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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. İdrar tahlili cihazını imal edin ve monte edin
- Taban plakasını imal etmek (Şekil 1A).
- Polilin aracını kullanarak x 6,3828 inç (W x H x L) x 0,0547'de 2,1641 boyutlarında dikdörtgen bir alan çizmek için bilgisayar destekli bir tasarım (CAD) yazılımı kullanın.
- Dipstick üzerindeki test alanını (ilk ve son ped ile pedlerin genişliği arasındaki mesafeyi kapsayan dikdörtgen alan) ölçün.
NOT: Bu bilgiler, çubuğu yerinde tutan delikleri çizmek ve sıvıyı pedler arasında ayırmak için gereklidir (çapraz kontaminasyonu önlemek için). - Test alanındaki her test panelinin boyutunu ve konumunu taklit eden delikler ekleyin.
- x 0,6797 içinde (W x L) 2,1641 ölçen iki yükseltilmiş yan çıkıntı çizin.
- Taban plakası ile slayt arasındaki hizalamayı kolaylaştırmak için polilin aracını kullanarak bir durak (0,1172'ye kadar 0,2109 (W x L)) çizin. Durak çıkıntılara dik olmalı ve fiziksel olarak slaydın idrar dipstick pedlerini geçmesini durdurmalıdır.
- Bölge komutunu kullanarak bir bölge yapmak için dur ve çıkıntı satırlarını seçin. Bölgeyi 0,0703 yüksekliğe yükseltmek için Ekstrüzyon komutunu kullanın. Bu adımı cihazın diğer tarafında yineleyin.
- Kutuyla hizalamayı kolaylaştırmak için her iki çıkıntıda da bir çentik (0,1895 inç ve 0,3500 inç (W x L)) oluşturun. Çıkıntının alt kenarından 0.466'ya yerleştirin. Dikdörtgen oluşturmak ve ekstrüzyon yüksekliğini 0,1250 in yapmak için Bölge komutunu kullanın.
- Katı Çıkar komutunu kullanın, aygıtı seçin, Enter tuşunabasın, çentik bölgesini seçin ve Enter tuşunabasın. Cihazın diğer tarafında tekrarlayın.
NOT: Şekil cihazdan kaldırılacaktır. - Taban plakasını bir 3D yazıcıya yazdırın ve yüzeyi pürüzlendirmek için çıkıntılar arasındaki üst yüz alanını zımpara kağıdı ile zımparalayın.
NOT: Hidrofobik kaplamanın taban plakasına güvenli bir şekilde yapışabilmesi için zımparalama önemlidir. - Çıkıntıları yapışkan bantla bantlayın (çıkıntıların püskürtülmemesi için) ve taban plakasını hidrofobik bir spreyle püskürtün. Taban plakasına birkaç (4-8) kat taban katını uygulayın. Püskürtme sırasında şarjı taban plakasından yaklaşık 8-12 inç uzakta tutun. Cihaz kuruduktan sonra süt beyazı bir görünüme sahip olmalıdır.
DİkKAT: Püskürtme için uygun konum ve KKD için üretici talimatlarını izleyin. - Astarı birkaç kez (6-8x) uygulamadan önce 30 dakika bekleyin. Temel plakanın kullanmadan önce 12 saat kurumasını bekleyin. Bandı çıkıntılardan çıkarın.
- Üst plakayı imal etmek (Şekil 1B).
- Çok çizgili aracı kullanarak bir CAD yazılımında x 5,470 x (W x L) olarak 2,05'i ölçmek için dikdörtgen bir alan çizin.
- Dipstick'in test alanının boyutundan biraz daha büyük dikdörtgen bir delik ("delik içinden görüntüleme") ekleyin (örneğin, x 3.147 inç (W x L)'de 0,230). Üstten 0.921, soldan 1.165 ve üst plakanın sağ kenarlarından 1.165 yerleştirin.
- x 3,146 inç (W x L) olarak 0,075 boyutlarında ikinci bir delik ("Giriş deliği") çizin. Alt kenardan 0,236, üst kenardan 1,737 ve üst plakanın sol ve sağ kenarlarından 1,162 yerleştirin.
