CN110431402B - 侧流测试系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种侧流测试系统，其具有光学读取器(11)、侧流芯(17)和计算机系统(13)。所述侧流芯包括多孔测试条带，所述多孔测试条带具有进入所述多孔测试条带中的读取窗口，从而暴露所述多孔条带的暴露区。所述光学读取器具有读取器壳体(11a)和狭槽，所述狭槽用于将所述芯插入所述读取器壳体中。所述光学读取器具有照明装置(15)，所述照明装置适合于在所述芯插入所述狭槽中时照亮所述多孔条带的所述暴露区。所述光学读取器还具有摄像机(14)，所述摄像机被配置成用于采集包括所述多孔条带的所述暴露区的一系列数字图像。所述计算机系统接收表示所述多个连续数字图像的像素数据集并且基于所述像素数据集来计算沿着所述多孔条带的所述暴露区的所述长度的湿润进展。

Description

侧流测试系统
技术领域
本公开涉及一种侧流测试读取器系统，其包括光学读取器和侧流芯。
背景技术
多年来，侧流测试已经广泛地尤其用于人类诊断和动物诊断两者内的诊断目的。一般来说，侧流测试相对快速且使用简单。典型地，侧流测试用于家庭测试、护理点测试或实验室使用的医学诊断。广泛推广且众所周知的应用是家庭妊娠测试。
侧流芯通常包括例如纸质、聚合物或其组合的多孔测试条带。侧流芯包括用于将液体样本施加到测试条带的采样区。通常，采样区包括衬垫或具有流体贮存器的衬垫，使得可以施加足够量的流体同时使条带溢流的风险低。在将液体样本施加到采样区之后，液体样本沿着测试条带的长度迁移。测试条带通常包括使用相对于流体的迁移传播的提及的顺序布置的测试标记区和对照标记区。测试标记区在对流体样本中的选定的目标分子(分析物)的阳性检出后改变光响应(例如，颜色或激发后发射)，并且对照标记区在被沿着条带流动的液体湿润后改变光响应。
测试条带可以例如包括共轭物区，该共轭物区包括在例如具有优化分析物(例如，抗原)与已经在粒子表面上固定的其化学伙伴(例如，抗体)之间的化学反应的目的的盐-糖基质中的生物活性粒子的干燥格式。样本流体溶解粒子并进一步沿着条带流动，同时与溶解的粒子混合并且可选的分析物与粒子结合。测试标记区包括被配置成捕获粒子和分析物的共轭物(或分析物本身)的固定的捕获分子。在样本流体到达测试标记区时，(可选的)分析物-粒子被捕获并且因此在测试标记区中累积。归因于粒子的标记物，测试标记区改变光响应。光响应的改变通常是颜色变化，但也可能是激发后的光发射变化，例如其中粒子包括Q-dot，和/或荧光变化。
在样本流体到达对照标记区时，粒子被对抗粒子(通常对抗粒子的抗原)培养的固定捕获分子捕获，并且可以证实测试已经完成。
鉴于可以在视觉上读出侧流芯，通常优选由能够读取测试标记区和对照标记区的光学读取器读出侧流芯。近来来，市场上已经出现用于读出侧流芯的许多不同的测试读取器，包括固定读取器和手持式读取器。这些读取器中的很多集中于提供准确的读出并将读取器制作较小以便护理点使用。
然而，对于很多读取，对测试标记区和对照标记区的最终读出可能无法提供完整的结果。因此，已经发现，可能存在由以下原因引起的很多误差：对液体样本的不正确采样、过度采样(添加太多流体)、湿润区中的衬垫错位或者例如通过在局部分支中迁移导致液体样本的错误迁移，例如绕过包括生物活性粒子的区域。
US2005036148描述了一种用于读取使用液体输送载体执行的测定的结果的测定结果装置，所述装置包括：至少一个光源，其能够发出入射在载体的两个或更多个空间分隔区中的至少一者上的光；光电检测器，其被定位成能够检测到源于两个区中的每一者的光并且生成表示相应区中的流体样本的存在与否的信号；以及计算电路，其响应于信号而：计算沿着载体流动的流体的流速；将计算的流速与上限和下限进行比较；并且如果计算的流速在上限和下限之外则拒绝测定结果。因此，读取器装置可以确定流体的流速。
发明内容
上述和其他需要由本公开的各方面满足，根据一方面，本公开提供一种侧流测试系统，其包括光学读取器、侧流芯和计算机系统，所述侧流芯具有近端部分和远端部分并且包括多孔测试条带，所述多孔测试条带包括和/或接触采样区和具有条带长度以及支撑所述多孔测试条带的芯壳体，其中所述芯壳体具有用于将液体施加到所述采样区的入口开口和在远端部分处进入所述多孔测试条带中的至少一个读取窗口，从而至少暴露所述多孔条带的暴露区，所述暴露区具有长度和宽度，所述暴露区至少包括在所述采样区远端的一部分。所述光学读取器包括读取器壳体以及用于将所述芯的至少所述远端部分插入到所述读取器壳体中的狭槽，所述光学读取器还包括照明装置，所述照明装置适合于在所述芯插入到所述读取器壳体的所述狭槽中时照亮所述多孔条带的所述至少一个暴露区，以及摄像机，所述摄像机被配置成用于采集包括所述多孔条带的所述暴露区的一系列数字图像，其中所述读取器被配置成用于传输每个数字图像作为像素数据集。所述计算机系统包括存储介质和处理器，所述处理器被配置成用于接收表示所述多个连续数字图像的所述像素数据集并且基于所述像素数据集来计算沿着所述多孔条带的所述暴露区的所述长度的湿润进展。
因此，本公开的各方面提供如由本文中以其他方式详述的优点。
附图说明
在这样概括地描述了本公开的各方面后，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制并且其中：
图1是本公开的侧流测试系统的一方面的示意透视图；
图2是本公开的侧流测试系统的一方面的示意图示；
图3a和图3b示出了适合于本公开的一方面的侧流芯的多孔测试条带的示例；
图4a、图4b和图4c示出了适合于本公开的侧流测试系统的一方面的侧流芯的示例；
图5是像素数据集的列的平均值随与多孔测试条带的宽度对准并包括暴露区的沿着水平位置的列的位置变化的曲线图；
图6是来自相应像素数据集的确定的行‘W像素值变化的曲线图，其中已经从这些相应像素数据集的像素值中减去前一像素数据集的像素值；
图7是来自相应像素数据集的确定的行‘W像素值变化的另一曲线图，其中已经从这些相应像素数据集的像素值中减去前一像素数据集的像素值；
图8是确定的流速随暴露区中的多孔测试条带的长度位置的变化的示例的曲线图；
图9是确定的流速随暴露区中的多孔测试条带的长度位置的变化的另一示例的曲线图；
图10是确定的流速随暴露区中的多孔测试条带的长度位置的变化的又一示例的曲线图；
图11是本公开的侧流测试系统的一方面的计算过程的过程图；以及
图12是本公开的侧流测试系统的一方面的另一计算过程的过程图。
具体实施方式
现将在下文参考附图更全面地描述本公开的各方面，附图中示出了本公开的一些但非所有方面。实际上，本公开可以以许多不同的形式体现，并且不应当被解释为限于本文阐述的方面；相反，提供这些方面是为了使本公开满足适用的法律要求。相同的数字始终指代相同的元件。
本公开的目标是提供一种侧流测试系统，其包括光学读取器和侧流芯，所述系统提供非常准确的读出并具有验证侧流芯测试运行的高性能。
在一方面，目标是提供一种能够检测出侧流芯测试运行中的误差已经发生还是正在发生的侧流测试系统。
在一方面，目标是提供一种能够检测出侧流芯中的液体样本的错误迁移已经发生还是正在发生的侧流测试系统。
在本公开的一方面，目标是提供一种以简单且经济可行的方式并以高准确性和责任缓解上述问题的至少一个的侧流测试系统。
这些和其他目标已经如本公开中描述的被解决，如在权利要求中定义且如下文所公开。
本公开的一方面的侧流测试系统包括光学读取器、侧流芯和计算机系统。
侧流芯具有近端部分和远端部分并且包括多孔测试条带，所述多孔测试条带包括采样区和/或与采样区接触。多孔测试条带具有条带长度，所述条带长度大致上被限定为流体在施加到采样区后将前进的方向。侧流芯包括支撑多孔测试条带的芯壳体。芯壳体具有用于将液体施加到采样区的入口开口。芯壳体具有在远端部分处的对多孔测试条带的至少一个读取窗口，从而至少暴露多孔条带的暴露区。暴露区具有长度和宽度(也被称为竖直长度和水平宽度，其中术语“竖直和水平用作相对术语)。暴露区的长度方向被限定为施加到采样区的流体在多孔测试条带的暴露区中的传播方向。暴露区包括相对于采样区定位在远端的多孔测试条带的至少一部分。
此类侧流芯一般是已知的，并且原则上，任何此类侧流芯都可以应用在所述系统中。下文描述其他优选的侧流芯。
