CN113906434B - 检测方法以及便携式终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检测方法、检测垫和便携式终端。根据本实施例的检测方法，包括：步骤(a)：拍摄以第一参考颜色显示的第一参考颜色区域、以第二参考颜色显示的第二参考颜色区域和与目标反应并改变颜色的检测区域；步骤(b)：将拍摄结果转换为单因素；步骤(c)：从转换的拍摄结果提取单因素灰度值；步骤(d)：将提取的单因素灰度值转换为标准灰度值；以及步骤(e)：根据标准灰度值检测目标的浓度。

Description

检测方法以及便携式终端
技术领域
本技术涉及一种检测方法、检测垫和便携式终端。
背景技术
通过检测体内的体液所含物质的浓度，可以高度准确地确认人和动物的身体异常。作为一个检测体液成分的示例，有尿检。当受检者向含有指示剂的贴片提供尿液时，尿液中的成分与指示剂发生反应而改变颜色。将改变的颜色与比色表中的参考颜色进行比较，来检测该成分的有无和/或浓度。作为另一例，是常用的验孕棒。在怀孕期间，人绒毛膜促性腺激素(hCG，human chorionic gonadotropin)从尿液中排出，验孕棒有直接与人绒毛膜促性腺激素结合的受体，与人绒毛膜促性腺激素结合并显示预定的形状和颜色。
发明内容
要解决的技术问题
由于检测目标的垫所显示的颜色根据目标的浓度而改变，比色表根据目标浓度显示各种颜色。然而，在很多情况下，受检者向指示剂提供体液而形成的颜色与比色表的颜色不准确对应，并且可能会根据周围环境对颜色产生误解，从而可能导致难以准确检测。此外，难以仅通过一次检查，受检者立即确认过去履历(history)和现在与过去相比的变化。
本实施例的问题之一是提供一种能够容易地检测目标物质的有无和/或浓度的装置。
用于解决问题的手段
根据本实施例的检测方法(detection method)，包括：步骤(a)：拍摄以第一参考颜色显示的第一参考颜色区域、以第二参考颜色显示的第二参考颜色区域和与目标反应并改变颜色的检测区域；步骤(b)：将拍摄结果转换为单因素；步骤(c)：从转换的拍摄结果提取单因素灰度值；步骤(d)：将提取的单因素灰度值转换为标准灰度值；以及步骤(e)：根据标准灰度值检测目标的浓度。
根据本实施例的检测垫(detection pad)，用于检查流体中的目标，其中，检测垫包括：机器阅读码(machine readable code)，以第一参考颜色显示；第二参考颜色区域，用于去除由于流体引起的变色的影响；以及检测区域，包括与目标反应并改变颜色的试剂。
发明效果
根据本实施例，提供不使用比色表也能够定量地检测体液中的目标，并且能够进行数据化并存储过去的履历等的优点。
附图说明
图1是本实施例的检测垫的实施例。
图2是示出本实施例的检测方法的概要的流程图。
图3是示出用便携式终端拍摄本实施例的检测垫的状态的图。
图4是例示转换为单色调的拍摄结果的图。
图5是例示检测第一试剂贴片和第四试剂贴片的方法的图。
图6的(A)和图6的(B)是为了说明应用程序获得灰度值的过程而示意性地示出检测垫的一部分的图。
图7的(A)是测定尿液中所含的蛋白质的浓度(mg/ml)和标准灰度值的结果，图7的(B)是关于尿液中所含的蛋白质的浓度(mg/ml)和标准灰度值的关系的曲线拟合(curvefitting)结果图。
图8的(A)是测定尿液中所含的氢离子的浓度(pH)和标准灰度值的结果，图8的(B)是关于尿液中所含的氢离子的浓度(pH)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。
图9的(A)是测定尿液中所含的葡萄糖的浓度(mg/ml)和标准灰度值的结果，图9的(B)是关于尿液中所含的葡萄糖的浓度(mg/ml)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。
