Ev Testi için Düşük Maliyetli, Hacim Kontrollü Dipstick İdrar Tahlili
Summary
Dipstick idrar tahlili, kişinin kişisel sağlık durumunu değerlendirmek için hızlı ve uygun fiyatlı bir yöntemdir. Geleneksel dip-and-wipe protokolleriyle ilişkili birincil hata kaynaklarını ortadan kaldıran ve evde lay kullanıcıları tarafından gerçekleştirilebilecek kadar basit olan doğru, düşük maliyetli dipstick idrar tahlili yapmak için bir yöntem sunuyoruz.
Abstract
Dipstick idrar tahlili, birden fazla fizyolojik durum hakkında hızlı ve uygun fiyatlı tahminler sağlar, ancak doğru kullanmak için iyi teknik ve eğitim gerektirir. Dipstick idrar felcinin manuel performansı, iyi insan renk görüşüne, uygun aydınlatma kontrolüne ve grafik renkleriyle hataya açık, zamana duyarlı karşılaştırmalara dayanır. Dipstick idrar tahlili testinde temel adımları otomatikleştirerek, potansiyel hata kaynakları ortadan kaldırılabilir ve evde kendi kendine test yapılmasına izin verebilir. Her ortamda otomatik idrar tahlili testi yapmak için özelleştirilebilir bir cihaz oluşturmak için gereken adımları açıklıyoruz. Cihazın üretimi ucuzdur ve montajı kolaydır. Tercih ettiğimiz dipstick için özelleştirme ve sonuçları analiz etmek için bir cep telefonu uygulamasını özelleştirme ile ilgili önemli adımları açıklıyoruz. İdrar tahlili yapmak için kullanımını gösteriyoruz ve sağlam çalışma sağlamak için gerekli kritik ölçümleri ve imalat adımlarını tartışıyoruz. Daha sonra önerilen yöntemi dipstick idrar tahlili için altın standart teknik olan daldırma ve silme yöntemiyle karşılaştırıyoruz.
Introduction
İdrar, hastalık veya sağlığın birden fazla metabolik göstergesinin invaziv olmayan bir kaynağıdır. İdrarın fiziksel ve/veya kimyasal analizi olan idrar tahlili, böbrek hastalığı, idrar yolu hastalığı, karaciğer hastalığı, diabetes mellitus ve genel hidrasyon1’itespit etmek için hızlı bir şekilde yapılabilir. İdrar tahlili dip çubukları, yaklaşık fizyolojik seviyeleri belirtmek için kolorimetrik değişikliklere dayanan uygun fiyatlı, yarı nicel tanı araçlarıdır. Her dipstick pH, osmolality, hemoglobin / myoglobin, hematuria, lökosit esteraz, glikoz, proteinüri, nitrit, keton ve bilirubin2için test dahil olmak üzere çok çeşitli tahliller yapabilir. Dipstick idrar tahlili prensibi, dipstick pedinde bir renk değişiminin analit konsantrasyonu3‘ü belirlemek için bir grafikle karşılaştırılabileceği zamanlanmış bir reaksiyonun oluşumuna dayanır. Uygun fiyatlılıkları ve kullanım kolaylığı göz önüne alındığında, dipstick’ler sağlık hizmetlerinde idrar tahlili için en yaygın araçlardan biridir.
Geleneksel olarak, dipstick idrar tahlili, dipstick’i bir bardak idrar örneğine manuel olarak yerleştirmek, fazla idrarı silmek ve renk pedlerini belirli zamanlarda grafik renkleriyle karşılaştırmak için eğitimli bir hemşireye veya tıp teknisyenine dayanır. Daldırma ve silme yöntemi dipstick analizi için altın standart olsa da, insan görsel değerlendirmesine olan güveni elde edilebilen nicel bilgileri sınırlar. Ayrıca, dipstick idrar felcinin iki manuel adımı – daldırma-silme adımı ve kolorimetrik sonuç karşılaştırması – doğru teknik gerektirir, bu da doğrudan hastalar tarafından ev ortamlarında güvenilir test olasılığını sınırlar. Silme nedeniyle numune pedlerinin çapraz kontaminasyonu yanlış renk değişikliklerine neden olabilir. Ek olarak, silme sırasında ses kontrolünün olmamasından kaynaklanan tutarsız hacimler, analit konsantrasyonlarının yanlış ölçülmesine neden olabilir. Daha da önemlisi, idrarı batırmak (yani testin başlangıcı) ile bir grafiğe kıyaslama arasındaki süre, sonuçların doğru analizi için kritik öneme sahiptir ve büyük bir potansiyel insan hatası kaynağıdır. Manuel kolorimetrik karşılaştırmadaki zorluk, birçok ped aynı anda okunmalı, bazı pedler ise farklı zamanlarda okunur. Mükemmel zamanlanmış renk karşılaştırmaları bile, renk körlüğünden muzdarip olabilecek veya farklı aydınlatma ortamlarında farklı renkler algılayabilecek insan okuyucunun görme keskinliğine bağlıdır4. Bu zorluklar, klinisyenlerin neden sadece eğitimli personel tarafından gerçekleştirilen dipstick idrar tahliline güvenebileceğinin altını çiziyor. Bununla birlikte, otomatik bir idrar tahlili sistemi, manuel daldırma adımlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, zamanlama kontrollerini dahil ederek ve kalibre edilmiş renk referanslarıyla eşzamanlı renk karşılaştırmaları sağlayarak yukarıda belirtilen tüm endişeleri giderebilir. Bu da kullanıcı hatasını azaltarak ev ayarlarında olası benimsemeye olanak sağlar.
