CN114787607A - 改善的光透射样品保持器和多波长分析 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种用于改善两个板之间的样品薄层的光学分析，特别是针对多个波的光学分析的设备、装置和方法。
Description
相关申请案的交叉引用
本申请要求于2019年6月20日提交的美国临时申请第62/864,491号的权益，该申请出于所有目的以其整体并入本文。
技术领域
本发明涉及用于改善夹在两个板之间的样品薄层的光透射分析的装置和方法。
背景技术
本公开一般涉及样品的光透射分析领域。更具体地，本公开涉及一种用于诸如血红蛋白的样品的光透射分析的方法和设备。
样品薄层的光吸收是测定生物和化学样品的方法之一。测量光吸收的一种方式是分别测量直接进入和离开样品的入射光和透射光的强度。
然而，在许多实际情况下，由于各种原因，难以直接测量这些光强度。一个原因是薄层样品通常需要样品保持器用于测量，并且被测量的透射光是穿过样品和样品保持器的光。因此，需要一种能够将样品保持器的光吸收与样品的光吸收分开的方法。
另一个原因是入射光和透射光在样品的相对侧，难以对两种光使用单个检测器。因此，需要使用单个光电检测器进行吸收测量。
在薄样品的光透射测量的现有方法中，包含两个板的样品保持器已经被用于将样品夹在两个板之间的薄层中，并且穿过样品薄层内的气泡的光透射(其可以在某些条件下发生)被用作参考信号以将样品保持器的光吸收与样品的光吸收分开。该方法还允许利用单个光电检测器进行光吸收测量。在该方法中，假定(i)通过气泡区域的光透射与通过零厚度样品的光透射相同，和(ii)样品保持器的光吸收在气泡区域(其中测量参考信号)和样品区域(其中测量单个样品)中是相同的。然而，实际上，两种假设都可能是错误的。可以在显著远离样品信号位置处产生气泡，使得在两个位置之间的样品保持器吸收存在显著差异。气泡可能太小，使得光将被显著散射并且参考信号与具有零厚度的样品显著不同。此外，气泡的产生在发生(可能发生或不发生)和位置(例如，随机位置)中都是随机的。
因此，本发明的目的是提供产生参考光、简化光透射测量和简化样品处理的装置和方法。本发明可以克服或减少现有装置或系统的缺点。
发明内容
在一些实施例中，本公开提供了使用用于分析物感测和成像的单色相机(例如RGB)测量不同波长的设备和方法。
在一些实施例中，本公开提供了用于通过用光询问样品来测量或确定例如生物或化学样品的某些性质的设备和方法。
在一些实施例中，本公开提供了用于例如位于包含两个板的样品保持器中的样品的光透射分析的设备和方法。
在一些实施例中，该设备(例如，在样品腔之前具有拜耳滤波器)按所列顺序包含：
单个白光源；
双波段或三波段带通滤波器，用于例如在询问样品之前选择性地将白光过滤成分量颜色；
用于接收样品的腔，例如具有用于接收具有样品的板(例如QMAX卡)的插槽的样品保持器；
成像透镜(例如，单个透镜或多个透镜。成像透镜的功能是允许在传感器上增强成像。)；
RGB拜耳滤波器，其用于过滤从被询问的样品发射的光；
传感器，其用于接收来自RGB拜耳滤波器的滤波的光；以及
可选地，用于对由传感器记录的光信号信息进行图像处理的处理器。
RGB拜耳滤波器和传感器或传感器阵列可以组合方式在市场上买到，即作为具有滤波器和传感器的组合的单个或整体部件。
在实施例中：该传感器可以是例如相机的至少一个像素；该传感器可以是例如智能手机的相机的一部分；RGB拜耳滤波器和传感器组合为单个部件。
在一些实施例中，所述方法包含：
用来自单一白光源的光照射双波段或三波段带通滤波器以产生具有窄带宽的双波长或三波长的光的混合的滤波的光，例如，窄带可具有50至100nm的宽度；
用过滤的光询问样品；
任选地调节或使从被询问的样品发射的光通过成像透镜，例如至少一个透镜或多个透镜；
使从所述成像透镜发射的光通过RGB拜耳滤波器；
用传感器感测和记录从RGB拜耳滤波器发射的光；以及
图像处理和分析感测和记录的光。
在一些实施例中，感测和记录的光可以，例如被进一步处理，即，该方法进一步包含例如：对所感测和记录的光进行图像处理以去除或清除颜色重叠(例如，减去重叠的颜色信号)；以及
分析特定分析物(例如血红蛋白和类似分析物)的数据。
以下实施例在图N5中示出，其中RGB滤波器位于样品之后或随后。
在一些实施例中，该设备(例如，在样品腔之后具有拜耳滤波器)(即，用于样品和样品保持器)按所列顺序包含：
单个白光源；
用于接收样品的腔，例如样品保持器；
双波段或三波段带通滤波器，其用于选择性地将从被询问的样品发射的光过滤为分量颜色；
成像透镜，例如单个透镜或多个透镜(成像透镜的功能是允许在传感器上成像)；
RGB拜耳滤波器，其用于对从所述成像透镜发射的光进行过滤；以及
传感器，其用于接收来自RGB拜耳滤波器的滤波的光；以及
可选地，处理器，其用于对由传感器感测的光进行图像处理。
在一些实施例中，所述方法包含：
用来自单个白光源的光询问样品；以及
用双波段或三波段带通滤波器对从被询问的样品发射的光进行过滤以产生具有窄带或带宽的具有双波长或三波长的光的混合物；
可选地用成像透镜调节具有窄带宽的双波长或三波长的光的混合物；
使从所述成像透镜发射的光穿过RGB拜耳滤波器；
用传感器感测和记录从RGB拜耳滤波器发射的光；以及。
可选地，用于对由传感器记录的光信号信息进行图像处理的处理器。
其中本发明涉及用于改善夹在两个板之间的样品薄层的光学分析的装置和方法，特别地，用于产生可改善光学分析的参考信号，以及用于例如测定血液的血红蛋白的应用。
样品的性质(例如生物或化学性质)可以通过样品的光密度(即OD)与透过薄样品层的透射光的强度与入射光的强度之比(即比尔-朗伯定律)来确定。然而，薄层样品通常需要用于测量的样品保持器，并且被测量的光也穿过样品保持器。需要将样品的光传输信号和光吸收(例如，光密度)与总传输光分离，所述总传输光包括穿过样品和穿过样品保持器的光传输。
本发明的一个目的是提供样品保持器的某些实施例的装置和方法，以及改善光透射测量的使用。
参考引用
在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地和单独地指出通过引用并入。
附图说明
本领域技术人员将理解，下面描述的附图仅用于说明的目的。在一些附图中，附图是按比例绘制的。在给出实验数据点的图中，连接数据点的线仅用于引导数据的视图，而没有其它意义。为了清楚起见，一些元件在图中示出时被放大。应当注意，附图并不旨在以严格的比例示出元件。元件的尺寸应当根据本文提供的描述描绘，并通过引用结合于此。附图不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1A使用彩色相机确定具有两个不同波长的光中每个波长的强度的装置。
图1B用于针对两个不同波长中的每一个测量样品的光吸收的设备。