- Lazer kesici ile üst plakayı bir parça berrak akrilikten kesin. Kalan toz veya kalıntıları silin.
- Giriş kapağını imal etmek (Şekil 1B).
- Polilin aracını kullanarak bir CAD yazılımında x 3,3378 x (W x L) boyutunda 0,247 boyutlarında dikdörtgen bir alan çizin. Giriş kapağının iki kenarından yaklaşık 0,073'te 0,127 çapında iki dairesel delik ekleyin, biri her iki tarafta.
- Giriş kapağını lazer kesici ile bir parça şeffaf akrilikten kesin.
- Slaydı imal etme (Şekil 1C)
- CAD yazılımında, polilin aracını kullanarak x 0,0625 x x 5,000 (W x H x L) içinde 2,771 ölçülerinde dikdörtgen bir alan çizin.
- Test alanındaki her test panelinin konumuna uyan delikler ekleyin. İlk test panelinin yerleştirilmesiyle örtüşmek için ilk 0,105'i kareden deliğe çizin: slaydın sol ve sağ kenarlarından 1,096 inç, üst kenardan 0,960 inç ve alt kenardan 1,681 inç. Seçilen dipstick markası için gerektiğinde daha fazla delik (genellikle toplam 10) ekleyin. Dipstick üzerindeki test pedleri arasındaki mesafeyi ölçerek bir sonraki delik boyunca boşluk açın.
NOT: Doğru sıvı hacmini çubuk pedine yatırmak için deliklerin boyutu önemlidir. Dipstick markamız için, her bir çubuk pedine 15 ul yatıran delikler oluşturduk. - Lazer kesici kullanarak slaydı bir parça şeffaf akrilikten kesin. Kalan toz veya kalıntıları silin.
- Slaydın ön tarafına hidrofobik bir sprey püskürtün. Slayda birkaç kat (6-8x) taban katları uygulayın. Püskürtme sırasında şarjı kaydıraktan yaklaşık 8 -12 uzakta tutun.
- Paltoyu birkaç kez (8-12x) uygulamadan önce 30 dakika bekleyin. Kullanmadan önce slaydın 12 saat kurumasını bekleyin.
- Çevrimiçi bir QR kod üreticisinden bir QR kodu indirin ve yapışkan yapışkan destek ile istediğiniz kodu kağıda yazdırın. QR kodu 0.17'yi ilk deliğe sağdan tüm deliklerle aynı satır boyunca yerleştirin.
NOT: QR kodu deliklere bitişik olduğu sürece doğru yerleştirme önemli değildir. - QR kodunu örtmek ve slayda sabitlemek için net bant kullanın.
- Giriş ve plaka manşonlarını monte haline getir (Şekil 1D).
- Giriş kapağını giriş deliğinin bulunduğu üst plakaya yapıştırmak için akrilik çimento kullanarak girişi imal edin. Parçaları güvenli bir şekilde yapıştırmak için 24-48 saat bekleyin.
- Giriş kapağı üst plakaya güvenli bir şekilde bağlandıktan sonra üst plakanın arkasını hidrofobik bir spreyle püskürtün. Üst plakayı baş aşağı yerleştirin. İlk kaplamayı birkaç kez uygulayın (4-8x).
- Spreyi üst plakadan 8-12 inç uzakta tutun ve kurumasını 30 dakika bekleyin. Kaplamayı birkaç kez uygulayın (6-8x). Kullanmadan önce üst plakanın 12 saat kurumasını bekleyin.
- Tamamlanan üst plakayı akrilik çimento ile taban plakasının çıkıntılarına yapıştırarak plaka manşonunun (kombine üst plaka ve taban plakası) bir araya getirilir. Üst plakanın alt kenarı taban plakasınınkiyle hizalanacağından, iki parçanın görsel inceleme ile hizalaması kolaydır. Kurutma sırasında sabitlemek için taban plakası çıkıntılarına bir kelepçe uygulayın ve üreticinin talimatlarına göre kullanımdan önce 24-48 saat bekleyin.
- Grafik etiketini oluşturun.
- Dipstick markasının renk grafiğini üreticinin web sitesinden indirin.
