Analyse d’urine dipstick à faible coût et contrôlée par le volume pour les tests à domicile

Summary

L’analyse d’urine dipstick est une méthode rapide et abordable pour évaluer son état de santé personnel. Nous présentons une méthode pour effectuer une analyse d’urine précise et peu coûteux qui élimine les principales sources d’erreur associées aux protocoles traditionnels de trempette et d’effacement et est assez simple pour être effectuée par les utilisateurs laïcs à la maison.

Abstract

L’analyse d’urine dipstick fournit des estimations rapides et abordables de multiples conditions physiologiques, mais nécessite une bonne technique et une bonne formation à utiliser avec précision. Les performances manuelles de l’analyse d’urine dipstick reposent sur une bonne vision des couleurs humaines, un bon contrôle de l’éclairage et des comparaisons sensibles au temps et sujettes aux erreurs par rapport aux couleurs des graphiques. En automatisant les étapes clés du test d’analyse d’urine dipstick, les sources potentielles d’erreur peuvent être éliminées, ce qui permet l’auto-test à la maison. Nous décrivons les étapes nécessaires à la création d’un dispositif personnalisable pour effectuer des tests automatisés d’analyse d’urine dans n’importe quel environnement. L’appareil est bon marché à fabriquer et simple à assembler. Nous décrivons les étapes clés impliquées dans la personnalisation du dipstick de choix et pour personnaliser une application de téléphonie mobile pour analyser les résultats. Nous démontrons son utilisation pour effectuer l’analyse d’urine et discutons des mesures critiques et des étapes de fabrication nécessaires pour assurer le fonctionnement robuste. Nous comparons ensuite la méthode proposée à la méthode de trempette et d’effacement, la technique d’étalon-or pour l’analyse d’urine dipstick.

Introduction

L’urine est une source non invasive d’indicateurs métaboliques multiples de la maladie ou de la santé. L’analyse d’urine, l’analyse physique et/ou chimique de l’urine, peut être exécutée rapidement pour détecter la maladie rénale, la maladie urinaire, la maladie hépatique, le diabète sucré, et l’hydratation^{générale 1.} Les dipsticks d’urine sont des outils diagnostiques semi-quantitatifs abordables qui reposent sur des changements colorimétriques pour indiquer des niveaux physiologiques approximatifs. Chaque dipstick peut effectuer une grande variété d’analyses, y compris des tests pour le pH, l’osmolalité, l’hémoglobine / myoglobine, hématurie, esterase leucocyte, glucose, proteinuria, nitrite, cétone, et bilirubine². Le principe de l’analyse d’urine dipstick repose sur l’apparition d’une réaction urbrée par laquelle un changement de couleur sur la garniture dipstick peut être comparé à un graphique pour déterminer la concentration d’analyte³. Compte tenu de leur abordabilité et de leur facilité d’utilisation, les dipsticks sont l’un des outils les plus courants pour l’analyse d’urine dans le domaine des soins de santé.

Traditionnellement, l’analyse d’urine dipstick s’appuie sur une infirmière ou un technicien médical qualifié pour insérer manuellement le dipstick dans une tasse d’échantillon d’urine, essuyer l’excès d’urine, et comparer les garnitures de couleur aux couleurs de diagramme à des moments spécifiques. Bien que la méthode de immersion et d’effacement soit l’étalon-or pour l’analyse des dipsticks, sa dépendance à l’égard de l’évaluation visuelle humaine limite l’information quantitative qui peut être obtenue. En outre, les deux étapes manuelles de l’analyse d’urine dipstick – l’étape dip-wipe et la comparaison des résultats colorimétriques – nécessitent une technique précise, ce qui limite la possibilité de tests fiables dans les milieux familiaux par les patients directement. La contamination croisée des tampons d’échantillon due à l’essuyage peut causer des changements de couleur inexacts. En outre, des volumes incohérents résultant de l’absence de contrôle du volume pendant l’essuyage peuvent entraîner une mesure incorrecte des concentrations d’analyte. Fait important, le temps entre le trempage de l’urine (c.-à-d. le début de l’analyse) et la comparaison avec un graphique est essentiel pour une analyse précise des résultats et est une énorme source potentielle d’erreur humaine. La difficulté dans la comparaison colorimétrique manuelle est que de nombreux pads doivent être lus en même temps, tandis que certains pads sont lus à des moments différents. Même les comparaisons de couleurs parfaitement alitées dépendent encore de l’acuité visuelle du lecteur humain, qui peut souffrir de daltonisme ou percevoir différentes couleurs dans différents environnements^{d’éclairage 4}. Ces défis soulignent pourquoi les cliniciens ne peuvent compter que sur l’analyse d’urine dipstick effectuée par du personnel qualifié. Toutefois, un système automatisé d’analyse d’urine pourrait répondre à toutes les préoccupations susmentionnées en éliminant la nécessité d’étapes manuelles d’effacement des trempettes, en incorporant des contrôles de synchronisation et en permettant des comparaisons simultanées de couleurs avec des références de couleurs calibrées. Ceci, à son tour, réduirait l’erreur de l’utilisateur, permettant une adoption possible dans les paramètres à la maison.