图1c示出了用于测量具有双带通滤波器设置的QMAX卡中的血红蛋白的光学设置。
图N4是使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量绿色、蓝色和红色区域中双波长的透射光信号的设备和方法的示意图。
图N5是使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量绿色、蓝色和红色区域中的三波长处的透射光信号的设备和方法的示意图。
图N6示出了包括顶板、底板、层压在底板背面上的漫射层以及顶板和底板之间的样品液体的即测比色测定样品卡的示例。
图N7示出了测量具有层压漫射层的样品卡中的样品液体的比色信号的测试设备，该设备包括例如：光源，具有层压漫射层的比色样品卡；以及传感器。
图X1示出了用于测量具有双带通滤波器设置的QMAX卡中的血红蛋白的光学设置。LED之前的滤光器可以是(a)一个波长设置(550nm)，(b)两个单独的波长设置(550nm+650nm)，和(c)一个双BP波长(525nm+680nm)。滤波器的带宽在20nm到60nm之间。
图X2示出了在iMOST平台与HemoCue 301商用HgB分析仪上的HgB性能，使用(a)一种波长设置(550nm)，(b)两种单独的波长设置(550nm+650nm)，和(c)双BP波长(525nm+680nm)。
图X3示出了在iMOST平台相对于HemoCue 301商业HgB分析仪上的HgB性能，使用在5天内收集的总共60个样品(从当地医院的患者收集的K2EDTA静脉血)。计算每个样品的误差|Δ|。平均差值为2.3％，相关性R＝98.5％，斜率为0.975，偏差为0.2％。60个样品的59个(98％)在允许的总误差±7％内。
图X4示出了(a)加入血液之前和(b)加入血液之后两种Q卡的荧光照片。一种Q卡用喷墨点印刷的方法，在水中以10nL的液滴大小、600μm的周期和试剂进行印刷。另一种Q卡使用引导流印刷方法，体积为8uL，试剂在超过90％的酒精中。显然，引导流动印刷方法在添加血液之前和之后提供均匀的涂层而没有液滴边界。
图X5示出了HgB吸收测量图像处理的工作流程的流程图
图X6示出了HgB图像处理的组成，包括：水平柱检查、垂直柱检查和计算强度比。
图X7示出了横向尺寸校正(LDC)计算的流程图。
图1M示出了被称为OAC(例如，光学分析卡)的样品保持器的一个实施例的横截面视图，其用于使用光通过光透射来分析样品中的分析物(例如，血液样品中的血红蛋白)，包含：第一板、第二板和光导间隔件(LGS)；其中所述LGS具有柱状形状，夹在所述两个板之间，所述柱的每一端与所述板中的一个直接接触，从而形成LGS板接触区域，并且被配置为允许光从所述第一板通过所述LGS透射到所述第二板，而不穿过样品。
图1J示出了被称为OAC(例如，光学分析卡)的样品保持器的一个实施例的横截面视图，其用于使用光通过光透射来分析样品中的分析物(例如，血液样品中的血红蛋白)，包含：第一板、第二板和光导间隔件(LGS)，其中所述两个板可相对于彼此移动且所述柱具有平坦顶部。
图1N是CROF(压缩调节开放流)实施例的图示。图(a)示出了第一板和第二板，其中第一板具有间隔件。图(b)示出了在开放构造中将样品沉积在第一板(示出)或第二板(未示出)或两者(未示出)上。图(c)示出了(i)使用两个板散布样品(样品在板之间流动)并减小样品厚度，以及(ii)在闭合构造中使用间隔件和板调节样品厚度。每个板的内表面具有一个或多个结合位点和或储存位点(未示出)。
图2A示出了具有第一板、第二板和LGS的样品保持器、保持器中的样品、采样区域和参考区域的位置，以及分别在样品区域和参考区域中的入射光和透射光的一个实施例的横截面视图。
图2B示出了具有第一板、第二板和LGS的样品保持器、保持器中的样品以及采样区域和参考区域的位置的一个实施例的透视图。
图3示出了具有第一板、第二板和LGS的样品保持器、LGS的位置、采样区域、参考区域，以及参考区域和样品区域的边缘的示例性位置的一个实施例的顶视图。注意，在成像处理期间选择边缘。
图4示出了氧合血红蛋白[HbO2]和脱氧血红蛋白[Hb]在波长200nm至1000nm下的摩尔消光系数。
图5示出了用于测量QMAX卡中血红蛋白的光学设置。
图6示出了由iPhone获取的QMAX卡中的示例性血红蛋白测量。
图7示出了与金标准(Abbott Emerald血细胞计数器)相比的示例性QMAX血红蛋白测量。
图8示出了由iPhone获取的QMAX卡中的示例性血红蛋白测量。
图9示出了用于选择采样区域和参考区域的示例性方法。
具体实施方式
以下详细描述通过示例而非限制的方式示出了本公开的某些实施例。本文使用的章节标题和任何副标题仅用于组织目的，而不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。章节标题或副标题下的内容不限于章节标题或副标题，而是适用于本公开的整个描述。
任何出版物的引用是由于其公开早于申请日，不应解释为承认本发明的权利要求无权由于在先发明而先于这些出版物。此外，所提供的公开日期可以不同于实际的公开日期，实际的公开日期可以被独立地验证。
定义
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文所述类似或等同的任何方法和材料也可用于实践或测试本教导，但现在描述一些示例性方法和材料。
“询问(interrogation)”、“正询问(interrogating)”，“被询问(interrogated)”等是指用光或照明寻址或接触样品或样本以获得由样品或样本与光的相互作用产生的关于样品或样本的信息。可以分析由初始光或照明与样品或样本的询问或相互作用产生的光以揭示关于样品或样本的信息。例如，当诸如新鲜血液的样品可能含有血红蛋白或氧合血红蛋白时，分析光可以揭示是否存在血红蛋白、氧合血红蛋白或两者，并且如果存在，则揭示样品中血红蛋白和氧合血红蛋白的相对量或各自的浓度。
“平均误差”或类似术语如“平均差”通常是指集合中所有误差的平均值。本文中的“误差”是测量中的不确定性，或测量值与真实/正确值之间的差异。误差的更正式的术语是测量误差，也称为观测误差。
“OTSA”或类似术语是指光透射样品分析，其通过光透射测量薄样品层的光学密度(OD)。
“成像器”、“传感器”、“相机”和类似术语可以互换使用。
“包括(include)”、“包括(includes)”或类似术语意指包括但不限于，即，包括性的而非排他性的。
“约”修饰，例如，用于描述本公开的实施例的组合物中的成分的量、浓度、体积、工艺温度、工艺时间、产率、流速、压力、粘度和类似值及其范围，或组分的尺寸和类似值及其范围，是指可发生的数值量的变化，例如：通过用于制备材料、组合物、复合材料、浓缩物、组成部件、制品或使用制剂的典型测量和处理程序；通过这些程序中的意外错误；通过用于实施所述方法的起始材料或成分的制造、来源或纯度的差异；以及类似的考虑。术语“约”还包括由于具有特定初始浓度或混合物的组合物或制剂的老化而不同的量，以及由于具有特定初始浓度或混合物的组合物或制剂的混合或加工而不同的量。
