홈 테스트를 위한 저비용 볼륨 제어 디프스틱 소변기

요약

Dipstick 소변 은 건강의 개인의 상태를 평가하는 빠르고 저렴한 방법입니다. 우리는 기존의 딥 앤 와이프 프로토콜과 관련된 오류의 주요 소스를 제거하고 집에서 평신도 사용자가 수행 할 만큼 간단 정확한, 저렴한 디프스틱 소변을 수행하는 방법을 제시한다.

초록

Dipstick 소변 기고는 여러 생리 조건의 빠르고 저렴 한 추정을 제공 하지만 정확 하 게 사용 하는 좋은 기술과 훈련 필요. 딥스틱 소변기의 수동 성능은 좋은 인간의 색 시야, 적절한 조명 제어 및 차트 색상에 대한 오류 경향이 있는 시간에 민감한 비교에 의존합니다. 딥스틱 소변 검사의 주요 단계를 자동화하면 잠재적인 오류 원인을 제거할 수 있으므로 집에서 자체 테스트를 할 수 있습니다. 우리는 어떤 환경에서자동화된 소변 기분해 테스트를 수행하기 위해 사용자 정의 가능한 장치를 만드는 데 필요한 단계를 설명합니다. 이 장치는 제조가 저렴하고 조립이 간단합니다. 우리는 선택의 딥스틱을 위해 그것을 사용자 정의하고 결과를 분석하기 위해 휴대 전화 응용 프로그램을 사용자 정의에 관련된 주요 단계를 설명합니다. 우리는 소변을 수행하는 데 사용하는 것을 입증하고 견고한 작동을 보장하는 데 필요한 중요한 측정 및 제조 단계에 대해 논의합니다. 그런 다음 제안된 방법을 딥스틱 소변을 위한 금 표준 기법인 딥 앤 와이프 방법과 비교합니다.

서문

소변은 질병 또는 건강의 다중 신진 대사 지표의 비 침습적 인 소스입니다. 소변의 물리적 및/또는 화학적 분석인 요염은 신장 질환, 요로 질환, 간 질환, 당뇨병 멜리티우스 및 일반 수분^공급을감지하기 위해 신속하게 수행될 수 있다. 소변 분석 딥스틱은 대략적인 생리수준을 나타내기 위하여 색인식 변경에 의존하는 적당한, 반정량 진단 공구입니다. 각 딥스틱은 pH, 오스몰랄리티, 헤모글로빈/미오글로빈, 혈뇨증, 백혈구, 백혈구 에스트라아제, 포도당, 단백뇨증, 아질산염, 케톤 및 빌리루빈^2에대한 테스트를 포함하여 다양한 아세이를 수행할 수 있다. 딥스틱 소변의 원리는 딥스틱 패드의 색상 변화가 차트와 비교하여 멸분 농도^3을결정할 수 있는 시간적 반응의 발생에 의존한다. 그들의 경제성과 사용의 용이성을 감안할 때, 딥스틱은 헬스케어에 있는 소변을 위한 일반적인 공구 의 한개입니다.

전통적으로, dipstick 소변 은 수동으로 소변 샘플 의 컵에 딥 스틱을 삽입, 여분의 소변을 닦아, 특정 시간에 차트 색상 패드를 비교하는 훈련 된 간호사 또는 의료 기술자에 의존. 딥 앤 와이프 방법은 딥스틱 분석을 위한 금본위제이지만, 인간의 시각 평가에 대한 의존도는 얻을 수 있는 정량적 정보를 제한합니다. 더욱이, 딥스틱 소변 분석의 두 가지 수동 단계 - 딥 와이프 단계와 색상 결과 비교 - 환자가 직접 가정 설정에서 신뢰할 수있는 테스트의 가능성을 제한하는 정확한 기술이 필요합니다. 닦아 시패드의 교차 오염으로 인해 부정확한 색상 이변이 발생할 수 있습니다. 또한, 닦아 동안 볼륨 제어의 부족으로 인한 일관성없는 볼륨은 Aalyte 농도의 부적절한 측정을 초래할 수 있습니다. 중요한 것은, 소변을 담그는 시간 (즉, 분석의 시작) 및 차트에 대한 비교 사이의 시간은 결과의 정확한 분석을 위해 중요하며 인간의 오류의 거대한 잠재적 인 원인입니다. 수동 색상 비교의 어려움은 많은 패드를 동시에 읽어야하며 일부 패드는 다른 시간에 읽혀져야한다는 것입니다. 심지어 완벽하게 타이밍 색상 비교는 여전히 색실명으로 고통받거나 다른 조명 환경에서 다른 색상을 인식 할 수있는 인간 독자의 시력에 따라 달라집니다^4. 이 도전은 임상의가 훈련된 직원에 의해 수행된 dipstick 소변성 서해에만 의지할 수 있는 이유를 강조합니다. 그러나 자동화된 소변 기립 시스템은 수동 딥 와이프 단계의 필요성을 제거하고 타이밍 컨트롤을 통합하고 보정된 색상 참조와 동시에 색상 비교를 가능하게 함으로써 앞서 언급한 모든 문제를 해결할 수 있습니다. 이렇게 하면 사용자 오류가 줄어들어 홈 설정에서 채택할 수 있습니다.

