CN112074725A - 基于精确比色法的检测试纸读取器系统 - Google Patents

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Abstract

提供了基于比色法的检测试纸分析和读取器系统的技术。在一个方面，检测试纸分析方法包括：用选择的光谱照射用样本浸湿的检测试纸，其中该检测试纸包括测试板，测试板被配置为在样本中存在分析物时改变颜色；获得至少一个检测试纸的数字图像；以及根据校准曲线分析来自至少一个数字图像的颜色强度以确定样本中的分析物浓度，并对样本中影响颜色强度的一种或多种干扰物质进行校正。还提供了校准方法和读取器设备。

Description

基于精确比色法的检测试纸读取器系统
技术领域
本发明涉及检测试纸(testing strips)分析，更具体地，涉及改进的基于比色法的检测试纸分析和读取器系统。
背景技术
流体样本检测通常涉及使检测试纸与样本接触，由此检测试纸包含用于一种或多种分析物的反应物。商用检测试纸可用于各种分析物，例如血糖，pH，生物标志物等。例如，著名的检测试纸供应商是新泽西州富兰克林湖的碧迪医疗(Becton，Dickinson andCompany)。分析物与检测试纸上的反应物的反应会引起颜色变化，然后可以使用读取器进行检测。市售检测试纸读取器的示例包括来自印第安纳州印第安纳波利斯的罗氏诊断公司的那些读取器。
传统的检测试纸读取器的一个缺点在于它们是主观的并且容易出错。即，诸如样本量，反应时间，用于照射样本以供读取的光源等因素的变化都可以产生不同的颜色读数。因此，这些常规测试高度主观并且容易出错。实际上，当用已知浓度的分析物对一组检测试纸进行检测时，常规读取器会产生大量错误。
常规检测试纸读取器的另一个局限性在于它们不够灵敏，无法检测到检测试纸上颜色的微小变化。因此，商用读取器可能对因为浓度不同而略有变化的多个样本可能会返回相同的结果，这仅仅是因为他们无法解决样本之间的颜色差异。
此外，已经发现商用检测试纸读取器在低分析物浓度下产生无效结果，而在高分析物浓度下饱和。例如，即使测试试纸的颜色有明显变化，将分析物浓度增加到一定量以上也不会使读取器检测到的颜色强度发生相应变化。因此，商用读取器的检测范围相当有限或范围较窄。
发明内容
本发明提供了用于基于比色法的检测试纸分析和读取器系统的改进技术。在本发明的一个方面，提供了一种检测试纸分析的方法。方法包括：用选择的光谱照射用样本浸湿的检测试纸，其中该检测试纸包括测试板，测试板被配置为在样本中存在分析物时改变颜色；获得至少一个检测试纸的数字图像；和根据校准曲线分析来自至少一个数字图像的颜色强度，以确定样本中的分析物浓度，并对样本中影响颜色强度的一种或多种干扰物质进行校正。
方法可以进一步包括：获得校准板的至少一个数字图像，其中校准板具有颜色参考色标，颜色参考色标构成一系列已知色度的颜色；
通过以下方式从校准板的至少一个数字图像中分析颜色参考色标的颜色：i)将校准板的至少一个数字图像分为其分量红色，绿色和蓝色(RGB)通道，并且ii)测量每个RGB通道的强度；获得每个RGB通道的强度相对于颜色参考色标的已知色度的图；并存储该图。
进一步地，方法还可以包括：通过以下方式创建校准曲线：获得校准板和检测试纸的至少一个数字图像，该检测试纸被一系列在各种分析物浓度下具有已知pH值的分析物溶液润湿；使用从所述图确定的归一化因子来调整检测试纸的至少一个数字图像的颜色强度；和将检测试纸的至少一个数字图像的颜色强度相对于各种分析物浓度作图，以形成校准曲线。可以使用在不同分析物浓度下具有不同已知pH值的其他系列分析物溶液重复x次创建校准曲线，以获得一系列pH值的校准曲线。可以用添加了干扰物质的一系列分析物溶液重复y次创建校准曲线，以获得干扰物质的校准曲线。
在本发明的另一方面，提供了一种校准方法。方法包括：通过以下方式创建校准曲线：获得校准板和检测试纸的至少一个数字图像，该检测试纸被一系列在各种分析物浓度下具有已知pH值的分析物溶液润湿，其中，校准板具有颜色参考色标，颜色参考色标构成一系列已知色度的颜色；和将检测试纸的至少一个数字图像的颜色强度相对于各种分析物浓度作图，以形成校准曲线。
在本发明的又一方面，提供了一种读取器设备。设备包括连接到存储器的处理器，处理器配置为执行以下操作：用选择的光谱照射用样本浸湿的检测试纸，其中，该检测试纸包括测试板，测试板被配置为在样本中存在分析物时改变颜色；获得至少一个检测试纸的数字图像；和根据校准曲线分析来自至少一个数字图像的颜色强度，以确定样本中的分析物浓度，并对样本中影响颜色强度的一种或多种干扰物质进行校正。
通过参考以下详细描述和附图，将获得对本发明以及本发明的其他特征和优点的更完整的理解。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的使用本检测试纸分析和读取器系统的用于检测试纸分析的示例性方法的图；
图2是示出根据本发明实施例的一些示例性干扰参数的图；
图3是示出根据本发明实施例的pH对暴露于不同亚硝酸盐浓度的亚硝酸盐测试板的外观的影响的图；
图4是示出根据本发明实施例的在浸入具有不同浓度和pH的亚硝酸盐溶液之后检测试纸上的亚硝酸盐板的颜色强度的图；
图5是示出根据本发明实施例的显示出91％的颜色强度的亚硝酸盐板的示例的图；
图6是示出根据本发明实施例的作为pH的函数拟合的亚硝酸盐板的颜色强度的图；
图7是示出根据本发明实施例的从图6的数据提取的给定pH的对数拟合的斜率的图；
图8是示出根据本发明实施例的从图6的数据提取的针对给定pH的对数拟合的截距的图；
图9是示出根据本发明实施例的本感应平台中的组件的示意图；
图10是示出根据本发明实施例的被配置为以反射模式获取/分析检测试纸图像数据的感应平台的示例性配置的图；
图11是示出根据本发明实施例的被配置为以传输模式获取/分析检测试纸图像数据的感应平台的示例性配置的图；
图12是示出根据本发明实施例的用于本感应平台的操作的示例性方法的图；
图13是示出根据本发明实施例的用于确定经由校准板设置的照明和数字相机的归一化因子的示例性方法的图；
图14是示出根据本发明实施例的用于干扰校正的示例性方法的图；和
图15是示出根据本发明实施例的用于执行本文提出的一种或多种方法的示例性装置的图。
具体实施方式
本文提供的是用于基于比色法的检测试纸分析和读取器系统的技术，与常规商业上可获得的检测试纸读取器相比，该技术具有改进的准确性和扩展的检测范围。如下面将详细描述的，该技术方便地采用容易获得的耗材，例如商业上可获得的检测试纸，并利用移动技术的先进成像和通信功能(例如，通过智能手机或平板电脑)从检测试纸中提取颜色强度数据。此外，该技术采用校准过程，校准过程利用机器学习过程来构建具有干扰校正的应用(或“App”)，以补偿样本中影响其他物质测量的物质的存在。
图1中的方法100提供了本检测试纸分析和读取器系统的概述。如步骤102所示，提供样本120。仅作为示例，样本120可以是从患者收集的样本，用于在收集杯122中进行尿液分析。
在步骤104，将样本120与(商业上可获得的)检测试纸124接触。例如，可以将检测试纸简单地浸入存在于收集杯122中的样本120中。如步骤104所示，检测试纸124包含至少两个测试板126(即，需要至少一个第二测试板来校正第一测试板中的干扰-见下文)。测试板126被配置为在特定分析物的存在下改变颜色。颜色强度通常指示样本120中分析物的浓度。例如，商业上可获得的用于尿液分析的检测试纸可各自包括用于葡萄糖，蛋白质，肌酸酐，pH等的测试板126。样本120中这些分析物的浓度差异导致相应测试板126的颜色强度改变。例如，与浸入具有较低肌酸酐浓度的样本中的另一个检测试纸相比，更高浓度的肌酸酐可能导致测试板126上颜色的变化更深。
在步骤106中，将检测试纸124放置在本感应平台128上，并拍摄检测试纸124的数字图像。使用相机拍摄数字图像，根据示例性实施例，相机是存在于诸如智能电话，平板电脑和/或其他电子设备的移动设备上的相机。例如，如步骤106所示，感应平台128可以包括与相机在移动设备上的位置相对应的窗口130。因此，将移动设备简单地放置在感应平台上，并且相机面向窗口130并拍摄图像。可替代地，可以代替地使用数字相机来捕获数字图像，然后由移动设备App对其进行处理。