“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情形可以发生或可以不发生，并且该描述包括事件或情形发生的情况和不发生的情况。
除非另有说明，本文使用的不定冠词“一”或“一个”及其相应的定冠词“该”是指至少一个，或一个或多个。
可以使用本领域普通技术人员公知的缩写(例如，“h”或“hrs”表示小时或多个小时，“g”或“gm”表示克，“mL”表示毫升，“rt”表示室温，“nm”表示纳米，以及类似缩写)。
术语“光导间隔件”或“LGS”可指在样品的光透射测量期间使柱的一端与第一板直接接触且使柱的另一端与第二板直接接触的柱，在某些实施例中，第一板和第二板将样品夹在两个板之间。在某些实施例中，光学指数和柱的尺寸是预定和已知的。在某些实施例中，LGS由与板中的一个或两个相同的材料制成。在某些实施例中，LGS是结合、模制、压印或其它方式以连接到一个或两个板。
术语“没有显著量的样品”可以指当在具有两个板和样品的区域中进行测量时，对于样品的光透射测量不显著的样品量。
术语“LGS板接触区域”可以指在LGS(其具有柱状形状)的每一端与板之一直接接触的区域。在某些实施例中，LGS和一个板由一块材料制成，然后用于连接到板的LGS的端部的LGS板接触区域是LGS的横截面。在某些实施例中，LDG和两个板由单片材料制成，则LGS两端的LGS板接触区域是LGS的横截面。
术语“LGS的横向截面”可以指当LGS夹在两个板之间时与板平行的LGS的横截面。
术语“LGS接触区域或LGS的横向截面大于光的波长”可指LGS接触区域或LGS的横向截面大于光的波长，大于直径等于光的波长的盘的面积。
术语“OTSA”是指光透射样品分析，其通过光透射测量薄样品层的光密度。
术语“SR区域”或“一对SR区域”是可互换的，其可以指一个采样区域和一个相应的参考区域，其中薄样品层的OD是通过取透过样品区域和透过参考区域的光的强度的比来确定的。
术语OAC装置的“参考区域”可以指波长和偏振的光通过第一板、光导间隔件和第二板的装置区域，其中光导间隔件是第一和第二板的直接接触。术语OAC装置的“参考区域”是指其中光导间隔件夹在两个板之间并且分别与每个板直接接触的装置区域，其中，在参考区域中，探测光依次透射过第一板、光导间隔件和第二板，而不穿过样品(图1和2)。
术语OAC装置的“采样区域”可以指这样的装置区域，其中穿过参考区域的样品波长和偏振的光穿过第一板、两个板之间的样品和第二板而不穿过光导间隔件。
术语OAC装置的“采样区域”可以指其中样品在该区域中没有LGS的两个板之间的装置区域；即，在采样区域中，探测光依次透过第一板、两个板之间的样品，以及第二板而不会遇到LGS。
术语“用于参考的排除距离”是指光导间隔件的边缘与参考区域的边缘之间的最小距离。
术语“用于采样的排除距离”是指光导间隔件的边缘与采样区域的边缘之间的最小距离。
OAC装置的术语“采样区域和参考区域之间的距离”和“采样和参考之间的排除距离”是可互换的，它们是指参考区域的边界和采样区域的边界之间的最短间隔。即，采样和参考之间的排除距离是采样的排除距离和参考的排除距离之和。
术语“成像器”和“相机”是可互换的。
术语“压印”是指通过压印(例如，压纹)一片材料以在板表面上形成间隔件来整体地固定间隔件和板。材料可以是单层材料或多层材料。
术语“蚀刻的”意指通过蚀刻一片材料以在板表面上形成间隔件来整体地固定间隔件和板。材料可以是单层材料或多层材料。
术语“熔合到”是指间隔件和板通过将间隔件和板附接在一起而整体地固定，间隔件和板的原始材料彼此熔合，并且在熔合之后在两种材料之间存在清晰的材料边界。
术语“结合到”意指间隔件和板通过粘合结合间隔件和板而整体地固定。
术语“附接到”意指间隔件和板连接在一起。
术语“CROF卡(或卡)”、“COF卡”、“QMAX卡”、Q卡”、“CROF装置”、“COF装置”、“QMAX装置”、“CROF板”、“COF板”以及“QMAX板”是可互换的，除了在一些实施例中，COF卡不包含间隔件；并且这些术语是指一种装置，该装置包含第一板和第二板，第一板和第二板可相对于彼此移动成不同构造(包括开放构造和闭合构造)，并且该装置包含调节板之间的间距的间隔件(COF的一些实施例除外)。术语“X板”可指CROF卡中的两个板中的一个，其中间隔件固定到该板。COF卡、CROF卡和X板的更多描述在2017年2月7日提交的临时申请序列号62/456065中进行描述，所有这些申请出于所有目的以其整体并入本文。
在QMAX工艺中，两个板的术语“开放构造”是指如下构造，其中两个板或者部分地或者完全地分离，并且板之间的间距不受间隔件的调节。
在QMAX工艺中，两个板的术语“闭合构造”是指如下构造，其中板彼此面对，间隔件和样品的相关体积在板之间，板之间的相关间距以及因此样品的相关体积的厚度由板和间隔件调节，其中相关体积是样品的整个体积的至少一部分。
在QMAX工艺中，术语“样品厚度由板和间隔件调节”是指，对于板、样品、间隔件和板压缩方法的给定条件，在板的闭合构造下样品的至少一个端口的厚度可以根据间隔件和板的性质预先确定。
在QMAX卡中，板的术语“内表面”或“样品表面”可指板的接触样品的表面，而板的另一表面(不接触样品)被称为“外表面”。
除非特别说明，否则QMAX工艺中物体的术语“高度”或“厚度”可指物体在垂直于板表面的方向上的尺寸。例如，间隔件高度是间隔件在垂直于板表面的方向上的尺寸，并且间隔件高度和间隔件厚度指的是一回事。
除非特别说明，否则QMAX工艺中物体的术语“区域”可指平行于板表面的物体的区域。例如，间隔件区域是平行于板表面的间隔件的区域。
术语QMAX卡可指在样品上执行QMAX(例如，CROF)工艺，并且具有或不具有连接两个板的铰链的装置。
术语“具有铰链的QMAX卡和“QMAX卡”是可互换的。
术语“角度自保持(angle self-maintenance)”、“角度自保持(angle self-maintenance)”或“旋转角度自保持(rotation angle self-maintenance)”可指铰链的特性，其在将板从初始角度移动到该角度的外力从板移除之后基本上保持两个板之间的角度。
术语“间隔件具有预定高度”和“间隔件具有预定间隔距离”分别意味着间隔件高度和间隔距离的值在QMAX工艺之前是已知的。如果在QMAX工艺之前不知道间隔件高度和间隔距离的值，则不预先确定间隔件高度和间隔距离的值。例如，在珠粒作为间隔件喷射在板上的情况下，其中珠粒落在板的随机位置，间隔距离不是预先确定的。未预先确定间隔距离的另一示例是间隔件在QMAX工艺期间移动。
