2016年9月14日

疾病筛查条的精益生产:邮票如何简化流程

贡献:Shweta Sen, Sarah Ritter, Gabrielle Gundermann, Khanjan Mehta

一种新的制造技术可以使用纸张、一些化验和一个简单的泡沫印章，使疾病筛查条更便宜。

在发展中国家，由于筛查技术的高成本和稀缺，可治疗的疾病往往没有被发现。许多可治疗的疾病，如糖尿病和尿路感染，都可以通过尿液分析检测出来。虽然尿液分析试纸在发达国家普遍使用，但它们对发展中国家不太实用，因为它们需要高资本和进口成本、复杂的制造系统和复杂的供应链。

改变我们看待测试带制造的方式

常用的试纸可分为三个部分:底物、测定法(我们可以看到颜色变化)和涂抹器(将测定法应用于底物的仪器)。开云体育体育赛事通过传统制造工艺制作的试纸使用多层衬底，其中包含塑料、吸收垫、网格和一系列用于检测不同疾病标记物的测定，如下图所示。制造过程本身需要一个庞大而复杂的装配线，包括滚筒、切割机、化学酿造器和涂抹器以及其他机械部件。那么，我们如何简化生产过程，使其更适合发展中国家呢?

宾夕法尼亚州立大学的人道主义工程和开云全站app登录官网入口下载社会创业(HESE)项目正在探索一种替代方法:创造一种负担得起的实时尿液分析筛查工具，这种工具可以用纸张、一些化验和一个简单的泡沫邮票制造，如下图所示。这种方法通过将多层衬底替换为滤纸，并将制造组件替换为操作员和泡沫戳，从而简化了传统的复杂系统。

从印刷转向冲压

我们的团队之前探索了一种制造方法，通过填充空墨盒来重新利用喷墨打印机。打印机将分析结果“打印”在纸上，然后将其切割成测试条。然而，进一步的调查表明，由于电力供应不可靠、机械问题和相对较高的费用，打印不适合资源有限的环境。因此，我们转向了冲压:一种方法，我们把从商店买的普通邮票浸入化验，然后压在基片上。

在一项探索冲压技术用于测试带制造的研究中，我们测试了许多低成本和广泛可用的基材(例如，打印纸、卡纸、纸巾等)。我们选择滤纸作为合适的衬底，因为它耐用，易于检测，并将衬底成本降低到每条约3美分(美元)。我们还测试了许多不同的涂抹器(例如，橡皮图章，自墨图章，滴管等)，但选择了泡沫图章，因为它成本低，耐用，并产生一致的结果。使用所描述的冲压方法，我们的团队成功地创建了筛查糖尿病标志物的尿分析试纸。

提出盖章的理由

冲压方法的优点在于，它将传统测试条制造的复杂性分解到最低限度:低成本、广泛可用的衬底、测定方法和易于测定应用的泡沫印章。反过来，冲压方法可以集成到任何设置，启动成本最低(低于10美元)。更重要的是，它解决了发展中国家预防性疾病筛查的三个主要障碍(可负担性、可获得性和可及性)。

通常使用的试纸制作成本为5至15美分，这取决于测试次数。相比之下，印花试纸的制造成本为2至10美分，从而创造了一种更实惠的疾病筛查设备。

在可用性方面，冲压方法可以快速翻转，因为冲压每个测试条只需几秒钟。因此，试纸条可以根据客户的流量和需求以“定制”的方式生产。

由于冲压方法不需要重型机械或重要的技术专长，因此可以在城市和农村环境中制造试纸，使偏远社区的个人获得有价值的、可能挽救生命的疾病筛查技术。

展望未来:挑战和可扩展性

虽然通过冲压开发糖尿病筛查条的初步试验显示出了良好的结果，但在营销和建立如下图所示的新制造工艺方面仍存在许多挑战。影响生产成功的一个因素是检测组件，它有精确的协议、环境和存储要求。其他挑战包括冲压条的保质期、质量控制、环境控制以及培训个人如何制作和使用冲压条。

在未来几年，我们的目标是正式验证冲压作为一种可靠的制造方法，以创建负担得起的，容易获得的，容易获得的筛选试纸。展望缩放机会，所提出的冲压机制可以通过简单地交换分析来定制，以筛选不同的条件(例如，糖尿病、尿路感染、水纯度、怀孕和酒精中的甲醇水平)。最终，这种冲压方法在医疗保健和环境安全领域的人道主义工程应用中具有广泛的应用范围。开云全站app登录官网入口下载

进一步的阅读

• G. Gundermann, S. Sen, S. Ritter, K. Mehta，“冲压:一种低成本制造方法来冲压分析。在2016年IEEE全球人道主义技术大会上。
• Arnett, A. Winkler, A. Vergani, S. Ritter, K. Mehta，“发展中国家用于筛查糖尿病的廉价尿分析试纸。在2016年IEEE全球人道主义技术大会上。

Shweta Sen, Sarah Ritter和Gabrielle Gundermann是宾夕法尼亚州立大学人道主义工程和社会企业家(HESE)项开云全站app登录官网入口下载目的成员，Khanjan Mehta是该项目的创始主任。

标签:制造设计，精益生产，纸张诊断试验