图10的(A)是测定尿液中所含的潜血(RBC/ul)和标准灰度值的结果，图10的(B)是关于尿液中所含的潜血(RBC/ul)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。
图11是示出根据执行拍摄的便携式终端的类型的偏差的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对根据本实施例的检测垫的实施例进行说明。图1是本实施例的检测垫10的实施例。图2是示出本实施例的检测方法的概要的流程图。
在图1所示的实施例中，以第一参考颜色显示的第一参考颜色区域可以是以第一参考颜色显示的QR码110和以第一参考颜色显示的预定的区域120中的任一者以上。作为一实施例，QR码110可以显示为四边形。QR码110可包括位于四边形的三个顶点处的方向标记112、114、116。QR码110可以显示检测垫10的分类、检测垫的检测对象、检测区域300中包括的试剂贴片的数量等。
以第一参考颜色显示的区域120可以为基板(sub)上以第一参考颜色显示的预定的区域中的区域，根据未示出的另一实施例，第一参考颜色区域可包括以第一参考颜色显示的字母、数字等，还可包括图案等。作为一实施例，第一参考颜色可以是黑色。
在一实施例中，检测垫10可以形成在基板上。作为一例，基板可以是白纸，QR码110和/或第一参考颜色区域120可以印刷并形成在基板上。
如稍后所述，第二参考颜色区域200用于去除拍摄时环境、照明引起的偏色(colorcasting)和包括目标的流体引起的着色，并且可以以第二参考颜色形成。作为一实施例，当基板为白色时，可以将基板的预定的区域作为第二参考颜色区域200。作为另一实施例，第二参考颜色区域200可以作为可渗透流体的颜色的白色贴片附着在基板的预定的区域。作为又一实施例，第二参考颜色区域200可以由可渗透流体的颜色的白色油墨印刷在基板的预定的区域。作为一实施例，第二参考颜色可以是白色。
检测区域300可包括一个以上的试剂贴片，试剂贴片包括与流体中含有的目标反应并改变颜色的试剂。作为一实施例，试剂可以与流体中的目标反应而根据目标的浓度改变显色程度。作为一例，试剂可以是根据流体中的葡萄糖、流体中的蛋白质、流体中的氢离子、流体中的潜血、流体中的胆红素、流体中的尿胆素原、流体中的酮体、流体中的亚硝酸盐、流体的比重和流体中的白细胞改变颜色的试剂。作为一例，流体是人或动物的体液，可以是血液、尿液、唾液和汗中的任一者。
在图1所示的实施例中，检测区域300可包括四个试剂贴片312、314、316、318，每个试剂贴片可以根据尿液中的葡萄糖、尿液中的蛋白质、尿液中的氢离子或尿液中的潜血的浓度改变变色程度。
在未示出的实施例中，检测区域可包括十个试剂贴片，每个试剂贴片可以根据尿液中的葡萄糖、尿液中的蛋白质、尿液中的氢离子、尿液中的潜血、尿液中的胆红素、尿液中的尿胆素原、尿液中的酮体、尿液中的亚硝酸盐、尿液的比重或尿液中的白细胞的浓度改变变色程度。
以下，对使用根据本实施例的检测垫10的检测方法进行说明。图3是示出用便携式终端拍摄本实施例的检测垫10的状态的图。参照图3，用户使用便携式终端20拍摄以第一参考颜色显示的第一参考颜色区域、第二参考颜色贴片和与目标反应并改变颜色的检测区域S100。作为一实施例，用户的便携式终端20可以是如图3所示的具有摄像头模块的智能手机，在未示出的另一实施例中，便携式终端可以是移动电话、平板电脑、笔记本电脑中的任一者。
用户可以通过使用安装在便携式终端20的摄像头和存储在便携式终端20的应用程序(application)来拍摄检测垫10。作为一例，拍摄时应用程序可以示出与QR码110的四边形相对应的框F和有助于用户的拍摄的引导标示N。
应用程序将拍摄结果转换为单因素(single factor)S200。作为一实施例，用户拍摄的图像可以在RGB色彩空间中以R值、G值和B值显示，单因素在RGB色彩空间可以是R值、G值、B值中的任一者。当单因素为R值时，应用程序仅将用户拍摄的图像转换为R值的大小。
