Rimelig, volumkontrollert peilepinne urinalyse for hjemmetesting

Summary

Peilepinne urinalyse er en rask og rimelig metode for å vurdere ens personlige helsetilstand. Vi presenterer en metode for å utføre nøyaktig, rimelig peilepinne urinalyse som fjerner de primære feilkildene forbundet med tradisjonelle dip-and-wipe-protokoller og er enkel nok til å utføres av lekbrukere hjemme.

Abstract

Peilepinne urinalyse gir raske og rimelige beregninger av flere fysiologiske forhold, men krever god teknikk og trening for å bruke nøyaktig. Manuell ytelse av peilepinne urinalyse er avhengig av god menneskelig fargesyn, riktig belysningskontroll og feilutsatte, tidssensitive sammenligninger med diagramfarger. Ved å automatisere de viktigste trinnene i peilepinne urinalyse testen, kan potensielle feilkilder elimineres, slik at selvtesting hjemme. Vi beskriver trinnene som er nødvendige for å lage en tilpassbar enhet for å utføre automatisert urinalysetesting i alle miljøer. Enheten er billig å produsere og enkel å montere. Vi beskriver de viktigste trinnene som er involvert i å tilpasse den for den valgte peilepinnen og for å tilpasse en mobilapp for å analysere resultatene. Vi demonstrerer bruken av den til å utføre urinalyse og diskutere de kritiske målingene og fabrikasjonstrinnene som er nødvendige for å sikre robust drift. Vi sammenligner deretter den foreslåtte metoden med dip-and-wipe-metoden, gullstandardteknikken for peilepinne urinalyse.

Introduction

Urin er en ikke-invasiv kilde til flere metabolske indikatorer på sykdom eller helse. Urinalyse, den fysiske og/eller kjemiske analysen av urin, kan utføres raskt for å oppdage nyresykdom, urinveissykdom, leversykdom, diabetes mellitus og generell hydrering¹. Urinalysestiks er rimelige, semi-kvantitative diagnostiske verktøy som er avhengige av kolorimetriske endringer for å indikere omtrentlige fysiologiske nivåer. Hver peilepinne kan utføre et bredt utvalg av analyser, inkludert testing for pH, osmolalitet, hemoglobin /myoglobin, hematuri, leukocyttesterase, glukose, proteinuri, nitritt, keton og bilirubin². Prinsippet om peilepinne urinalyse er avhengig av forekomsten av en tidsbestemt reaksjon der en fargeendring på peilepinneputen kan sammenlignes med et diagram for å bestemme analyttkonsentrasjon³. Gitt deres overkommelige og brukervennlighet, er peilepinner et av de vanligste verktøyene for urinalyse i helsevesenet.

Tradisjonelt er peilepinne urinalyse avhengig av en utdannet sykepleier eller medisinsk tekniker for å manuelt sette inn peilepinnen i en kopp urinprøve, tørke av overflødig urin og sammenligne fargeputene med kartfarger på bestemte tidspunkter. Mens dip-and-wipe-metoden er gullstandarden for peilepinneanalyse, begrenser avhengigheten av menneskelig visuell vurdering den kvantitative informasjonen som kan oppnås. Videre krever de to manuelle trinnene for peilepinne urinalyse – dip-wipe trinn og kolorimetrisk resultatsammenligning – nøyaktig teknikk, noe som begrenser muligheten for pålitelig testing i hjemmeinnstillinger av pasienter direkte. Krysskontaminering av prøveputene på grunn av tørking kan føre til unøyaktige fargeendringer. I tillegg kan inkonsekvente volumer som følge av mangel på volumkontroll under tørking føre til feil måling av analyttkonsentrasjoner. Viktigst, tiden mellom å dyppe urinen (dvs. starten på analysen) og sammenligning med et diagram er avgjørende for nøyaktig analyse av resultatene og er en stor potensiell kilde til menneskelig feil. Vanskeligheten med manuell kolorimetrisk sammenligning er at mange pads må leses samtidig, mens noen pads leses på forskjellige tidspunkter. Selv perfekt tidsbehandlede fargesammenligninger avhenger fortsatt av den menneskelige leserens synsskarphet, som kan lide av fargeblindhet eller oppfatte forskjellige farger i forskjellige lysmiljøer⁴. Disse utfordringene understreker hvorfor klinikere bare kan stole på peilepinne urinalyse utført av opplært personell. Et automatisert urinalysesystem kan imidlertid adressere alle de nevnte bekymringene ved å eliminere behovet for manuelle dypp-tørketrinn, inkorporere tidskontroller og muliggjøre samtidige fargesammenligninger med kalibrerte fargereferanser. Dette vil i sin tur redusere brukerfeil, noe som muliggjør mulig adopsjon i hjemmeinnstillinger.

