Name: low-cost, volume-controlled dipstick urinalysis for home-testing
Uploaded: 2021-05-08T13:00:00
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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。

1. 制造和组装尿分析设备
<ol><li>制作底板（图1A）。<ol>
<li>使用计算机辅助设计 （CAD） 软件使用多线工具绘制尺寸为 2.1641 的矩形区域 x 0.0547 x 6.3828（W x H x L）。</li>
		<li>测量油尺上的测试区域（矩形区域，包括第一个和最后一个垫子之间的距离和垫子的宽度）。 注意：需要此信息来绘制支撑油尺的通孔，并将液体分离在垫子之间（以防止交叉污染）。</li>
		<li>添加模?...

<ol>
	<li>Lei, R., Huo, R., Mohan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics+Current+and+emerging+trends+in+point-of-care+urinalysis+tests.">Expert Review of Molecular Diagnostics Current and emerging trends in point-of-care urinalysis tests.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 00, 1-16 (2020).</li><li>Kavuru, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dipstick+analysis+of+urine+chemistry:+benefits+and+limitations+of+dry+chemistry-based+assays.">Dipstick analysis of urine chemistry: benefits and limitations of dry chemistry-based assays.</a> Postgraduate Medicine. 5481, (2019).</li><li>Pugia, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technology+Behind+Diagnostic+Reagent+Strips.">Technology Behind Diagnostic Reagent Strips.</a> Laboratory Medicine. 31, 92-96 (2000).</li><li>Dungchai, W., Chailapakul, O., Henry, C. 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Urisys 1100 Analyzer Available from: <a target="_blank" href="https://diagnostics.roche.com/us/en/products/instruments/urisys-1100.html">https://diagnostics.roche.com/us/en/products/instruments/urisys-1100.html</a> (2020)</li><li>Filippini, D., Lundstr&#246;m, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+strategy+and+instrumental+performance+of+a+computer+screen+photo-assisted+technique+for+the+evaluation+of+a+multi-parameter+colorimetric+test+strip.">Measurement strategy and instrumental performance of a computer screen photo-assisted technique for the evaluation of a multi-parameter colorimetric test strip.</a> Analyst. 131, 111-117 (2006).</li><li>Shen, L., Hagen, J. 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D., Wan, Y., Yu, H., Cunningham, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medical+diagnostics+with+mobile+devices:+Comparison+of+intrinsic+and+extrinsic+sensing.">Medical diagnostics with mobile devices: Comparison of intrinsic and extrinsic sensing.</a> Biotechnology Advances. 34, 291-304 (2016).</li><li>Vashist, S., Schneider, E., Luong, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commercial+Smartphone-Based+Devices+and+Smart+Applications+for+Personalized+Healthcare+Monitoring+and+Management.">Commercial Smartphone-Based Devices and Smart Applications for Personalized Healthcare Monitoring and Management.</a> Diagnostics. 4, 104-128 (2014).</li><li>. Inui Available from: <a target="_blank" href="https://www.inuihealth.com/inui/home">https://www.inuihealth.com/inui/home</a> (2020)</li><li>. Healthy.io Available from: <a target="_blank" href="https://healthy.io/">https://healthy.io/</a> (2020)</li><li>. Scanwell Available from: <a target="_blank" href="https://www.scanwellhealth.com">https://www.scanwellhealth.com</a> (2020)</li><li>Smith, G. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+dipstick+urinalysis+using+a+low-cost,+micro-volume+slipping+manifold+and+mobile+phone+platform.">Robust dipstick urinalysis using a low-cost, micro-volume slipping manifold and mobile phone platform.</a> Lab on a Chip. 16, 2069-2078 (2016).</li><li>Du, W., Li, L., Nichols, K. P., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SlipChip.">SlipChip.</a> Lab on a Chip. 9, 2286-2292 (2009).</li></ol>

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?...

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。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Black Cast Acrylic Sheet 
			12&#34; x 24&#34; x 1/8&#34;</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>8505K742</td>
			<td>$14.27</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chart sticker</td>
			<td>Stickeryou.com</td>
			<td></td>
			<td>$12.39</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear Scratch- and UV-Resistant Cast Acrylic Sheet 
			12&#34; x 24&#34; x 1/16&#34;</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>8560K172</td>
			<td>$9.52</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>disposable polyethylene transfer pipet</td>
			<td>Fischer Brand</td>
			<td>13-711-9AM</td>
			<td>lot# 14311021</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fortus ABS-M30</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>345-42207</td>
			<td>lot# : 108078</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Githut: https://github.com/Iftak/UrineTestApp</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Innovating Science - Replacement Fluids for Urinalysis Diagnostic Test Kit (IS3008)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>$49</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nonwhitening Cement for Acrylic 
			Scigrip 4, 4 oz. Can</td>
			<td>MCM</td>
			<td>7517A1</td>
			<td>$9.22</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rust-Oleum 274232 Repelling treatment base coat-9 oz and top-coat 9-oz , Frosted Clear</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Color: Frosted Clear</td>
			<td>$6.99</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urinalysis Reagent Strips 10 Panel (100 Tests) MISSION BRAND</td>
			<td>Medimpex United, Inc</td>
			<td>MUI-MS10</td>
			<td>$10.59</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

low-cost, volume-controlled dipstick urinalysis for home-testing

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。

图4演示尿在尿分析测试期间如何转移到油尺上。在典型的测试中，尿液的转移是无法观察到的，因为盒子遮挡了视图。一旦样品使用移液器（步骤3.1）沉积在入口中，它将填补幻灯片上的孔（图4A）。图4B和图4C分别显示尿液在板套上和滑梯与停止接触后的渐进运动。请注意，尿液与油尺的接触会导致油尺垫...