Au cours des 20 dernières années, des analyseurs automatiques ont été utilisés pour lire les résultats des tests d’urine de dipstick avec la même précision que ou dépassant l’analyse^{visuelle 5}. De nombreuses cliniques et cabinets de médecins utilisent ces machines pour analyser et imprimer rapidement les résultats traditionnels des dipsticks. La plupart des machines d’analyse d’urine minimisent des erreurs visuelles d’inspection et assurent la cohérence dans^{les résultats 6.} Ils sont faciles à utiliser et plus efficaces que l’inspection manuelle, mais exigent toujours de l’utilisateur d’effectuer la méthode dip-wipe correctement. Par conséquent, ces machines ont une capacité limitée d’être exploitées par des personnes non entraînées telles que les utilisateurs à domicile; en outre, ils sont extrêmement chers.

Récemment, les téléphones cellulaires ont émergé comme un outil ingénieux pour diverses mesures colorimétriques^{biologiques 7,8,9,10}, y compris pour l’analyse^{d’urine 11,12,13}. Compte tenu de leurs capacités de télédétection et de leur haute résolution d’imagerie, les téléphones cellulaires sont devenus des dispositifs d’analyse^{de soins de santé efficaces 14,15}. En effet, la FDA a autorisé plusieurs tests d’urine à domicile à base de smartphones^16,17,18. Certains des nouveaux produits commerciaux basés sur smartphone intègrent des dipsticks d’analyse d’urine établis, tandis que d’autres disposent de pads colorimétriques propriétaires. Tous ces produits disposent de méthodes propriétaires pour calibrer les différentes conditions d’éclairage entre différents types de téléphones. Néanmoins, un problème avec ces solutions est que l’utilisateur doit prendre manuellement une photo au bon moment en plus d’effectuer une méthode manuelle appropriée de nettoyage des trempettes (c.-à-d. sans contamination croisée). Notamment, aucun de ces tests ne contrôle le volume déposé sur les dipsticks, qui, nous l’avons trouvé, peut affecter le changement de couleur¹⁹ et interprété le résultat physiologique. Les lacunes et les coûts actuels dans les flux de travail de ces dispositifs suggèrent un besoin supplémentaire de permettre une procédure de dépôt d’urine sans humain et contrôlée en volume et une photographie de dipstick mains libres.

Nous décrivons un protocole pour l’analyse d’urine automatisée de dipstick commandée en volume sans avoir besoin d’une étape manuelle de dip-wipe. La clé du processus automatisé est un dispositif^{19 dont le principe} sous-jacent est basé sur le SlipChip^{20 et} qui transfère le liquide entre différentes couches en utilisant des effets de chimie de surface. En bref, le revêtement hydrophobe sur la glissière de transfert et le manchon de plaque environnant forcent le liquide à se déplacer sans effort à travers l’appareil et à se libérer sur le tampon de dipstick une fois que la glissière est dans sa position finale, à quel point la barrière hydrophobe inférieure est remplacée par de l’air. En outre, la boîte coordonnée de blocage de la lumière normalise les conditions d’éclairage, l’angle de vue de la caméra et la distance de mise au point de la caméra afin d’assurer des résultats précis et reproductibles qui ne sont pas influencés par les conditions d’éclairage ambiant. Une application logicielle d’accompagnement automatise la capture d’images et l’analyse colorimétrique. Après la description du protocole, nous fournissons des résultats représentatifs du test d’analyse d’urine dans différentes conditions. Les comparaisons avec la méthode standard d’essuie-glace démontrent la fiabilité de la méthode proposée.

Protocol

1. Fabriquer et assembler le dispositif d’analyse d’urine Fabriquer la plaque de base (Figure 1A). Utilisez un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) pour dessiner une zone rectangulaire avec des dimensions 2.1641 en x 0.0547 en x 6.3828 dans (W x H x L) à l’aide de l’outil polyliné. Mesurer la zone d’essai (zone rectangulaire englobant la distance entre le premier et le dernier coussin et la largeur des coussinets) sur le dipstick….

Representative Results

La figure 4 montre comment l’urine est transférée à la jauge lors d’un test d’analyse d’urine. Lors d’un test typique, le transfert d’urine n’est pas observable parce que la boîte occluse la vue. Une fois que l’échantillon est déposé dans l’entrée à l’aide d’une pipette (étape 3.1), il comblera les trous sur la diapositive (figure 4A). La figure 4B et la figure 4C,respect…

Discussion

L’analyse d’urine traditionnelle de dipstick est accessible et commode mais exige l’attention manuelle aux détails pour donner des résultats précis. L’analyse manuelle des urinalyses à dipstick est soumise à des conditions d’éclairage variables, à des différences individuelles de perception des couleurs et à une contamination croisée. De nombreuses cliniques et hôpitaux ont déjà des instruments pour automatiser l’analyse des dipsticks d’urine, mais les instruments sont généralement encombrant…

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