单因素可以是R值、G值、B值的线性组合。作为一例，如果用户拍摄的图像中的一个像素的R值、G值和B值分别为r、g、b，则单因素f可以是用f＝α×r+β×g+γ×b的值表示的值，应用程序将用户拍摄的图像转换为α×r+β×g+γ×b值的大小。
在另一实施例中，单因素可以是灰度(grayscale)值。应用程序可以将用户拍摄的图像转换为灰度并显示。作为一例，灰度可以分为0-255的总共256级。
作为另一实施例，单因素可以是HSV色彩空间的色调(Hue)、饱和度(Saturation)、明度(Value)值以及色调值、饱和度值、明度值的线性组合中的任一者。HSV是一种用色调、饱和度和明度表示颜色的颜色坐标系。用户拍摄的图像的每个像素都可以用HSV颜色坐标系中的色调、饱和度和明度显示，应用程序将色调值、饱和度值、明度值和这些值线性组合而成的值中的任一者作为单因素，并将用户拍摄的图像转换为单因素。
作为又一实施例，单因素可以是CMYK色彩空间的青色(Cyan)值、洋红色(Magenta)值、黄色(Yellow)值和黑色(Key)值的线性组合中的任一者。用户拍摄的结果图像可以用青色值、洋红色值、黄色值和黑色值显示，应用程序可以将青色值、洋红色值、黄色值、黑色值和这些值线性组合而成的值中的任一者作为用户拍摄的图像的单因素，并将用户拍摄的图像转换为单因素。
作为另一实施例，单因素可以是CIE Lab色彩空间的L*值、a*值、b*值以及L*值、a*值、b*值的线性组合。CIE Lab色彩空间是用具有黑色(0)到白色(100)的值的L*、在绿色具有(-)值且在红色具有(+)值的a*值、在蓝色具有(-)值且在黄色具有(+)值的b*值显示颜色的颜色坐标系。应用程序可以将L*值、a*值、b*值以及L*值、a*值、b*值线性组合而成的值中的任一者作为用户拍摄的图像的单因素，并可以将用户拍摄的图像显示为单因素的大小。
在上述实施例中，当通过各因素的线性组合计算单因素时，可以根据计算的因素的值的范围适当地调整常数α、β和γ。作为一例，当单因素的值为0～255且所有r、g、b值都为0～255时，常数α、β、γ都可以具有0～1的值。
图4所示的实施例是示意性地示出转换为单因素的拍摄结果的图。然而，图4只是为了说明而将灰度例示为单因素的图，并且可以不向用户显示转换为灰度的状态。如图2所示，关于检测区域300中的第一至第四试剂贴片312、314、316、318的图像也转换为单因素。
从转换为单因素的拍摄结果提取单因素灰度值(gradation value)S300。作为一实施例，应用程序可以在单因素灰度值提取之前检测检测区域300的位置。参照图5，应用程序在位于QR码110四边形的对角方向的两个方向标记112、116之间形成中心点O。然后，相对于中心点O和所述方向标记之间的长度，在预定比率r的距离形成参考点P。可以通过将参考点以中心点O为基准旋转预定的第一角度θ1来确认检测区域300中的第一试剂贴片312的位置a。
然后，可以通过将参考点P以中心点O为基准旋转预定的第二角度θ2来确认检测区域300中的第四试剂贴片318的位置b。另外，应用程序可以通过将第一试剂贴片312的位置a与第四试剂贴片318的位置b之间的距离分成三等份，来确认第二试剂贴片314的位置和第三试剂贴片316的位置。
在一实施例中，应用程序相对于中心点O和方向标记之间的长度在预定比率的距离形成第二参考点，并且可以通过将第二参考点以中心点O为中心旋转预定的第二角度来确认检测区域300中的第二参考颜色贴片的位置。
在一实施例中，应用程序可以在第一试剂贴片312、第二试剂贴片314、第三试剂贴片316和第四试剂贴片318中的彼此不同的多个点处提取单因素的灰度值。应用程序在第二参考颜色区域200、第一参考颜色区域和第一至第四试剂贴片312、314、316、318中提取针对多个点的单因素的灰度值。