在QMAX工艺中，术语“间隔件固定在其相应的板上”意味着间隔件附接到板的位置，并且在QMAX工艺中(即，间隔件在相应的板上的位置不改变)保持附接到该位置。“间隔件与其相应的板固定在一起”的示例是，间隔件由板的一件材料整体地制成，并且间隔件相对于板表面的位置在QMAX工艺期间不改变。“间隔件不与其相应的板固定在一起”的示例是，间隔件通过粘合剂粘合到板上，但是在板的使用期间，在QMAX工艺期间，粘合剂不能将间隔件保持在其在板表面上的原始位置处，并且间隔件移动离开其在板表面上的原始位置。
使用单色相机测量多波长强度和样品吸收
在一些实施例中，所公开的设备和方法可以使用单个白光源和双波段或三波段带通滤波器来将单个白光转换或净化为不同色光的混合物。例如，在询问样品之前(见图N1到N4)，在询问样品之后(见图N5)，或在询问样品之前和之后(未示出)，带通滤波器可以转换或净化单个白光。
双波长或三波长将被充分地分开，例如，一个波长在红色区域中而另一个波长在绿色区域中。在光最终被传感器(例如数码相机或CCD阵列)的R、G和B通道收集之后，每个通道的信号几乎排他地由窄带宽度的单个波长的光组成。通过拍摄(即，制作或记录)单个传感器图像(单个“拍摄”)，可以利用拜耳滤波器获得在两个窄带波长处且至多在三个窄带波长处的发射信号。
在一些实施例中，所公开的设备和方法可以使用单个白光源和双波段或三波段带通滤波器。在一些实施例中，所公开的设备和方法首先使得或使让白光通过双波段或三波段带通滤波器以进行净化，即，将白光分离成两种或三种彩色光分量，例如来自双波段带通滤波器的红光和绿光，或来自三波段带通滤波器的蓝-红-绿光。在净化之后，光是分离成不同颜色的光的混合。双波长或三波长可以被充分地分开，例如，一个波长在红色区域中而另一个波长在绿色区域中。在光最终由传感器(例如数码相机、CCD阵列和类似成像器)的R、G和B通道收集之后，每个通道的信号几乎排他地由窄带宽的单个波长的光组成。如果通道的信号不仅仅由单一波长或窄带宽的波长范围的光组成，则它可以包括来自相邻颜色的波长或重叠，例如与绿色波长轻微重叠的蓝色光、与绿色波长轻微重叠的红色光，或与蓝色和红色光波长之一或两者轻微重叠的绿色光。通过拍摄(即，制作或记录)单个传感器图像(即，“单次拍摄”或单次曝光；或者复合曝光)，可以用拜耳滤波器得到在窄带宽的两个波长处或至多或不多于窄带宽的三个波长处的发射信号。
在一些实施例中，本公开提供了一种制造上述设备的方法，包含例如：将所述和所示的部件组装成例如图5所示的构造。
在一些实施例中，本公开提供了一种使用上述设备的方法，该方法用于针对分析物(如血红蛋白)来分析样品(如血液样品)。
在一些实施例中，所公开的设备和方法顺序地：利用来自单个光源的白色发射光询问成像场中的样品；处理来自所述成像场的合成光；从所述合成光产生用于所述样品的数字信息；以及从所述数字信息生成所述样品的响应文件。所生成的响应文件可用于例如样品内容的大小、枚举、表征、分类等分析。
处理步骤可以包括例如光学检测步骤，随后是电子处理步骤。
申请人的前述题为“改善的光透射样品保持器和分析，尤其是血红蛋白”的申请提到了用于测量诸如血红蛋白的分析物的设备和方法。本申请提到具有特定样品保持器的设备或装置，称为OAC(即光学分析卡)。本申请还提及一种测量方法，其中材料的光密度通过例如用单个光源(如LED)询问保持器中的样品，并取两种透射光的强度的比来确定：一种是透过样品保持器的采样区域的光，另一种是透过样品保持器的参考区域的光，其中在不直接测量入射光的情况下测定样品的光密度(OD)。
示例.两个彩色通道是彩色相机的红色和绿色通道。
一种使用单色相机针对两个不同波长中的每一个区分样品的光吸收的方法，所述方法包含：
提供包括三组检测元件的彩色相机，每组检测一种不同的颜色，其中三种不同的颜色分别为红色、绿色和蓝色；
提供存储算法的非瞬态计算机可读介质，所述算法
通过样品同时透射第一波长的光和第二波长的光；
使用相机检测总透射光，该总透射光是透射穿过该样品并且由该相机收集的该第一波长和该第二波长的光的总和；
使用总透射光和算法确定通过样品的第一波长的透射光和通过样品的第二波长的透射光；
其中所述算法包含公式，
其中
和
是待确定的第一和第二波长的透射光强度；IR和IG是在相机的绿色和红色通道中测量的总透射光强度的总和；
其中
是通道串扰矩阵，
其中
是当仅有第一波长的光进入相机时进入相机的红色通道的光的百分比；
是当仅有第二波长的光进入相机时进入相机的红色通道的光的百分比；其中
是当仅有第一波长的光进入相机时进入相机的绿色通道的光的百分比；
是当仅有第二波长的光进入相机时进入相机的绿色通道的光的百分比；
计算样品区域和柱参考区域的
两个值的比是在第一波长的样品吸收，计算样品区域和柱参考区域的
两个值的比是在第二波长的样品吸收
原理和某些示例
在一些实施例中，本公开提供了一种用于改善例如位于两个板之间的样品薄层的光透射分析的设备、装置和方法，具体地用于产生可以改善光学分析的样品信号，并且用于测定样品中的分析物(例如血液样品中的血红蛋白)的应用。
在通过样品层的光透射实验中，通过测量薄样品层的吸收系数αs可以确定样品的某些生物或化学性质。使用比尔-朗伯定律，薄样品层的光吸收系数αs与入射光强度(即，入射到样品的光)Ii和透射光强度(即，通过样品的光)It有关：
其中Ls是样品层的长度(即厚度)，并且OD是通过样品层的光密度。薄样品层的光吸收系数αs可以与样品的特性相关。因此，使用比尔-朗伯定律，可以通过测量样品层的OD来确定样品的特性。
然而，实际上，难以直接测量入射光(即，直接入射到样品层的光)和透射光(即，直接透射通过样品层的光)的强度。通常，在实验中测量的是通过样品和样品保持器的总光透射。这是因为薄层样品通常需要用于测量的样品保持器，并且被测量的光也穿过样品保持器。因此，需要从总的光透射中分离/确定样品的OD。
在一些实施例中，提供了称为OAC(即光学分析卡)的特定样品保持器，并且通过取两个透射光的强度的比例来确定材料的光密度：一个是透射通过样品保持器的采样区域的光，并且另一个是透射通过样品保持器的参考区域的光，其中在不直接测量入射光的情况下确定样品的OD。
所公开的组分、成分、添加剂、尺寸、条件、时间等方面的具体和优选值及其范围仅用于说明；它们不排除其它定义的值或定义范围内的其它值。本公开的设备、装置和方法可包括本文所述的任何值或所述值的任何组合、具体值、更具体值和优选值，包括明确或隐含的中间值和范围。
拜耳滤色器阵列(CFA)CMOS传感器
拜耳滤波器马赛克是用于在例如光传感器的正方形栅格上布置RGB滤色器的滤色器阵列(CFA)。其特定的滤色器布置用于数码相机、摄录机和扫描仪中使用的大多数单片数字图像传感器中以产生彩色图像。滤波器图案是50％绿色、25％红色和25％蓝色。
Bryce Bayer(美国专利第3,971,065号)将绿色过滤感光点称为亮度敏感元素，将红色和蓝色点称为色度敏感元素。拜耳使用两倍于红色或蓝色的绿色元素来模拟人眼的生理学。来自传感器的拜耳图案数据被称为RAW图像数据。
