用于家庭测试的低成本、体积控制的滴管尿分析
Summary
滴水尿分析是评估个人健康状况的快速且经济实惠的方法。我们提出了一种执行准确、低成本的油尺尿分析的方法，该方法可消除与传统浸擦协议相关的主要错误源，并且足够简单，可由家中的非专业用户执行。
Abstract
滴水尿分析提供快速和负担得起的估计多种生理条件，但需要良好的技术和培训，以准确地使用。油尺尿透析的手动性能依赖于良好的人色视觉、适当的照明控制以及与图表颜色的易发生错、对时间敏感的比较。通过自动进行油尺尿分析测试的关键步骤，可以消除潜在的错误源，从而允许在家里进行自我测试。我们描述了创建可自定义设备在任何环境中执行自动尿分析测试所需的步骤。该设备制造成本低廉，组装简单。我们描述了为选择的油尺定制它以及自定义手机应用程序以分析结果的关键步骤。我们演示它用于进行尿分析，并讨论确保稳健运行所需的关键测量和制造步骤。然后，我们将建议的方法与浸湿法进行比较，即油尺尿透析的金本位技术。
Introduction
尿液是多种代谢疾病或健康指标的非侵入性来源。尿道分析，尿液的物理和/或化学分析，可以快速检测肾脏疾病，尿路疾病，肝病，糖尿病，和一般水化1。尿分析油尺是经济实惠的半定量诊断工具，依靠色度变化来指示大致的生理水平。每个油尺可以执行各种各样的检测，包括pH，渗透性，血红蛋白/肌红蛋白，血红蛋白，血红素，白细胞酯酶，葡萄糖，蛋白尿，亚硝酸盐，酮和胆红素2的测试。油尺尿分析原理依赖于定时反应的发生，通过这种反应，油尺垫上的颜色变化可以与图表进行比较，以确定分析特浓度3。鉴于其经济性和易用性，油尺是医疗保健中尿透析最常见的工具之一。
传统上，油尺尿透析依靠训练有素的护士或医疗技术人员手动将油尺插入一杯尿样中，擦去多余的尿液，并将色垫与特定时间的图表颜色进行比较。虽然浸抹法是油尺分析的黄金标准，但它对人类视觉评估的依赖限制了可以获得的定量信息。此外，油尺尿透析的两个手动步骤（浸湿步骤和色度结果比较）需要准确的技术，这直接限制了患者在家环境中进行可靠测试的可能性。擦拭导致样品垫的交叉污染可能导致不准确的颜色变化。此外，由于在擦拭过程中缺乏体积控制而导致的体积不一致，可能导致分析特浓度测量不当。重要的是，从尿液浸渍（即检测开始）到与图表比较之间的时间对于准确分析结果至关重要，并且是人为错误的巨大潜在来源。手动着色比较的困难在于，许多垫必须同时读取，而有些垫子在不同的时间读取。即使是完全定时的颜色比较仍然取决于人类读者的视觉敏锐性，他们可能遭受色盲症或感知不同的颜色在不同的照明环境4。这些挑战突出说明了为什么临床医生只能依靠训练有素的人员进行的油尺尿分析。但是，自动尿透析系统可以通过消除手动浸渍步骤的需要、纳入计时控制以及实现与校准颜色参考同时进行颜色比较来解决上述所有问题。这反过来又会减少用户错误，从而允许在家庭环境中进行可能的采用。
在过去20年中，自动分析仪被用来读取油尺尿液测试的结果，其准确度与视觉分析5相同或超过5。许多诊所和医生办公室使用这种机器快速分析和打印传统的油尺结果。大多数尿化机器最大限度地减少目视检查错误，并确保结果6的一致性。它们易于使用，比手动检查更高效，但仍要求用户正确执行浸湿方法。因此，这些机器由未经培训的人（如家庭用户）操作的能力有限：此外，它们是非常昂贵的。
最近，手机已成为各种生物色度测量的足智多谋的工具7，8，9，10，包括尿透析11，12，13。由于其遥感能力和高成像分辨率，手机已成为有效的医疗保健分析设备14，15。事实上，FDA已经清除了几个基于智能手机的家庭尿液测试16，17，18。一些基于智能手机的新型商业产品采用了已建立的尿透析油尺，而另一些则采用专有的彩色垫。所有这些产品都采用专有方法，针对不同手机类型的不同照明条件进行校准。不过，这些解决方案的一个问题是，用户除了执行适当的手动浸渍方法（即不进行交叉污染）外，还必须在正确的时间手动拍照。值得注意的是，这些测试都没有控制沉积在油尺上的体积，我们发现这些量会影响颜色变化19，并解释生理结果。这些设备的工作流程中目前的差距和成本表明，还需要进行无人、体积控制的尿液沉积程序和免提油尺摄影。
我们描述了一个体积控制的自动油尺尿分析协议，无需手动浸湿步骤。自动化过程的关键是设备19， 其基本原理基于 SlipChip20， 并且使用表面化学效应在不同层之间传输液体。简言之，转移滑梯和周围板套上的疏水涂层迫使液体毫不费力地穿过设备，并在滑梯处于最终位置后释放到油尺垫上，此时底部疏水屏障被空气取代。此外，协调的挡光盒可标准化照明条件、摄像机视角和摄像机对焦距离，以确保不受环境照明条件影响的准确和可重复的结果。附带的软件应用程序可自动捕获图像和色度分析。在描述协议后，我们提供不同条件下尿透析测试的代表性结果。与标准浸湿方法的比较表明，建议的方法是可靠的。
Protocol
Representative Results
Discussion
传统的油尺尿分析是负担得起的和方便的，但需要手动注意细节，以产生准确的结果。手动油尺尿透析受可变照明条件、单个颜色感知差异和交叉污染的影响。许多诊所和医院已经拥有了自动尿油尺分析的仪器，但这些仪器通常体积大，价格昂贵，并且仍然依赖于浸湿方法的正确性能。此外，这些仪器需要每年校准和维护才能获得准确的结果。
该协议自动和控制与油尺尿透?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作由多萝西·温菲尔德·菲利普斯校长学院奖学金资助。艾米莉 · 凯特由 Nsf Grfp 资助。
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
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