在步骤108中，处理数字图像。根据示例性实施例，使用移动设备132来拍摄和分析数字图像。移动设备132运行对图像数据执行分析的App。该App内置了干扰校正功能，以解决影响其他物质测量的物质的存在。然后，将由移动设备132收集和分析的数据无线地传输到计算机和/或云，以进行进一步的分析和/或存储。仅作为示例，患者可以使用他/她运行该App的移动设备(例如，智能手机，平板电脑和/或其他电子设备)来(通过本感应平台128)获取和分析检测试纸图像。移动设备将图像和分析数据传输到云，在云中图像和分析数据被(例如，由医生或医院监控患者健康状况和/或向患者提供反馈的)其他计算机系统存储和/或访问。
如上所述，样本中一种或多种物质的存在会影响其他物质的测量。
这在本文中称为“干扰物质”，而引起干扰的物质在本文中称为“干扰物质”。干扰会导致假阳性和假阴性结果。参见，例如，Simerville等的“尿液分析：全面综述”，《美国家庭医生》，第71卷，第6期(2005年3月)(以下简称“Simerville”)，其内容通过引用合并于此，如同在此完整阐述一样。例如，Simerville的表2提供了多种因素，这些因素会导致基于检测试纸的分析中出现假阳性和假阴性。以样本中存在的酮为例，它会产生葡萄糖的假阳性读数，而尿酸或维生素C会产生葡萄糖的假阴性读数。有利地，将使用已知的干扰参数和机器学习来校准本App，以解决这种假阳性读数和假阴性读数。
仅作为示例，图2提供了一些示例性干扰参数的表200。例如，如表200所示，样本的pH值会影响亚硝酸盐，蛋白质和比重的测量结果。样本的比重又会影响亚硝酸盐，葡萄糖，血液和白细胞的测量，而样本中亚硝酸盐的存在会影响尿胆素原的测量，反之亦然。引入这些物质后，测试板的颜色会改变。如果不纠正颜色变化，将在浓度读数中引入误差。
例如参见图3，示出了针对不同的亚硝酸盐浓度，pH对亚硝酸盐测试板的外观的影响(干扰参数)。从图4中的曲线可以清楚地看出这种效果，该曲线示出了在浸入具有不同浓度和不同pH的亚硝酸盐溶液之后，检测试纸上的亚硝酸盐板的颜色强度。亚硝酸盐检测对较低的pH值更为灵敏。pH值较高时，尤其是pH值大于6时，灵敏度或颜色变化会降低。对于4至5的pH值，亚硝酸盐读数非常相似。在pH 6时，灵敏度开始降低。在pH值为7时，亚硝酸盐检测灵敏度显著下降。图5中的表500是显示出91％的颜色强度的亚硝酸盐板的例子。在相同的颜色强度下，pH＝7的样本的亚硝酸盐浓度可以比pH＝4的样本高15倍。
有利地，训练对图像数据执行分析的本App来校正这些颜色变化。例如，将亚硝酸盐板的颜色强度作为pH的函数进行拟合，就可以凭经验确定每个pH值的对数拟合。参见图6。对于给定的pH值，可以从该数据中提取对数拟合的斜率和截距。分别参见图7和图8。因此，如果已知与亚硝酸盐和pH测试板相对应的传感器值，则可以计算出正确的亚硝酸盐浓度，而不受pH变化引起的干扰。类似地，该技术可以扩展到多个干扰组分，其中使用多个干扰组分进行校准测量，并且使用多个变量拟合来提取目标分析物的校正浓度。
图9示出了感应平台128中的组件的示意图。如图9所示，感应平台128包括数字相机902，多色发光二极管(LED)904(和/或其他包括环境的光源)，样本盘906，校准板908，微控制器910和电源912(例如，电池或其他合适的电源)。“多色LED”是指存在多个以不同颜色发光的LED。这些LED中的每一个都可以单独打开以提供不同颜色的照明，从而为照明提供选择的光谱。如以上突出显示的，数字相机902可以是放置在感应平台128上以捕获和分析检测试纸图像数据的移动设备(诸如智能电话，平板电脑和/或其他电子设备)的组件。但是，一般而言，可以使用配置为捕获感应平台128中加载的检测试纸的数字图像的任何数字相机。
使用多色LED904作为光源提供了选择特定波长的光以照亮检测试纸板以进行测量的能力。但是，如上所述，这里也考虑了其他照明系统。例如，如果感应平台的一个或多个表面是透明的，则可以从远离数字相机的样本的相对侧照射样本。此外，具有成像能力的诸如智能电话和平板电脑之类的移动设备通常还包括光源(即闪光灯)，该光源也可以用作感应平台128中的照明系统。
样本托盘906用于将样本检测试纸装载到感应平台128中。即，样本托盘906由用户手动地和/或经由微控制器910以自动方式从感应平台中提取。至少一个样本检测试纸被放置在样本托盘906中，并且装载检测试纸的样本托盘906被缩回到感应平台128中以进行成像/分析。当样本托盘906装载在感应平台128中时，将检测试纸正确放置在数字相机902的视场中。
校准板908在测量期间为样本检测试纸板提供颜色参考色标，并且因此优选地位于与样本检测试纸相邻，在与检测试纸相同的焦平面处并且在数字相机902的视场中。例如，根据示例性实施例，校准板908包括黑色/红色/绿色/蓝色/白色(灰色)的一系列色度标度。优选地，校准板由与检测试纸相同或相似的材料制成，但是使用永久性彩色墨水，以最小化可能影响测量的表面反射的任何差异。根据示例性实施例，校准板908可以被固定到或印刷在感应平台的邻近于所装载的样本托盘906的内表面上。
为了防止校准板908由于暴露于可能影响测量的灰尘或其他损坏而随着时间的推移而退化，本文中设想了一些实施例，其中在不使用感应平台时将滑动盖放置在校准板908上。当将检测试纸装载到样本托盘906中时，在受控的照明(即，具有选择的光谱的照明)和成像期间，盖被缩回或移除，从而暴露出校准板908。盖的操作可以是手动的或自动的(例如，经由微控制器910)。例如，在使用感应平台之前移除并在之后更换盖的用户可以利用该盖。替代地，微控制器910可以被配置为每当检测到检测试纸装载(通过样本托盘906)时缩回盖子。
图10示出了被配置为以反射模式获取/分析检测试纸图像数据的感应平台128的一种示例性配置。如图10所示，样本托盘906和校准板908位于数字相机902和照明系统(在这种情况下为多色LED 904)的下方。不特别地，多色LED可以包括红色，绿色，蓝色和白色LED。也可以使用紫外线(UV)或红外(IR)照明。在成像期间，来自入射在样本盘906和校准板908上的多色LED 904的受控光照明(即，具有选择的光谱的照明)被反射回上方的捕获一个或多个数字图像的数字相机902。可以例如使用不同的照明颜色(即，针对不同的测试板)来收集多个图像，以使对不同测试板的颜色变化的灵敏度最大化。样本托盘906和校准板908都在数字相机902的视场1002中。
如本文所用，术语“数字图像”通常是指由数字相机捕获的彩色静止图像和/或彩色数字视频图像。例如，如下面将详细描述的，检测试纸/校准板的静止数字图像可以捕获颜色强度数据。但是，对于某些分析物(例如肌酸酐)，检测化学反应对时间敏感。即，测试板颜色随时间变化。因此，例如，将检测试纸浸入含有肌酸酐的样本中一分钟后，板的颜色在20分钟后查看时可能会有所不同。为了分析这种对时间敏感的样本中的颜色强度变化的速率，可能需要在监视和记录的时间段内捕获数字视频图像或一系列静止数字图像。颜色强度的变化率可以用作确定分析物浓度的传感参数。
如图10所示，样本托盘906可以从感应平台128插入/收回，从而在收回时，将检测试纸放置在样本托盘906上(或从样本托盘906取出并在使用后丢弃)。然后将样本托盘906重新插入感应平台，感应平台将检测试纸放置在校准板908附近。如上文所提供的，样本托盘906的操作可以手动地或经由微控制器910以自动方式执行。微控制器910还包含被配置为发送图像数据(即，到移动设备，云和/或其他计算机系统以进行存储/分析，参见上文)的蓝牙低功耗(BLE)和/或WiFi电子设备。
在本示例中，数字相机902是移动设备1004(例如，智能手机或平板电脑)的组件。如上所述，移动设备1004被配置为获取和分析图像数据和/或将数据发送到云和/或其他计算机系统以进行存储/分析。电源912(例如电池)为感应平台128的各个组件供电。