지난 20년 동안, 자동 분석기는 시각 분석^5와동일한 정확도로 딥스틱 소변 검사 결과를 판독하기 위해 사용되었습니다. 많은 클리닉과 의사 사무실은 이러한 기계를 사용하여 기존의 딥스틱 결과를 신속하게 분석하고 인쇄합니다. 대부분의 소변 기는 육안 검사 오류를 최소화하고 결과^6의일관성을 보장합니다. 수동 검사보다 사용하기 쉽고 효율적이지만 사용자가 딥 와이프 방법을 올바르게 수행해야 합니다. 따라서 이러한 기계는 가정 사용자와 같은 훈련되지 않은 사람이 작동 할 수있는 능력이 제한되어 있습니다. 또한, 그들은 매우 비싸다.

최근에는 휴대전화가^{소변분석(11,12,13)을}포함한 다양한 생물학적 색인 측정^7,8,9,10을위한 수완 도구로^{부상하고 있다.} 원격 감지 기능과 고이미징 해상도를 감안할 때, 휴대전화는 효과적인 헬스케어 분석^{장치(14,15)가}되었다. 실제로, FDA는 여러 스마트 폰 기반의 가정 소변 검사를 취소했다^16,17,18. 새로운 스마트 폰 기반 상용 제품 중 일부는 설립 된 소변 분석 딥스틱을 포함하고 있으며 다른 제품은 독점적 인 색칠 패드를 갖추고 있습니다. 이러한 모든 제품은 다른 휴대 전화 유형에 걸쳐 다른 조명 조건에 대해 보정하는 독점적 인 방법을 갖추고 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 솔루션의 문제점은 사용자가 적절한 수동 딥 와이프 방법(즉, 교차 오염 없이)을 수행하는 것 외에도 적시에 수동으로 사진을 찍어야 한다는 것입니다. 특히, 이러한 테스트 중 어느 것도 딥스틱에 증착된 볼륨을 제어하지 않으며, 이는 색상^{변경(19)에} 영향을 미칠 수 있으며 생리적 결과를 해석할 수 있습니다. 이러한 장치의 워크플로우의 현재 격차와 비용은 인간이 없는 볼륨 조절 소변 증착 절차와 핸즈프리 딥스틱 사진을 가능하게 하는 추가적인 필요성을 시사합니다.

수동 딥 와이프 단계 없이 볼륨 제어, 자동 딥스틱 소변 분석 프로토콜을 설명합니다. 자동화 된 프로세스의 핵심은 SlipChip^20을 기반으로하고 표면 화학 효과를 사용하여 다른 층 간에 액체를 전송하는 장치^19입니다. 간단히 말해서, 이송 슬라이드 및 주변 플레이트 슬리브상의 소수성 코팅은 액체가 장치를 통해 쉽게 이동하고 슬라이드가 최종 위치에 있으면 딥스틱 패드에 방출하도록 강요하며, 이 때 바닥 소수성 장벽이 공기로 대체됩니다. 또한 조정된 조명 차단 박스는 조명 조건, 카메라 시야 각 및 카메라 초점 거리를 표준화하여 주변 조명 조건에 영향을 받지 않는 정확하고 반복가능한 결과를 보장합니다. 함께 제공되는 소프트웨어 앱은 이미지 캡처 및 색상 분석을 자동화합니다. 프로토콜에 대한 설명에 따라, 우리는 다른 조건하에서 소변 검사의 대표적인 결과를 제공합니다. 표준 딥 와이프 방법과의 비교는 제안된 방법의 신뢰성을 보여줍니다.