- İndirilen dosyayı bir grafik düzenleyici yazılımında açın.
- Daha önce lazer kesici için kullanılan üst plaka şablonunun dijital dosyasını (bu protokolün 1.2. adımı) bir grafik düzenleyici yazılımında açın.
- Üretici renk grafiğinden renk kutularını eşleştirerek grafik etiketinin renk kutularını oluşturun. Grafik düzenleyici yazılımındaki damlalık aracıyla üreticinin grafiğindeki ilk renk bloğunu seçin ve ardından dipstick panelinin bulunacağı aynı satırda, üst plaka şablonunda aynı renkte bir kutu şekli yapmak için kutu şekli aracını kullanın. Her ped satırına karşılık gelen her renk bloğu için bunu yineleyin.
- Üst plaka şablonuyla ilişkili katmanları silin.
- Grafik etiketini çevrimiçi bir etiket baskı hizmeti ile vinil etiket olarak yazdırın. Grafik etiketini plaka manşonuna yerleştirin ve her delik ile hizalayın.
- Kutuyu imal etmek (Şekil 1E).
- CAD yazılımındaki iki uzun kenarlı kutu parçasını (parçalar "a" ve "b") x 6,63 inç (W x L) olarak 4,92 boyutlarında dikdörtgenler olarak çizin. Alt kenarda ortalanmış "a" kısmına x 6,11 inç (W x L) olarak 0,2 ölçülerinde bir kesme ekleyin.
- CAD yazılımındaki iki dar kenarlı kutu parçasını (parçalar "d" ve "e") x 6,63 inç (W x L) olarak 1,805 ölçülerinde dikdörtgenler olarak çizin.
- Kutunun üst kısmını (parça "c") x 6,63 (W x L) olarak 1,805 boyutlarında bir dikdörtgen olarak çizin. Üstteki "görüntüleme deliğini" çizin: x 0,910 inç (W x L) olarak 0,74, alttan 3,17, üstten 2,53 inç, sağ kenardan 0,65 inç ve sol kenardan 0,42 inç.
NOT: Görüntülemenin delikten tam konumu, analiz için kullanılacak cep telefonları temel alınarak seçilmelidir. - Şekil 1D'de açıklandığı gibi, tüm kutu kenarlarının her kenarda bir araya gelebilmesini sağlayacak birbirine kenetlenmiş kenarların bir desenini öne çıkarmak için her kutu parçasını çizin. Bir kilitleme kenar deseni yapmak için, uzun kenarda 0,135 giriş ve 1,17 (W x L) çıkıntılarla ekstrüzyon/izinsiz giriş desenini değiştirin. Kutunun her tarafı için her uzun kenara iki ekstrüzyon çizin. Kısa kenar için aynı ekstrüzyon/izinsiz giriş desenini kullanın, ancak 0,135 ölçülerindeki izinsiz girişler 0,460 in (W x L).
- Beş parçayı lazer kesici ile kesin veya 3D yazıcıyla yazdırın.
NOT: Akrilik parçalar kullanan lazer kesimli bir bileşenin üretimi ucuz olacaktır ve kolay nakliye için düzleştirilebilir. Test sırasında dağınık ışığı emmek yararlı olduğu için siyah akrilik kullanın. - Kutu malzemesi parlak bir kaplamaya sahipse görüntü analizi sırasında flaşın dağılımını önlemek için kutunun iç kısmına siyah renkli konstrüksiyon kağıdı ekleyin.
2. Testi hazırlayın
- UrineTest mobil uygulamasını GitHub'dan indirin (https://github.com/Iftak/UrineTestApp).
- Uygulamayı bir cep telefonuna yükleyin.
NOT: Bu adımın belirli bir telefonun gelecekteki tüm kullanımları için yalnızca bir kez yapılması gerekir. Gerekirse, bunu yapmak için telefondaki geliştirici durumunu etkinleştirin. - Telefonda UrineTest uygulamasını başlatın (Şekil 2A).
- Analit adlarını ve okuma zamanlamalarını (Şekil 2B) ilgi alanı dipstick'iyle eşleşecek şekilde (üreticinin özelliklerine göre) değiştirmek ve ekrandaki metin tutucu penceresinden yeni giriş eklemek için talimatları okuyun (Şekil 2C).