图11示出了被配置为以传输模式获取/分析检测试纸图像数据的感应平台128的示例性配置。该传输模式配置与图10中所示的感应平台设计相似，除了照明系统(例如，多色LED 904相反位于(在这种情况下为透明的)样本托盘906下方)，样本托盘具有透明的检测试纸和透明的校准板908。即，如图11所示，样本托盘906和校准板908位于上方的数字相机902与下方的照明系统(在这种情况下为多色LED 904)之间。不特别地，多色LED可以包括红色，绿色，蓝色和白色LED。在成像期间，来自多色LED 904的光通过样本托盘906和校准板908(两者均必须是透明的)照向捕获图像的数字相机902。可以例如使用不同的照明颜色(即，针对不同的测试板)来收集多个图像，以使对不同测试板的颜色变化的灵敏度最大化。样本托盘906和校准板908都在数字相机902的视场1102中。
以与上述相同的方式，样本托盘906可以从感应平台128插入/收回，从而在收回时，将检测试纸放置在样本托盘906上(或从样本托盘906取出并在丢弃后丢弃)。然后将样本托盘906重新插入感应平台，感应平台将检测试纸放置在校准板908附近。如上所述，样本托盘906的操作可以手动地或经由微控制器910以自动方式执行。微控制器910还包含被配置为发送图像数据(即，到移动设备，云和/或其他计算机系统以进行存储/分析，参见上文)的蓝牙低功耗(BLE)和/或WiFi电子设备。
在本示例中，数字相机902是移动设备1104(例如，智能手机或平板电脑)的组件。如上所述，移动设备1104被配置为获取和分析图像数据和/或将数据发送到云和/或其他计算机系统以进行存储/分析。电源912(例如电池)为感应平台128的各个组件供电。
现在参考图12的方法1200描述本感应平台128的总体一般操作。在步骤1202(初始校准步骤)中，将对图像数据执行分析的App被校准用于干扰校正。如上所述，此校准将考虑影响其他物质测量的物质的存在。下面将详细描述示例性校准过程。通常，该过程涉及在不同pH值范围内测量已知浓度的分析物溶液。然后在溶液中加入干扰物质和/或干扰物质的混合物。然后重复测量过程。在每次迭代中获得的结果将用于训练App，以学习在一定范围的pH值和一种或多种干扰物质存在下分析物的颜色强度值。
一旦对App进行了校准，就可以执行数据收集和分析。例如，在步骤1204中，收集样本。仅作为示例，样本可以是从患者收集的临床分析物(例如，用于尿液分析)。在步骤1206中，将移动设备放置在感应平台上，并且在移动设备上启动(现在已校准)App。如上所述，移动设备可以是智能手机，平板电脑和/或其他电子设备。根据示例性实施例，移动设备属于对其执行分析的患者/用户。通过他们的移动设备，用户可以提供患者资料信息(例如身高，体重等)以及有关正在执行的检测的信息(例如所用检测试纸的方向和配置，尿液分析，血糖监测等)。
将检测试纸用样本润湿(参见步骤1208)，然后将其置于样本托盘上并装载到感应平台(参见步骤1210)。在步骤1212中，通过分析从检测试纸获得的图像数据获得结果，此后，将检测试纸从感应平台上移除并丢弃。样本托盘最好是可移动的，以便每次使用后都可以清洗和消毒。由于校准是特定于检测试纸的(即，特定于检测试纸的类型/构造/品牌)，因此本文考虑了用于识别检测试纸的类型/构造/品牌等的装置。例如，可以使用检测试纸上的商标图像的图像识别(如果有的话)。可替代地，用户可以将该信息(例如，通过他们的移动设备)提供给App。同样，移动设备可用于扫描检测试纸包装上的条形码和/或其他机器可读代码。为了获得正确的读数，需要将检测试纸正确插入感应平台中。因此，根据示例性实施例，检测试纸放置的位置和取向由样本托盘控制。例如，如果检测试纸放置不当，则检测试纸放置不当将导致错误消息和/或无法将样本托盘插入感应平台。
根据示例性实施例，在移动设备上运行的App控制包括照明系统的感应平台，由此，在步骤1212中，App自动选择照明源。例如，当照明源包括多色LED(请参见上文)时，App可以选择在成像过程中打开哪个颜色的LED(即用于选择光谱)，并可以收集具有不同照明条件的多个图像以最大化不同测试板的灵敏度。测试板的颜色是由于吸收不同波长的光引起的。例如，蓝色测试板是由于吸收了红色光谱中的光，洋红色测试板是由于吸收了绿色光谱中的光，而红色测试板是由于吸收了蓝色光谱中的光。因此，用具有最大吸收率的光的颜色照射测试板可以提高检测灵敏度。当照明源是移动设备上的光源(例如内置闪光灯)时，则App会优先控制打开/关闭该光源的时间以及照明强度。
在步骤1212中，在移动设备上运行的App还控制数字相机以拍摄检测试纸和校准板的一个或多个静止或视频数字图像。如上所述，数字相机本身可能是移动设备的一部分。因此，将移动设备以将检测试纸和校准板放置在移动设备的摄像机视线内的方式放置在感应平台上(例如，参见上述的图10和11)。每个静止数字图像都带有时间戳。对于数字视频图像，启动App还可以启动与视频同时运行的计时器。这样，可以在特定时间点分析从图像中提取的数据。如上所述，在检测化学对时间敏感的情况下(例如，在肌酸酐的情况下)，需要提供对本分析的时间参考。另外，作为时间的函数的颜色强度变化，即变化速率，通常与分析物的浓度有关。这样，变化率可用于确定分析物的浓度，特别是对于较长的反应时间和对时间敏感的检测化学物质而言。
此外，在步骤1212中，App将通过分析校准板908的图像来确定照明和数字相机设置的归一化因子。例如，下面将结合图13的方法1300的描述来描述该标准化过程。然而，一般而言，该过程涉及获得校准板908的数字图像，然后相对于校准板908的已知色度分析数字图像的颜色强度，以在进行样本测量时用作归一化因子。基本上，将基于已知色度的颜色参考色标(即校准板908)对使用相同数字相机和照明源获得的样本图像数据进行归一化。
在步骤1212中，App还将样本板分析物颜色强度值与校准曲线进行比较，以通过干扰校正确定分析物浓度并给出读数值。例如，下面将结合图14的方法1400的描述来描述用于干扰校正的该过程。如上所述，该过程通常包括在不同的pH值范围内测量已知浓度的分析物溶液，然后单独或组合使用干扰物质加标溶液，然后重复测量过程。通过机器学习和/或多变量拟合，将每次迭代获得的结果用于为每种干扰物以及各种不同pH值下的干扰物组合自动创建校准曲线。最后，App将存储(带有时间戳记的)检测结果，并在适当的情况下将结果发送到例如云，用户/患者和/或护理人员/医疗保健提供者/机构(例如医院，医生或护士)等。
图13提供了一种用于确定通过校准板908设置的照明和数码相机的归一化因子的示例性方法1300。可以使用本文描述的任何感应平台配置来执行方法1300，包括但不限于图10所示的感应平台(反射模式)和/或图11所示的感应平台(传输模式)–两者都在上面进行了描述。
在步骤1302中，将具有数字相机的移动设备902放置在感应平台128上。参见，例如移动设备(例如，智能电话或平板电脑)1004(图10)和/或1104(图11)。在步骤1304中，照明被打开。参见，例如可以被定向以在反射模式(图10)或传输模式(图11)中进行测量的多色LED 904。替代地，如上所述，照明可以由移动设备的光(例如，闪光灯)组件和/或经由入射在感应平台上的环境光来提供。
在步骤1306中，数字相机902用于拍摄校准板908的数字图像。当使用多色LED时，优选地收集多个图像，其中用不同的单独LED颜色顺序照射校准板。根据示例性实施例，校准板908包括颜色参考色标，其构成已知色度的红色，绿色和蓝色的一系列比例，以及黑色和白色灰度参考。
在步骤1308中，从数字图像中分析板的颜色(在步骤1306中获得)。根据示例性实施例，该分析涉及首先使用图像识别和机器学习来从图像中识别，选择和裁剪感兴趣的板。目的是使图像中给定颜色参考色标的强度与该相同色标的已知色度相关。因此，可以选择每个感兴趣的颜色参考色标并将其裁剪在图像中以进行单独分析。App中的图像识别可以涉及简单的图案识别，识别和区分测试板和参考色标。例如，如果检测试纸和相机的位置或放大倍数都固定，则可以通过图像上的位置信息简单地识别色标。但是，如果位置注册不准确，则可能需要图像识别和机器学习技术。下一个任务是对每个感兴趣的板执行颜色分析。在这里，每个板的数字图像被分成红色，绿色和蓝色(RGB)通道的分量，并测量每个RGB通道的强度。
