Name: low-cost, volume-controlled dipstick urinalysis for home-testing
Uploaded: 2021-05-08T13:00:00
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Este trabajo fue financiado por la Dorothy J. Wingfield Phillips Chancellor Faculty Fellowship. Emily Kight fue financiada por NSF GRFP.

1. Fabricar y montar el dispositivo de micálisis
<ol><li>Fabricar la placa base (Figura 1A).<ol>
<li>Utilice un software de diseño asistido por ordenador (CAD) para dibujar un área rectangular con dimensiones 2.1641 en x 0,0547 en x 6,3828 in (W x H x L) utilizando la herramienta polilínea.</li>
		<li>Mida el área de prueba (área rectangular que abarca la distancia entre la primera y la última almohadilla y la anchura de las almohadillas) en la palillo. NOTA: Esta información es...

<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. 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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>

La miclisis tradicional de palillos es asequible y conveniente, pero requiere atención manual al detalle para producir resultados precisos. La miclisis manual del palillo está sujeta a condiciones de iluminación variables, diferencias de percepción de color individuales y contaminación cruzada. Muchas clínicas y hospitales ya tienen instrumentos para automatizar el análisis de palillos de orina, pero los instrumentos suelen ser voluminosos, caros y todavía dependen del correcto rendimiento del método de inmersi?...

La orina es una fuente no invasiva de múltiples indicadores metabólicos de enfermedad o salud. La miclisis, el análisis físico y/o químico de la orina, se puede realizar rápidamente para detectar enfermedades renales, enfermedades del tracto urinario, enfermedad hepática, diabetes mellitus y hidratación general1. Los palillos de micálisis son herramientas de diagnóstico semicuantitativas asequibles que se basan en cambios colorimétricos para indicar niveles fisiológicos aproximados. Cada palillo puede realizar una amplia variedad de ensayos incluyendo pruebas de pH, osmolalidad, hemoglobina/mioglobina, hematuria, esterasa de leucocito, glucosa, proteinuria, nitrito, cetona y bilirrubina2. El principio de micálisis del palillo se basa en la aparición de una reacción cronometrada a través de la cual se puede comparar un cambio de color en la almohadilla de la palillo de dipstick con un gráfico para determinar la concentración deanalitos 3. Dada su asequibilidad y facilidad de uso, los palillos son una de las herramientas más comunes para la micálisis en la atención médica.
Tradicionalmente, la micálisis de palillos se basa en una enfermera o técnico médico capacitado para insertar manualmente el dipstick en una taza de muestra de orina, limpiar el exceso de orina y comparar las almohadillas de color con los colores de las listas en momentos específicos. Si bien el método de inmersión y borrado es el estándar de oro para el análisis de palillos, su dependencia de la evaluación visual humana limita la información cuantitativa que se puede obtener. Además, los dos pasos manuales de la micálisis del palillo – el paso de inmersión y la comparación de resultados colorimétricos – requieren una técnica precisa, que limita la posibilidad de pruebas fiables en entornos domésticos por parte de los pacientes directamente. La contaminación cruzada de las almohadillas de muestra debido a la limpieza puede causar cambios de color inexactos. Además, los volúmenes incoherentes resultantes de la falta de control de volumen durante la limpieza pueden resultar en una medición incorrecta de las concentraciones de analitos. Es importante destacar que el tiempo entre sumergir la orina (es decir, el inicio del ensayo) y la comparación con un gráfico es crítico para un análisis preciso de los resultados y es una enorme fuente potencial de error humano. La dificultad en la comparación colorimétrica manual es que muchas almohadillas deben leerse al mismo tiempo, mientras que algunas almohadillas se leen en diferentes momentos. Incluso las comparaciones de color perfectamente cronometrados todavía dependen de la agudeza visual del lector humano, que puede sufrir ceguera de color o percibir diferentes colores en diferentes entornos de iluminación4. Estos desafíos subrayan por qué los médicos sólo pueden confiar en la miclisis de palillos realizada por personal capacitado. Sin embargo, un sistema de análisis de orina automatizado podría abordar todas las preocupaciones antes mencionadas eliminando la necesidad de pasos manuales de inmersión, incorporando controles de sincronización y permitiendo comparaciones de color simultáneas con referencias de color calibradas. Esto, a su vez, reduciría el error del usuario, lo que permitiría una posible adopción en la configuración doméstica.
En los últimos 20 años, se han empleado analizadores automáticos para leer los resultados de las pruebas de orina de dipstick con la misma precisión que o superando el análisis visual5. Muchas clínicas y consultorios médicos utilizan este tipo de máquinas para analizar e imprimir rápidamente los resultados tradicionales de los palillos. La mayoría de las máquinas de análisis de orina minimizan los errores de inspección visual y garantizan la coherencia en los resultados6. Son fáciles de usar y más eficientes que la inspección manual, pero todavía requieren que el usuario realice el método dip-wipe correctamente. Por lo tanto, estas máquinas tienen una capacidad limitada para ser operadas por personas no capacitadas, como los usuarios domésticos; además, son extremadamente caros.
Recientemente, los teléfonos celulares han surgido como una herramienta ingeniosa para diversas mediciones colorimétricas biológicas7,8,9,10,incluyendo para la micálisis11,12,13. Dadas sus capacidades de teleseción y alta resolución de imágenes, los teléfonos celulares se han convertido en dispositivos analíticos de atención médica eficaces14,15. De hecho, la FDA ha aprobado varias pruebas de orina casera basadas en teléfonos inteligentes16,17,18. Algunos de los nuevos productos comerciales basados en teléfonos inteligentes incorporan palillos de miclisis establecidos, mientras que otros cuentan con almohadillas colorimétricas patentadas. Todos estos productos cuentan con métodos patentados para calibrar para diferentes condiciones de iluminación en diferentes tipos de teléfonos. Sin embargo, un problema con estas soluciones es que el usuario debe tomar una foto manualmente en el momento adecuado, además de llevar a cabo un método manual adecuado de inmersión-toallitas (es decir, sin contaminación cruzada). En particular, ninguna de estas pruebas controla el volumen depositado en los palillos, que hemos encontrado puede afectar al cambio de color19 e interpretado resultado fisiológico. Las brechas y costos actuales en los flujos de trabajo de estos dispositivos sugieren una necesidad adicional de habilitar un procedimiento de deposición de orina sin humanos y controlado por volumen y fotografía de palillos manos libres.
Describimos un protocolo para la miclisis de palillo automatizado y controlada por volumen sin necesidad de un paso manual de inmersión y barrido. La clave del proceso automatizado es un dispositivo19 cuyo principio subyacente se basa en el SlipChip20 y que transfiere líquido entre diferentes capas utilizando efectos de química superficial. En resumen, el recubrimiento hidrofóbico en el tobogán de transferencia y el manguito de la placa circundante obligan al líquido a moverse sin esfuerzo a través del dispositivo y a liberarse en la almohadilla del palillo una vez que el tobogán está en su posición final, momento en el que la barrera hidrofóbica inferior se reemplaza por aire. Además, la caja de bloqueo de luz coordinada estandariza las condiciones de iluminación, el ángulo de visión de la cámara y la distancia para el enfoque de la cámara para garantizar resultados precisos y repetibles que no están influenciados por las condiciones de iluminación ambiental. Una aplicación de software que acompaña automatiza la captura de imágenes y análisis colorimétrico. Tras la descripción del protocolo, proporcionamos resultados representativos de la prueba de micálisis en diferentes condiciones. Las comparaciones con el método estándar de borrado de inmersión demuestran la fiabilidad del método propuesto.