光学带通滤波器用于选择性地透射入射辐射的光谱的一部分，同时抑制或阻挡所有或基本上所有其它波长。原始光学带通滤波器是能够将白光分裂或分散成光色光谱的棱镜。通过用棱镜分散白光来分析白光是光谱学的示例。多种带通滤波器和荧光带通滤波器是可商购的(参见例如Edmund Optics,Inc.,edmundoptics.com)，例如传统的涂覆的400-699nm带通干涉滤波器，可在UV、可见光和IR中心波长获得，可获得10-80nm带宽，并且对于生物医学应用和仪器集成是理想的。
为了从由滤色器阵列收集的数据(例如“RAW”图像数据)重构全色RGB图像，使用某种形式的内插来填充空白。数学处理被称为去马赛克并且可以以不同的方式执行。简单的方法在邻域内插相同颜色的像素的颜色值。例如，具有绿色滤波器的像素提供绿色分量的精确测量。从相邻像素获得该像素的红色和蓝色分量。对于绿色像素，可内插两个红色相邻像素以产生红色值。此外，可内插两个蓝色像素以产生蓝色值。
RAW是指含有由传感器捕获的完整数据的几种本地数据格式中的任何一种。典型地，这些本地数据格式是专有的，并且每个公司使用它自己的数据格式。由于RAW文件是传感器上每个像素的一组单个亮度值，因此RAW文件没有实际的每像素颜色信息。通过将针对三种颜色之一过滤的邻接像素与拜耳掩模进行比较来导出颜色。
在一些实施例中，可以考虑拜耳滤色器阵列的替代方案，并且可以包括例如：
Panasonic的低光无滤光传感器技术，即OPF(有机光电导膜)技术，其可以通过使用“微型分色器”的衍射来实现颜色分离，并且潜在地提供更高的灵敏度，更宽的动态范围，改善的全局快门和可变的灵敏度；以及
题为“(BRIGHT IDEA FOR LOWLIGHT PHOTOGRAPHY)”(https://unews.utah.edu/bright-idea-for-lowlight-photography/)(2015年10月27日公开，2019年6月18日访问)提到用于数码相机的相机滤色器，其允许比常规滤波器多三倍的光，导致在微光下拍摄更清洁，更精确的图片。该新的滤波器可以用于任何类型的数字相机，但是该滤波器尤其可以用于智能电话相机。滤波器约为微米厚(比人的毛发薄100倍)。该滤波器包括玻璃晶片，该玻璃晶片具有在一侧上蚀刻的精确设计的微观脊，该微观脊在光通过时以某些方式使光弯曲并产生一系列颜色图案或代码。然后软件读取代码以确定它们是什么颜色。
在一些实施例中，一种使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量红色和绿色区域中的双波长处的透射光信号的设备和方法。来自白光源的白光首先通过双波段带通滤波器，以使白光成为具有窄带宽度的两个波长的光的混合，例如分别为绿色和红色光。在带通滤波器之后，所得到的净化光通过样品(即，询问样品)和成像透镜，并最终到达位于相机传感器或类似传感器前面的RGB滤色器。RGB滤色器的R滤波器或R通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽度红光，RGB滤色器的G滤波器或R通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽度绿光。双波段带通滤波器在绿色区域中的中心波长可以是例如从500到550nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。双波段带通滤波器在红色区域中的中心波长可以是例如从600到700nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。
在一些实施例中，一种使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量红色和蓝色区域中的双波长处的发射信号的设备和方法。来自白光源的白光首先通过双波段带通滤波器，以使白光成为具有窄带宽度的两个波长的光的混合，例如分别为蓝色和红色光。在带通滤波器之后，所得到的净化光通过样品(即，询问样品)和成像透镜，并最终到达位于相机传感器或类似传感器前面的RGB滤色器。RGB滤色器的R滤波器或R通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽度红光，RGB滤色器的B滤波器或B通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽度蓝光。双波段带通滤波器在蓝色区域中的中心波长可以是例如从400到450nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。双波段带通滤波器在红色区域中的中心波长可以是例如从600到700nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。
在一些实施例中，一种使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量绿色和蓝色区域中的双波长处的发射信号的设备和方法。来自白光源的白光首先通过双波段带通滤波器，以使白光成为具有窄带宽度的两个波长的光的混合，例如分别是绿色和蓝色光。在带通滤波器之后，所得到的净化光通过样品(即，询问样品)和成像透镜，并最终到达位于相机传感器或类似传感器前面的RGB滤色器。RGB滤色器的G滤波器或G通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽度绿光，并且RGB滤色器的B滤波器或B通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽度蓝光。双波段带通滤波器在蓝色区域中的中心波长可以是例如从400到450nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。双波段带通滤波器在绿色区域中的中心波长可以是例如从500到550nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。