在步骤1310中，相对于颜色参考色标的已知色度绘制每个RGB通道测得的颜色强度。已知的色度包括每个RGB通道的值，以实现标准化或缩放，以便可以获得分析物的定性浓度。在步骤1312中，通过App将获得的曲线图存储在存储器中。这使图形可以被调出并用于归一化照明和数字相机特性的差异。即，色标的测得颜色强度与其已知色度之间可能存在差异。这种差异可归因于多种因素，包括照明源和用于获取图像的数字相机。但是，可以通过使用存储的图归一化以后的读数来校正这些因素。
图14是示出用于干扰校正的示例性方法1400的图。可以使用本文描述的任何感应平台配置来执行方法1400，包括但不限于图10所示的感应平台(反射模式)和/或图11所示的感应平台(传输模式)–两者都如上所述。
在步骤1402中，在具有已知pH的缓冲液中制备一系列分析物溶液。因此，所有分析物溶液具有相同的pH。然而，在溶液之间，分析物的浓度是变化的(例如，参见上述图3)。每种溶液都包含给定浓度的至少一种分析物(对应于所使用的检测试纸上的测试板)。任选地，每种溶液中可以存在多种分析物。仅出于说明目的，一些示例性分析物包括但不限于亚硝酸盐，蛋白质，葡萄糖，血液，白细胞和/或尿胆素原。如上所述，pH是影响颜色强度的一种干扰因素。因此，后续步骤涉及改变pH值并重复测量过程。在此阶段，pH值保持恒定。
步骤1404中，然后用分析物溶液润湿检测试纸124，并启动计时器。每个溶液使用一个检测试纸124。但是，每种溶液可能包含不止一种分析物。这样，每个检测试纸124也可以检测不止一种分析物。计时器用于检测化学物质对时间敏感的那些分析物。当溶液与检测试纸124接触时开始计时，为分析提供了时间框架参考。因此，随后通过检测试纸124拍摄的数字(静态或视频)图像可以被精确地加时间戳记。
在步骤1406中，将检测试纸124(例如，经由样本托盘906)插入感应平台128，并且将具有数字相机的移动设备902放置在感应平台128上。参见例如，移动设备(例如，智能电话或平板电脑)1004(图10)和/或1104(图11)。在步骤1408中，数字相机902用于拍摄(带时间戳)检测试纸124和校准板908的数字(静态或视频)图像。如以上提供的，校准板908包括颜色参考色标，构成已知色度的黑色，白色，红色，绿色和蓝色的一系列标度。
在步骤1410中，将检测试纸124的板126的颜色与颜色参考色标中的颜色一起进行分析。根据一个示例性实施例，该分析涉及首先使用图像识别和机器学习来从图像中识别，选择和裁剪感兴趣的板(即，检测试纸124的板126和来自校准板908的颜色参考色标)。然后，通过将每个板的数字图像分成其分量RGB通道并测量每个RGB通道的强度，对每个关注的板执行颜色分析。
在步骤1412中，将测得的颜色参考色标的颜色强度与所存储的颜色参考图进行比较(参见上面结合图13的描述所描述的方法1300的步骤1312)。所测量的色彩强度还可以用于计算色度，例如色相，饱和度和强度。如上所述，所存储的颜色参考图被用于确定归一化因子，该归一化因子考虑了照明和/或数字相机特性的差异(即，当与颜色参考色标的已知色度比较时)。然后使用归一化因子来调整检测试纸的测量值，以解决这些差异。举一个简单的例子，对于相同的照明和相机，转换系数应为1。例如，可以针对一组灰度补丁(从白色(100％)到灰度(18％，12％等)和黑色)对光强度进行校准。颜色参考色标也可以这样做。白色的色彩强度可以缩放为1，灰色为其对应的值。
在步骤1413中，相对于分析物浓度绘制颜色强度和强度变化率。稍后，将使用汇总结果(例如，使用不同干扰物质和/或干扰物质组合的多次迭代)来建立校准和干扰校正模型。因此，在步骤1413中，选择最敏感的RGB通道(在每次迭代中)以用于建立模型。“最敏感”是指在测试板中吸收变化最大且与目标范围内分析物浓度变化最相关的光谱范围。作为替代，如果最敏感的单个RGB通道提供更高的灵敏度，则可以使用两个或多个通道的加权总和。
在步骤1414中，准备了一系列溶液，这些溶液具有相同的分析物和相同的浓度，但是具有与先前迭代不同的(已知)pH。例如，仅作为示例，在一次迭代中，所有溶液的pH＝4。在接下来的迭代中，所有溶液的pH都等于5，依此类推。然后将步骤1402-1414重复x次(即x>1)，以获得一系列pH值的校准曲线(即每次迭代至少有一条校准曲线)。
执行相同的一般过程，以获得单独或组合添加到溶液中的其他干扰物质的校准曲线。即，在步骤1416中，将分析物溶液分别掺入至少一种干扰物质。如图14所示，然后将步骤1402-1416重复y次(即y>1)以获得一系列不同干扰物质的校准曲线(即每次迭代至少一条校准曲线)。
优选地，在每个测试的pH下评估干扰物质。例如，可以在第一pH下执行迭代x。然后在溶液中加入一种或多种干扰物质，并在第一个pH值下进行迭代y。然后在第二个pH值下执行另一次迭代x，然后在第二个pH值下使用另一种干扰物质或干扰物质的组合进行另一次迭代y，依此类推。在每次迭代y，可以将单一干扰物质或干扰物质的组合引入分析物溶液中。为了使用上面图2中提供的说明性非限制性示例，一次迭代y可以使用亚硝酸盐作为干扰物质，而另一次迭代使用亚硝酸盐和尿胆素原的组合。
在步骤1418中，来自每次迭代的校准曲线被用于建立校准和干扰校正模型。根据示例性实施例，对测量结果执行多变量回归分析，以拟合将分析物浓度，pH，干扰物质浓度和其他因素与多个测试板上的测量色强度相关的方程。当进行样本分析物的测量时(例如，参见上面结合图12的描述所描述的步骤1212)，该校准和干扰校正模型用于通过干扰校正确定分析物浓度并给出准确的读出值。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
现在转到图15，示出了可以被配置为执行本文提出的一种或多种方法的设备1500的框图。例如，色标1500通常代表本文所述的任何移动设备，并且可以被配置为执行方法100(图1)，方法1200(图12)，方法1300(图13)和/或上述(图14的)方法1400中的一个或多个步骤。设备1500包括计算机系统1510和可移动介质1550。计算机系统1510包括处理器设备1520，网络接口1525，存储器1530，媒体接口1535和可选的显示器1540。网络接口1525允许计算机系统1510连接到网络，而媒体接口1535允许计算机系统1510与媒体(例如硬盘驱动器或可移动媒体1550)进行交互。
处理器设备1520可以被配置为实现本文公开的方法，步骤和功能。存储器1530可以是分布式的或本地的，并且处理器设备1520可以是分布式的或单个的。存储器1530可以被实现为电，磁或光存储器，或者这些或其他类型的存储设备的任何组合。此外，术语“存储器”应被足够宽泛地解释以涵盖能够从处理器设备1520访问的可寻址空间中的地址读取或写入的任何信息。通过该定义，由于处理器设备1520可以从网络检索信息，因此可通过网络接口1525访问的网络上的信息仍在存储器1530内。应当注意，组成处理器设备1520的每个分布式处理器通常包含其自己的可寻址存储器空间。还应当注意，计算机系统1510的一些或全部可以被结合到专用或通用集成电路中。
可选的显示器1540是适合与设备1500的人类用户进行交互的任何类型的显示器。通常，显示器1540是计算机监视器或其他类似的显示器。
尽管这里已经描述了本发明的说明性实施例，但是应当理解，本发明不限于那些精确的实施例，并且本领域的技术人员可以在不脱离本发明的前提下进行各种其他改变和修改。

Claims (23)

1.一种方法，包括：
用选择的光谱照射用样本浸湿的检测试纸，其中该检测试纸包括测试板，测试板被配置为在样本中存在分析物时改变颜色；
获得至少一个检测试纸的数字图像；以及
根据校准曲线分析来自至少一个数字图像的颜色强度以确定样本中的分析物浓度，并对样本中影响颜色强度的一种或多种干扰物质进行校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射进一步包括：
为不同的测试板改变照射的颜色。
3.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个数字图像包括静态或视频数字图像。