NOT: Her bir çubuk ped için gerekli okuma süresi, kullanılan çubuğun markasına bağlı olacaktır. - Çeşitli bileşenleri bir araya getirin ve çubuğu plaka manşonun altındaki deliklere yerleştirin (Şekil 1F).
- Plaka manşonunu kutunun içine yerleştirin, böylece çentiği kutu boşluğuyla hizalanır.
- Slaydı plaka manşonunun içine yerleştirin, böylece delikleri girişe hizalanır.
- Görüntülemeyi etkinleştirmek için telefonu arka kamera lensi görüntüleme deliğine bakacak şekilde kutunun üstüne yerleştirin. Test etmeden önce telefon ekranındaki görüntüyü kontrol ederek kamera görünürlüğünün tıkanmamasını sağlayın. Uygulama telefondaki el fenerini otomatik olarak etkinleştirecektir.
- Telefon hizalama talimatını okuyun (Şekil 2D) ve dipstick ekrandaki siyah dikdörtgen kaplamanın sınırlarına denk gelecek şekilde telefonu buna göre hizalayın (Şekil 2E).
- Teste başlamak için uygulama penceresindeki Başlat düğmesini tıklatın.
NOT: Bu, QR kodunu görünümde bir kez okumak için telefon kamerasını açacaktır (Şekil 2F).
3. Testi gerçekleştirin
- İdrarı, yaklaşık 0,5 mL idrar içeren tek kullanımlık polietilen transfer pipeti ile giriş deliğine yatırın (Şekil 3).
NOT: Sıvının tam miktarı önemli değildir, ancak tüm deliklerin yeterli idrar aldığından emin olmak için en az 0,5 mL olmalıdır. Sıvıyı ekledikten sonra, giriş boyunca hareket ettiğini ve slaydın her deliğinde biriktirdiğini gözlemleyin. - Kaymayı taban plakası durağı tarafından durdurulana kadar plaka manşonuna iterek testi başlatın.
NOT: QR kodu cep telefonunun görüş alanındayken idrar dipstick pad ile temas etmelidir. QR kodunu okuduktan sonra, uygulama renk değişikliklerini analiz etmek için bir pencere açacaktır (Şekil 2G) ve sonuçları otomatik olarak aynı pencerede gösterecektir (Şekil 2H). - İdrarı uygun şekilde atın ve plaka manşonunu temizleyin ve % 10 çamaşır suyu çözeltisi ile kaydırın ve iyonize su ile tekrar durulayın. Ek kullanımdan önce kurumasına izin verin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekil 4 idrar tahlili testi sırasında idrarın dipstick'e nasıl aktarıldığını göstermektedir. Tipik bir test sırasında, idrar transferi gözlenemez, çünkü kutu görünümü tıkar. Örnek bir pipet kullanılarak girişe biriktirildikten sonra (Adım 3.1), slayttaki delikleri dolduracaktır (Şekil 4A). Şekil 4B ve Şekil 4CSırasıyla, idrarın plaka manşonu boyunca ve slayt durağa temas ettikten sonra ilerleyici hareketini gösterir. İdrarın dipstick ile temasının, dipstick pedlerinde kolorimetrik reaksiyona ve renk değişikliğine yol açtığını unutmayın.
Şekil 5, idrarı transfer etmek için yüzeyler (yani baz pate, üst plaka ve slayt) hidrofobik sprey ile yeterince kaplanmamışsa ortaya çıkabilecek potansiyel bir sorunu göstermektedir. Şekil 5A'daiyi ve kötü kaplanmış bir slaytın bir örneği gösterilmiştir. Kötü kaplanmışsa, aktarılan hacmin doğruluğunu azaltan kayma adımı sırasında çizgiler (Şekil 5B'debeyaz oklarla gösterilir) gözlemlenebilir. Ek olarak, slaytın idrarı dipstick'e aktarmada başarısız olduğu gözlemlenebilir (Şekil 5C) ve slayt cihazdan çıkarıldığında bile idrar deliklerde kalabilir. Bu adımlar iyi sprey kapsamı elde etmenin önemini vurgulamaktadır (Adım 1.1.8, 1.4.4, 1.5.3 ve 1.5.4). Sprey kapsamı ile ilgili endişeler varsa veya bu performans hatalarını gözlemlerseniz, taban plakasını, üst plakayı ve slaytı yeniden yapmak en iyisidir.
