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你家的小玩具,别人家发Nature子刊的医疗设备

一提到医疗设备,您想到的会是什么?CT、核磁、呼吸机、手术机器人、全自动生化分析仪……还是新冠期间能救人命的ECMO(体外膜肺氧合)仪?如果说有这么个新型医疗设备——它体积小巧,可单手操作;无需用电,弹指之间即可工作;检测迅速,超越现有经典方法——您有没有兴趣了解一下呢?


今天要给大家介绍的迷你医疗设备叫“diagnostic fidget spinner” (Dx-FS),用于尿路感染的当场即时诊断(point-of-care diagnosis),由来自韩国蔚山国立科学技术研究所(UNIST)的Yoon-Kyoung Cho等研究者近期在Nature Biomedical Engineering 杂志上报道。先来看看这个迷你设备。

图片来源:UNIST


家里有小孩特别是小男孩的,是不是看着有点眼熟?没错,这个设备的发明灵感正是来自一种叫做“指尖陀螺”的玩具,作者在文中还专门放了“指尖陀螺”玩具(下图左)和Dx-FS(下图右)的对比图。

图片来源:Nat. Biomed. Eng



现在全世界确诊尿路感染的标准方法就是尿液培养。收集病人尿液后,经过一系列处理进行尿液微生物培养,在规定的时间内微生物数量达到一定标准后即可确诊为尿路感染。以往这一过程需要将近一周时间,而用作者发明的Dx-FS则仅需要大约1小时的时间即可完成诊断。

图片来源:Nat. Biomed. Eng.


这么袖珍的设备用起来也不复杂,概括起来分三步:加样、转、检细菌。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,这样细菌浓度就能达到后来加入的检测试剂的工作浓度范围,从而省去了漫长的细菌培养环节。大家看下面的图更直观一些。

图片来源:Nat. Biomed. Eng.


光有概念还不行,关键要实战有用。作者在印度城市蒂鲁吉拉帕利对怀疑患有尿路感染的39位患者的尿样进行了两种检测方法的对比,评价Dx-FS同传统检测方法的差异。在测试样本中,传统方法检出23例阴性,使用Dx-FS则检出21例阴性。其中,两例结果差异较大的病例(29号和38号患者)在显微镜下观察到白细胞或红细胞,提示患者具有尿道损伤。

图片来源:Nat. Biomed. Eng.


在尿路感染的治疗中还有一项和微生物相关的检查就是微生物耐药性的鉴别。其重要性不言而喻,医生可以根据微生物耐药培养的结果更合理地选择抗生素,从而提高治疗效率,并降低病菌发展出抗生素耐药性的可能性。Dx-FS在此处同样有用武之地,用时也仅有两个小时,大大少于传统方法。大家看下面的图就能理解。

图片来源:Nat. Biomed. Eng.


总之,这款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。


PS:这款玩具式诊断设备,让本君想起了三年前该刊报道的另外一款由玩具获得灵感的医疗设备——成本仅20美分的人力“离心机”(下图)(Nat. Biomed. Eng., 2017, 1, 0009, 点击阅读详细)。翻一翻童年记忆,说不定也会蹦出一个能发Nature子刊的idea呢?


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

A fidget spinner for the point-of-care diagnosis of urinary tract infection

Issac Michael, Dongyoung Kim, Oleksandra Gulenko, Sumit Kumar, Saravana Kumar, Jothi Clara, Dong Yeob Ki, Juhee Park, Hyun Yong Jeong, Taek Soo Kim, Sunghoon Kwon & Yoon-Kyoung Cho

Nat. Biomed. Eng., 2020, DOI: 10.1038/s41551-020-0557-2


(本文由乐只君子供稿)


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