프로토콜

1. 소변 기분해 장치를 제작하고 조립합니다.

1. 베이스플레이트(도 1A)를제작합니다.
   1. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어를 사용하여 폴리라인 도구를 사용하여 x 6.3828x x 0.0547x 0.0547의 치수 2.1641을 가진 직사각형 영역을 그립니다.
   2. 딥스틱에서 테스트 영역(첫 번째 패드와 마지막 패드 사이의 거리와 패드 너비 사이의 거리를 포함하는 직사각형 영역)을 측정합니다.
      참고: 이 정보는 딥스틱을 제자리에 고정시키는 관통 구멍을 그리고 패드 사이에 액체를 분리하는 데 필요합니다(교차 오염을 방지하기 위해).
   3. 테스트 영역에서 각 테스트 패드의 크기와 위치를 모방한 관통 구멍을 추가합니다.
   4. 2.1641x 0.6797(W x L)을 측정하는 두 개의 올려진 측면 선반을 그립니다.
   5. 폴리라인 도구를 사용하여 스톱(0.1172 in 0.2109(W x L)을 사용하여 베이스 플레이트와 슬라이드 사이의 정렬을 용이하게 한다. 정지는 선반에 수직이어야하며 물리적으로 소변 딥 스틱 패드를 통과 이동에서 슬라이드를 중지합니다.
   6. 중지 및 선반의 선을 선택하여 지역 명령을 사용하여 한 영역을 만듭니다. 내후식 명령을 사용하여 영역을 높이0.0703으로 올립니다. 장치의 반대편에서 이 단계를 반복합니다.
   7. 두 선반에 0.3500(W x L)으로 노치(0.1895)를 만들어 상자와의 정렬을 용이하게 합니다. 선반의 아래쪽 가장자리에서 0.466을 배치합니다. 지역 명령을 사용하여 사각형을 만들고 압출 높이0.1250을 만듭니다.
   8. 솔리드 드캐서드 명령을 사용하고, 장치를 선택하고, Enter를누르고, 노치 영역을 선택하고 Enter를누릅니다. 장치의 반대편에서 반복합니다.
      참고: 장치에서 셰이프가 제거됩니다.
   9. 3D 프린터에 베이스 플레이트를 인쇄하고 선반 사이에 상단 면 영역을 사포로 모래로 놓아 표면을 거칠게 합니다.
      참고: 산딩은 소수성 코팅이 베이스 플레이트에 단단히 부착할 수 있도록 중요합니다.
   10. 접착제 테이프로 선반을 테이프로 테이프로 테이프 (선반을 분사하지 않도록) 소수성 스프레이베이스 플레이트를 스프레이. 베이스코트의 여러 (4-8) 코트를 베이스 플레이트에 바에 바니다. 살포시 베이스 플레이트에서 약 8-12인치 떨어진 캔을 누는 다. 장치는 건조시 유백색으로 나타나야 합니다.
       주의: 적절한 위치 및 배포를 위한 PPE에 대한 제조업체 지침을 따르십시오.
   11. 탑코트를 여러 번 바르기 전에 30분 간 기다립니다(6-8배). 베이스 플레이트를 사용하기 전에 12시간 동안 건조시키십시오. 선반에서 테이프를 제거합니다.
2. 상단 플레이트(도 1B)를제작합니다.
   1. 직사각형 영역을 그리면 폴리라인 도구를 사용하는 CAD 소프트웨어에서 x 5.470x(W x L)에서 2.05를 측정합니다.
   2. 딥스틱의 테스트 영역 크기보다 약간 큰 직사각형 관통 구멍(예: 0.230 x 3.147 인치(W x L)을 추가합니다. 상단에서 0.921, 왼쪽에서 1.165, 상단 플레이트의 오른쪽 가장자리에서 1.165를 놓습니다.
