一、 引言：
你可能不知道：生活习惯上，尿路感染更钟爱久坐、爱憋尿的人。如今尿路感染大部分人的选择都是去医院验尿，今给大家介绍个好玩的POCT设备。
二 、背景知识介绍：
1、POCT背景知识
Point-of-care testing (POCT)被称为即时检验或床旁检测，其定义为在护理点或附近的医疗诊断检测。与之相对的是医学中心实验室检验（检验科），实际上医院大部分的样本都是通过中心实验检测的，从病人护理点即采血点收集标本，送到医学中心实验室检测，再将结果反馈到病人医生，整个过程需要等待数小时或数天。而POCT无需通过中心实验室进行，直接在病人护理点采集样本，测试，中间省去一大部分的时间。
2、尿路感染背景知识
尿路感染是尿路上皮对细菌侵入导致的炎症反应，通常伴随有菌尿和脓尿。尿路感染根据感染部位分为上尿路感染和下尿路感染；
如果多次反复，那么我们也可以根据两次感染之间的关系可分为孤立或散发性感染和复发性感染，后者又可分为再感染和细菌持续存在，细菌持续存在也称为复发，在这种情况下就非常需要现场即时检测设备来完成细菌的定性与定量工作啦。
尿路感染常多发于久坐、爱憋尿的人。男女性对比发现：女性，特别多发于*生活性**活跃期及绝经后女性更容易感染。尿路感染95%以上是由单一细菌引起的。其中90%的门诊病人和50%左右的住院病人，其病原菌是大肠埃希杆菌，此菌血清分型可达140种，致尿感型大肠埃希杆菌与病人粪便中分离出来的大肠埃希杆菌属同一种菌型，多见于无症状菌尿或无并发症的尿感。病毒、支原体感染虽属少见，近年来有逐渐增多趋向。多种细菌感染见于留置导尿管、神经源性膀胱、结石、先天性畸形和阴道，肠道、尿道瘘等。
为了找到尿路感染的具体原因，可以通过之前文章介绍的PCR或者LAMP技术来找到感染的根源所在。今天结合一篇POCT文章来帮我们快速找到病源所在。
二、 论文分析
韩国科研人员曾提出了一种离心式，受到玩具手指陀螺启发的微流控芯片，该芯片能够完成从尿液中提取细菌，然后借助指尖离心力驱动，把整个样品的处理过程都可快速的手动完成。该论文名为“A fidget spinner for the point-of-care diagnosis of urinary tract infection”发表在nature biomedical engineering。文章摘要如下图所示：
与传统的方法对比，人们再也不需要去医院或者寄送样品完成检测啦，大家可以直接在家里或者学校来完成检测。该方法快速，便利。传统方法和该方法（DX-FS小于1小时）的检测流程对比如下图所示：
对于传统检测方法，新方法的检测不光节省时间，更重要的在于，检测过程好玩，有趣。整个设备的核心就在于通过离心力将尿液中的细菌在滤膜上进行富集，从而使细菌浓度能达到检测试剂的工作浓度要求范围，从而省去了漫长的细菌培养环节。检测的过程总结为三步：样品添加、旋转、添加检测溶剂，检测细菌。具体的流程图如下图所示：
为了满足要求，作者设计了一款基于离心力的微流控芯片。该芯片内部结构如图所示：
每个模块的区域功能如上图标注，分别是 ：
1、加样口
2、样品腔体
3、过滤膜
4、收集腔
5、吸水盘
6、排气，通风孔
7、指尖旋转轴承
为了过滤细菌，滤膜选择孔隙 0.45 um的硝酸纤维素膜用于过滤细菌细胞。我们需要知道，每个操作者手动驱动芯片旋转力度不同，那就存在芯片中驱动流体运动的离心力也存在差异。
当该芯片旋转时，样品腔体中的样品（如下图中红色部分）。从左到右(图ii中)借助离心力推动流体通过膜 (图i新流入的区域)。当装置缓慢旋转或停止时，吸水盘会去除残留的液体，从而防止样品通过排气孔泄漏 (iii)。
只有斟酌到人员操作的差异还能保证实验的准确性，才是真正好用的POCT产品。本文对19-45 岁龄段人群做了测试来表征这种差异对过滤 1ml 样本的影响。
具体的统计数据是：让10 个操作员在 62 次测量中得到旋转角速度范围为 90-300 rad/s 。采集到的10个人员的数据如下图所示：
由于操作员之间和试验期间的旋转速度存在差异。
常规离心过滤1ml 样品需超过12 次手动旋转。通过目视检查过滤腔来确认过滤过程是否完成，本文结合 FAST 的 Dx-FS 仅需 1-2 次手动旋转即可实现等体积样本过滤 (1-3 min)。
10名操作者旋转数据对比如下：
芯片的检测结果：通过不同的颜色深度就可得到不同的细菌浓度，本文对不同浓度的大肠杆菌分别溶于水和溶于尿液中，来对该生物芯片进行测量校准。如下图所示，左侧为颜色浓度对比图，右侧为比色法强度和浓度的对比图：
总结：作者成功建立了一个设备借助指尖陀螺式的结构设计，通过高速旋转产生的离心力对尿液完成膜过滤进而起到富集微生物的作用，极大缩短了尿路感染的诊断时间。除了节省时间，其造价低廉，无需耗电，非常适合当场即时诊断。
参照文献：
1、A fidget spinner for the point-of-care diagnosis of urinary tract infection
2、百度百科及相关报道
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