Yüksek kaliteli bir akıllı telefon ile idrar tahlili testi yapıldı: telefon 1 (görüntü çözünürlüğü: 8000 piksel x 6000 piksel). Temsili sonuçlar Şekil 6'da gösterilmiştir. İyonize su ve ticari idrar (hem standart bileşim hem de yüksek glikoz ile) ile testler yaptık. Dipstick üzerindeki renk pedleri, dipstickteki analitlerle idrarın kolorimetrik reaksiyonuna yanıt olarak zaman içinde değişir. Şekil 6'daki hata çubukları, iki akıllı telefon tarafından kaydedilen her bir numunenin ardışık üç ölçümü için verilen standart sapmayı temsil eder. Şekil 6A, farklı test koşulları için zaman içinde glikoz pedi için yanıtı çizmektedir. Kullanılan dipstick markası için glikoz ölçümü için önerilen okuma süresi 30 saniyedir. Beklendiği gibi, dipstick'in rengi su için bu aralık üzerinde değişmez, standart idrar için nihai değer "normal" idrar şekeri eşik seviyesi (160-180 mg / dL) ile eşleşir ve "yüksek glikoz" durumunun nihai değeri normal değerin üzerine çıkar. Daha da önemlisi, doğru değere 30 saniyeye kadar çıkılamadığını unutmayın, bu da Adım 2.8'de zamanlama okuma aralığını doğru ayarlamanın önemini gösterir. Aynı deney, daha düşük görüntü çözünürlüğüne sahip başka bir akıllı telefonla gerçekleştirildi: telefon 2 (görüntü çözünürlüğü: 3264 piksel x 2448 piksel). Kamera çözünürlüğündeki fark nedeniyle, Şekil 6B'degösterildiği gibi, dipstick panelinin görüntülerini yakalarken görüntü renginde ve kalitesinde önceki sonuçlardan önemli bir fark gözlenir. El feneri özelliklerindeki farklılıklar, görüntü kalitesindeki farklılıklara da katkıda bulunur. Şekil 6'dan , tespit edilen gerçek renkler farklı olsa da, her iki telefonun da zaman içinde renk değişiminde benzer eğilimler verdiği görülebilir. İdrar tahlili testi için akıllı telefon uygulaması tarafından kullanılan renk eşleştirme algoritması, dipstick pedlerinin renklerinin fiziksel görünümündeki farklılıklara rağmen, analit konsantrasyonları için aynı sonuçları verir. Sonuçların tutarlılığı, grafik etiketinin analiz için bir referans grafiği olarak kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Hem grafik etiketi hem de dipstick aynı aydınlatma koşulları ve görüntü kalitesi altında yakalandığından, akıllı telefon uygulaması (R,G,B) bileşenlerini ve hem referans karesinin hem de dipstick panelinin renk farkını her iki akıllı telefon için de benzer şekilde değerlendirir. Bu sonuçlar, hem referans renk grafiği hem de dipstick aynı ortam altında görüntülendiği sürece, bu yazıda açıklanan protokolün akıllı telefon modelinden bağımsız olduğunu doğrulamaktedir.
Daha önce ticari bir idrar standardı kullanarak geleneksel daldırma ve silme yöntemleriyle karşılaştırarak otomatik idrar tahlili cihazının doğruluğunu değerlendirdik19. Tablo 1, elde edilen sonuçları iki testle karşılaştırır. Sistemin doğruluğunun her bir çubuk pedine aktarılan hacme bağlı olduğu görülebilir. En doğru sonuçlar, otomatik idrar tahlili cihazı 15 μL idrar transferi için tasarlandığında elde edildi; bu nedenle, cihazın gerekli idrar hacmini doğru ve tutarlı bir şekilde dipstick pedlerine aktarması çok önemlidir. Yedi farklı denemede 15 μL hacimli idrar numuneleri aktararak cihazın tutarlılığını doğrulamak için temsili sonuçlar Şekil 7'degösterilmiştir. Genel standart sapmanın hedef değerin %4 aralığında olan 0,5 μL'nin altında olduğu tespit edildi. Sonuçlar, cihazın testi gerçekleştirmek için idrar mikrolitrelerini doğru ve tutarlı bir şekilde aktarabildiğini doğrulamaktedir.