在一些实施例中，一种使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量绿色、蓝色和红色区域中的三波长处的发射信号的设备和方法。来自白光源的白光首先通过三波段带通滤波器，以使白光成为具有窄带宽的三个波长的光的混合，例如分别为绿色、蓝色和红色。在带通滤波器之后，所得到的净化光通过样品(即，询问样品)和成像透镜，并最终到达位于相机传感器或类似传感器前面的RGB滤色器。RGB滤色器的G滤波器或G通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽绿光，RGB滤色器的B滤波器或B通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽蓝光，R滤波器或R通道几乎排他地收集混合光中的窄带宽红光。蓝色区域中的三波段带通滤波器的中心波长可以是例如从400nm到450nm的任何波长，并且带宽可以是1nm、5nm、20nm、50nm或它们之间的任何值。三波段带通滤波器在绿色区域中的中心波长可以是例如从500nm到550nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。红色区域中的三波段带通滤波器的中心波长可以是例如600nm到700nm的任何波长，并且带宽可以是例如1nm、5nm、20nm、50nm或任何中间值。
在一些实施例中，一种使用RGB彩色相机传感器通过单个传感器图像或单个相机拍摄来测量绿色、蓝色和红色区域中的三波长处的透射光信号的设备和方法。双波段或三波段带通滤波器的位置可以例如放置在两个透镜之间或成像透镜组之间。
在一个实施例中，本公开提供：
一种设备，按所列顺序包含：
单个白光源；
双波段或三波段带通滤波器，其用于在询问样品之前将白光过滤成分量颜色；
用于接收样品的腔；
可选的成像透镜，其用于增强所述传感器上的成像；
RGB拜耳滤波器，其用于过滤从被询问的样品发射的光；以及
传感器，其用于接收来自RGB拜耳滤波器的过滤光。
一种方法，包含：
用来自单一白光源的光照射双波段或三波段带通滤波器，以产生具有窄带宽的双波长或三波长的光的混合的滤波的光，所述窄带宽各自为50nm至100nm；
用过滤的光询问样品；
可选地调节或使从被询问的样品发射的光通过成像透镜；
使从所述成像透镜发射的光通过RGB拜耳滤波器；
用传感器感测和记录从RGB拜耳滤波器发射的光；以及
图像处理所感测和记录的光以去除或清除颜色重叠；以及
分析特定分析物的数据。
一种设备，按所列顺序包含：
单个白光源；
用于接收样品的腔；
双波段或三波段带通滤波器，其用于选择性地将从被询问的样品发射的光过滤为分量颜色；
成像透镜；
RGB拜耳滤波器，其用于对从所述成像透镜发射的光进行过滤；以及
传感器，其用于接收来自RGB拜耳滤波器的过滤光。
一种方法，包含：
用来自单个白光源的光询问样品；以及
用双波段或三波段带通滤波器对从被询问的样品发射的光进行过滤以产生具有窄带或带宽的具有双波长或三波长的光的混合物；
可选地用成像透镜调节具有窄带的双波长或三波长的光的混合物；
使从所述成像透镜发射的光穿过RGB拜耳滤波器；
用传感器感测和记录从RGB拜耳滤波器发射的光；以及
图像处理所感测和记录的光以去除或清除颜色重叠；以及
分析特定分析物的数据。
示例.一种用于测量具有双带通滤波器设置的QMAX卡中血红蛋白的光学设置。
图X1示出了用于测量具有双带通滤波器设置的QMAX卡中的血红蛋白的光学设置。LED之前的滤光器可以是，例如：(A)一个波长设置(550nm)；(b)两个单独的波长设置(550nm+650nm)；和(c)一个双BP波长(525nm+680nm)。滤波器的带宽在20nm到60nm之间。
在实验中，QMAX装置具有两个板。第一板是尺寸为30mm×24mm的1mm厚的平坦PMMA基底。第二板为175μm厚的PMMA膜，其上具有微柱阵列，尺寸为24mm×22mm。该柱阵列具有30μm×40μm的柱尺寸，80μm的柱与柱边缘距离，以及10μm或30μm的柱高度。将具有吖啶橙染料和两性洗涤剂(Zwittergent)的试剂均匀地涂布到第二板(X-板)上。
样品是新鲜全血(7uL，30μm柱高度)，将其滴入第一板的位置，并由第二板按压。
图X2示出了在iMOST平台相对于HemoCue 301商业HgB分析仪上的HgB性能，使用：(A)一个波长设置(550nm)，(b)两个单独的波长设置(550nm+650nm)，和(c)双BP波长(525nm+680nm)。
总共测量了38份样品，包括从当地医院(Hunterdon Medical Center,NJ,US)的患者收集的25K2EDTA静脉血和13份新鲜的手指刺血样品。计算每个样品的误差|Δ|。平均误差(a)为3.2％，(b)为2.6％，(c)为2.5％。与其它两个结果相比，双带通方法具有最低的误差，并提供优良的结果，即更精确。
此外，iMOST和HemoCue 301商业HgB分析仪之间的相关因子对于(a)单波长测量为95.3％，对于(b)两个单独的波长测量为96.1％，对于(c)双带通波长测量为96.6％。同样，双带通波长测量在iMOST和参考方法之间具有最佳相关性。
在使用双带通滤波器iMOST设置的另一测量中，图X3示出了在iMOST平台相对于HemoCue 301商业HgB分析仪上的HgB性能，使用在5天内收集的总共60个样品(在当地医院从患者收集的K2EDTA静脉血)。计算每个样品的差值|Δ|。平均差值为2.3％，相关性R＝98.5％，斜率为0.975，偏差为0.2％。值得注意的是，60个样品中有59个(即98％)在允许总误差±7％内。
用于均匀试剂涂层的微结构引导流印刷
在Qmax卡制造中使用一种新的试剂印刷方法来生产新卡。新卡可用于例如测量HgB、WBC和其它分析物。
在先前的公开中，使用喷墨液滴印刷方法。例如在1nL至100nL范围内的小液滴以100μm至1000μm的周期滴在X板上并干燥。这种印刷方法通常在板上形成液滴边界，并且是不均匀的。
在一些实施例中，本公开提供了具有新试剂的引导流印刷方法。试剂是亲水性的，用于使板亲水，并使板具有例如小于45度的接触角。在板上具有微结构(例如，柱)的情况下，亲水性试剂被微结构均匀地引导以在板上形成涂层，并且获得均匀的涂层而没有前述的令人讨厌的液滴边界。
在所公开的引导流印刷方法中，试剂中的溶剂被选择为与板具有小的接触角。溶剂可包括例如醇、IPA、丙酮、芳族化合物、苯、甲苯、醇、甲醇、酯和醚、酮、丙酮、胺、硝化和卤代烃，或类似溶剂，及其混合物。
在所公开的引导流印刷方法中，板被处理成与试剂具有小的接触角。处理可包括例如亲水层的涂覆，在板上涂覆表面活性剂，等离子体处理，臭氧处理，产生亲水化学键等处理，或其组合。
在引导流涂布方法的一个实例中，Q卡中的X-板使用在超过90％的醇水溶液中包含浓度为0.4mg/mL至1.0mg/mL的吖啶橙染料和浓度为0.5mg/mL至1.5mg/mL的两性离子洗涤剂的试剂制剂。将5uL至8uL的试剂以175μm的厚度和30μm柱高，100μm周期和30×40μm柱尺寸的柱阵列滴在X板上。试剂在X-板上均匀铺展成大小约15mm-25mm的正方形，并干燥。
图X4示出两种Q卡的荧光照片：(a)在加入血液之前和(b)在加入血液之后。一种Q卡用喷墨点印刷方法，在水中以10nL的液滴大小、600μm的周期和试剂进行印刷。另一种Q卡使用8uL体积的引导流印刷方法，试剂溶解在90％以上的醇中。显然，引导流印刷方法在添加血液之前或之后提供了卡表面的均匀表面涂层而没有液滴边界。