光学读取器包括读取器壳体和狭槽，所述狭槽用于将芯的至少远端部分插入读取器壳体中。光学读取器还包括：照明装置，其适合于在芯被插入读取器壳体的狭槽中时照亮多孔测试条带的至少一个暴露区；以及摄像机，其被配置成采集包括多孔测试条带的暴露区的一系列数字图像(也被称为帧)。光学读取器被配置成用于传输每个数字图像作为像素数据集。有利地，读取器的摄像机将像素数据集传输到计算机系统。
短语“像素数据集”在本文中用来意指具有相同时间属性的多个像素数据。像素数据集优选地是由摄像机采集的单个数字图像的相应像素的数据。
计算机系统包括存储介质和处理器，所述处理器被配置成接收多个连续数字图像的像素数据集并且基于像素数据集来计算沿着多孔条带的暴露区的长度的湿润进展。计算机系统优选地被配置成将像素数据集存储在存储介质上。
已经发现，本公开的侧流测试系统提供对多孔测试条带的湿润进展的极准确确定，并且同时表明侧流芯测试运行中的误差已经发生还是正在发生。可以跟随湿润锋的进展以确保多孔测试条带在其整个宽度上被湿润，而没有绕过多孔测试条带的一部分的不合需要的旁通流。
因此，可以立即观察到侧流芯中的液体样本的任何错误迁移，并且可以终止并丢弃测试，或者替代地，如果只是绕过多孔测试条带的次要部分，则可以调整结果。由此，用户可以节省时间并且同时获得非常准确且可靠的结果。
侧流测试系统由此提供了用于验证侧流芯测试运行的有价值的验证工具。
此外，侧流测试系统还提供了用于验证一批侧流芯的验证工具。通常，侧流芯以例如10.000或1000的批量生产。大量生产有时会导致系统误差。例如，生产可以包括从多孔材料带或护套切割多孔测试条带，并且测试的化学物质可以在切割测试条带之前或之后沉积到多孔材料上，并且条带此后安装在壳体中。
化学物质的沉积在量和/或位置上碰巧不是完全正确的，和/或多孔材料可能有变形或者可能会影响流体在多孔材料中的迁移的其他材料瑕疵。
因此，有时一批侧流芯中的很多件可能有瑕疵，并且因此通过使用本公开的侧流测试系统的实施例验证来自一批的一些侧流芯，可以容易发现任何系统瑕疵。
因此，已经发现侧流测试系统对于验证测试运行来说非常有价值并且同时节省时间，因为在测试运行中可以很早发现瑕疵并且还因为以下事实：由于测试运行的验证确保实际上所有经验证和认可的测试运行可能是高度可靠的，因此可以减少测试运行的数量。
短语“测试运行”在本文中用来意指执行侧流测试，包括将样本流体施加到侧流芯的采样区并观察暴露区中的湿润进展。
术语“基本上”在本文中应被认为意指包括普通产品差异和公差。
术语“约”一般用来包括测量不确定性内的内容。当用在范围中时，术语“约”在本文中应被认为意指测量不确定性内的内容被包括在该范围中。
术语“液体样本”或“样本”或“测试液体”意指含有样本的任何液体，包括含有诸如分散物和悬浮物的固体部分的液体样本。在执行方法时样本包括液体。
贯穿说明书或权利要求，除非上下文另外指明或要求，否则单数涵盖复数。
术语“测试”和“测定”可互换使用。
术语“被配置成用于”或“被配置成”在本文中用来意指讨论中的事项被具体地构建、设计或编程为执行讨论中的目的。
侧流芯原则上可以是适合于与读取器一起使用的任一种侧流芯。
侧流芯的远端部分是侧流芯的在摄像机的光场内的部分，并且侧流芯的近端部分是与该部分相反的待插入读取器的狭槽中的部分。通常，侧部部分将不完全插入读取器中，而是将从中突出以便于插入读取器和从读取器移除。有利地，到采样区的入口将在侧流芯的近端部分处。在实施例中，当侧流芯完全地插入时，到采样区的入口将在侧流芯的近端部分处、位于从读取器突出的位置。由此，在侧流芯已经完全插入读取器中之后，可以将流体样本添加到采样区。替代地，在将侧流芯插入读取器的狭槽之前或在侧流芯部分地插入读取器的狭槽中时，可以将流体样本添加到采样区。
多孔测试条带可以是任一种多孔测试条带，诸如通常应用于侧流测试条带的类型。多孔测试条带可以是一件式的，或者它可以包括进行接触以便流体迁移的两个或更多个区段。在现有技术中，已知用于侧流测试的大量测试条带，并且在实施例中，可以从此类已知的测试条带中选择多孔测试条带。在实施例中，多孔测试条带从其近端朝向其远端包括被布置在采样区处的采样衬垫、具有带标记粒子的共轭物衬垫、可选地承载测试区和/或对照区的多孔薄膜(例如，硝化纤维的)以及可选地包括吸附剂衬垫的流体槽。所有的衬垫和薄膜可以例如施加到背板上，所述背板将元件保持在相对位置以确保条带的湿润迁移。
采样衬垫可以例如是纤维素和/或玻璃纤维的，并且样本施加在这个衬垫上以开始测定。它的功能是将样本液体向下游朝向共轭物衬垫输送。采样衬垫可以包括用于预处理液体样本(例如，用于分离样本成分、除去干扰、调整pH等)的部件或特征件。
共轭物衬垫可以例如是玻璃纤维、纤维素、聚酯或者包括这些纤维中的一种或多种的混合物的，并且共轭物衬垫包括被配置成用于结合到感兴趣的分析物的带标记粒子(共轭物)。在测定是竞争性测定的情况下，采样衬垫或邻近共轭物衬垫的另一个衬垫可以携载竞争分子或粒子。带标记粒子在与液体样本接触后从共轭物衬垫中释放并结合到分析物或竞争分子/粒子。
用于将液体施加到采样区的入口开口可以例如是芯壳体中的开口。入口开口优选地足够施加一滴液体样本，和/或入口开口可以被成形为通过毛细管效应将样本吸入采样区中。
入口开口和读取窗口通常是进入多孔条带中的单独开口，以确保将液体样本准确地施加到采样区，然而，在一个实施例中，入口开口和读取窗口是一致的，例如，具有连接入口开口和读取窗口的窄带形开口。
芯壳体具有支撑多孔测试条带的目的，并且优选地，芯壳体是聚合物的，诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)或聚苯乙烯(PC)。暴露区周围的芯壳体的表面可以有利地具有光反射性质，所述光反射性质在来自照明装置的照明光方面与多孔测试条带的光反射性质显著不同。
照明装置可以包括任一种照明光源，诸如一个或多个二极管和/或激光源。出于成本原因，诸如led的二极管是优选的。照明装置可以有利地被配置成用于优选地通过闪光照明来照亮多孔测试条带的暴露区。
照明光可以具有任何带宽，优选地包括在400nm至2600nm内的光的电磁波，并且优选地包括在约400nm至约700nm(诸如约500nm至约600nm)的可见光范围内的电磁波长。
摄像机可以例如是网络摄像机，即，将其图像实时地流传输到计算机(此处为计算机系统)的摄像机。鉴于术语网络摄像机从本质上说意味着相机连接到网络，如本文所使用的术语意味着相机将其图像实时地流传输到计算机系统。
摄像机可以包括一个或多个镜头以及图像传感器(例如，采用像素传感器阵列的形式)和支撑电子器件。
图像传感器可以例如是CMOS或CDD。为了确保合适的像素数据集来获得对湿润进展的快速且准确确定，摄像机可以有利地是二维像素阵列摄像机，在2个维度中的每一个上具有优选地彼此独立的50个以上(诸如100个以上)像素。
支撑电子器件被配置成从传感器读取图像并将其传输到计算机系统。
摄像机可以有利地固持在读取器壳体中的固定位置。在实施例中，摄像机相对于插入的芯布置在固定位置。
在实施例中，摄像机可以具有适合于读取不同形状和设计的侧流芯的两个或更多个位置。在测试运行期间，摄像机应有利地固持在固定位置。
有利地，摄像机被配置成用于以至少约0.1Hz的帧速率(图像速率)操作，诸如至少约1Hz、诸如至少约10Hz、诸如至少约25Hz、诸如至少约50Hz、诸如至少约90Hz。期望的帧速率在很大程度上取决于要执行的测试和多孔测试条带的性质，诸如湿润性质。已经发现，对于很多测试运行，例如15Hz或更少或者甚至0.2Hz或更少的相对低帧速率可能足以在流体向下游迁移通过多孔测试条带时提供对湿润锋的非常准确的确定。
湿润锋的速度(流速)通常可以在约0.1至约0.001cm每秒的范围内。流速主要取决于多孔测试条带。通常，多孔条带有几厘米长，一般约3至8cm或更长。
在实施例中，可以选择帧速率以提供在湿润锋从更靠近采样区的暴露区的第一端前进到更远离采样区的暴露区的第二端的时间期间，采集多孔条带的暴露区的至少5个(诸如至少10个、诸如至少25个或甚至至少100个)图像数据集。
从暴露区的第一端到第二端的距离可以有利地为至少约1cm，诸如至少约2cm、诸如至少约3cm。