图6的(A)和图6的(B)是为了说明应用程序在第二参考颜色区域200、第一参考颜色区域和第一至第四试剂贴片312、314、316、318获得单因素的灰度值的过程而示意性地示出检测垫的一部分的图。在以图6的(A)示出的实施例中，应用程序在以第一参考颜色显示的QR码110、第一至第四试剂贴片312、314、316、318和第二参考颜色区域200的彼此不同的多个点处获得单因素的灰度值，并且可以通过算出这些值的平均值来提取单因素的灰度值。在以图6的(B)示出的实施例中，应用程序在以第一参考颜色显示的QR码110、第一至第四试剂贴片312、314、316、318和第二参考颜色区域200的彼此不同的多个点处获得单因素的灰度值，并且可以通过排除最大值和最小值的值算出平均值，从而提取单因素的灰度值。
应用程序将提取的单因素灰度值校正为标准灰度值S400。当拍摄检测区域300时，从地板、天花板、壁反射的光可能会偏色(color casting)到第一至第四试剂贴片312、314、316、318，并且可能有荧光灯照明、白炽灯照明等的人工照明引起的偏色。
另外，当将包括目标的流体应用于检测区域300时，试剂贴片可能因流体的颜色而变色。作为一例，当流体为尿液时，试剂贴片可能会着色为黄色，并且当流体为血液时，试剂贴片可能会着色为红色。
应用程序将通过拍摄第二参考颜色区域提取的单因素的灰度值设定为255，将拍摄第一参考颜色区域提取的单因素的灰度值设定为0。提取的单因素的灰度值调整为总共2n级灰度，从而将在第一至第四试剂贴片312、314、316、318拍摄的单因素的灰度值转换为标准灰度值。作为一实施例，应用程序可以通过使用等式1来执行标准灰度值转换，当n为8时，2n-1为255，并且标准灰度值具有0-255的总共256级。
(Ical：计算的标准灰度值，Ii：在上一步骤提取的单因素的灰度值，G1：在第一参考颜色区域提取的单因素的灰度值，G2：在第二参考颜色区域提取的单因素的灰度值，n：自然数)
表1示例性地示出，当在第一参考颜色区域提取的单因素的灰度值G1为15，且在第二参考颜色区域提取的单因素的灰度值G2为231时，将在第一至第四试剂贴片312、314、316、318提取的单因素的灰度值I1、I2、I3、I4和在第一参考颜色区域和第二参考颜色区域提取的单因素的灰度值G1、G2转换为标准灰度值Ical1、Ical2、Ical3、Ical4、Gcal1、Gcal2的示例。如表1所示，可以确认提取的单因素的灰度值转换为0至255的总共256级的标准灰度值。
[表1]
上述示例为将标准灰度值显示为8位数字数据的示例，如以下等式2的式(1)，可以通过将等式1中的n计算为10获取提取的单因素的灰度值分为0至1023的总共1024级的标准灰度值。或者，如等式2的式(2)，可以通过将等式1中的n计算为6获取提取的灰度值分为0至63的总共64级的标准灰度值。如果使用分为更高级的标准灰度值，可以获得高分辨率的标准灰度值，如果使用分为更低级的标准灰度值，可以提高计算速度。
可以消除由于环境和光源造成的偏色引起的灰度值变化，以及由于流体颜色引起的变色影响。可以类似地消除由于执行拍摄的便携式终端、摄像头模块的差异引起的差异。
应用程序根据标准灰度值检测目标浓度S500。作为一实施例，应用程序通过计算对标准灰度值的浓度公式来检测所述目标浓度。
根据执行拍摄的便携式终端中的摄像头模块和/或便携式终端的影像处理算法，可能会存在相对于标准灰度的测定偏差。作为能够减少这种便携式终端的测定偏差的方法，可以有针对各终端导出与针对标准浓度测定值的目标浓度相关的式，并使用针对各终端导出的式来测定浓度的方案。作为另一个方案，收集针对各种便携式终端机型的数据，并且可以通过使用平均收集的数据的结果来减少各机型的测定偏差。