Son 20 yılda, dipstick idrar testlerinin sonuçlarını görsel analizle aynı doğrulukta veya aşan şekilde okumak için otomatik analizörler5. Birçok klinik ve doktor ofisi, geleneksel dipstick sonuçlarını hızlı bir şekilde analiz etmek ve yazdırmak için bu tür makineleri kullanır. Çoğu idrar tahlili makinesi görsel muayene hatalarını en aza indirir ve sonuçlarda tutarlılık sağlar6. Kullanımı kolaydır ve manuel muayeneden daha verimlidir, ancak yine de kullanıcının dip-wipe yöntemini doğru bir şekilde gerçekleştirmesini gerektirir. Bu nedenle, bu makinelerin ev kullanıcıları gibi eğitimsiz kişiler tarafından çalıştırılabilmesi sınırlıdır; dahası, son derece pahalıdırlar.
Son zamanlarda, cep telefonları çeşitli biyolojik kolorimetrik ölçümler için becerikli bir araç olarak ortaya çıkmıştır7,8,9,10, idrar tahlili dahil11,12,13. Uzaktan algılama yetenekleri ve yüksek görüntüleme çözünürlükleri göz önüne alındığında, cep telefonları etkili sağlık analitik cihazları14,15. Gerçekten de, FDA birkaç akıllı telefon tabanlı ev idrar testini temizledi16,17,18. Yeni akıllı telefon tabanlı ticari ürünlerden bazıları yerleşik idrar tahlili dip çubuklarını içerirken, bazıları tescilli kolorimetrik pedlere sahiptir. Tüm bu ürünler, farklı telefon türlerinde farklı aydınlatma koşulları için kalibre etmek için özel yöntemlere sahiptir. Yine de, bu çözümlerle ilgili bir sorun, kullanıcının uygun bir manuel daldırma silme yöntemi gerçekleştirmenin yanı sıra (yani çapraz kontaminasyon olmadan) doğru zamanda manuel olarak fotoğraf çekmeniz gerektiğidir. Özellikle, bu testlerin hiçbiri dipsticks üzerinde biriken hacmi kontrol etmez, bulduğumuz renk değişimi19 ve yorumlanmış fizyolojik sonucu etkileyebilir. Bu cihazların iş akışlarındaki mevcut boşluklar ve maliyetler, insansız, hacim kontrollü bir idrar biriktirme prosedürü ve eller serbest çubuk fotoğrafçılığı sağlamak için ek bir ihtiyaç olduğunu göstermektedir.
Manuel daldırma silme adımına gerek kalmadan ses kontrollü, otomatik dipstick idrar tahlili için bir protokol açıklıyoruz. Otomatik işlemin anahtarı, temel prensibi SlipChip20’ye dayanan ve yüzey kimyası efektlerini kullanarak farklı katmanlar arasında sıvı aktaran bir cihaz19’dur. Kısacası, transfer kaydırağı ve çevresindeki plaka manşonundaki hidrofobik kaplama, sıvıyı cihaz boyunca zahmetsizce hareket etmeye ve slayt son konumuna geldikten sonra çubuk ped üzerine serbest bırakmaya zorlar, bu noktada alt hidrofobik bariyer hava ile değiştirilir. Ayrıca, koordineli ışık engelleme kutusu, ortam aydınlatma koşullarından etkilenmeyen doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için aydınlatma koşullarını, kamera görüş açısını ve kamera odağının mesafesini standartlaştırır. Eşlik eden bir yazılım uygulaması, görüntülerin yakalanmasını ve kolorimetrik analizi otomatikleştirir. Protokolün açıklamasının ardından farklı koşullar altında idrar tahlili testinin temsili sonuçlarını veriyoruz. Standart dip-wipe yöntemi ile yapılan karşılaştırmalar, önerilen yöntemin güvenilirliğini gösterir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Geleneksel dipstick idrar tahlili uygun fiyatlı ve kullanışlıdır, ancak doğru sonuçlar vermek için detaylara manuel dikkat gerektirir. Manuel dipstick idrar tahlili değişken aydınlatma koşullarına, bireysel renk algısı farklılıklarına ve çapraz kontaminasyona tabidir. Birçok klinik ve hastane zaten idrar dipstick analizini otomatikleştirmek için araçlara sahiptir, ancak aletler genellikle hantal, pahalıdır ve hala daldırma yönteminin uygun performansına dayanır. Ayrıca, bu cihazlar doğru so…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Dorothy J. Wingfield Phillips Şansölye Bursu tarafından finanse edildi. Emily Kight, NSF GRFP tarafından finanse edildi.
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).