<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

La miclisis de palillo proporciona estimaciones rápidas y asequibles de múltiples condiciones fisiológicas, pero requiere una buena técnica y entrenamiento para usar con precisión. El rendimiento manual de la miclisis de palillo se basa en una buena visión del color humano, un control de iluminación adecuado y comparaciones sensibles al tiempo propensas a errores con los colores de los gráficos. Al automatizar los pasos clave en la prueba de micálisis de la palillo, se pueden eliminar las posibles fuentes de error, lo que permite autoprueba en casa. Describimos los pasos necesarios para crear un dispositivo personalizable para realizar pruebas automatizadas de micálisis en cualquier entorno. El dispositivo es barato de fabricar y fácil de montar. Describimos los pasos clave implicados en personalizarlo para el dipstick de elección y para personalizar una aplicación de teléfono móvil para analizar los resultados. Demostramos su uso para realizar análisis de orina y discutimos las mediciones críticas y los pasos de fabricación necesarios para garantizar un funcionamiento robusto. A continuación, comparamos el método propuesto con el método de inmersión y toallitas, la técnica estándar de oro para la miclisis de palillo.

La Figura 4 demuestra cómo la orina se transfiere al palillo durante una prueba de análisis de orina. Durante una prueba típica, la transferencia de orina no es observable porque la caja ocluye la vista. Una vez depositada la muestra en la entrada utilizando una pipeta (Paso 3.1), rellenará los orificios de la diapositiva(Figura 4A). La Figura 4B y la Figura 4C,respectivamente, muestran el movimient...

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

La miclisis de dipstick es un método rápido y asequible para evaluar el estado de salud personal. Presentamos un método para realizar análisis de orina de palillo precisos y de bajo costo que elimina las fuentes primarias de error asociadas con los protocolos tradicionales de inmersión y borrado y es lo suficientemente simple como para ser realizado por usuarios laicos en casa.

