеально приумные цветовые сравнения по-прежнему зависят от остроты зрения человеческого читателя, который может страдать от цветовой слепоты или воспринимать различные цвета в различных условияхосвещения 4. Эти проблемы подчеркивают, почему врачи могут полагаться только на дипстику мочеиспускания осуществляется квалифицированным персоналом. Тем не менее, автоматизированная система мочеиспускания может решить все вышеупомянутые проблемы, устраняя необходимость в ручном окунать шаги, включая элементы управления временем, и позволяет одновременное сравнение цвета с калиброванными цветными ссылками. Это, в свою очередь, уменьшит ошибку пользователей, что позволит возможно принять их в домашних условиях.
В последние 20 лет, автоматические анализаторы были использованы для чтения результатов анализа мочи dipstick с той же точностью, как или превышение визуального анализа5. Многие клиники и кабинеты врачей используют такие машины для быстрого анализа и печати традиционных результатов dipstick. Большинство аппаратов писсуализа минимизируют ошибки визуального осмотра и обеспечивают согласованностьрезультатов 6. Они просты в использовании и более эффективны, чем ручной осмотр, но по-прежнему требуют от пользователя правильного выполнения метода обтираемого. Таким образом, эти машины имеют ограниченную возможность управляться неподготовленными лицами, такими, как домашние пользователи; кроме того, они являются чрезвычайно дорогими.
В последнее время сотовые телефоны стали находчивым инструментом для различных биологическихколоритных измерений 7,8,9,10,в том числе длямочеиспускания 11,12,13. Учитывая их возможности дистанционного зондирования и высокое разрешение изображения, сотовые телефоны стали эффективными медицинскимианалитическими устройствами 14,15. Действительно, FDA очистил несколько смартфонов на основе домашних анализовмочи 16,17,18. Некоторые из новых смартфонов на основе коммерческих продуктов включают установленные писсуализ dipsticks, в то время как другие имеют собственные колориметрические колодки. Все эти продукты имеют запатентованные методы калибровки для различных условий освещения в различных типах телефонов. Тем не менее, проблема с этими решениями заключается в том, что пользователь должен вручную сделать снимок в нужное время в дополнение к проведению надлежащего ручного метода погружения салфетки (т.е. без перекрестного загрязнения). Примечательно, что ни один из этих тестов контролировать объем, депонирован на dipsticks, которые мы обнаружили, может повлиятьна изменение цвета 19 и интерпретировать физиологический результат. Нынешние пробелы и затраты в рабочих процессах этих устройств свидетельствуют о дополнительной необходимости обеспечения процедуры осаждения мочи без человека и громкой фотографии.
Мы описываем протокол для уринализа с контролируемым объемом, автоматизированным дипстику без необходимости ручного шага по обтирает. Ключом к автоматизированному процессу является устройство19, основной принцип которого основан на SlipChip20 и который передает жидкость между различными слоями с использованием эффектов поверхностной химии. Короче говоря, гидрофобное покрытие на слайде передачи и окружающий рукав пластины заставляют жидкость легко перемещаться через устройство и выпускать на площадку для погружения, как только слайд находится в окончательном положении, после чего нижний гидрофобный барьер заменяется воздухом. Кроме того, скоординированная светозамограждающая коробка стандартизирует условия освещения, угол обзора камеры и расстояние фокусировки камеры для обеспечения точных и повторяемых результатов, не влияющих на условия окружающего освещения. Сопровождающее программное приложение автоматизирует захват изображений и колоритометрический анализ. Следуя описанию протокола, мы предоставляем репрезентативные результаты анализа мочеиспускания в различных условиях. Сравнение со стандартным методом обтирает надежность предлагаемого метода.
Protocol
Representative Results
Discussion
Традиционный писсуализ dipstick является доступным и удобным, но требует ручного внимания к деталям, чтобы дать точные результаты. Ручной мочеиспускание dipstick зависит от переменных условий освещения, индивидуальных различий в восприятии цвета и перекрестного загрязнения. Многие клиники и…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была профинансирована Дороти J. Уингфилд Филлипс канцлер факультета стипендий. Эмили Кайт финансировалась NSF GRFP.