4.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个数字图像带有时间戳，方法还包括：
检测试纸被润湿的时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个数字图像是使用作为移动设备的组件的数字相机获得的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中移动设备是智能手机或平板电脑。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
获得校准板的至少一个数字图像，其中校准板具有颜色参考色标，颜色参考色标构成一系列已知色度的颜色；
通过以下方式从校准板的至少一个数字图像中分析颜色参考色标的颜色：i)将校准板的至少一个数字图像分为其分量红色，绿色和蓝色(RGB)通道，并且ii)测量每个RGB通道的强度；
获得每个RGB通道的强度相对于颜色参考色标的已知色度的图；以及
存储该图。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
通过以下方式创建校准曲线：
获得校准板和检测试纸的至少一个数字图像，该检测试纸被一系列在各种分析物浓度下具有已知pH值的分析物溶液润湿；
使用从所述图确定的归一化因子来调整检测试纸的至少一个数字图像的颜色强度；以及
将检测试纸的至少一个数字图像的颜色强度相对于各种分析物浓度作图，以形成校准曲线。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
使用在不同分析物浓度下具有不同已知pH值的其他系列分析物溶液重复x次创建校准曲线，以获得一系列pH值的校准曲线。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
用添加了干扰物质的一系列分析物溶液重复y次创建校准曲线，以获得干扰物质的校准曲线。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将干扰物质单独添加到一系列分析物溶液中。
12.根据权利要求10所述的方法，其中将两种或更多种干扰物质的组合添加到一系列分析物溶液中。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述照射包括：
使用多个以不同颜色发光的发光二极管(LED)提供不同颜色的照明。
14.一种方法，包括：
通过以下方式创建校准曲线：
获得校准板和检测试纸的至少一个数字图像，该检测试纸被一系列在各种分析物浓度下具有已知pH值的分析物溶液润湿，其中，校准板具有颜色参考色标，颜色参考色标构成一系列已知色度的颜色；以及
将检测试纸的至少一个数字图像的颜色强度相对于各种分析物浓度作图，以形成校准曲线。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
使用在不同分析物浓度下具有不同已知pH值的其他系列分析物溶液重复x次创建校准曲线，以获得一系列pH值的校准曲线。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
用添加了干扰物质的一系列分析物溶液重复y次创建校准曲线，以获得干扰物质的校准曲线。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括：
用选择的光谱照射用样本浸湿的检测试纸，其中该检测试纸包括测试板，测试板被配置为在样本中存在分析物时改变颜色；
获得至少一个检测试纸的数字图像；以及
根据校准曲线分析来自至少一个数字图像的颜色强度以确定样本中的分析物浓度，并对样本中影响颜色强度的一种或多种干扰物质进行校正。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述照射进一步包括：
为不同的测试板改变照射的颜色。
19.一种设备，包括：
处理器，连接到存储器，处理器配置为执行以下操作：
用选择的光谱照射用样本浸湿的检测试纸，其中该检测试纸包括测试板，测试板被配置为在样本中存在分析物时改变颜色；
获得至少一个检测试纸的数字图像；以及
根据校准曲线分析来自至少一个数字图像的颜色强度以确定样本中的分析物浓度，并对样本中影响颜色强度的一种或多种干扰物质进行校正。
20.根据权利要求19所述的设备，其中处理器进一步配置为执行：
获得校准板的至少一个数字图像，其中校准板具有颜色参考色标，颜色参考色标构成一系列已知色度的颜色；
通过以下方式从校准板的至少一个数字图像中分析颜色参考色标的颜色：i)将校准板的至少一个数字图像分为其分量红色，绿色和蓝色(RGB)通道，并且ii)测量每个RGB通道的强度；
获得每个RGB通道的强度相对于颜色参考色标的已知色度的图；以及
存储该图。
21.根据权利要求19所述的设备，其中至少一个数字图像是使用作为移动设备的组件的数字相机获得的。
22.根据权利要求21所述的设备，其中移动设备是智能手机或平板电脑。
23.根据权利要求19所述的设备，其中处理器执行所述照射时进一步执行：
使用多个以不同颜色发光的发光二极管(LED)提供不同颜色的照明。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866400A (zh) * 2021-10-09 2021-12-31 广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院 快速毒检方法、一分钟快速毒检装置及分布式毒检系统
CN114002217A (zh) * 2021-11-02 2022-02-01 吉林市国科医工科技发展有限公司 一种通过ph试纸图像读取ph值的方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11016030B2 (en) * 2017-10-26 2021-05-25 Delta Electronics, Inc. Detection method and detection device with compensation function
US11250944B2 (en) * 2019-01-02 2022-02-15 Healthy.Io Ltd. Uniquely coded color boards for analyzing images
US11733170B2 (en) * 2019-08-07 2023-08-22 International Business Machines Corporation Optical sensor system for quantitative colorimetric liquid analysis
WO2022010997A1 (en) * 2020-07-08 2022-01-13 Exa Health, Inc. Neural network analysis of lfa test strips
GB2597946A (en) * 2020-08-11 2022-02-16 Adey Holdings 2008 Ltd Testing of central heating system water
US11996183B2 (en) 2020-09-17 2024-05-28 Scanwell Health, Inc. Methods of analyzing diagnostic test kits
CN112133436B (zh) * 2020-10-13 2021-06-29 广州万孚健康科技有限公司 一种基于大数据分析的健康警示方法、系统和可读存储介质
EP4232201A1 (en) 2020-10-23 2023-08-30 Becton, Dickinson and Company Systems and methods for imaging and image-based analysis of test devices