在实施例中，可以选择帧速率以提供在湿润锋从暴露区的第一端前进到测试区或对照区中的至少一个的时间期间，采集多孔条带的暴露区的至少5个(诸如至少10个、诸如至少25个或甚至至少100个)图像数据集。
从暴露区的第一端到测试区或对照区中的至少一个的距离可以有利地为至少约0.5cm，诸如至少约1cm、诸如至少约2cm、诸如至少约3cm。
在实施例中，摄像机包括像素传感器阵列，诸如CMOS或CDD，像素传感器阵列包括二维像素阵列。
相机的二维像素传感器阵列在下文被称为N×M像素阵列。摄像机有利地包括具有N像素行和M像素列的像素阵列。为了高清晰度，一般期望的是像素阵列具有相对高的填充因数，诸如至少约50％(诸如至少约75％)的填充因数。
图像传感器的填充因数是像素的光敏面积与其总面积的比率，或者对于没有显微镜头的像素，填充因数被确定为光电二极管区域与总像素区域的比率。
计算机系统可以是单个计算机或者数据通信的一组计算机。在实施例中，计算机系统包括包封在读取器壳体中的计算机。在实施例中，整个计算机系统被包封在读取器壳体中或者在连接到读取器壳体的壳体中。
在接收到表示像素数据集的像素数据集后，计算机系统有利地被配置成用于存储接收到的像素数据集。
像素数据包括每个像素的至少一个值。处理器可以包括用于检测和校正有缺陷的像素值例如以补偿噪声或感测缺陷的算法。在实施例中，处理器被配置成用于识别像素误差并且通过用邻近像素的平均值替换所识别的像素误差值来补偿此类像素误差。
像素值可以是表示由像素感测到的总光强度的值(例如，收集到的光子的数量)。在实施例中，像素值表示某一波长范围(例如，绿光、蓝光或红光)的强度。
在实施例中，相机包括多个感光单元(photosite)，其中感光单元中的每一个可以表示一个像素，或者一组四个感光单元表示一个像素。感光单元可以例如包括滤光器，例如采用形成感光单元的拜耳阵列的滤色器阵列的形式，包括红绿和绿蓝滤光器的交替行。每一组四个像素可以例如形成一个像素。
为了高分辨率，优选像素值为像素的总光强度的值。
在要在测试区和/或对照区处观察到的共轭物的标记具有某一颜色(例如，红色)的情况下，处理器可以使用这个某一颜色(红色)波长范围的强度对测试区和/或对照区处的像素值进行单独处理。由此，对照标记和/或测试标记将非常快速且以高准确性显露，例如用于定性确定且可选地也用于定量确定，例如以便发现液体样本中的分析物的浓度。
处理器被配置成用于处理表示多个连续数字图像的像素数据集，并且基于相应像素的像素值的变化，处理器被配置成用于计算沿着多孔条带的暴露区的长度的湿润进展。处理器可以同时确定多孔测试条带的湿润在其整个宽度上是否完整，或者流体样本是否绕过多孔测试条带的一部分。
已经发现，即使在样本透明的情况下，在湿润时多孔测试条带的光反射性质也会改变。因此，通过确定从一个图像到下一图像的光反射的变化，可以由侧流测试系统以极高的准确性监测沿着多孔条带的暴露区的长度的湿润进展。
在实施例中，摄像机相对于多孔测试条带的长度布置，使得其行像素N和列像素M至少在暴露区中分别与多孔条带的宽度和长度对准。由此，N像素行和M像素列限定与测试条带的长度对准的L像素列和与测试条带的宽度对准的N像素行。因此，L像素列表示沿着测试条带的长度的线，并且W像素行表示与测试条带的长度正交的线。
在实施例中，已经发现，计算机系统可以选择列L和行W，而不要求相机的像素阵列与多孔测试条带的宽度和长度对准。在这个实施例中，处理器被配置成用于确定沿着多孔测试条带的长度对准的相机像素阵列的像素列的最佳拟合并将这些限定为L像素列，并且处理器被配置成用于确定正交于多孔测试条带的长度对准的相机像素阵列的像素行的最佳拟合并将这些限定为L像素行。
在实施例中，处理器被配置成用于通过方法来限定像素传感器阵列的L像素列和W像素行，所述方法包括比较像素数据集的像素值并确定多孔条带相对于相机的像素阵列的取向并且限定与条带的长度对准的L像素列和与条带的宽度对准的W像素行。这个实施例甚至在芯移动或没有准确地定位的情况下也确保良好的读取。
处理器可以利用多孔测试条带相对于读取窗口周围的壳体的光反射性质的差异，并且通过发现类似值的邻近像素和非类似值的邻近像素，处理器可以识别读取窗口的宽度并且由此识别多孔测试条带的取向。
在实施例中，处理器被配置成用于通过方法来比较像素数据集的像素值，所述方法包括针对多个相机像素行中的每一个确定平均值或平均相机行像素值并且确定具有高于或低于相机行像素值至少10％的像素值的像素，诸如确定具有高于或低于相机行像素值至少25％的像素值的像素，诸如高于或低于相机行像素值至少25％、诸如至少50％、诸如至少100％、诸如至少200％。
处理器不需要处理所有相机像素行的像素值。例如，在实施例中，处理器被配置成用于确定每5个至20个相机像素行的平均值或平均相机行像素值，并且由此，处理器外推多孔测试条带取向。
在实施例中，处理器被配置成用于确定具有高于或低于相应的平均值或平均相机行像素值至少10％的像素值的多个相机像素行中的每一个的第一像素和最后像素，诸如高于或低于相应的平均值或平均相机行像素值至少25％、诸如至少50％、诸如至少90％、诸如高于相应的平均值或平均相机行像素值至少100％、诸如至少200％。处理器有利地被配置成用于基于多个相机像素行中的每一个的确定的第一像素和最后像素的位置来确定多孔条带的取向。处理器将识别多个相机像素行中的每一个的第一像素和最后像素以及它们的位置，并且在许多这些位置沿着直线或曲线对准的情况下，这个线将被识别为多孔条带的或者多孔测试条带的读取窗口和/或暴露区的边缘。
在实施例中，侧流芯包括对准基准标记，其具有与暴露区周围的壳体的反射率相差至少10％(诸如至少50％、诸如至少100％、诸如至少200％)的反射率。处理器被配置成用于确定收集从对准基准标记反射的光子的多个相机像素行的像素，并且基于收集从对准基准标记反射的光子的确定的像素的位置，处理器被配置成用于确定多孔条带的取向。基准标记可以有利地是非对准标记，以提供可以容易确定侧流芯相对于摄像机的取向。在实施例中，基准标记可以包括沿着读取区边缘的线或点线。基准标记可以例如具有与读取窗口周围的区域中的芯壳体的颜色不同的颜色，并且在处理中应用的像素值可以优选地是表示基准标记的颜色(诸如红色)的强度的像素值。
已经发现，处理器可以被配置成用于从一个像素数据集的像素值限定L像素列和W像素行。替代地并且为了增加准确性，处理器可以被配置成用于从两个或更多个像素数据集的像素值限定L像素列和W像素行。
在计算机系统包括表示侧流芯的几何形状的数据(包括读取窗口的大小)的情况下，处理器可能够以甚至更高的准确性限定L像素列和W像素行，并且用于处理器处理所需的相机像素行的数量可以相对低，诸如5个至50个相机像素行，诸如10个至40个相机像素行。
有利地，处理器被配置成用于在采集系列数字图像的图像时连续地接收多个连续数字图像的像素数据集，例如通过数据的实时流传输。由此，可以使用网络摄像机，并且相机无需临时地存储数据。
在实施例中，处理器被配置成用于在一个或多个批次的像素数据中接收多个连续数字图像的像素数据集。这个实施例可以提供由数据传输引起的减少的误差率。这个实施例可以期望用于验证侧流芯批次。
在实施例中，表示图像的每个像素数据集包括多个L*M像素中的每一个的像素值。像素数据可以包括相应的红色、蓝色和绿色的子像素值，诸如表示强度的值。
在实施例中，每个像素的这些子像素值中的一个表示像素值。在实施例中，像素值是从子像素值中导出的值，诸如子像素值的总和或子像素值的加权总和。例如，在期望增加对红色的敏感性的情况下(例如，为了检测到红色基准标记、红色测试标记和/或红色对照标记)，红色可以比其他颜色的权重更高。
有利地，每个像素数据集与表示系列图像的相应图像的采集时间的时间属性相关联。由此，处理器可以将选定的像素的像素值与具有不同时间属性的对应像素的像素值进行比较。
在实施例中，系列帧的每个像素数据集与表示系列图像的相应图像的相对采集时间的相对时间属性相关联。
在实施例中，系列帧的每个像素数据集与表示系列图像的相应图像的实际采集时间的实际时间属性相关联。
在实施例中，系列帧的一个或多个像素数据集与系列图像的相应图像的实际采集时间相关联。优选地，表示一系列的第一帧的像素数据集与实际采集时间相关联。剩余像素数据集中一个或多个的每一个可以有利地与表示相对于前一帧(诸如，一系列的第一帧)的实际采集时间的相对采集时间的相对时间属性相关联。