以下说明的等式3至6是多个国内外便携式终端的各机型的数据，并使用平均收集的数据的结果而获得的结果。图7的(A)是测定尿液中所含的蛋白质的浓度(mg/ml)和标准灰度值的结果，图7的(B)是关于尿液中所含的蛋白质的浓度(mg/ml)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。在图7的(A)和图7的(B)中，横轴表示以256级显示的标准灰度，纵轴表示尿液中所含的蛋白质的浓度(mg/ml)。可以通过曲线拟合过程获得通过实验获得的目标浓度和标准灰度值的关系，关于尿液中所含的蛋白质的浓度(mg/ml)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果式如以下等式3。
ln(蛋白质)＝A-B×Ical
(ln(蛋白质)：蛋白质的浓度，Ical：标准灰度值，A、B：通过实验设定的常数)
图8的(A)是测定尿液中所含的氢离子的浓度(pH)和标准灰度值的结果，图8的(B)是关于尿液中所含的氢离子的浓度(pH)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。在图8中，横轴表示以256级显示的标准灰度，纵轴表示氢离子的浓度(pH)。可以通过曲线拟合过程获得通过实验获得的目标浓度和标准灰度值的关系，关于尿液中所含的氢离子的浓度(pH)和标准灰度值的关系的直线拟合(linear fitting)结果式如以下等式4。
ln(pH)＝C+D×Ical-E(Ical-F)2-G(Ical-H)3
(C、D、E、F、G、H：通过实验设定的常数)
图9的(A)是测定尿液中所含的葡萄糖的浓度(mg/ml)和标准灰度值的结果，图9的(B)是关于尿液中所含的葡萄糖的浓度(mg/ml)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。在图9中，横轴表示以256级显示的标准灰度，纵轴表示葡萄糖的浓度(mg/ml)。可以通过曲线拟合过程获得通过实验获得的目标浓度和标准灰度值的关系，关于尿液中所含的葡萄糖的浓度(mg/ml)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果式如以下等式5。
ln(葡萄糖)＝I-J×Ical
(I、J：通过实验设定的常数)
图10的(A)是测定尿液中所含的潜血(RBC/ul)和标准灰度值的结果，图10的(B)是关于尿液中所含的潜血(RBC/ul)和标准灰度值的关系的曲线拟合结果图。在图10中，横轴表示以256级显示的标准灰度，纵轴表示潜血(RBC/ul)。可以通过曲线拟合过程获得通过实验获得的目标浓度和标准灰度值的关系，关于尿液中所含的潜血(RBC/ul)和标准灰度值的关系的直线拟合(linear fitting)结果式如以下等式6。
ln(潜血)＝K-L×Ical
(K、L：通过实验设定的常数)
在检测目标的浓度的另一实施例中，应用程序可以存储针对标准灰度值的目标的浓度值。应用程序可以通过计算的标准灰度值检测存储的目标的浓度值。作为一实施例，应用程序可以通过对存储为标准灰度值的目标的浓度值进行内插(interpolation)或外推(extrapolation)来计算，并且可以将计算的结果作为目标的浓度值。
虽然参考附图所示的实施例进行了说明以帮助理解本发明，但这是用于实施的实施例，仅是示例性的，本领域普通技术人员应理解，可以由此进行各种修改和等同的其他实施例。因此，本发明真正的技术保护范围应由所附权利要求所定。

Claims (13)

1.一种检测方法，其中，包括：
步骤(a)：拍摄以第一参考颜色显示的第一参考颜色区域、以第二参考颜色显示的第二参考颜色区域和与目标反应并改变颜色的检测区域，
步骤(b)：将拍摄结果转换为单因素，
步骤(c)：从转换的所述拍摄结果提取单因素灰度值，
步骤(d)：将提取的所述单因素灰度值转换为标准灰度值，以及
步骤(e)：根据所述标准灰度值检测所述目标的浓度；