其他透射测量应用
该引导流印刷方法的其他应用可以包括例如：
(1)基于透射和/或吸收的应用，例如CBC中的HgB和HCT测量；
(2)基于透射和/或吸收的应用，如用于任何生物或化学样品的OD(光密度)测量；
(3)基于透射和/或吸收的应用，如用于任何生物或化学样品的分子密度测量；
(4)基于透射和/或吸收的应用，如用于任何生物或化学样品的细胞或组织密度测量；
(5)基于透射和/或吸收的应用，如用于任何生物或化学样品的珠粒、粒子密度测量；
(6)基于透射和/或吸收的应用，如用于任何生物或化学样品的浊度测量；
(7)基于比色的应用，如比色酶反应，例如，如在葡萄糖测量、胆固醇测量和甘油三酯测量中；
(8)所有的应用都可以在样品分析中使用透射或吸收。
如任一先前述装置权利要求的装置可以具有例如以下测试中的一个或多个的功能：
组成分析如纤维识别、混合分析等；
在洗涤、洗衣、漂白等方面的色牢度测试；
实验室样品中擦洗和漂白的湿处理分析等；
样品缺陷分析；
一般化学测试，包括碳化、溶解、剥离和复染、纺织品吸收性、漂白损失、干燥收缩等；
参数测试，包括密度、氮含量、发泡倾向、乳液稳定性等；
水、流出物和污泥分析，包括例如pH、密度、电导率、气味、浊度、总溶解固体、总硬度、酸度、总氯等；
生态参数测试，包括例如游离甲醛、铜、钴、铅、汞、聚氯乙烯、APEO/NPEO测试等其他测试；
如任一先前述装置权利要求的装置可以具有例如以下功能和目的中的一个或多个：
1)确定样品与其他已知物质的相互作用；
2)确定样品的组成；
3)提供其他科学、医疗和质量保证功能的标准数据；
4)确认最终用途的适用性；
5)为技术交流提供依据；
6)提供几种选项对比的技术手段；
7)提供法律诉讼证据；
8)确定或验证是否符合质量标准、法规或合同的要求。
I.具有层压漫射层的比色样品卡
在涉及检测光信号的测定中，例如比色测定，小容器容纳液体样品，并使光束通过样品以测量光吸收光谱或样品的颜色。当样品非常稀薄，光或颜色变淡并且难以测量。
在感兴趣的特定测试场景中，用于收集光信号的传感器可以在样品上方并且位于非常接近样品的位置。光源可以放置在样品下方(即，在样品的平面的相对侧上)，并且传感器测量例如在光穿过样品之后的光密度。
为了增加从样品产生的颜色信号，光应当在样品中行进更长的距离以被更多地吸收。在一些实施例中，本公开提供了一种用于保持薄样品的比色样品卡(例如，表面修饰的Qmax卡)装置，该比色样品卡装置可以通过增加穿过样品的光路来增强颜色信号。
该样品卡装置包括顶板、底板和位于顶板和底板之间的薄样品层，以及位于首先被询问光照射的样品表面上的漫射层。漫射层例如可以是附着到样品卡的第一被照射面或与样品卡的第一被照射面集成的半透明层，例如漫射可以层压在底板的背面上。
在实施例中，本公开提供了一种用于测量具有层压漫射层的样品卡装置中的样品液体的比色信号的测试设备，该设备包含：
光源；
用于样品卡(即，工件，诸如在样品卡的面上具有层压的漫射层的改进的Qmax比色样品卡，其是最靠近光源的面的第一被照射面)的腔或保持器；以及
传感器。
光源照射来自样品卡背面的光，并首先撞击到漫射层上。漫射层偏转光束并增加在样品液体层中传播的光的光路，以增加比色样品的曝光量。传感器放置在样品卡上方(即，在样品的相对侧上)以收集透射光信号。
图N6示出了包括顶板、底板、层压在底板背面上的漫射层以及顶板和底板之间的样品液体的即测比色测定样品卡的示例。
图N7示出了测量具有层压漫射层的样品卡中的样品液体的比色信号的测试设备，该设备包括例如：光源，具有层压漫射层的比色样品卡；以及传感器。光源照射来自样品卡背面的光并首先照到漫射层。漫射层偏转光束并增加在样品液体层中行进的光的光路以增加比色样品的曝光。传感器放置在样品卡上方以收集透射光信号。
在一些实施例中，漫射层可以是例如层压在底板背面上的白色漫射膜，包括：由白色塑料材料制成的膜；具有纹理化表面结构的膜透明材料；或其组合。
在一些实施例中，可以例如通过热粘合、粘合剂等方法实现层压。
在一些实施例中，漫射层可以是例如施加在底板背面上的白色涂料。
在一些实施例中，漫射层可以例如通过在具有纹理结构的底板的背面上进行表面处理而形成。
II.横向尺寸校正(LDC)算法
柱用于横向尺寸校正(LDC)，如图X7所示。将一幅HgB图像分成非重叠区域。
对于每个区域，一个如下运行LDC算法：
1.运行柱检测；
2.检查柱检测得分(如检查失败，拒绝图像样品)；
3.在图像通过柱检测得分检查后，运行水平柱检查；
4.运行垂直柱检查；
5.检查柱间距离(如果检查失败，拒绝图像样品)；
6.图像通过柱间距离检查后，算法生成柱环；以及
7.计算柱中心下的面积并导出LDC。
样品保持器
根据本发明，如图1和图2所示，用于通过使用光的光传输来分析样品中的分析物(例如，血液样品中的血红蛋白)的称为OAC的样品保持器(即，光学分析卡)的一个实施例包含：
第一板、第二板、光导间隔件(LGS)、采样区域，和参考区域，其中：
(i)所述第一板和第二板被配置为用于将用于通过光进行光透射分析的样品夹在板之间的薄层中，并且每个板在其接触该样品的内表面上具有样品接触区域；
(ii)光导间隔件(LGS)具有柱形形状，夹在两个板之间，其中柱的每一端与形成LGS-板接触区域的板之一直接接触，并且被配置为允许光从第一板穿过LGS透射到第二板而不穿过样品，
(iii)所述采样区域为所述光依次经过所述第一板、所述样品和所述第二板的区域，其中所述采样区域不具有所述LGS；以及
(iv)参考区域是光依次透过第一板、光导间隔件和第二板而不透过样品的区域；
其中LGS接触区域和LGS的横向截面大于光的波长，
其中光导间隔件被样品包围或靠近样品；并且
其中所述采样区域中的所述样品具有500μm或更小的厚度。
参考区域和采样区域中的板的至少一部分是透光的。
根据本发明，如图1和图2所示，称为OAC(即光学分析卡)的样品保持器至少具有“采样区域”和“参考区域”，并且通过获得透射通过采样区域的光与透射通过参考区域的光的比例来确定样品层光吸收系数。
在一些实施例中，样品保持器(也称为装置)还包含多个光导间隔件，这些光导间隔件具有基本上均匀的高度，并且其中这些光导间隔件中的至少一个在样品接触区域内。
在一些实施例中，第一板和第二板与LGS(图1A)固定。在一些实施例中，如图1B所示，所述第一板和所述第二板可相对于彼此移动成不同的构造，包括开放构造和闭合构造。在开放构造中，将所述板分开一部分并且沉积样品。在闭合构造中，第一和第二板分别与LGS的平坦端接触。
在一些实施例中，样品区域和参考中的第一板和第二板具有均匀的厚度并且是透光的。
所述板的材料是塑料、玻璃，或本公开所描述的其他材料。
在一些实施例中，使用其它间隔件来调节第一板与第二板之间的间距，且因此调节样品厚度。
样品OD测量方法.