   3. 두 번째 관통 홀("입구 구멍") 크기0.075 x 3.146(W x L)을 그립니다. 아래쪽 가장자리에서 0.236, 상단 가장자리에서 1.737, 상단 플레이트의 왼쪽 및 오른쪽 가장자리에서 1.162를 배치합니다.
   4. 레이저 커터로 클리어 아크릴 조각에서 상단 플레이트를 잘라냅니다. 남은 먼지나 파편을 닦아냅니다.
3. 입구 커버를 제작합니다(도1B).
   1. 폴리라인 도구를 사용하는 CAD 소프트웨어에서 치수 0.247 x 3.3378(W x L)을 사용하여 직사각형 영역을 그립니다. 입구 커버의 두 가장자리에서 약 0.073에 직경 0.127의 두 원형 관통 구멍을 추가, 양쪽에 하나.
   2. 레이저 커터로 투명 아크릴 조각에서 입구 커버를 잘라냅니다.
4. 슬라이드를 제작(도 1C)
   1. POLYline 도구를 사용하여 x x 5.000(W x H x L)에서 x 0.0625x에서 2.771을 측정하는 CAD 소프트웨어의 직사각형 영역을 그립니다.
   2. 테스트 영역의 각 테스트 패드의 위치와 일치하는 관통 구멍을 추가합니다. 첫 번째 테스트 패드의 배치와 겹치기 위해 사각형 관통 구멍에서 첫 번째 0.105를 그립니다: 슬라이드의 왼쪽과 오른쪽 가장자리에서 1.096, 상단 가장자리에서 0.960, 하단 가장자리에서 1.681. 선택한 딥스틱 브랜드에 필요에 따라 스루홀(보통 총 10개)을 추가합니다. 딥스틱의 테스트 패드 사이의 거리를 측정하여 각 다음 관통 구멍공간을 확보합니다.
      참고: 딥스틱 패드에 정확한 액체 볼륨을 증착하기 위해서는 관통 구멍의 크기가 중요합니다. 딥스틱 브랜드의 경우 각 딥스틱 패드에 15ul을 입금하는 구멍을 만들었습니다.
   3. 레이저 커터를 사용하여 투명 아크릴 조각에서 슬라이드를 잘라. 남은 먼지나 파편을 닦아냅니다.
   4. 소수성 스프레이로 슬라이드 앞쪽에 스프레이하십시오. 슬라이드에 베이스코트(6-8배)를 여러 번 발라줍니다. 살포시 슬라이드에서 약 8-12 캔을 잡습니다.
   5. 탑코트를 여러 번 바르기 전에 30분 간 기다립니다(8-12x). 슬라이드를 사용하기 전에 12시간 동안 건조시키십시오.
   6. 온라인 QR 코드 생성기에서 QR 코드를 다운로드하고 스티커 접착제 백업으로 종이에 원하는 코드를 인쇄합니다. QR 코드 0.17을 모든 관통 구멍과 동일한 행을 따라 첫 번째 관통 구멍의 오른쪽에서 배치합니다.
      참고: QR 코드가 관통 구멍에 인접해 있는 한 정확한 배치는 중요하지 않습니다.
   7. 투명 테이프를 사용하여 QR 코드를 덮고 슬라이드에 고정합니다.
5. 입구와 플레이트 슬리브(도1D)를조립합니다.
   1. 아크릴 시멘트를 사용하여 입구 덮개를 입구 구멍이 있는 상단 플레이트에 붙임으로써 입구를 제작합니다. 24-48시간을 기다려 조각을 단단히 결합하십시오.
   2. 입구 덮개가 상단 플레이트에 단단히 결합되면 소수성 스프레이로 상단 플레이트의 뒷면을 스프레이하십시오. 상단 접시를 거꾸로 놓습니다. 첫 번째 베이스코트를 여러 번 바 (4-8배)로 바하십시오.
   3. 상단 플레이트에서 8-12 인치 떨어진 곳에 스프레이를 잡고 30 분 동안 기다립니다. 탑코트를 여러 번 바치면(6-8배). 상단 플레이트를 사용하기 전에 12 시간 동안 건조시키십시오.