所述第一参考颜色区域是在三个顶点处显示方向标记的四边形的QR码，
所述步骤(c)，包括：
步骤(c1)：在位于所述四边形的对角方向的两个所述方向标记之间形成中心点，
步骤(c2)：相对于所述中心点和所述方向标记的长度，在预定的比率的距离处形成参考点，以及
步骤(c3)：通过将所述参考点以所述中心点为基准旋转预定的第一角度来检测所述检测区域。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述步骤(c)通过分别在所述第一参考颜色区域、所述第二参考颜色区域和所述检测区域计算彼此不同的多个点处的单因素平均灰度值而执行。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述步骤(d)，包括：
步骤(d1)：将所述第一参考颜色区域的单因素灰度值调整为灰度0，并且将所述第二参考颜色区域的单因素灰度值调整为灰度2n-1，n为自然数，以及
步骤(d2)：根据所述步骤(d1)的结果，调节在所述检测区域提取的单因素灰度值。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述步骤(b)通过将所述拍摄结果转换为灰度而执行。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述步骤(b)通过将所述拍摄结果转换为在由RGB色彩空间的R值、G值、B值和R值、G值、B值的线性组合中的任一者、HSV色彩空间的色调值、饱和度值、明度值和色调值、饱和度值、明度值的线性组合中的任一者、CMYK色彩空间的青色值、洋红色值、黄色值、黑色值和青色值、洋红色值、黄色值、黑色值的线性组合中的任一者、以及CIE Lab色彩空间的L*值、a*值、b*值和L*值、a*值、b*值的线性组合中的任一者组成的组中选择的任一因素而执行。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述步骤(e)通过利用在所述步骤(d)获得的标准灰度值计算针对标准灰度值的浓度公式，从而检测所述目标的浓度。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其中，
所述针对标准灰度值的浓度公式从由在所述步骤(a)执行拍摄的机型获得的所述标准灰度值的平均值导出。
8.根据权利要求6所述的检测方法，其中，
所述针对标准灰度值的浓度公式是与在所述步骤(a)执行拍摄的机型相对应的公式。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述步骤(e)利用在所述步骤(d)获得的标准灰度值来搜索存储有相对于标准灰度值的所述目标的浓度的存储器，从而检测相对于所述标准灰度值的所述目标的浓度。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其中，
所述标准灰度值是与在所述步骤(a)执行拍摄的机型相对应的标准灰度值。
11.根据权利要求9所述的检测方法，其中，
所述标准灰度值是从能够在所述步骤(a)执行拍摄的多个机型获得的标准灰度值的平均值。
12.根据权利要求1所述的检测方法，其中，
所述检测区域包括第一试剂贴片、第二试剂贴片、第三试剂贴片和第四试剂贴片，
所述检测方法通过执行所述步骤(c3)来检测所述第一试剂贴片，并且还包括：
步骤(c4)：通过将所述参考点以所述中心点为基准旋转预定的第二角度来检测第四试剂贴片，以及
步骤(c5)：通过将检测的所述第一试剂贴片和所述第四试剂贴片之间的距离分成三等份来检测第二试剂贴片和第三试剂贴片。
13.一种便携式终端，存储有执行根据权利要求1至12中的任一项所述的检测方法的应用程序。
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