在实施例中，处理器被配置成用于将系列数字图像的两个或更多个像素数据集的至少一个l，w像素的像素值进行比较，以确定像素数据集的时间属性，其中l，w像素值数据相对于来自前续或后续像素数据集的对应像素的l，w像素值不同。术语“w，l像素值”或“l，w像素值”意味着W像素行和L像素列的坐标系中的位置l，w/w，l处的像素的值。
通过比较系列数字图像的两个或更多个像素数据集的至少一个l，w像素的像素值，处理器可以确定在多孔测试条带处的对应于l，w像素的位置(即，多孔测试条带处的反射了由像素传感器捕获的表示w，l像素的光子的位置)处光反射因湿润而改变的时间。
在实施例中，处理器被配置成用于针对系列数字图像的两个或更多个像素数据集计算选定的W，l对准像素行的平均值或平均行像素值。短语“W对准像素行”用来指代与条带的宽度对准的限定的W像素行，并且短语“L对准像素列”用来指代与条带的长度对准的限定的L像素列。
处理器优选地还被配置成用于比较相应像素数据集的W对准像素行的平均值或平均行像素值，以确定像素数据集的时间属性，其中W对准像素行的平均行像素值相对于前续或后续像素数据集的W对准像素行的平均行像素值不同。
在实施例中，处理器被配置成用于从前一或后一像素数据集的相应像素值中减去一个像素数据集的相应像素值，并且确定任一像素值是否改变且如果是的话则确定与已经发生改变的像素数据集相关联的时间属性以及优选地改变的像素位置。处理器还可以被配置成用于将像素改变的位置与侧流芯且具体地侧流芯的读取区处的位置相关以确定湿润进展。
处理器可以有利地被配置成用于从后一像素数据集的相应像素值中减去一个像素数据集的相应像素值，并且确定任一像素值是否改变且如果是的话则确定与已经发生改变的像素数据集相关联的时间属性以及侧流芯且具体地侧流芯的读取区处的相关位置。优选地，处理器被配置成用于在接收到数据集时以连续的步骤从后一(优选地最近接收到的)像素数据集的相应像素值中减去前一像素数据集的相应像素值，并且确定任一像素值是否改变且如果是的话则确定与已经发生改变的后一或最近像素数据集相关联的时间属性以及侧流芯且具体地侧流芯的读取区处的相关位置，并且由此确定湿润进展。
同时，处理器可以有利地被配置成用于例如通过确定一个或多个有效性参数来确定湿润的质量，诸如检测湿润在多孔测试条带的整个宽度上是否完整、多孔测试条带的某一区段是否被绕过、多孔测试条带的某一区段或部分是否被液体样本溢流、沿着多孔测试条带的迁移是否不均一或不均匀和/或可能影响测试运行的有效性的其他特征。计算机系统可以包括有效性参数中一个或多个的每一个的阈值，并且处理器可以确定一个或多个有效性参数是否满足阈值。
在实施例中，处理器被配置成用于选择W像素行中一个或多个的每一个的像素子组，该像素子组被称为‘W像素。‘W像素子组有利地被选择为对应于在暴露区处的多孔测试条带的宽度，即，‘W像素包括被布置成收集从在暴露区处的多孔测试条带反射的光子的像素。为了甚至更高的准确性，与邻近暴露区处的多孔测试条带的边缘的区域相对应的行的多个W像素(即，被布置成收集从邻近暴露区处的多孔测试条带的边缘的区域反射的光子)可以不包括在‘W像素子组中。
以相同的方式，处理器可以被配置成用于选择L像素列中一个或多个的每一个的像素子组，该像素子组被称为‘L像素。‘L像素子组有利地被选择为对应于在暴露区处的多孔测试条带的长度，即，列W像素的‘L像素包括被布置成收集从在暴露区处的多孔测试条带反射的光子的像素。为了甚至更高的准确性，与邻近暴露区处的多孔测试条带的顶边缘或底边缘的区域相对应的列的多个L像素(即，被布置成收集从邻近暴露区处的多孔测试条带的顶边缘或底边缘的区域反射的光子)可以不包括在‘L像素子组中。
在实施例中，处理器被配置成用于确定包括与条带的长度对准的L像素列和与条带的宽度对准的W像素行的子阵列的多孔区像素阵列，多孔区像素阵列包括与条带的长度对准的L’像素列和与条带的宽度对准的W’像素行。
在实施例中，多孔区像素阵列包括被布置成收集从在暴露区中的多孔测试条带反射的光子的基本上所有像素。
在实施例中，多孔区像素阵列仅包括被布置成收集从在暴露区中的多孔测试条带反射的光子的一些像素，诸如被布置成收集从多孔测试条带反射的光子的像素的约10％至99％、诸如约20％至约90％、诸如约30％至约80％。
有利地，多孔区像素阵列包括未被布置成收集从多孔测试条带反射的光子的像素的不到10％、优选地不到5％、更优选地不到2％。
在实施例中，处理器被配置成用于从至少一个像素数据集确定多孔区像素阵列的至少多个W’像素行。优选地，处理器被配置成用于从至少一个像素数据集确定多孔区像素阵列的至少50％、诸如至少80％、诸如基本上整个多孔区像素阵列。
通过将处理器编程为确定多孔区像素阵列并执行像素值的比较以确定如上文公开的湿润进展和/或湿润参数，最终的验证和/或确定可以甚至更准确并且可以甚至更快速地确定。
在实施例中，处理器被配置成用于从一系列帧的2个或更多个像素数据集(诸如至少5个像素数据集、诸如8个至50个像素数据集、诸如10个至25个像素数据集)确定多孔区像素阵列。
在实施例中，处理器被配置成用于从一个单个像素数据集确定多孔区像素阵列。
在实施例中，用于执行一个或多个确定的至少一个像素数据集包括在湿润采样区之前或在完全湿润多孔条带之前采集的图像的像素数据集。
在实施例中，用于执行一个或多个确定的至少一个像素数据集包括在暴露区中的多孔条带被完全湿润之后采集的图像的像素数据集。
在实施例中，处理器被配置成用于通过配置来确定多孔区像素阵列，所述配置包括确定平均值或平均行W像素值并且确定相对于平均值或平均行W像素值具有高于或低于预选阈值的像素值的W行的像素。预选阈值可以从用户采集和/或由计算机系统存储。阈值可以例如是处理器被配置成用于确定具有高于或低于行W像素值至少10％的像素的W行的像素，诸如确定具有高于或低于行W像素值至少25％的像素值的像素，诸如高于或低于平均值或平均行W像素值至少25％、诸如至少50％、诸如至少100％、诸如至少200％。
除非另有说明，否则术语“行W像素值”意指平均值或平均行W像素值。
在多孔测试条带比读取窗口周围的侧流芯壳体的材料反射更低的用于强度值的光波强度的情况下，处理器将确定低于阈值的值，且反之亦然。在读取窗口周围的侧流芯壳体的材料具有不同反射性质的不同区域的情况下，使用这些的平均值来选择阈值。
在实施例中，处理器被配置成用于将W像素行的像素值与该行的行W像素值进行比较、针对多个W像素行重复这个过程并且确定具有高于或低于相应的行W像素值的像素值的相应W像素行的像素，例如，确定具有高于或低于相应行W像素值至少10％的像素值的W像素行的像素。
在实施例中，处理器被配置成用于确定具有高于或低于预选阈值的像素值的多个W像素行中的每一个的第一像素和最后像素。有利地，处理器还被配置成用于基于多个W像素行中的每一个的确定的第一像素和最后像素的位置来至少确定多孔区像素阵列的多个W’像素行。处理器可以例如被配置成用于确定多孔区像素阵列的至少50％、诸如至少80％、诸如基本上整个多孔区像素阵列。
在实施例中，侧流芯包括暴露区基准标记，并且处理器被配置成用于至少部分地基于来自暴露区基准标记的反射来确定多孔区像素阵列。
在实施例中，侧流芯包括暴露区基准标记，其具有与暴露区周围的壳体的反射率相差至少100％、诸如至少200％的反射率。处理器有利地被配置成用于确定收集从暴露区基准标记反射的光子的多个行W像素的像素，并且基于收集从暴露区基准标记反射的光子的确定的像素的位置，确定多孔区像素阵列。
通过使用具有这种暴露区基准标记的侧流芯，不管多孔测试条带的反射如何，处理器都可以以高准确性确定多孔区像素阵列。在计算机系统包括表示暴露区基准标记与暴露区之间的距离的数据的情况下，可以使用相对少量的计算机能力非常快速地确定多孔区像素阵列。
暴露区基准标记和上述对准标记可以是相同或不同的标记。
在实施例中，处理器被配置成用于通过配置来确定多孔区像素阵列，所述配置包括确定平均值或平均列L像素值并且确定具有高于或低于如上所述用于确定行W像素值的预选阈值的像素值的L像素列的像素。
在实施例中，阈值可以是处理器被配置成用于确定具有高于或低于列L像素值至少10％的像素的列的像素，诸如确定具有高于或低于行W像素值至少25％的像素值的像素，诸如高于或低于平均值或平均列L像素值至少25％、诸如至少50％、诸如至少100％、诸如至少200％。