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Low-Cost, Volume-Controlled Dipstick Urinalysis for Home-Testing

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。

用于家庭测试的低成本、体积控制的滴管尿分析

Dipstick urinalysis provides quick and affordable estimations of multiple physiological conditions but requires good technique and training to use ...

尿透析油尺的手动性能依赖于良好的技术和对图表颜色的时间敏感比较，但自动化关键步骤，我们可以消除潜在的错误源，并允许家庭测试。因此，作为一个设备，它是可定制的，价格便宜的制造和易于组装。它可以用于在任何环境中进行自动尿分析。虽然制造步骤中的关键测量对于确保稳健的操作是必要的，但设备实现简单，并提供准确可靠的结果。在将设备设计成适当的计算机辅助设计软件程序后，将激光切割机上的进货盖、顶板、幻灯片和盒子打印到 3D 打印机上的尿化设备板中。使用砂纸在底板之间的底盘顶部面区域进行沙砂，以粗糙表面。要组装入口和顶部板，请使用丙烯酸水泥将入口盖粘在入口孔所在的顶部板上。用胶带将底板的窗台胶带上，并拿着一罐疏水喷雾剂，在 8 到 12 英寸外喷洒底板、顶板，然后用四到八件外套滑动。干燥时，设备应具有乳白色外观。等待 12 小时后，底板完全干燥，从窗台上取下胶带。当喷雾完全干燥时，将完成的顶板与底板的窗台对齐，并使用丙烯酸水泥将两块粘合在一起，形成板套。然后使用夹子在干燥时将碎片固定在一起。在设备干燥时，从在线 QR 代码生成器下载 QR 代码到制造商网站上的商业打印乙烯基图表贴纸中。用粘性胶粘剂背衬在纸上打印所需的代码和图表。将 QR 代码从第一个右侧通过与一排穿过孔相邻的孔 0.17 英寸放置，并使用透明胶带覆盖并固定滑梯上的代码。然后将乙烯基图表贴纸放在板套上，以便与每个通过孔对齐。要准备测试，请从 GitHub 下载尿液测试移动应用程序，并将应用程序安装到手机上。阅读说明并调整分析名称和阅读时间，以调整以匹配感兴趣的油尺。将油尺插入板套下方的通孔中，并将板套放入箱内，使凹位与盒隙对齐。将幻灯片放入板套中，使透孔与入口对齐，并将手机放在盒子顶部，后置摄像头镜头面向通过孔观看。确认手机位置将允许通过相机镜头获取测试条图像，并启动尿液测试应用程序。然后对齐手机，使油尺与屏幕上黑色矩形覆盖的边界重合，然后单击开始测试。要分析尿样，请使用一次性聚乙烯转移移液器将大约 500 微升尿液沉积到入口孔中，并将滑梯推入板套，直到底部板顶部停止以启动测试。在这里，可以观察到使用高质量智能手机进行的尿分析测试的代表性结果。不出所料，油尺的颜色没有因水而改变。与标准尿液的最终值相匹配，与正常尿葡萄糖阈值水平相匹配，高血糖条件的最终值高于正常值。需要注意的是，正确的值在 30 秒内未实现，这说明正确设置正时读出间隔的重要性。使用图像分辨率和手电筒规格较低的智能手机，观察到油尺面板的图像颜色和质量显著降低。然而，智能手机应用程序用于尿分析测试的颜色匹配算法，尽管油尺垫的颜色在外观上存在差异，但分析的浓度结果相同。将自动尿透析装置捕获的结果与使用传统浸渍和擦拭方法以及商业尿液标准的结果进行比较，发现自动尿透析设备系统的准确性取决于传输到每个油尺垫的体积。因此，关键是设备能够准确和一致地将所需的尿液量转移到油尺垫上。该技术的一个局限性是，疏水涂层可能会经常剥落，从而改变转移的体积，并可能降低精度。此外，丙烯酸结合也可能随着反复测试而减弱。该协议可用于使用任何类型的油尺与不同的品牌通过发送定时器和调整手机应用程序。即使由未经训练的个人进行，该方法也提高了结果的准确性，表明它与患者自我测试是一种适应。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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科研

生物工程

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The coupling of cryo-light microscopy (cryo-LM) and cryo-electron microscopy (cryo-EM) poses a number of advantages for understanding cellular 
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创建的胶粘剂和可溶性梯度荧光显微镜成像细胞迁移

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测量TCR-的pMHC结合<em&gt;原位</em&gt;使用基于FRET的显微镜分析

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用脱细胞支架龙ESC衍生鼠气道上皮细胞的生成

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