USD970033S1 (en) 2020-10-23 2022-11-15 Becton, Dickinson And Company Cartridge imaging background device
WO2024053464A1 (ja) * 2022-09-06 2024-03-14 日東電工株式会社 分析システム、分析方法
JP2024060999A (ja) 2022-10-20 2024-05-07 アークレイ株式会社 測定システム及び測定方法
WO2024103134A1 (pt) * 2022-11-18 2024-05-23 Teixeira Botelho Marcelo Dispositivo e método para captura de imagem de cassetes de teste rápido do tipo imunocromatográficos

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645431A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 三浦工业株式会社 亚硝酸根离子的定量方法
CN104395729A (zh) * 2012-04-26 2015-03-04 霍夫曼-拉罗奇有限公司 用于在自动分析仪上光度测定流体样品中的分析物的多应用方法
US20150211987A1 (en) * 2012-08-08 2015-07-30 Scanadu Incorporated Method and apparatus for performing and quantifying color changes induced by specific concentrations of biological analytes in an automatically calibrated environment
US20150241358A1 (en) * 2012-08-08 2015-08-27 Scanadu Incorporated Method and apparatus for determining analyte concentration by quantifying and interpreting color information captured in a continuous or periodic manner
EP2916117A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-09 Scanadu Incorporated Quantifying color changes of chemical test pads induced by specific concentrations of biological analytes under different lighting conditions
US20150254845A1 (en) * 2012-04-06 2015-09-10 Ixensor Inc. Reading test strip with multiple reaction areas under different exposures or light intensities
US20150308961A1 (en) * 2012-08-08 2015-10-29 Scanadu Incorporated Quantifying color changes of chemical test pads induced by specific concentrations of biological analytes under different lighting conditions
CN105164534A (zh) * 2013-03-19 2015-12-16 豪夫迈·罗氏有限公司 用于生成体液样本中分析物浓度的校正值的方法/设备
US20160080548A1 (en) * 2013-01-21 2016-03-17 Cornell University Smartphone-Based Apparatus and Method
CN107266351A (zh) * 2017-06-26 2017-10-20 成都理工大学 基于结晶紫酰肼的亚硝酸盐含量测定
EP3339850A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-27 Roche Diagnostics GmbH Method and device for determining a concentration of at least one analyte

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5408535A (en) * 1993-09-07 1995-04-18 Miles Inc. Video test strip reader and method for evaluating test strips
US5760913A (en) 1996-02-12 1998-06-02 Splash Technology, Inc. Color calibration method and system having independent color scanner profiles
GB9700729D0 (en) 1997-01-15 1997-03-05 Axis Biochemicals As System
US6394952B1 (en) 1998-02-03 2002-05-28 Adeza Biomedical Corporation Point of care diagnostic systems
HUP9800290A3 (en) 1998-02-11 2000-03-28 77 Elektronika Mueszeripari Kf Device for automatically analyzing a test stripe
US7577469B1 (en) * 1999-03-11 2009-08-18 Jack L. Aronowitz Noninvasive transdermal systems for detecting an analyte in a biological fluid and methods
JP2000338106A (ja) 1999-05-28 2000-12-08 Sanko Junyaku Kk 免疫反応による発色画像の処理定量方法
US6699720B1 (en) 2000-05-26 2004-03-02 Development Center For Biotechnology Interference-eliminating membranes, test strips, kits and methods for use in uric acid assay
US7751863B2 (en) 2007-02-06 2010-07-06 Glumetrics, Inc. Optical determination of ph and glucose
JP5427362B2 (ja) 2008-03-25 2014-02-26 テルモ株式会社 ヘマトクリット値または血液成分濃度の測定方法および測定装置
US20110180604A1 (en) 2008-07-17 2011-07-28 Universal Biosensors Pty Ltd Automatic information transfer by color encoded fields
DE102008058132A1 (de) 2008-11-14 2010-05-20 opTricon GmbH Entwicklungsesellschaft für optische Technologien Gerät und Verfahren zur Auswertung und Bewertung eines Teststreifens