除非另有说明，否则术语“列L像素值”意指平均值或平均列L像素值。
在多孔测试条带比读取窗口周围的侧流芯壳体的材料反射更低的用于强度值的光波强度的情况下，处理器将确定低于阈值的值，且反之亦然。在读取窗口周围的侧流芯壳体的材料具有不同反射性质的不同区域的情况下，使用这些的平均值来选择阈值。
在实施例中，处理器被配置成用于将L像素列的像素值与该列的列L像素值进行比较、针对多个L像素列重复这个过程并且确定具有高于或低于相应的列L像素值的像素值的相应L像素列的像素，例如，确定具有高于或低于相应列L像素值至少10％的像素值的L像素列的像素。
在实施例中，处理器被配置成用于确定相对于列L像素值具有高于或低于阈值的像素值的多个L像素列中的每一个的第一像素和最后像素，并且基于多个L像素列中的每一个的确定的第一像素和最后像素的位置，至少确定多孔区像素阵列的多个L’像素行，优选地确定多孔区像素阵列的至少50％、诸如至少80％、诸如基本上整个多孔区像素阵列。
在实施例中，侧流芯包括暴露区基准标记，其具有与暴露区周围的壳体的反射率相差至少100％、诸如至少200％的反射率，并且处理器被配置成用于确定收集从暴露区基准标记反射的光子的多个L像素列的像素，并且基于收集从暴露区基准标记反射的光子的确定的像素的位置，确定多孔区像素阵列。
在实施例中，处理器被配置成用于从多个行W’像素值中的每一个导出导出行W’像素值。导出行W’像素值可以通过任何数学方法导出，并且优选地通过增加相应行W’像素值之间的潜在差异的方法导出。
在实施例中，处理器被配置成用于通过确定行W’像素值的均值或通过确定行W’像素值的平均值、可选地省去更靠近多孔区像素阵列的边缘的像素的多个像素值来导出导出行W’像素值。
在实施例中，处理器被配置成用于通过将W’像素的值彼此相乘来导出导出行W’像素值。
在实施例中，处理器被配置成用于通过使更靠近行的中间的多个W’像素的值权重高于更靠近多孔区像素阵列的边缘的‘W像素来导出导出行W’像素值。
在实施例中，处理器被配置成用于针对一个或多个W’像素行，将多个像素数据集的对应W’行的导出行W’像素值进行比较、识别从一个像素数据集到下一像素数据集相差超过阈值的对应W’行的导出行W’像素值，并且针对每个所识别的导出行W’像素值，确定下一像素数据集的时间属性且优选地识别W’像素行的位置。
由此，侧流测试系统可以以极高的准确性确定多孔测试条带的暴露区的选定区域被湿润的时间。
导出行W’像素值可以通过如上所述将W对准像素行的平均值或平均行像素值进行比较来处理，以执行对上述多孔测试条带湿润的对应确定。
在实施例中，处理器被配置成用于针对数目ni个至nj个W’像素行中的每一个，将多个像素数据集的对应W’行的导出行W’像素值进行比较、识别从一个像素数据集到下一像素数据集相差超过阈值的对应W’行的导出行W’像素值并且针对每个所识别的行W’像素值，确定W’像素行的位置和可选地下一像素数据集的时间属性。
ni至nj个W’像素行的i和j数可以由用户选择或者预先编程。优选地，j减i为至少5、优选地至少10、更优选地至少20。“i”可以为1(第一行)，或者它可以具有更大的数值，诸如5或10。
由此，侧流测试系统可以确定湿润进展和/或湿润锋的速度(流速)。
术语“湿润锋”意味着在液体样本沿着暴露区中的多孔测试条带迁移时液体样本的前面。
通过处理多个像素数据集的对应W’行的导出行W’像素值，侧流测试系统可以被配置成用于确定湿润进展和/或湿润锋的速度(流速)，以及根据湿润锋确定湿润的一个或多个质量参数，例如，流速。
在实施例中，处理器被配置成用于处理多个像素数据集的对应W’行的导出行W’像素值，由此确定湿润的质量，例如通过确定一个或多个有效性参数，诸如检测湿润在多孔测试条带的整个宽度上是否完整、多孔测试条带的某一区段是否被绕过、多孔测试条带的某一区段或部分是否被液体样本溢流、沿着多孔测试条带的迁移是否不均一或不均匀和/或可能影响测试运行的有效性的其他特征。计算机系统可以包括有效性参数中一个或多个的每一个的阈值，并且处理器可以确定一个或多个有效性参数是否满足阈值。
在实施例中，处理器被配置成用于将像素数据集的多个W’行中的每一个的导出行W’像素值彼此进行比较，以确定导出行W’像素值沿着ni个至nj个W’像素行从一行到下一行是否不同。处理器有利地被配置成用于针对下一像素数据集重复处理。由此，处理器可以确定湿润进展和/或上述质量参数中的一个或多个。具体地，处理器可以根据相应的像素数据集的时间属性来确定湿润锋的位置。
在实施例中，处理器被配置成用于从前一或下一像素数据集的对应值中减去像素数据集的值，并且确定改变超过阈值的像素值和/或导出像素值。
在实施例中，处理器被配置成用于从前一或下一像素数据集的对应像素中减去像素数据集的多孔区像素阵列像素的值，并且确定改变超过阈值的多孔区像素阵列的像素值和/或导出像素值。
处理器可以有利地被配置成用于从多个行W’像素值中的每一个中导出导出行W’像素值，并且从前一或下一像素数据集中减去像素数据集，并且确定已经改变的导出行W’像素值以及优选地具有改变的导出行W’像素值的像素W’行的位置和像素数据集或下一像素数据集的时间属性。
由此，处理器可以以高准确性使用相对低的计算机处理能力确定湿润进展和/或湿润质量参数。
归因于非常快速的处理，可以实时地执行处理并且因此可以立即地发现测试运行中的任何故障或误差，并且可以可选地立即终止测试运行，由此为用户节省时间。
在实施例中，处理器被配置成用于确定包括改变超过阈值的像素值的行，并且确定包括具有改变的像素值的像素的像素W’行或像素W行的位置以及像素数据集或下一像素数据集的时间属性。
在实施例中，处理器被配置成用于从包括具有改变的像素值的像素的行中导出导出行W’像素值或导出行像素W像素值。由此，处理器不需要在值没有改变超过阈值的像素行上使用处理能力。
如上文提及，多孔测试条带通常包括用于捕获带标记粒子或用于捕获已经被标记的目标分析物的固定的捕获物，并且其中标记是可光学检测的。
有利地，处理器被配置成用于例如通过表明行W’像素值与一个或多个其他导出行W’像素值是否相差超过阈值来确定导出行W’像素值还是导出行像素W像素值表示对照标记。
在实施例中，应用于确定已经捕获到带标记粒子的对照标记的像素值有利地是包括标记的波长的光的强度值。因此，在标记主要包括红光的情况下，所应用的值有利地是表示红光的强度的值。
在实施例中，处理器被配置成用于例如通过表明行W’像素值与一个或多个其他导出行W’像素值是否相差超过阈值来确定导出行W’像素值还是导出行像素W像素值表示阳性标记。
在实施例中，应用于确定已经捕获到带标记分析物的阳性标记的像素值有利地是包括标记的波长的光的强度值。因此，在标记主要包括红光的情况下，所应用的值有利地是表示红光的强度的值。
一般来说，侧流测试系统非常稳健且尤其对入射光不敏感，其中减去相应的像素数据集的像素值，由此除去恒定入射光的任何潜在影响。
然而，在一些情况下，可能期望补偿入射光。
因此，处理器可以被配置成用于根据由入射光引起的噪声对像素值和/或像素行值进行噪声校正。在实施例中，噪声校正可以包括：处理器被配置成用于对多孔区像素阵列外部的行的像素的像素值求平均值，以获得行像素参考值并且用行像素参考值来补偿行像素值，例如通过将导出行像素值确定为相对行像素值除以行像素参考值并且将导出值视作经噪声校正的行像素值。
在实施例中，照明装置被配置成用于提供闪光照明。闪光照明的闪光速率可以优选地与帧速率协调，优选地使得照明装置被配置成用于发出与每个图像的采集及时协调的闪光。
在实施例中，处理器被配置成用于排出模糊图像的像素数据集。处理器可以被配置成用于排出模糊超过预选阈值的图像的像素数据集。
用于检测模糊图像的算法是公知的且可以应用所述算法。例如，对模糊图像的检测可以如Hanghang Tong等人在国际公布“使用小波变换对数字图像的模糊检测(BlurDetection for Digital Images Using Wavelet Transform)”中所述，https://www.cs.cmu.edu/～htong/pdf/ICME04_tong.pdf
