用于紙基傳感器的穩(wěn)健比色處理方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]紙基傳感(即紙基測(cè)試裝置)是相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)試條帶在成本和多路復(fù)用(multiplexing)方面具有優(yōu)點(diǎn)的新興技術(shù)。對(duì)于紙基傳感器和紙質(zhì)測(cè)試條帶歸因于比色測(cè)量的不良精確性的關(guān)注限制了其定量應(yīng)用。在現(xiàn)有測(cè)試條帶應(yīng)用中，使用者必須人工地將所得顏色與參考卡上的一組顏色相比較。這既對(duì)使用者不友好也不可靠。最近，一些公司開(kāi)發(fā)了使用手機(jī)攝像頭使測(cè)試條帶讀取過(guò)程自動(dòng)化的手機(jī)‘應(yīng)用’。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本發(fā)明提供一種用于紙基傳感器的比色處理方法，其包含:拍攝用于比色反應(yīng)的比色紙質(zhì)傳感器的照片；通過(guò)圖像處理來(lái)鑒別紙質(zhì)傳感器的類型；鑒別染料和參考顏色均具有近零吸收的一個(gè)顏色通道和其中染料和所述參考顏色均具有吸收的顏色通道；鑒別每一顏色通道中的所述染料與所述參考顏色之間的已知吸收比率；隔開(kāi)所述通道中的每一測(cè)試區(qū)域與非測(cè)試區(qū)域；通過(guò)所述近零吸收通道歸一化每一吸收通道以去除空間差異；用所述合成圖像中的所述參考顏色和襯底白色校準(zhǔn)所述測(cè)試區(qū)域讀數(shù)；并且基于在每一測(cè)試區(qū)域中的所述校準(zhǔn)讀數(shù)來(lái)報(bào)告測(cè)試物質(zhì)被分析物的濃度。
[0003]本發(fā)明進(jìn)一步提供用于紙基傳感器的比色處理方法，其包含:使用攝像頭并拍攝用于比色反應(yīng)的比色紙質(zhì)傳感器的照片；通過(guò)圖像處理來(lái)鑒別紙質(zhì)傳感器的類型；鑒別染料和參考顏色均具有近零吸收的一個(gè)顏色通道和其中所述染料和所述參考顏色均具有吸收的顏色通道；鑒別每一顏色通道中的所述染料與所述參考顏色之間的已知吸收比率；隔開(kāi)所述通道中的每一測(cè)試區(qū)域與非測(cè)試區(qū)域；并且通過(guò)所述近零吸收通道歸一化每一吸收通道以去除空間差異。所述比色紙質(zhì)傳感器是生物醫(yī)學(xué)紙質(zhì)傳感器。所述紙質(zhì)傳感器包括多個(gè)軸向輻射測(cè)試區(qū)，其中所述軸向輻射測(cè)試區(qū)中的每一者由蠟質(zhì)墨阻擋壁分隔。所述軸向輻射測(cè)試區(qū)中的每一者中可以含有獨(dú)特測(cè)試試劑。參考區(qū)環(huán)繞所述多個(gè)軸向輻射測(cè)試區(qū)，其中所述參考區(qū)包括校準(zhǔn)顏色區(qū)域，所述校準(zhǔn)顏色區(qū)域包括用于與所述軸向輻射測(cè)試區(qū)中的一或多者相比較的可預(yù)定顏色。
[0004]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于紙基傳感器的比色處理方法，其包含:拍攝用于比色反應(yīng)的比色紙質(zhì)傳感器的照片；通過(guò)圖像處理來(lái)鑒別紙質(zhì)傳感器的類型；鑒別染料和參考顏色均具有近零吸收的一個(gè)顏色通道和其中所述染料和所述參考顏色均具有吸收的顏色通道；鑒別每一顏色通道中的所述染料與所述參考顏色之間的已知吸收比率；隔開(kāi)所述通道中的每一測(cè)試區(qū)域與非測(cè)試區(qū)域；并且通過(guò)所述近零吸收通道歸一化每一吸收通道以去除空間差異。所述比色紙質(zhì)傳感器是生物醫(yī)學(xué)紙質(zhì)傳感器。所述紙質(zhì)傳感器可包括多個(gè)軸向輻射測(cè)試區(qū)，其中所述軸向輻射測(cè)試區(qū)中的每一者由蠟質(zhì)墨阻擋壁分隔。所述軸向輻射測(cè)試區(qū)中的每一者中可以含有獨(dú)特測(cè)試試劑。參考區(qū)可環(huán)繞所述多個(gè)軸向輻射測(cè)試區(qū)?？傃b置區(qū)域可包括參考區(qū)區(qū)域和所述軸向輻射測(cè)試區(qū)區(qū)域的組合區(qū)域。所述軸向輻射測(cè)試區(qū)面積可為所述總裝置面積的至少37.5%。所述參考區(qū)區(qū)域進(jìn)一步包括隔開(kāi)所述軸向輻射測(cè)試區(qū)區(qū)域與所述校準(zhǔn)顏色區(qū)域的襯底區(qū)。
[0005]本發(fā)明再進(jìn)一步提供一種用于紙基傳感器的比色處理方法，其包含:拍攝用于比色反應(yīng)的比色紙質(zhì)傳感器的照片；通過(guò)圖像處理來(lái)鑒別紙質(zhì)傳感器的類型；鑒別染料和參考顏色均具有近零吸收的一個(gè)顏色通道和其中所述染料和所述參考顏色均具有吸收的顏色通道；鑒別每一顏色通道中的所述染料與所述參考顏色之間的已知吸收比率；隔開(kāi)所述通道中的每一測(cè)試區(qū)域與非測(cè)試區(qū)域；并且通過(guò)所述近零吸收通道歸一化每一吸收通道以去除空間差異。所述比色紙質(zhì)傳感器是生物醫(yī)學(xué)紙質(zhì)傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1表示一種類型的紙基傳感器或測(cè)試裝置；
[0007]圖2表示圖1的紙基傳感器的放大的部分剖面；