CN104215757B (zh) 2010-05-28 2018-12-04 李金波 生物体液样本定量检测装置及其检测方法
US8655009B2 (en) 2010-09-15 2014-02-18 Stephen L. Chen Method and apparatus for performing color-based reaction testing of biological materials
US8506901B2 (en) 2010-11-03 2013-08-13 Teco Diagnostics All-in-one specimen cup with optically readable results
US20120188378A1 (en) 2011-01-20 2012-07-26 Middleland Sensing Technology Inc. Automatic analyzing method and system for test strips
GB201105474D0 (en) 2011-03-31 2011-05-18 Albagaia Ltd Testing apparatus
JP2014238263A (ja) 2011-09-30 2014-12-18 テルモ株式会社 血液成分分析装置
JP5542888B2 (ja) 2011-10-17 2014-07-09 アークレイ株式会社 蛋白質濃度評価方法、分析用具、及び分析装置
GB2496104B (en) 2011-10-25 2019-12-11 Alere Switzerland Gmbh Improvements in or relating to reading of assays
US8983181B2 (en) 2011-11-28 2015-03-17 Psiflow Technology Inc. Method and system for determining the color of an object in a photo
JP2015509582A (ja) 2012-02-03 2015-03-30 ユニバーシティ・オブ・シンシナティ 比色アッセイを解析するための方法、システム、および装置
ES2890752T3 (es) 2012-02-06 2022-01-21 Univ California Lector de prueba de diagnóstico rápido portátil
US10132802B2 (en) 2012-04-17 2018-11-20 i-calQ, LLC Device for performing a diagnostic test and methods for use thereof
ES2876229T3 (es) 2012-06-22 2021-11-12 Hoffmann La Roche Procedimiento y dispositivo para detectar un analito en un líquido corporal
WO2014011786A2 (en) 2012-07-10 2014-01-16 Fgroupip1, Llc Method to identify chemical compounds using colorimetric spot tests
US9778200B2 (en) 2012-12-18 2017-10-03 Ixensor Co., Ltd. Method and apparatus for analyte measurement
FI20135189L (fi) 2013-02-28 2014-08-29 iStoc Oy Kannettava lateraalinen koetulosten lukija
US9488657B2 (en) 2013-03-15 2016-11-08 Charm Sciences, Inc. Detection sensor systems and methods
WO2015038717A1 (en) 2013-09-11 2015-03-19 Wellumina Health, Inc. System for diagnostic testing of liquid samples
US9569858B2 (en) 2014-02-13 2017-02-14 James Bennett Babcock Cloud-based system for water analysis
US9933359B2 (en) * 2014-06-23 2018-04-03 Xerox Corporation Vendor exclusivity security feature for paper-based diagnostic solution
EP3180596A4 (en) 2014-08-15 2018-09-26 Scanadu Incorporated Precision luxmeter methods for digital cameras to quantify colors in uncontrolled lighting environments
US9568432B2 (en) 2014-09-26 2017-02-14 Intel Corporation Sensor apparatus to determine a value of a chemical parameter based on a color shade and methods thereof
US9983139B2 (en) 2014-11-10 2018-05-29 Donald Channing Cooper Modular illumination and sensor chamber
US20160139156A1 (en) 2014-11-18 2016-05-19 Welltwigs LLC Apparatuses, methods, and systems for home monitoring of physiological states and conditions
US10088411B2 (en) 2015-02-19 2018-10-02 Renalyx Health Systems Pvt Ltd. Method and device for performing colorimetric analysis of a test fluid to evaluate physiological parameters
CN104964973A (zh) 2015-07-08 2015-10-07 邓双胜 一种基于移动终端摄像头的试纸读取与分析方法与系统
US20170026620A1 (en) 2015-07-24 2017-01-26 Venkatasubramaniam Kalambur Apparatus and a method to determine the concentration of an analyte
US9978153B2 (en) 2015-11-30 2018-05-22 Detectachem Llc Image color balancing for test receptacle
US20170184506A1 (en) 2015-12-29 2017-06-29 Pritesh Arjunbhai Patel Reagent test strips comprising reference regions for measurement with colorimetric test platform
CN105974120B (zh) 2016-04-27 2017-11-14 北方工业大学 一种c反应蛋白色度自动检测装置与方法
US9958665B2 (en) * 2016-05-11 2018-05-01 Bonraybio Co., Ltd. Testing equipment with magnifying function