鉴于本公开主要针对侧流芯只有一个测试条带的侧流测试系统进行描述，应理解，侧流芯可以具有两个或更多个多孔测试条带。两个或更多个多孔测试条带和它们相应的暴露区可以以任何几何配置进行布置。有利地，两个或更多个多孔测试条带被布置成彼此平行或彼此成达到45度(诸如达到30度)的角度。重点在于，暴露区在相机的视野内。替代性地，侧流测试系统可以具有两个或更多个相机。
在两个或更多个暴露区或相应的多孔测试条带在相机的视野内(这通常是优选的)的情况下，处理器被配置成用于将每个图像分段成包括相应暴露区的图像的区段并且处理图像和相应图像的像素数据集，如上所述。两个或更多个暴露区的图像被称为组图像。此类组图像的像素数据被称为组像素数据集。
在实施例中，侧流芯包括两个或更多个测试条带并且芯在其远端部分处包括进入相应多孔测试条带中的每一个中的至少一个读取窗口，从而至少暴露相应多孔条带的暴露区。每个暴露区具有长度和宽度。两个或更多个多孔条带中的每一个具有采样区，其可以是公共采样区或单独采样区。摄像机被配置成用于采集包括暴露区中的每一个的系列数字组图像。读取器(例如，相机)被配置成用于传输每个组图像作为组像素数据集。处理器被配置成用于接收和存储多个连续数字图像的组像素数据集，并且将组像素数据集分成表示相应暴露区的图像的像素数据集。
在实施例中，组像素数据集各自包括组像素传感器阵列，并且处理器被配置成用于限定组像素数据集的组像素传感器阵列的组L像素列和组W像素行，并且将组L像素列和组W像素行分成与相应的多孔条带中的每一个相关联的像素传感器阵列，从而提供每个像素传感器阵列包括与条带的长度对准的L像素列和与条带的宽度对准的W像素行。由此，组像素数据集可以分成表示相应暴露区的图像的像素数据集。
在实施例中，处理器被预编程为将图像分段并将组像素数据集分成预定义像素数据集。
在实施例中，侧流芯包括可以由相机光学地检测到的划分基准标记，并且处理器可以确定划分基准标记并使用这个来将组像素数据集划分成像素数据集。
本公开的包括范围和优选范围的所有特征可以在本公开的范围内以各种方式组合，除非有具体原因不组合此类特征。
图1所示的侧流测试系统包括具有读取器壳体的光学读取器1、未示出的侧流芯以及计算机系统3。光学读取器1包括用于插入侧流芯并包封在其壳体中的狭槽2，它包括未示出的摄像机，所述摄像机适于在芯插入到狭槽2中时采集芯的暴露区的一系列数字图像并传输表示采集的图像的像素数据集，优选地实时流传输到计算机系统3。在这个实施例中，计算机系统3在读取器壳体的外部并且包括屏幕3a以用于将测试结果的确定实时地显示给用户。
图2所示的侧流测试系统包括具有读取器壳体11a的光学读取器11、侧流芯17以及计算机系统13。光学读取器11包括狭槽和支撑元件16a、16b。侧流芯17插入到狭槽中并由支撑元件16a、16b固持在固定位置。光学读取器11包括摄像机14和照明装置15。照明装置15适合于照亮侧流芯17的多孔条带的未示出的暴露区，并且摄像机14被配置成用于采集包括多孔条带的暴露区的一系列数字图像并将每个数字图像作为像素数据集传输到计算机系统13。读取器系统还包括用于操作相机14和照明装置15的电子器件18。电子器件18优选地由计算机系统13控制。在所示实施例中，计算机系统13位于光学读取器11的壳体11a内部。计算机系统与外部计算机13a(诸如pc)进行无线数据通信，以经由外部计算机处的界面接收指令并且用于针对用户实时地传输测试结果的确定以便转移在屏幕13b上。
图3a所示的多孔测试条带是用于侧流芯的典型测试条带。
多孔测试条带从其近端朝向其远端包括被布置在采样区处的采样衬垫21、具有带标记粒子的共轭物衬垫22、承载测试区25和对照区24的多孔薄膜23(例如，硝化纤维的)以及包括吸附剂衬垫26的流体槽。所有的衬垫和薄膜可以有利地由未示出的背板支撑。各种区和衬垫可以如上所述。
在图3b所示的多孔测试条带的实施例中，所述多孔测试条带与图3a的多孔测试条带的不同之处在于，测试区25a和对照区24a定位成使得当测试为阳性并且在这两个区中捕获到光学标记的分子/粒子时，所述区将显示十字，而当测试为阴性或未激活对照区时，所述区中将显示线(减号)或什么都不显示。
图4a所示的侧流芯包括壳体31a，其包封多孔测试条带、到采样区的入口开口32a以及在远端部分处进入多孔测试条带中的读取窗口33a，从而暴露多孔条带的暴露区。多孔测试条带可以例如如图3a或图3b所示。虚线圆34示出摄像机的视野。所述视野适合于包括暴露区，并且优选地所述视野略微更大，因为读取窗口或芯可以变化。
图4b所示的侧流芯包括壳体31b，其包封3个多孔测试条带，每一个被布置成在相应的读取窗口33b、33b’和33b”中具有暴露区。壳体31b包括进入相应的多孔测试条带的采样区中的三个入口开口32b、32b’和32b”。在这个实施例中，多孔测试条带基本上平行地布置。
图4c所示的侧流芯包括壳体31c，其包封3个多孔测试条带，每一个被布置成在相应的读取窗口33c、33c’和33c”中具有暴露区。壳体31b包括进入相应的多孔测试条带的采样区中的一个公共入口开口32c’。在这个实施例中，多孔测试条带彼此成角度布置。虚线区域34c示出了用于采集一系列组图像的摄像机的视野。虚线35示出了用于如上所述对图像进行分割的分割线。
图4a、图4b或图4c垫的侧流芯包括一个或多个基准标记，如上所述。
图5示出了列的平均值随沿着水平位置的列的位置的变化。线41示出所有像素列的平均值。虚线42示出像素列的均值(截止均值)。曲线43示出列的平均值减去截止均值随像素列的水平位置的变化。可以看出，清楚地识别多孔测试条带的暴露区的边缘。
图6示出了来自相应像素数据集的确定的行‘W像素值变化的曲线图，其中已经从这些相应像素数据集的像素值中减去前一像素数据集的像素值。
应注意，在这个示例中用于多孔测试条带的干硝化纤维比湿硝化纤维更具反射性。因此，在硝化纤维的多孔测试条带湿润时，反射将降低。
每个曲线51、52、53是从像素数据集的值获得的，其中已经减去前一像素数据集的值。具有最低值(其将为阴性)的行的最终值进行平均化以获得来自像素数据集的行‘W像素值变化，并且这已经针对所有的像素数据集重复。仅绘制了一些行‘W像素值变化，即，6个第一行‘W像素值变化51以及表明对照标记52和测试标记53的行‘W像素值变化。
可以看出，指示湿润锋的行‘W像素值变化的每一个的底部点在同一水平上，这清楚地指示多孔测试条带已经在其整个宽度上湿润。
图7是来自相应像素数据集的确定的行‘W像素值变化的另一曲线图，其中已经从这些相应像素数据集的像素值中减去前一像素数据集的像素值。此处，指示湿润锋的行‘W像素值变化51a、51b的每一个的底部点不在同一水平上。可以看出，一些行‘W像素值变化51b的值显著高于其他行‘W像素值变化51a。这指示多孔测试条带的某一区段未被充分湿润而是至少部分地被绕过，并且因此测试运行无效。另外，可以看出，未发现对照标记。
图8是确定的流速随暴露区中的多孔测试条带的长度位置的变化的示例的曲线图。可以看出，流速沿着多孔测试条带的长度稍微下降。对于一些测试条带，这是可接受的，尤其是在测试条带相对长的情况下。对于其他多孔测试条带，下降的流速可以指示施加到采样区的液体样本量不足。
图9示出了确定的流速随暴露区中的多孔测试条带的长度位置的变化的另一示例的曲线图。此处，可以看出，流速在多孔测试条带的第一长度之后似乎急剧下降，在这之后它变得基本上恒定。这可以指示向采样区施加了太多液体样本，从而导致多孔测试条带的第一长度溢流。
图10示出了确定的流速随暴露区中的多孔测试条带的长度位置的变化的又一示例的曲线图。此处，可以看出，流速在多孔测试条带的某一长度位置突然下降并且此后再次上升到正常。这可以指示多孔测试条带在所指示的位置处可能损坏。
图11所示的过程图示出了侧流测试系统的实施例可以被配置成用于执行的一系列处理步骤的示例。
过程图中列出的步骤系列中的第一步骤包括计算机系统接收与时间属性t’n相关联的像素数据集n。“n”意指整数的数量，其可以是“1”以指示第一像素数据集，或者它可以是更高的整数，诸如2、3或更高。具有数量n的像素数据集在这里被指定为用于确定多孔区像素阵列L’、W’的像素数据集。当确定这个时，摄像机与暴露区中的多孔测试条带之间的相对取向将是计算机系统已知的，并且针对n像素数据集对多孔区像素阵列L’、W’的确定可以应用于相应图像系列的所有像素数据集。