Şekil 1: Cihaz bileşenlerinin şematik çizimleri. A)Taban plakası. B)Adım 1.5.1'de birbirine yapıştırılan üst plaka ve giriş kapağı. C) Zamanlama denetimi için kullanılan slayt ve ilişkili QR kodu. D) Plaka manşonu, Adım 1.5.4'te üst plakanın taban plakasının çıkıntılarına yapıştırılarak oluşturulmuştur. Delikten görüntülemenin yanındaki grafik etiketi renk analizi sağlar. E) Kutu. F) Monte edilmiş cihaz. Kullanım sırasında, kutunun üstüne lensi ve el feneri görüntüleme deliğinin üzerine yer olacak şekilde bir cep telefonu yerleştirilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Uygulamayı kullanarak kolorimetrik analizin süreci. A) Uygulamayı başlatmak için telefon ekranındaki "İdrar testi" simgesi seçilir. B) Açılır pencere, kullanıcıyı okuma saatlerini değiştirmesi için bilgilendirir. C) Kullanıcı, analit adını ve okuma saatlerini manuel olarak girer. D) Kullanıcıyı telefon hizalaması için bilgilendirmek için bir açılır pencere. E)Test etmeden önce düzgün hizalanmış bir çubuğun temsili görüntüsü. F) Slayt eklendikten ve QR kodu veri alımını başlattıktan sonra ekran görüntüsü. G) Teste başladıktan bir saniye sonra ekran. Siyah kare kaplamalar, kullanıcıya uygulamanın piksel bilgilerini topladığı yerin tam konumunu gösterir. H) Tamamlanan dipstick testinin sonuçları. Tireli test sonuçları seçilen dipstick için normal kabul edilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Bir idrar tahlili testinin başlangıcında monte edilen cihazın hareket halinde çekilmiş fotoğrafı. Bir kullanıcı, girişe idrarlı bir pipet yerleştirerek teste başlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Dipstick testi üzerine baştan sona sıvı biriktirmenin iç işlemi. A)Slaydı plaka manşonuna yerleştirmek ve slaydı girişle deliklerden hizalamak, transfer pipetinin idrarı slaydın her deliğine teslim etmesine izin verecektir. B) Kaydırağın hidrofobik kaplamalı plaka manşonunun içinden kayması sıvı taşımayı sağlar. C) Slayt taban plakasında durağa ulaştığında, idrar test pedlerine teslim edilir ve bu da kolorimetrik değişikliklere neden olur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Yetersiz hidrofobiklik ile ilişkili potansiyel problemler. A)Yeterli kaplamalı ve kaplamasız bir slayt. B)Kayma adımı sırasında yetersiz kaplanmış slayt sızıntı gösterir. C) Yetersiz kaplanmış bir slayt, cihazdan geri çekildikten sonra bile çubuk pedlere aktarlanmaz: sıvı, sağ alttaki girişte görüldüğü gibi, deliklerden slaytta kalır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Üç tür örnek için iki farklı akıllı telefona sahip glikoz pedi için idrar tahlili sonucu. A)Yüksek kamera çözünürlüğlü bir kameralı telefon (phone1) ile kaydedilen farklı test koşulları için glikoz pedinin zaman içinde yanıt özellikleri. B)Düşük çözünürlüklü bir kameralı telefon (telefon 2) ile kaydedilen farklı test koşulları için glikoz pedinin zaman içinde yanıt özellikleri. 