US10346710B2 (en) 2016-09-29 2019-07-09 Datacolor Inc. Multi-agent training of a color identification neural network
US11802868B2 (en) * 2016-10-17 2023-10-31 Reliant Immune Diagnostics, Inc. System and method for variable function mobile application for providing medical test results
EP3335638A1 (en) 2016-12-13 2018-06-20 Colorimetrix GmbH Method and device for estimation of ovulation date
US10656405B2 (en) * 2018-01-20 2020-05-19 International Business Machines Corporation Color image capture under controlled environment for mobile devices
DE102018002850B3 (de) 2018-04-10 2019-08-14 Robert Simmoteit Analyseverfahren und Anschmutzung
US20210208081A1 (en) 2018-05-15 2021-07-08 Vivosens Inc Analysis of urine test strips with mobile camera analysys and providing recommendation by customising data

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102645431A (zh) * 2011-02-18 2012-08-22 三浦工业株式会社 亚硝酸根离子的定量方法
US20150254845A1 (en) * 2012-04-06 2015-09-10 Ixensor Inc. Reading test strip with multiple reaction areas under different exposures or light intensities
CN104395729A (zh) * 2012-04-26 2015-03-04 霍夫曼-拉罗奇有限公司 用于在自动分析仪上光度测定流体样品中的分析物的多应用方法
US20150211987A1 (en) * 2012-08-08 2015-07-30 Scanadu Incorporated Method and apparatus for performing and quantifying color changes induced by specific concentrations of biological analytes in an automatically calibrated environment
US20150241358A1 (en) * 2012-08-08 2015-08-27 Scanadu Incorporated Method and apparatus for determining analyte concentration by quantifying and interpreting color information captured in a continuous or periodic manner
US20150308961A1 (en) * 2012-08-08 2015-10-29 Scanadu Incorporated Quantifying color changes of chemical test pads induced by specific concentrations of biological analytes under different lighting conditions
US20160080548A1 (en) * 2013-01-21 2016-03-17 Cornell University Smartphone-Based Apparatus and Method
CN105164534A (zh) * 2013-03-19 2015-12-16 豪夫迈·罗氏有限公司 用于生成体液样本中分析物浓度的校正值的方法/设备
EP2916117A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-09 Scanadu Incorporated Quantifying color changes of chemical test pads induced by specific concentrations of biological analytes under different lighting conditions
CN106068449A (zh) * 2014-03-05 2016-11-02 思勘度股份有限公司 通过量化和解释颜色的分析物浓度
EP3339850A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-27 Roche Diagnostics GmbH Method and device for determining a concentration of at least one analyte
CN107266351A (zh) * 2017-06-26 2017-10-20 成都理工大学 基于结晶紫酰肼的亚硝酸盐含量测定

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866400A (zh) * 2021-10-09 2021-12-31 广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院 快速毒检方法、一分钟快速毒检装置及分布式毒检系统
CN113866400B (zh) * 2021-10-09 2023-09-26 武汉纳达康生物科技有限公司 快速毒检方法、一分钟快速毒检装置及分布式毒检系统
CN114002217A (zh) * 2021-11-02 2022-02-01 吉林市国科医工科技发展有限公司 一种通过ph试纸图像读取ph值的方法
CN114002217B (zh) * 2021-11-02 2024-05-14 苏州国科医工科技发展(集团)有限公司 一种通过ph试纸图像读取ph值的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200191722A1 (en) 2020-06-18
JP7250823B2 (ja) 2023-04-03
CN112074725B (zh) 2024-04-05
US10605741B2 (en) 2020-03-31
GB2586939B (en) 2021-06-30
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GB2586939A (en) 2021-03-10
US11307147B2 (en) 2022-04-19
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JP2021530671A (ja) 2021-11-11
DE112019001825B4 (de) 2022-02-03
GB202100095D0 (en) 2021-02-17

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