I løpet av de siste 20 årene har automatiske analysatorer blitt brukt til å lese resultatene av peilepinne urinprøver med samme nøyaktighet som eller overskride visuell analyse⁵. Mange klinikker og legekontorer bruker slike maskiner til raskt å analysere og skrive ut tradisjonelle peilepinneresultater. De fleste urinalysemaskiner minimerer visuelle inspeksjonsfeil og sikrer konsistens i resultater⁶. De er enkle å bruke og mer effektive enn manuell inspeksjon, men krever fortsatt at brukeren utfører dip-wipe-metoden riktig. Derfor har disse maskinene begrenset evne til å bli drevet av utrente personer som hjemmebrukere; Dessuten er de ekstremt dyre.

Nylig har mobiltelefoner dukket opp som et ressurssterkt verktøy for ulike biologiske kolorimetriske målinger^7,8,9,10, inkludert for urinalyse^11,12,13. Gitt deres fjernmålingsevner og høy bildeoppløsning, har mobiltelefoner blitt effektive helseanalytiske enheter^14,15. Faktisk har FDA ryddet flere smarttelefonbaserte urinprøver^16,17,18. Noen av de nye smarttelefonbaserte kommersielle produktene inneholder etablerte urinalysestikser, mens andre har proprietære kolorimetriske pads. Alle slike produkter har proprietære metoder for å kalibrere for forskjellige lysforhold på tvers av forskjellige telefontyper. Likevel er et problem med disse løsningene at brukeren manuelt må ta et bilde til rett tid i tillegg til å utføre en riktig manuell dip-wipe-metode (dvs. uten krysskontaminering). Spesielt kontrollerer ingen av disse testene volumet som er avsatt på peilepinnene, som vi har funnet kan påvirke fargeendringen¹⁹ og tolket fysiologisk resultat. De nåværende hullene og kostnadene i arbeidsflytene til disse enhetene antyder et ekstra behov for å muliggjøre en menneskefri, volumkontrollert urinavsetningsprosedyre og håndfri peilepinnefotografering.

Vi beskriver en protokoll for volumkontrollert, automatisert peilepinne urinalyse uten behov for et manuelt dip-wipe trinn. Nøkkelen til den automatiserte prosessen er en enhet¹⁹ hvis underliggende prinsipp er basert på SlipChip^20, og som overfører væske mellom forskjellige lag ved hjelp av overflatekjemieffekter. Kort sagt tvinger det hydrofobe belegget på overføringsskuffen og den omkringliggende platehylsen væsken til å bevege seg uanstrengt gjennom enheten og slippe ut på peilepinneputen når lysbildet er i sin endelige posisjon, og da er den nederste hydrofobe barrieren erstattet med luft. I tillegg standardiserer den koordinerte lysblokkeringsboksen lysforholdene, kameravinkelen og avstanden for kamerafokus for å sikre nøyaktige og repeterbare resultater som ikke påvirkes av omgivelseslysforholdene. En tilhørende programvare automatiserer opptak av bilder og kolorimetrisk analyse. Etter beskrivelse av protokollen gir vi representative resultater av urinalysetesten under forskjellige forhold. Sammenligninger med standard dip-wipe-metoden viser påliteligheten til den foreslåtte metoden.

Protocol

1. Fremstille og montere urinalyseenheten Fremstille bunnplaten (Figur 1A). Bruk en CAD-programvare (computer-aided design) til å tegne et rektangulært område med dimensjonene 2,1641 x 0,0547 x 6,3828 in (B x H x L) ved hjelp av polystrekverktøyet. Mål testområdet (rektangulært område som omfatter avstanden mellom den første og siste puten og bredden på padsene) på peilepinnen.MERK: Denne informasjonen er nødvendig for å trekke gjennom hullene so…

Representative Results

Figur 4 viser hvordan urinen overføres til peilepinnen under en urinalysetest. Under en typisk test er overføring av urin ikke observerbar fordi boksen okkluderer utsikten. Når prøven er avsatt i innløpet ved hjelp av en pipette (trinn 3.1), vil den fylle hullene på lysbildet (Figur 4A). Figur 4B og figur 4Cviser henholdsvis den progressive bevegelsen av urinen over platehylsen og etter at lysbild…

Discussion

Tradisjonell peilepinne urinalyse er rimelig og praktisk, men krever manuell oppmerksomhet på detaljer for å gi nøyaktige resultater. Manuell peilepinne urinalyse er gjenstand for variable lysforhold, individuelle fargeoppfattelsesforskjeller og krysskontaminering. Mange klinikker og sykehus har allerede instrumenter for å automatisere urinstiksanalyse, men instrumentene er vanligvis store, dyre og er fortsatt avhengige av riktig ytelse av dip-wipe-metoden. I tillegg krever disse instrumentene årlig kalibrering og v…

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