Materials
| Black Cast Acrylic Sheet 12" x 24" x 1/8" |
McMaster Carr | 8505K742 | $14.27 |
| Chart sticker | Stickeryou.com | $12.39 | |
| Clear Scratch- and UV-Resistant Cast Acrylic Sheet 12" x 24" x 1/16" |
McMaster Carr | 8560K172 | $9.52 |
| disposable polyethylene transfer pipet | Fischer Brand | 13-711-9AM | lot# 14311021 |
| Fortus ABS-M30 | Stratasys | 345-42207 | lot# : 108078 |
| Githut: https://github.com/Iftak/UrineTestApp | |||
| Innovating Science – Replacement Fluids for Urinalysis Diagnostic Test Kit (IS3008) | Amazon | $49 | |
| Nonwhitening Cement for Acrylic Scigrip 4, 4 oz. Can |
MCM | 7517A1 | $9.22 |
| Rust-Oleum 274232 Repelling treatment base coat-9 oz and top-coat 9-oz , Frosted Clear | Amazon | Color: Frosted Clear | $6.99 |
| Urinalysis Reagent Strips 10 Panel (100 Tests) MISSION BRAND | Medimpex United, Inc | MUI-MS10 | $10.59 |
References
- Lei, R., Huo, R., Mohan, C. Expert Review of Molecular Diagnostics Current and emerging trends in point-of-care urinalysis tests. Expert Review of Molecular Diagnostics. 00, 1-16 (2020).
- Kavuru, V., et al. Dipstick analysis of urine chemistry: benefits and limitations of dry chemistry-based assays. Postgraduate Medicine. 5481, (2019).
- Pugia, M. J. Technology Behind Diagnostic Reagent Strips. Laboratory Medicine. 31, 92-96 (2000).
- Dungchai, W., Chailapakul, O., Henry, C. S. Electrochemical detection for paper-based microfluidics. Analytical Chemistry. 81, 5821-5826 (2009).
- Van Delft, S., et al. Prospective, observational study comparing automated and visual point-of-care urinalysis in general practice. BMJ Open. 6, 1-7 (2016).
- . Urisys 1100 Analyzer Available from: https://diagnostics.roche.com/us/en/products/instruments/urisys-1100.html (2020)
- Filippini, D., Lundström, I. Measurement strategy and instrumental performance of a computer screen photo-assisted technique for the evaluation of a multi-parameter colorimetric test strip. Analyst. 131, 111-117 (2006).
- Shen, L., Hagen, J. A., Papautsky, I. Point-of-care colorimetric detection with a smartphone. Lab on a Chip. 12, 4240-4243 (2012).
- Ra, M. Smartphone-Based Point-of-Care Urinalysis under Variable Illumination. IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine. 6, 1-11 (2018).
- Yetisen, A. K., Martinez-Hurtado, J. L., Garcia-Melendrez, A., Da Cruz Vasconcellos, F., Lowe, C. R. A smartphone arebeorithm with inter-phone repeatability for the analysis of colorimetric tests. Sensors and Actuators, B: Chemical. 196, 156-160 (2014).
- Wang, S., et al. Integration of cell phone imaging with microchip ELISA to detect ovarian cancer HE4 biomarker in urine at the point-of-care. Lab on a Chip. 11, 3411-3418 (2011).
- Zhang, D., Liu, Q. Biosensors and bioelectronics on smartphone for portable biochemical detection. Biosensors and Bioelectronics. 75, 273-284 (2016).
- Choi, K., et al. Smartphone-based urine reagent strip test in the emergency department. Telemedicine and e-Health. 22, 534-540 (2016).
- Kwon, L., Long, K. D., Wan, Y., Yu, H., Cunningham, B. T. Medical diagnostics with mobile devices: Comparison of intrinsic and extrinsic sensing. Biotechnology Advances. 34, 291-304 (2016).
- Vashist, S., Schneider, E., Luong, J. Commercial Smartphone-Based Devices and Smart Applications for Personalized Healthcare Monitoring and Management. Diagnostics. 4, 104-128 (2014).
- . Inui Available from: https://www.inuihealth.com/inui/home (2020)
- . Healthy.io Available from: https://healthy.io/ (2020)
- . Scanwell Available from: https://www.scanwellhealth.com (2020)
- Smith, G. T., et al. Robust dipstick urinalysis using a low-cost, micro-volume slipping manifold and mobile phone platform. Lab on a Chip. 16, 2069-2078 (2016).
- Du, W., Li, L., Nichols, K. P., Ismagilov, R. F. SlipChip. Lab on a Chip. 9, 2286-2292 (2009).