Miclisis de palillo de bajo costo y controlado por volumen para pruebas caseras

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

El rendimiento manual de la úrtesis de micálisis se basa en una buena técnica y una comparación sensible al tiempo con los colores de los gráficos, pero automatizando los pasos clave, podemos eliminar posibles fuentes de error y permitir pruebas caseras. Así que como dispositivo, es personalizable, barato de fabricar y fácil de montar. Se puede utilizar para realizar micálisis automatizada en cualquier entorno.Aunque las mediciones críticas en los pasos de fabricación son necesarias para garantizar un funcionamiento robusto, la implementación del dispositivo es simple y proporciona resultados precisos y confiables. Después de diseñar el dispositivo en un programa de software de diseño adecuado asistido por computadora, imprima la cubierta de entrada, la placa superior, la diapositiva y la caja en una cortadora láser en la placa basada en dispositivos de micálisis en una impresora 3D. Utilice papel de lija para lijar el área superior de la cara de la placa base entre las cornisas para rugar la superficie.Para montar la entrada y la placa superior, utilice cemento acrílico para pegar la cubierta de entrada en la placa superior donde se encuentra el orificio de entrada. Tape las cornisas de la placa base con cinta adhesiva y sosteniendo una lata de pulverización hidrofóbica de ocho a 12 pulgadas de distancia, rocíe la placa base, la placa superior y deslice con cuatro a ocho capas. El dispositivo debe tener un aspecto blanco lechoso al secar.Después de esperar 12 horas para que la placa base se seque por completo, retire la cinta de las cornisas. Cuando el spray se haya secado completamente, alinee la placa superior completa con las cornisas de la placa base y utilice cemento acrílico para pegar las dos piezas juntas para crear el manguito de placa. A continuación, utilice una abrazadera para fijar las piezas juntas mientras se secan.Mientras el dispositivo se está secando, descargue un código QR de un generador de código QR en línea en la etiqueta engomada de gráfico de vinilo impresa comercialmente desde el sitio web del fabricante. Imprima el código y el gráfico deseados en papel con respaldo adhesivo pegajoso. Coloque el código QR 0,17 pulgadas desde la derecha del primer agujero a través de la fila de agujeros pasante y utilice cinta transparente para cubrir y asegurar el código a la diapositiva.A continuación, coloque la etiqueta engomada de la carta de vinilo en la manga de la placa para que esté alineada con cada uno a través del agujero. Para preparar la prueba, descargue la aplicación móvil de prueba de orina desde GitHub e instale la aplicación en un teléfono móvil. Lea las instrucciones y ajuste los nombres de analitos y los tiempos de lectura que se ajustarán para que coincidan con los del dipstick de interés.Inserte el palillo en los orificios a través debajo del manguito de la placa y coloque el manguito de la placa dentro de la caja para que la muesca esté alineada con el hueco de la caja. Coloque la diapositiva en el manguito de la placa para que los orificios pasante estén alineados con la entrada y coloque el teléfono en la parte superior de la caja con la lente de la cámara trasera mirando hacia la vista a través del agujero. Confirme que la posición del teléfono permitirá adquirir una imagen de la tira de prueba a través de la lente de la cámara e iniciar la aplicación de prueba de orina.A continuación, alinee el teléfono para que la palanca coincida con los límites de la superposición rectangular negra en la pantalla y haga clic en iniciar para comenzar la prueba. Para analizar una muestra de orina, utilice una pipeta de transferencia de polietileno desechable para depositar aproximadamente 500 microlitros de orina en el orificio de entrada y empuje la diapositiva en la manga de la placa hasta que se detenga por la parte superior de la placa base para iniciar la prueba. Aquí, se pueden observar los resultados representativos de una prueba de análisis de orina realizada con un teléfono inteligente de alta calidad.Como era de esperar, el color de la palillo no cambió en respuesta al agua. Con el valor final de la orina estándar, que coincide con el nivel normal de umbral de glucosa urinaria, y el valor final para la condición de glucosa alta que se eleva por encima del valor normal. Es importante tener en cuenta que el valor correcto no se alcanza durante 30 segundos, ilustrando la importancia de establecer el intervalo de lectura de tiempo correctamente.Utilizando un teléfono inteligente con una resolución de imagen más baja y especificaciones de linterna, se observa una reducción significativa en el color de imagen y la calidad del panel de dipstick. El algoritmo de coincidencia de color utilizado por la aplicación para teléfonos inteligentes para la prueba de micálisis, sin embargo, produce los mismos resultados para las concentraciones de analitos a pesar de las diferencias en la apariencia física de los colores de las almohadillas de dipstick. La comparación de los resultados capturados por un dispositivo automatizado de micálisis con los obtenidos utilizando el método tradicional de inmersión y toallitas y el estándar comercial de orina revela que la precisión del sistema automatizado del dispositivo de micálisis depende del volumen transferido a cada almohadilla de palillo.Por lo tanto, es fundamental que el dispositivo sea capaz de transferir con precisión y coherencia el volumen de orina requerido a las almohadillas de dipstick. Una limitación de esta técnica es que los recubrimientos hidrofóbicos pueden pelar con uso frecuente, alterando así el volumen transferido y reduciendo potencialmente la precisión. Además, la unión acrílica también puede debilitarse con pruebas repetidas.El protocolo se puede utilizar con cualquier tipo de dipstick con diferentes marcas mediante el envío de los temporizadores y el ajuste de la aplicación del teléfono. El método proporciona una mayor precisión de los resultados incluso cuando se realiza por individuos no entrenados, lo que sugiere que es como apto para las autoprueba del paciente.

Research

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