30 saniyedeki okuma, üretici için istenen zamanlamaya karşılık gelir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Kuyu sayısı ve aktarılan ortalama hacim. Her kuyu, belirli bir test pedi için bir deliğe karşılık gelir; ilk kuyu girişe en yakındır. Bu rakam Smith, vd.19'dan değiştirilmiş ve Kraliyet Kimya Derneği'nin izniyle çoğaltılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Analit | Daldırma ve silme arasındaki farklar | |||||||||
| Leu | sirke | Uro | lehinde | Ph | Blo | Sg | Kaya | GLU | ||
| Batır ve sil | 4 ± 0 | 2 ± 0 | 4 ± 0,53 | 2 ± 0,53 | 4 ± 0 | 5 ± 0 | 3 ± 0,53 | 4 ± 0,49 | 3 ± 0,58 | Yok |
| 5 μL | 3*± 0 | 2 ± 0 | 3* ± 0 | 3* ± 0,49 | 3* ± 0 | 3* ± 0 | 2* ± 0,53 | 4 ± 0,38 | 1* ± 0 | 7 |
| 10 μL | 3* ± 0,38 | 2 ± 0 | 4 ± 0 | 2 ± 0 | 3* ± 0,38 | 4* ± 0 | 1* ± 0,49 | 4 ± 0,49 | 2 ± 0,58 | 5 |
| 15 μL | 4 ± 0 | 2 ± 0 | 4 ± 0,49 | 2 ± 0 | 4 ± 0,38 | 5 ± 0 | 2* ± 0,38 | 4 ± 0,49 | 3 ± 0,49 | 1 |
| 20 μL | 4 ± 0 | 2 ± 0 | 4 ± 0,82 | 2 ± 0,53 | 4 ± 0,53 | 5 ± 0 | 2* ± 0,49 | 4 ± 0,49 | 3 ± 0 | 1 |
Tablo 1: Çeşitli biriken hacimleri kullanan analizler için ortanca değerler ve standart sapmalar. Sembol ⭐ endüstri standardı olan dip-and-wipe yöntemi ile elde edilen ortancadan farklı ortanca değerleri gösterir. Ortancaları daldırma ve silme yönteminden farklı olan analit pedlerinin toplam sayısı en sağ sütunda bildirilmektedir. Not sonuçları kullanılan tüm çubuklar için kümülatiftir. LÖK: lökositler, NIT: nitrit, URO: ürobilinojen, PRO: protein, BLO: kan, SG: özgül ağırlık, KET: ketonlar, GLU: glikoz. Bu tablo Smith, vd.19'dan değiştirilmiş ve Kraliyet Kimya Derneği'nin izniyle çoğaltılmıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 sonuçlar için yıllık kalibrasyon ve bakım gerektirir.
Protokol, güvenilir sonuçlar elde etmek için gerekli olan dipstick idrar tahlili (örneğin, sıvının test pedlerine dağılımı, başlangıcın zamanlaması, aydınlatma üzerindeki kontrol ve referans standardı ile nicel karşılaştırma) ile ilgili birkaç önemli adımı otomatikleştirir ve kontrol eder. Bu amaçla, protokoldeki kritik adımlar cihazın tasarımıyla ilgilidir, adımlar 1.4.3, 1.1.4, 1.4.7 ve 1.1.5, deliklerin boyutunu istenen hacimle eşleştiren, delikleri dipstick ile hizalamak için durakların uygun şekilde yerleştirilmesini sağlar, zamanlama göstergesi olarak kullanılan QR kodunun doğru yerleştirilmesini sağlar ve testin ortam ışığından etkilenmemesini sağlar sırasıyla. Ek olarak, idrarın slayttan aktarılması ve daha sonra dipstick'e birikmesi, kullanılan malzemelerin yüzey özelliklerine oldukça bağlıdır. Bu nedenle, taban plakası, üst plaka ve slayt için hidrofobik olmayan yüzeyler kullanılıyorsa, yeterli miktarda hidrofobik sprey uygulanması önemlidir. Özellikle slaydın deliklerinin iç yüzeylerinin püskürtülmesini sağlamak önemlidir, böylece sıvı kaydıktan sonra çubuk pedine düşer.