[0008]圖3展示例示性紙基測(cè)試裝置的頂部正視圖，所述例示性紙基測(cè)試裝置包括一個(gè)參考校準(zhǔn)顏色區(qū)域、多個(gè)測(cè)試區(qū)、多個(gè)墨阻擋體以及一個(gè)標(biāo)記區(qū)域；
[0009]圖4展示圖3中所示的例示性紙基測(cè)試裝置的底部正視圖；
[0010]圖5是根據(jù)本發(fā)明的紙基傳感器的分解視圖；
[0011]圖6是例示性甘油三酯測(cè)試紙質(zhì)傳感器；
[0012]圖7是紙質(zhì)傳感器裝置的一個(gè)代表性顯示和一種使用方法的描述；
[0013]圖8表示來(lái)自第一手機(jī)攝像頭的包括其相關(guān)紅色、綠色和藍(lán)色通道或光譜范圍的多個(gè)傳感器圖像；
[0014]圖9是可用于找到測(cè)試區(qū)域的紅色通道的二值圖；
[0015]圖10是歸一化圖像(根據(jù)紅色通道歸一化的藍(lán)色通道)和其相關(guān)分段式測(cè)試區(qū)域；
[0016]圖11是來(lái)自另一或第二手機(jī)攝像頭的與圖8中所示相同的傳感器圖像；
[0017]圖12是繪制來(lái)自第一手機(jī)攝像頭和第二手機(jī)攝像頭的經(jīng)處理的攝像頭讀數(shù)的所得信號(hào)相對(duì)于甘油三酯濃度的圖式。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1和2中所示的紙基傳感器或紙基測(cè)試裝置10是由紙、蠟以及試劑制成的小型生物醫(yī)學(xué)裝置，所述生物醫(yī)學(xué)裝置可以分析測(cè)試流體或測(cè)試液體(如血液、尿液和唾液)中的生物分析。疏水性阻擋壁16、18由滲透穿過(guò)紙質(zhì)20 (即，親水性基質(zhì))全部厚度以產(chǎn)生和隔開(kāi)(即，分隔)各種流體組件的蠟制成，所述流體組件如一系列測(cè)試區(qū)30、31、32、33、34、35、36、37，流體入口 40、41、42、43、44、45、46、47，輸送通道 50、51、52、53、54、55、56、57以及混合器或試劑。輸送通道50-57可以是延伸穿過(guò)親水性基質(zhì)紙20的疏水性(即，蠟質(zhì))通道。具有各種和/或不同濃度的各種試劑可以預(yù)沉積在測(cè)試區(qū)30-37上。在診斷過(guò)程期間，毛細(xì)力將測(cè)試流體70的部分拉到相關(guān)多個(gè)測(cè)試區(qū)30-37中，并且在接觸預(yù)沉積的試劑時(shí)，與測(cè)試流體70的相應(yīng)部分反應(yīng)。如果在測(cè)試流體70中存在特定被分析物，那么生成信號(hào)、顏色改變或色差；舉例來(lái)說(shuō)，在顏色密度由于被分析物濃度而變化的情況下產(chǎn)生色差或顏色改變。顏色改變或色差可以由成像裝置(如智能手機(jī)或攝像頭手機(jī))采集和記錄，并且隨后可以通過(guò)算法處理以基于裝置的校準(zhǔn)曲線或色標(biāo)來(lái)計(jì)算每一種被分析物的濃度。診斷結(jié)果和/或原始數(shù)據(jù)(如果圖像處理和診斷分析在服務(wù)器端上進(jìn)行)可以被上載到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，其中可以存儲(chǔ)使用者或患者的歷史以用于查詢并且可以進(jìn)行高階數(shù)據(jù)分析，其可以幫助檢測(cè)和預(yù)防不良健康狀況/疾病。應(yīng)了解，使用者的數(shù)據(jù)分析結(jié)果或預(yù)測(cè)分析結(jié)果可以用于傾向監(jiān)測(cè)、健康狀況篩選、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等；其結(jié)果可以包括非不良健康狀況。
[0019]紙基傳感器與傳統(tǒng)測(cè)試條帶相比具有若干優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試條帶是單次使用(每個(gè)條帶一次測(cè)試)，而紙質(zhì)傳感器可以多路復(fù)用(在一個(gè)裝置上多次測(cè)試)。傳統(tǒng)測(cè)試條帶需要比紙質(zhì)傳感器相對(duì)更多的測(cè)試流體。測(cè)試條帶由類似技術(shù)制造，而紙質(zhì)傳感器可以用數(shù)字方式印刷并且定量分析，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)更大的客戶化和個(gè)人化。
[0020]使用紙基傳感器是相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)試條帶在成本和多路復(fù)用方面提供優(yōu)點(diǎn)的新興技術(shù)。目前的紙基傳感器需要使用者提供一定量的測(cè)試液體(血液、尿液等)以確保測(cè)試的精確性。多路復(fù)用的水平通常受到印刷分辨率和所印刷蠟質(zhì)垂直壁/阻擋體的筆直性限制。另外，目前讀取比色信息的方法使用獨(dú)立手冊(cè)參考卡或使用在市場(chǎng)中可獲得的移動(dòng)應(yīng)用，其可能受到個(gè)別讀取裝置變化性(攝像頭、照明、光照條件、周圍光照條件等)的影響。至關(guān)重要的是提出用于紙基傳感器的新穎設(shè)計(jì)，所述設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)比目前在市場(chǎng)中可獲得的裝置更高的多路復(fù)用水平，并且