   4. 완성된 상단 플레이트를 아크릴 시멘트로 베이스 플레이트의 선반에 붙임으로써 플레이트 슬리브(상단 플레이트와 베이스 플레이트를 결합)를 조립합니다. 상단 플레이트의 하단 가장자리가 베이스 플레이트의 가장자리와 정렬되기 때문에 두 조각은 육안으로 쉽게 정렬 할 수 있습니다. 기본 플레이트 선반에 클램프를 적용하여 건조 시 고정하고 제조업체의 지침에 따라 사용하기 24-48시간을 기다립니다.
6. 차트 스티커를 만듭니다.
   1. 제조업체 웹 사이트에서 딥스틱 브랜드의 컬러 차트를 다운로드하십시오.
   2. 그래픽 편집기 소프트웨어에서 다운로드한 파일을 엽니다.
   3. 그래픽 편집기 소프트웨어에서 이전에 레이저 커터(이 프로토콜의 1.2단계)에 사용했던 상단 플레이트 템플릿의 디지털 파일을 엽니다.
   4. 제조업체 색상 차트의 색상 상자를 일치시켜 차트 스티커의 색상 상자를 만듭니다. 그래픽 편집기 소프트웨어의 드롭퍼 도구를 사용하여 제조업체 차트에서 첫 번째 색상 블록을 선택한 다음 상자 모양 도구를 사용하여 딥스틱 패드가 있는 동일한 행에서 상단 플레이트 템플릿에서 동일한 색상의 상자 모양을 만듭니다. 각 패드 행에 해당하는 각 색상 블록에 대해 이 작업을 반복합니다.
   5. 상단 플레이트 템플릿과 연결된 레이어를 삭제합니다.
   6. 온라인 스티커 인쇄 서비스를 통해 차트 스티커를 비닐 스티커로 인쇄합니다. 차트 스티커를 플레이트 슬리브에 놓고 각 관통 구멍에 정렬합니다.
7. 상자를 제작합니다(그림1E).
   1. CAD 소프트웨어의 두 개의 긴 양면 상자 조각(부품 "a" 및 "b")을 x 6.63인치 x 6.63인치(W x L)의 치수로 사각형으로 그립니다. 아래쪽 모서리를 중심으로 한 "a"에 0.2 x 6.11(W x L)에 컷아웃을 추가합니다.
   2. CAD 소프트웨어의 두 개의 좁은 양면 상자 조각(부품 "d" 및 "e")을 x 6.63인치 x 6.63인치x 6.63의 크기로 측정한 사각형으로 그립니다.
   3. 상자 상단(부품 "c")을 크기 1.805 x 6.63(W x L)의 사각형으로 그립니다. 상단에 있는 "이미징 스루 홀"을 그립니다: 0.74 x 0.910 에서 (W x L), 하단에서 3.17, 상단에서 2.53, 오른쪽 가장자리에서 0.65, 왼쪽 가장자리에서 0.42.
      참고: 이미징 스루 홀의 정확한 위치는 분석에 사용될 휴대 전화를 기반으로 선택되어야합니다.
   4. 각 상자 조각을 그려 그림 1D에설명된 대로 각 모서리에 모든 상자 면이 함께 스냅할 수 있는 연동 모서리 패턴을 특징으로 합니다. 인터록 가장자리 패턴을 만들려면 긴 가장자리의 돌출/침입 패턴을 0.135인 1.17(W x L) 돌출부로 번갈아 만듭니다. 상자의 모든 면에 대해 각 긴 가장자리에 두 개의 압출을 그립니다. 짧은 가장자리에 대해 동일한 압출/침입 패턴을 사용하지만 0.460에서 0.460 (W x L)의 침입이 0.135를 측정합니다.
   5. 레이저 커터로 5개를 자르거나 3D 프린터로 인쇄합니다.
      참고: 아크릴 조각을 사용한 레이저 절단 성분은 제조가 저렴하며 쉽게 배송할 수 있도록 평평하게 만들 수 있습니다. 테스트 중에 흩어져 있는 빛을 흡수하는 데 도움이 되기 때문에 검은 색 아크릴을 사용하십시오.
   6. 상자 내부에 검은 색 구조 용지를 추가하여 상자 재료가 광택 마감이있는 경우 이미지 분석 중에 플래시가 흩어져 있는 것을 방지합니다.