Protokol, deliklerin boyutlarını ve aralıklarını değiştirerek diğer dipstick markalarıyla kullanmak üzere kolayca değiştirilebilir. Dipstick'e uygulanan hacim, slaydı imal etmek için kullanılan akrilik kalınlığı (taban plakasının çıkıntılarının kalınlığındaki uygun değişikliklerle) veya deliklerin boyutu değiştirilerek de değiştirilebilir. Eşlik eden yazılım uygulaması, kullanıcının kullanılan dipstick markasıyla hizalamak için adları ve okuma zamanlamalarını değiştirmesine olanak tanır.
Mevcut cihaz, 3D baskılı bir taban plakası ve lazer kesimli üst plakayı birleştirerek bir plaka manşonu oluşturur. Bu imalat yöntemlerinin her ikisi de uygun fiyatlıdır ve malzeme seçenekleri değiştirilebilir. Telefon ve dipstick hariç, mevcut cihazda kullanılan akrilik yaklaşık 0,85 $ ve 3D baskılı taban plakada kullanılan malzeme cihaz başına yaklaşık 1,50 $ 'a mal oluyor. Kullandığımız taban plakası akrilonitril bütadien stiren (ABS) kaynaklı 3D baskılı olmasına rağmen, sert ve sert bir yüzey oluşturan diğer polimerler de uygundur. Örneğin, cihazın bir versiyonu tamamen akrilik19'danimal edilmiş bir plaka manşonu kullanılarak yapılabilir. Polidimetilsilioksan (PDMS) gibi elastomerik malzemeler istenmez, çünkü düşük sertlikleri, ses kontrol tasarımı için kritik olan kayma eylemini etkinleştirmek için bir cam yüzeyi kaydırarak daha az uyumludur.
Mevcut protokolün önemli bir sınırlaması, slayt ve plaka manşonuna uygulanan hidrofobik kaplamanın sık kullanımla soyulabileceği ve cihazın zaman içinde stabilitesini sınırlayabileceğidir. 3-4 test çalışmasından sonra, hidrofobik kaplamalar genellikle aktarılan hacmi soyup değiştirir ve sonuçlardaki doğruluğu potansiyel olarak azaltır. Gelecekteki yöntem değişiklikleri, daha dayanıklı hidrofobik kaplama veya doğal olarak hidrofobik malzemelerin kullanımını içerebilir. Ek olarak, akrilik bağlanma tekrarlanan testler sırasında da zayıflayabilir. Bununla birlikte, cihazın düşük maliyeti, birden fazla baskının yapılmasına ve gerektiğinde birbirine yeniden yapıştırılmasına izin verir. Bu nedenle, slayt yeniden kullanılabilir bir parça olarak düşünülebilir.
Bir diğer sınırlama, pedinin hidrofobik doğası nedeniyle glikoz pedini idrarla doyuramamadır. Bu nedenle, otomatik cihazla sıvıyı sadece kısmen emer. Bunun sonucun doğruluğunu azalttığını bulamadık, ancak kamera görüntüleme alanının glikoz test panelinin kenarlarından değil, ortadan veri yakalamasını sağlamak için Adım 2.9'un dikkatli bir şekilde yürütülmesini gerektiriyor. Gelecekteki çalışmalar, testteki herhangi bir dipstick reaktif pedinde hidrofobiklik içermeyen farklı bir dipstick markası ekleyerek bu sorunu çözebilir.
Kullanıcı hatasına katkıda bulunan ana adımları kontrol ederek, bu yöntem eğitimli olmayan bireyler tarafından gerçekleştirilen sonuçlarda daha fazla doğruluk sağlar ve ev testleri için uygundur. Mevcut diğer idrar tahlili uygulamalarının aksine7,8,9, sistem herhangi bir dipstick testi markasıyla değiştirilebilir. Cihaz yeniden kullanılabilir ve akıllı telefon tarafından tüketilen güç dışında kullanmak için güç gerektirmez. Gelecekte, protokolün hastanın kendi kendini test etmesine uygun olabileceğini öngörüyoruz. Dipstick test sonuçlarında doğruluğu sağlayarak, hastalar standart klinik idrar tahlili uygulaması ile ilişkili engeller olmadan kendi idrarlarını daha sık izleyebilirler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Bu çalışma Dorothy J. Wingfield Phillips Şansölye Bursu tarafından finanse edildi. Emily Kight, NSF GRFP tarafından finanse edildi.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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).