如过程图中提及，计算机系统的处理器被配置成用于确定摄像机与多孔测试条带之间的相对取向、限定L像素列和W像素行并且通过方法处理多个W像素行的值，所述方法包括确定具有与相应行W值(平均值或均值)相差超过阈值的值的每一行的第一像素和最后像素、确定沿着遵循所述相应的第一像素和最后像素的边界对准的像素的最佳拟合并且确定多孔区像素阵列L’、W’，如上所述。
上述步骤是用于确定多孔区像素阵列L’、W’的计算机系统的编程的示例。
图11的过程图中的接下来步骤包括：处理器被配置成用于导出一个像素数据集和下一像素数据集的X’像素数据行中的至少一个的导出行值，并且比较对应行之间的变化以发现湿润锋和湿润时间。
在示例中，处理器在像素数据集n和像素数据集n+1上执行这个步骤。应理解，处理器可以在任一像素数据集上执行这个过程、优选地在具有非常接近的时间属性的图像上、优选地在后续图像的像素数据集上。
通过将来自具有相应的时间属性t’n和t’n+1的对应行的导出行W’像素值进行比较并且识别超过阈值的变化，计算机系统可以将值的变化位置识别为湿润锋，并且时间属性可以指示湿润到达这个位置的时间。
通过针对所述系列的连续图像的像素数据集重复这个处理，处理器可以根据湿润锋的位置确定湿润速率，并且如在上述示例中看出，计算机系统还可以确定多孔测试条带是否正确地湿润或者是否发生误差。
图12的过程图示出侧流测试系统的实施例可以被配置成用于执行的一系列过程步骤的示例，并且该过程是基于在确定导出行值之前从后一图像的像素值提取一个图像的像素值。
图12所示的过程包括接收与时间属性t’n相关联的像素数据集n、接收在时间t’n+1采集的后一像素数据集n+1，以及从n+1像素数据集减去n像素数据集并且由此识别随时间属性t’n+1变化的具有时间属性t’n+1的变化的像素。
处理器被配置成用于此后识别具有像素值改变超过阈值的像素的行，并且可选地用于从识别的行确定行W’像素(或W像素)值。
基于具有变化的像素的行或其行W’像素值，处理器可以被配置成用于将变化的像素的行位置或变化的像素的行识别为湿润锋，并且将时间属性t’n+1识别为行位置处的湿润时间。

Claims (44)

1.一种侧流测试系统，其包括光学读取器、侧流芯和计算机系统，所述侧流芯具有近端部分和远端部分并且包括多孔测试条带，所述多孔测试条带包括和/或接触采样区和具有条带长度以及支撑所述多孔测试条带的芯壳体，其中所述芯壳体具有用于将液体施加到所述采样区的入口开口和在远端部分处进入所述多孔测试条带中的至少一个读取窗口，从而至少暴露所述多孔测试条带的暴露区，所述暴露区具有长度和宽度，所述暴露区至少包括在所述采样区远端的一部分，
所述光学读取器包括读取器壳体以及用于将所述测流芯的至少所述远端部分插入到所述读取器壳体中的狭槽，所述光学读取器还包括照明装置，所述照明装置适合于在所述测流芯插入到所述读取器壳体的所述狭槽中时照亮所述多孔测试条带的所述至少一个暴露区，以及摄像机，所述摄像机被配置成用于采集包括所述多孔测试条带的所述暴露区的一系列数字图像，其中所述读取器被配置成用于传输每个数字图像作为像素数据集，
所述计算机系统包括存储介质和处理器，所述处理器被配置成用于接收表示多个连续数字图像的所述像素数据集并且用于基于从所述连续数字图像的光反射的变化来计算沿着所述多孔测试条带的所述暴露区的所述长度的湿润进展，
其中所述摄像机包括像素传感器阵列，所述摄像机具有包括像素的行和列N×M的像素阵列；
其中所述处理器被配置成用于通过方法来限定所述像素传感器阵列的L像素列和W像素行，所述方法包括比较像素数据集的像素值并确定所述多孔测试条带的取向并且限定与所述多孔测试条带的长度对准的L像素列和与所述多孔测试条带的宽度对准的W像素行；以及
其中所述处理器比较所述连续数字图像的两个或更多个像素数据集的至少一个l，w像素，来确定在所述多孔测试条带的对应于所述W像素行和L像素列的坐标系中的所述l，w像素的位置处光反射因湿润而改变的时间。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述摄像机是网络摄像机，以至少0.1 Hz的帧速率操作。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述像素传感器阵列包括CMOS或CDD。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述像素阵列具有至少50%的填充因数。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述摄像机被布置在相对于所述插入的芯的固定位置。
6.如权利要求4或5中任一项所述的系统，其中所述摄像机被布置成使得其像素行和列分别与所述多孔测试条带的宽度和长度对准，由此限定L像素列和W像素行。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成用于通过方法来比较像素数据集的像素值，所述方法包括针对多个相机像素行中的每一个确定平均值或平均相机行像素值并且确定具有高于或低于所述相机行像素值至少10%的像素值的像素。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述处理器被配置成用于确定具有高于或低于相应的平均值或平均相机行像素值至少10%的像素值的所述多个相机像素行中的每一个的第一像素和最后像素，并且基于所述多个相机像素行中的每一个的所述确定的第一像素和最后像素的位置，确定所述多孔测试条带的所述取向。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述侧流芯包括对准基准标记，所述对准基准标记具有与所述暴露区周围的所述壳体的反射率相差至少10%，所述处理器被配置成用于确定收集从所述对准基准标记反射的光子的所述多个相机像素行的所述像素，并且基于收集从所述对准基准标记反射的光子的所述确定的像素的位置，确定所述多孔测试条带的所述取向。
10.如权利要求6所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从一个像素数据集或者两个或更多个像素数据集的像素值限定L像素列和W像素行。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成用于在采集所述系列数字图像的所述图像时连续地接收所述多个连续数字图像的所述像素数据集。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成用于在一个或多个批次的像素数据中接收所述多个连续数字图像的所述像素数据集。
13.如权利要求1所述的系统，其中每个像素数据集包括多个L*W像素中的每一个的像素值，其中所述像素数据包括相应的红色、蓝色和绿色的子像素值。
14.如权利要求1所述的系统，其中每个像素数据集与表示所述一系列数字图像的相应图像的采集时间的时间属性相关联，每个像素数据集与表示所述一系列数字图像的所述相应图像的相对采集时间的相对时间属性相关联和/或每个像素数据集与表示所述一系列图像的所述相应图像的实际采集时间的实际时间属性相关联。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述处理器被配置成用于将所述一系列数字图像的多个像素数据集的至少一个l，w像素的像素值进行比较，以确定像素数据集的所述时间属性，其中所述l，w像素的像素值相对于来自前续或后续像素数据集的对应的l，w像素的像素值不同。
16.如权利要求6所述的系统，其中所述处理器被配置成用于确定包括与所述多孔测试条带的所述长度对准的所述L像素列和与所述多孔测试条带的所述宽度对准的W像素行的子阵列的多孔区像素阵列，所述多孔区像素阵列包括与所述多孔测试条带的所述长度对准的L’像素列和与所述多孔测试条带的所述宽度对准的W’像素行。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从至少一个像素数据集确定所述多孔区像素阵列的至少多个W’像素行，所述处理器被配置成用于从至少一个像素数据集确定至少50%。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从一系列帧的两个或更多个像素数据集。