2. 시험 준비

1. GitHub (https://github.com/Iftak/UrineTestApp)에서 UrineTest 모바일 응용 프로그램을 다운로드합니다.
2. 앱을 휴대폰에 설치합니다.
   참고: 이 단계는 지정된 휴대 전화의 모든 향후 사용에 대해 한 번만 수행해야합니다. 필요한 경우 휴대폰에서 개발자 상태를 활성화하여 이 작업을 수행합니다.
3. 휴대폰에서 소변 검사 응용 프로그램을 실행합니다(그림2A).
4. (제조업체의 사양에 따라) 관심 있는 딥스틱에 대해 일치하도록 문막 이름 및 읽기타이밍(도 2B)을변경하고 화면의 텍스트 홀더 창을 통해 새 입력을 삽입하는 지침을 읽어보세요(그림2C).
   참고: 각 딥스틱 패드에 필요한 판독 시간은 사용된 딥스틱 브랜드에 따라 달라집니다.
5. 다양한 부품을 함께 조립하고 딥스틱을 플레이트 슬리브 아래의 관통 구멍에 삽입합니다(도1F).
6. 플레이트 슬리브를 박스 안에 배치하여 노치가 상자 간격에 정렬되도록 합니다.
7. 슬라이드를 플레이트 슬리브 내부에 배치하여 관통 구멍이 입구와 정렬되도록 합니다.
8. 백 카메라 렌즈가 통해 구멍을 향하도록 설정하여 이미징을 활성화하여 상자 상단에 휴대폰을 놓습니다. 테스트 전에 휴대폰 화면의 이미지를 확인하여 카메라 가시성이 가려지지 않도록 합니다. 응용 프로그램은 자동으로 휴대 전화의 손전등을 활성화합니다.
9. 전화 정렬에 대한 지침을 읽고(도 2D)딥스틱이 화면에 검은 직사각형 오버레이의 경계와 일치되도록 그에 따라 전화를 정렬(그림 2E).
10. 앱을 창에서 시작 버튼을 클릭하여 테스트를 시작합니다.
    참고: 이렇게 하면 전화 카메라가 열리면 QR 코드를 한 번 볼 수있습니다(그림 2F).

3. 시험 실시

1. 소변의 약 0.5 mL를 포함하는 일회용 폴리에틸렌 전송 파이프로 입구 구멍에 소변을 입금(도 3).
   참고: 정확한 양의 액체는 중요하지 않지만 모든 관통 구멍이 충분한 소변을 받을 수 있도록 최소 0.5mL이상이어야 합니다. 액체를 추가하면 입구를 가로 질러 이동하고 슬라이드의 각 관통 구멍에 증착되는 것을 관찰하십시오.
2. 슬라이드를 플레이트 슬리브로 밀어 베이스 플레이트 정지에 의해 멈출 때까지 테스트를 시작합니다.
   참고: QR 코드가 휴대 전화의 시야에있을 때 소변은 딥스틱 패드와 접촉해야합니다. QR 코드를 읽은 후 응용 프로그램은 창을 열어 색상변경(그림 2G)을분석하고 동일한 창 내에서 결과를 자동으로 표시합니다(그림2H).
3. 소변을 적절히 버리고 플레이트 슬리브를 청소하고 10 % 표백제 용액으로 밀어 내고 이온화 된 물로 다시 헹구십시오. 추가 사용하기 전에 건조시키십시오.

결과

도 4는 소변 검사 중에 소변이 딥스틱으로 옮겨지는 방법을 보여줍니다. 일반적인 시험 도중, 상자가 보기를 가리기 때문에 소변의 전송은 관찰할 수 없습니다. 피펫(3.1단계)을 사용하여 샘플이 입구에 증착되면 슬라이드의 구멍을 채웁니다(도4A). 도 4B 및 도 4C는각각 플레이트 슬리브를 가로질러 소변의 점?...

토론

전통적인 딥스틱 소변은 저렴하고 편리하지만 정확한 결과를 산출하기 위해 세부 사항에 수동주의가 필요합니다. 수동 딥스틱 소변은 가변 조명 조건, 개별 색상 지각 차이 및 교차 오염의 영향을 받습니다. 많은 클리닉과 병원은 이미 소변 딥스틱 분석을 자동화할 수 있는 계측기를 가지고 있지만, 기기는 일반적으로 부피가 크고 비싸며 여전히 딥 와이프 방법의 적절한 성능에 의존합니다. 또한...

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