Analisi delle minisi a dipstick a basso costo e controllata dal volume per i test a casa
Summary
L’analisi delle orinatoie dipstick è un metodo rapido e conveniente per valutare il proprio stato di salute personale. Presentiamo un metodo per eseguire un’analisi accurata e a basso costo della minzione a dipstick che rimuove le principali fonti di errore associate ai protocolli di immersione e cancellazione tradizionali ed è abbastanza semplice da essere eseguita dagli utenti laici a casa.
Abstract
L’analisi delle orinatoie dipstick fornisce stime rapide e convenienti di più condizioni fisiologiche, ma richiede una buona tecnica e allenamento da utilizzare con precisione. Le prestazioni manuali dell’analisi delle orinatoie dipstick si basano su una buona visione del colore umano, un corretto controllo dell’illuminazione e confronti sensibili al tempo e soggetti a errori ai colori del grafico. Automatizzando i passaggi chiave nel test di analisi delle orinatoie dipstick, è possibile eliminare potenziali fonti di errore, consentendo l’auto-test a casa. Descriviamo i passaggi necessari per creare un dispositivo personalizzabile per eseguire test automatizzati dell’analisi delle urinarie in qualsiasi ambiente. Il dispositivo è economico da produrre e semplice da assemblare. Descriviamo i passaggi chiave necessari per personalizzarlo per l’pstick preferito e per personalizzare un’app di telefonia mobile per analizzare i risultati. Dimostriamo il suo utilizzo per eseguire l’analisi delle urinarie e discutiamo le misure critiche e le fasi di fabbricazione necessarie per garantire un funzionamento robusto. Confrontiamo quindi il metodo proposto con il metodo dip-and-wipe, la tecnica gold standard per l’analisi delle minie dipstick.
Introduction
L’urina è una fonte non invasiva di molteplici indicatori metabolici di malattia o salute. L’analisi urinaria, l’analisi fisica e/o chimica delle urine, può essere eseguita rapidamente per rilevare malattie renali, malattie del tratto urinario, malattie del fegato, diabete mellito e idratazione generale1. I dipsticks per analisi delle urina sono strumenti diagnostici semi-quantitativi convenienti che si basano su cambiamenti colorimetrici per indicare livelli fisiologici approssimativi. Ogni dipstick può eseguire un’ampia varietà di test tra cui test per pH, osmolalità, emoglobina / mioglobina, ematuria, leucocita esterasi, glucosio, proteinuria, nitrito, chetone e bilirubina2. Il principio dell’analisi della minzione a dipstick si basa sul verificarsi di una reazione a tempo attraverso la quale un cambiamento di colore sul pad dipstick può essere confrontato con un grafico per determinare la concentrazione di analiti3. Data la loro convenienza e facilità d’uso, i bastoncini sono uno degli strumenti più comuni per l’analisi delle orinatoie in ambito sanitario.
Tradizionalmente, l’analisi delle urine a dipstick si basa su un infermiere o un tecnico medico addestrato per inserire manualmente l’apstick in una tazza di campione di urina, pulire l’urina in eccesso e confrontare le pastiglie di colore con i colori del grafico in momenti specifici. Mentre il metodo dip-and-wipe è il gold standard per l’analisi del dipstick, la sua dipendenza dalla valutazione visiva umana limita le informazioni quantitative che possono essere ottenute. Inoltre, le due fasi manuali dell’analisi delle orinatoie dipstick – il passo di dip-wipe e il confronto dei risultati colorimetrici – richiedono una tecnica accurata, che limita la possibilità di test affidabili in ambienti domiciliari direttamente da parte dei pazienti. La contaminazione incrociata dei pastiglie del campione a causa della pulizia può causare cambiamenti di colore imprecisi. Inoltre, volumi incoerenti derivanti dalla mancanza di controllo del volume durante la pulizia possono comportare una misurazione impropria delle concentrazioni di aliti. È importante sottolineare che il tempo che si tra l’immersione dell’urina (cioè l’inizio del saggio) e il confronto con un grafico è fondamentale per un’analisi accurata dei risultati ed è un’enorme fonte potenziale di errore umano. La difficoltà nel confronto colorimetrico manuale è che molti pad devono essere letti contemporaneamente, mentre alcuni pad vengono letti in momenti diversi. Anche i confronti di colore perfettamente programmati dipendono ancora dall’acuità visiva del lettore umano, che può soffrire di daltonismo o percepire colori diversi in diversi ambienti di illuminazione4. Queste sfide sottolineano perché i medici possono fare affidamento solo sulla minzione dipstick eseguita da personale addestrato. Tuttavia, un sistema automatizzato di analisi delle urinarie potrebbe risolvere tutte le preoccupazioni di cui sopra eliminando la necessità di passaggi manuali di dip-wipe, incorporando controlli di temporizzazione e consentendo confronti simultanei dei colori con riferimenti di colore calibrati. Ciò, a sua volta, ridurrebbe l’errore dell’utente, consentendo un’eventuale adozione nelle impostazioni di casa.