19.如权利要求16所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从一个单个像素数据集确定所述多孔区像素阵列。
20.如权利要求17所述的系统，其中所述至少一个像素数据集包括在湿润所述采样区之前或在完全湿润所述多孔测试条带之前采集的图像的像素数据集。
21.如权利要求17所述的系统，其中所述至少一个像素数据集包括在所述暴露区中的所述多孔测试条带被完全湿润之后采集的图像的像素数据集。
22.如权利要求17所述的系统，其中所述处理器被配置成用于通过配置来确定所述多孔区像素阵列，所述配置包括确定平均行W像素值，并且确定具有高于或低于所述平均行W像素值至少10%的像素值的所述W像素行的像素。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述处理器被配置成用于针对多个W像素行中的每一个将所述W像素行的相应像素值与相应平均行W像素值进行比较，并且确定具有高于或低于所述相应平均行W像素值至少10%的像素值的所述W像素行的像素。
24.如权利要求22所述的系统，其中所述处理器被配置成用于确定具有高于或低于所述平均行W像素值至少10%的像素值的多个W像素行中每一个的第一像素和最后像素，并且基于所述多个W像素行中的每一个的所述确定的第一像素和最后像素的位置，至少确定所述多孔区像素阵列的所述多个W’像素行。
25.如权利要求22所述的系统，其中所述侧流芯包括暴露区基准标记，所述暴露区基准标记具有与所述暴露区周围的所述壳体的反射率相差至少100%的反射率，所述处理器被配置成用于确定收集从所述暴露区基准标记反射的光子的多个W像素行的像素，并且基于收集从所述暴露区基准标记反射的光子的所述确定的像素的位置，确定所述多孔区像素阵列。
26.如权利要求17所述的系统，其中所述处理器被配置成用于通过配置来确定所述多孔区像素阵列，所述配置包括确定平均列L像素值并且确定具有高于或低于所述平均列L像素值至少10%的像素值的所述L像素列的像素，确定具有高于或低于平均行W像素值至少25%的像素值的像素。
27.如权利要求26所述的系统，其中所述处理器被配置成用于针对多个L像素列中的每一个将所述L像素列的相应像素值与相应平均列L像素值进行比较，并且确定具有高于或低于所述相应平均列L像素值至少10%的像素值的所述L像素列的像素。
28.如权利要求26所述的系统，其中所述处理器被配置成用于确定具有高于或低于所述平均列L像素值至少10%的像素值的多个L像素列中每一个的第一像素和最后像素，并且基于所述多个L像素列中的每一个的所述确定的第一像素和最后像素的位置，至少确定所述多孔区像素阵列的多个L’像素列。
29.如权利要求22所述的系统，其中所述侧流芯包括暴露区基准标记，所述暴露区基准标记具有与所述暴露区周围的所述壳体的反射率相差至少100%的反射率，所述处理器被配置成用于确定收集从所述暴露区基准标记反射的光子的多个L像素列的像素，并且基于收集从所述暴露区基准标记反射的光子的所述确定的像素的位置，确定所述多孔区像素阵列。
30.如权利要求16所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从多个行W’像素值中的每一个导出导出行W’像素值，所述导出行W’像素值通过确定所述行W’像素值的均值或通过确定所述行W’像素值的平均值、省去更靠近所述多孔区像素阵列的边缘的像素的多个像素值来导出。
31.如权利要求30所述的系统，其中所述处理器被配置成用于针对一个或多个W’像素行，将多个像素数据集的对应W’像素行的导出行W’像素值进行比较，识别从一个像素数据集到下一像素数据集相差超过阈值的对应W’像素行的导出行W’像素值，并且针对每个所识别的导出行W’像素值，确定所述下一像素数据集的时间属性且识别所述W’像素行的位置。
32.如权利要求30所述的系统，其中所述处理器被配置成用于针对数目ni个至nj个W’像素行中的每一个，将多个像素数据集的对应W’行的导出行W’像素值进行比较，识别从一个像素数据集到下一像素数据集相差超过阈值的对应W’行的导出行W’像素值，并且针对每个所识别的行W’像素值，确定所述W’像素行的位置和所述下一像素数据集的时间属性。
33.如权利要求30所述的系统，其中所述处理器被配置成用于将像素数据集的多个W’像素行中的每一个的导出行W’像素值彼此进行比较，以确定所述导出行W’像素值沿着ni个至nj个W’像素行从一行到下一行是否不同，针对下一像素数据集重复所述处理。
34.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从前一或下一像素数据集的对应值中减去像素数据集的值，并且确定改变超过阈值的像素值和/或导出像素值。
35.如权利要求34所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从多个行W’像素值中的每一个中导出导出行W’像素值，并且从前一或下一像素数据集中减去像素数据集，并且确定已经改变的导出行W’像素值以及具有改变的导出行W’像素值的W’像素行的所述位置和所述像素数据集或所述下一像素数据集的时间属性。
36.如权利要求34所述的系统，其中所述处理器被配置成用于确定包括改变超过阈值的像素值的行，并且确定包括具有改变的像素值的所述像素的W’像素行或W像素行的所述位置以及所述像素数据集或所述下一像素数据集的时间属性。
37.如权利要求36所述的系统，其中所述处理器被配置成用于从包括具有改变的像素值的所述像素的所述行中导出导出行W’像素值或导出行像素W像素值。
38.如权利要求30所述的系统，其中所述处理器被配置成用于通过表明行W’像素值与一个或多个其他导出行W’像素值是否相差超过阈值来确定导出行W’像素值还是导出行像素W像素值表示对照标记。
39.如权利要求30所述的系统，其中所述处理器被配置成用于通过表明行W’像素值与一个或多个其他导出行W’像素值是否相差超过阈值来确定导出行W’像素值还是导出行像素W像素值表示阳性标记。
40.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成用于根据由入射光引起的噪声对所述像素值和/或像素行值进行噪声校正，所述噪声校正包括：所述处理器被配置成用于对多孔区像素阵列外部的所述行的像素的像素值求平均值以获得行像素参考值，并且用所述行像素参考值来补偿行像素值，通过将导出行像素值确定为相对行像素值/行像素参考值并且将所述导出行像素值视作经噪声校正的行像素值。
41.如权利要求1所述的系统，其中所述照明装置被配置成用于闪光照明，所述闪光照明具有与帧速率协调的闪光速率，得所述照明装置被配置成用于发出及时与每个图像的采集协调的闪光。
42.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成用于排出模糊图像的像素数据集。
43.如权利要求1所述的系统，其中所述侧流芯包括两个或更多个测试条带，所述测流芯包括在远端部分处进入相应的多孔测试条带中的每一个中的至少一个读取窗口，至少暴露相应多孔测试条带的暴露区，每个暴露区具有长度和宽度，所述两个或更多个多孔测试条带中的每一个具有采样区，所述采样区可以是公共采样区或单独采样区，所述摄像机被配置成用于采集包括所述暴露区中的每一个的所述系列数字组图像，并且其中所述读取器被配置成用于传输每个组图像作为组像素数据集，所述处理器被配置成用于接收并存储所述多个连续数字图像的所述组像素数据集并且将所述组像素数据集分成表示所述相应暴露区的图像的像素数据集。
44.如权利要求43所述的系统，其中，所述处理器被配置成用于限定组像素数据集的组像素传感器阵列的组L像素列和组W像素行，并且将所述组L像素列和组W像素行分成与所述相应的多孔测试条带中的每一个相关联的像素传感器阵列，每个像素传感器阵列包括与所述多孔测试条带的所述长度对准的L像素列和与所述多孔测试条带的所述宽度对准的W像素行。
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