Negli ultimi 20 anni, sono stati utilizzati analizzatori automatici per leggere i risultati dei test delle urine dipstick con la stessa accuratezza o il superamento dell’analisivisiva 5. Molte cliniche e studi medici utilizzano tali macchine per analizzare e stampare rapidamente i risultati di dipstick tradizionali. La maggior parte delle macchine per l’analisi delle urinarie riduce al minimo gli errori di ispezione visiva e garantisce coerenza neirisultati 6. Sono facili da usare e più efficienti dell’ispezione manuale, ma richiedono comunque all’utente di eseguire correttamente il metodo di dip-wipe. Pertanto, queste macchine hanno una capacità limitata di essere gestite da persone non addestrate come gli utenti domestici; inoltre, sono estremamente costosi.
Recentemente, i telefoni cellulari sono emersi come uno strumento pieno di risorse per varie misurazioni colorimetrichebiologiche 7,8,9,10,anche per l’analisidelle urinarie 11,12,13. Date le loro capacità di telerilevamento e l’alta risoluzione di imaging, i telefoni cellulari sono diventati efficaci dispositivianalitici sanitari 14,15. In effetti, la FDA ha autorizzato diversi test delle urine a casa basati su smartphone16,17,18. Alcuni dei nuovi prodotti commerciali basati su smartphone incorporano dipsticks di analisi delle urinazioni consolidati, mentre altri sono dotati di pad colorimetrici proprietari. Tutti questi prodotti sono dotati di metodi proprietari per calibrare per diverse condizioni di illuminazione tra diversi tipi di telefoni. Tuttavia, un problema con queste soluzioni è che l’utente deve scattare manualmente una foto al momento giusto oltre a eseguire un metodo di dip-wipe manuale adeguato (cioè senza contaminazione incrociata). In particolare, nessuno di questi test controlla il volume depositato sui dipsticks, che abbiamo trovato possa influenzare il cambiamento di colore19 e interpretare il risultato fisiologico. Le attuali lacune e costi nei flussi di lavoro di questi dispositivi suggeriscono un’ulteriore necessità di consentire una procedura di deposizione delle urine senza uso umano e controllata dal volume e una fotografia a mani libere.
Descriviamo un protocollo per l’analisi automatica della minzione a dipstick controllata dal volume senza la necessità di un passaggio manuale di dip-wipe. La chiave del processo automatizzato è un dispositivo19 il cui principio di base si basa su SlipChip20 e che trasferisce il liquido tra diversi strati utilizzando effetti di chimica delle superfici. In breve, il rivestimento idrofobico sullo scivolo di trasferimento e sul manicotto della piastra circostante forza il liquido a muoversi senza sforzo attraverso il dispositivo e a rilasciare sul tampone di sganciatura una volta che lo scivolo è nella sua posizione finale, a quel punto la barriera idrofobica inferiore viene sostituita con aria. Inoltre, la scatola di blocco della luce coordinata standardizza le condizioni di illuminazione, l’angolo di visione della fotocamera e la distanza per la messa a fuoco della fotocamera per garantire risultati accurati e ripetibili che non sono influenzati dalle condizioni di illuminazione ambientale. Un’app software di accompagnamento automatizza l’acquisizione di immagini e l’analisi colorimetrica. Seguendo la descrizione del protocollo, forniamo risultati rappresentativi del test di analisi delle urinarie in diverse condizioni. I confronti con il metodo standard di dip-wipe dimostrano l’affidabilità del metodo proposto.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’analisi tradizionale della minzione a dipstick è conveniente e conveniente, ma richiede un’attenzione manuale ai dettagli per ottenere risultati accurati. L’analisi manuale della minzione a dipstick è soggetta a condizioni di illuminazione variabili, differenze di percezione del colore individuali e contaminazione incrociata. Molte cliniche e ospedali hanno già strumenti per automatizzare l’analisi delle dipstick delle urine, ma gli strumenti sono solitamente ingombranti, costosi e si basano ancora sulle corrette pr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato finanziato dalla Dorothy J. Wingfield Phillips Chancellor Faculty Fellowship. Emily Kight è stata finanziata dalla 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 |
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