在一些实施例中，可以通过测量样品的薄层的OD来确定样品的性质，其中OD由透射通过OAC的采样区域的光与透射通过OAC的参考区域的光的比例来确定。
在一些实施例中，通过相机拍摄样品保持器中的样品的图像并进行分析。
在一些实施例中，光的波长在500nm至1200nm、200nm至3000nm、3000nm至30,000nm，或100nm至200nm的范围内。
A)由采样区域和参考区域中的光透射确定的通过样品的光吸收
对于具有入射光强度0的光，使用比尔-朗伯定律，通过样品的透射光强度Is，由下式给出：
其中，εs是样品的消光系数(例如，血红蛋白)，c是样品的平均浓度(例如，血红蛋白)，并且L是穿过样品的光路的长度。(ε以cm-1/M为单位，c以M为单位，L以cm为单位)，并且ODs可以指通过样品的光密度。
对于具有入射光强度0的光，使用比尔-朗伯定律，通过一定长度Lr的光导间隔件透射的光强度Ir由下式给出：
其中αr是光导间隔件的吸收系数，并且L是通过样品的光路的长度，并且ODs可以指作为参考的通过光导间隔件的光密度。
第一方程减第二方程得到：
根据本发明，上述方程显示，在不测量入射光的情况下(假设两个区域中的入射光基本相同)，通过取通过采样区域的透射光与通过参考区域的透射光的比例，可以确定样品层的吸收系数。
使用间隔件形成均匀的薄样品层。
图1是CROF(压缩调节开放流)实施例的图示。图(a)示出了第一板和第二板，其中第一板具有间隔件。图(b)示出了以开放构造将样品沉积在第一板(示出)或第二板(未示出)或两者(未示出)上。图(c)示出了(i)使用两个板散布样品(样品在板之间流动)并减小样品厚度，以及(ii)在闭合构造中使用间隔件和板调节样品厚度。每个板的内表面具有一个或多个结合位点和或储存位点(未示出)。
B)两种血红蛋白
血液中存在两种血红蛋白。氧合血红蛋白[HbO2]是具有结合氧的血红蛋白形式，而脱氧血红蛋白[Hb]是不具有结合氧的血红蛋白形式。通常，氧合血红蛋白[HbO2]在静脉中约为75％，在动脉中约为90％。
总血红蛋白浓度＝[HbO2]+[Hb]。
两种血红蛋白在不同波长下可以具有不同的消光系数(即光吸收)，如图4所示。因此，通过测量血液在不同波长范围内的光吸收，可以分别确定血液中的[HbO2]和[Hb]浓度。
C)通过比较来自采样区域和来自参考区域的光透射来进行光透射样品分析
根据本发明，通过比较来自样品区域和参考区域的光透射来测量通过薄样品层的光吸收(和光密度(“OD”))。
在一些情况下，比较是从样品区域到参考区域的光透射的比例。
D)改善的光透射样品分析
在许多实际测量情况下，存在许多可能显著降低OD测量准确度的缺点。例如，样品保持器中的样品和/或样品保持器自身可具有不均匀的厚度。在样品或样品保持器中存在缺陷，例如气泡、灰尘或其它可能具有与通过完美(即理想样品)的光透射不同的光透射的缺陷。在整个测量区域中光强度可能不均匀。
本发明具有减少由缺点引起的光传输样品分析(OTSA)中的误差的多种方式。根据本发明，为了改善OD测量准确度，单独地或组合地使用以下特征、装置和方法(即，在第1.4节及其小节中)。
I.LGS侧壁和/或LGS-板界面的光散射的减少
根据本发明，在测量样品区域和参考区域的光强度，然后取两个强度的比例的OD测量方法的一个实施例中，如果通过参考区域的光具有来自(a)LGS侧壁或(b)LGS的强散射，或者来自样品区域的光具有来自附近LGS侧壁的显著散射，则测量准确度会显著降低。
为了减小LGS侧壁散射的光对来自参考区域的光的影响，用于OD确定的参考区域的边缘应当离开LGS侧壁一定距离。由于参考区域不能小于光的波长而不会遭受显著的光衍射，因此为了减小LGS侧壁散射的光对来自参考区域的光的影响，至少LGS的横截面应当大于光的波长。
在一些实施例中，用于OD确定的参考区域的边缘距LGS侧壁一定距离。
在一些实施例中，LGS的横截面应当大于光的波长，并且用于OD确定的参考区域的边缘距LGS侧壁一定距离。
类似于来自参考区域的光，为了减少光散射对来自采样区域的光的影响，采样区域的边缘应该距LGS侧壁一定距离。
在一些实施例中，用于OD确定的采样区域的边缘距LGS侧壁一定距离。
在一些实施例中，用于OD确定的参考区域的边缘距LGS侧壁一定距离，并且用于OD确定的采样区域的边缘距LGS侧壁一定距离。
在一些实施例中，LGS的横截面应当大于光的波长，用于OD确定的参考区域的边缘距LGS侧壁一定距离，用于OD确定的采样区域的边缘距LGS侧壁一定距离。
II.参考区域和采样区域的面积，以及它们之间的距离
在通过取通过样品区域和通过参考区域的光强度的比例来确定样品的OD时，假定每个区域中的入射光具有相同的强度，或者第一板和第二板以及样品的厚度在采样区域和参考区域中分别相同或已知。然而，在许多实际的光学系统中，上述假设都不成立，这在OD的确定中引起不确定性(即误差)。例如，在实践中，样品光透射测量的入射光强度不均匀，特别是光照面积大；并且第一板、第二板和样品的厚度在采样区域和参考区域中分别是不同的或已知的，并且每个可以具有显著的变化。
根据本发明，减小误差的一种方式是限制用于确定样品的OD的采样区域和参考区域的面积，或优化采样区域和参考区域之间的距离(即采样排除距离)以避免由LGS侧壁引起的显著光散射，或两者。
在一些实施例中，采样区域的面积和采样区域与参考区域之间的距离是以上两段的组合。
III.多对采样区域和参考区域
使用一对样品区域和参考区域会导致大的误差。这是因为几个原因：(i)由于第一板、第二板和样品厚度的空间变化分别是随机的，仅一对样品区和参考区域可能不代表样品的大部分；和(ii)由于光学缺陷的数量和它们的位置也是随机的，这些光学缺陷可能发生在采样区域和/或参考区域的位置，使得采样区域和参考区域对在OTSA中不可用。
为了解决这些问题，根据本发明，使用多对SR区域。
在一些实施例中，OAC包含多对SR区域，其中两个相邻SR区域的中心之间的距离，并且该距离基本上是周期性的或非周期性的。
根据本发明，用于促进测试的试剂沉积在OAC的板的内表面上，所述试剂包括但不限于染色试剂、表面活性剂、抗体、蛋白质和核酸。
光导柱(如，间隔件)
在一些实施例中，光导间隔件在间隔距离上基本上是周期性的并且是预定的。
光导柱高度
在一些实施例中，光导间隔件的高度为1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1,000μm、2,000μm、5,000μm、10,000μm，或在任何两个值之间的范围内。
光导柱周期
在一些实施例中，间隔件(也称为LGS)以周期阵列排列，其为1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、300μm、500μm、1,000μm、2,000μm、5,000μm、10,000μm，或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，优选的间隔件(也称为LGS)以周期阵列排列，其为1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、300μm，或在任何两个值之间的范围内。
光导柱间隔距离
在一些实施例中，间隔件(也称为LGS)具有1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、300μm、500μm、1,000μm、2,000μm、5,000μm、10,000μm，或在任何两个值之间的范围内的间隔距离。
在一些实施例中，优选的间隔件(也称为LGS)具有1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、300μm，或在任何两个值之间的范围内的间隔距离。
光导间隔件(LGS)的几何形状
在一些实施例中，LGS具有柱状形状，其端部基本平坦。在一些实施例中，LGS的一端或两端通过粘结、熔合，由单件制成，或将LGS连接到板的其它方法固定到板的一端或两端。
在一些实施例中，LGS的横向截面的形状包括但不限于圆形、矩形、正方形、三角形、多边形、字母、数字或其组合。
在一些实施例中，每个光导间隔件(LGS)的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2、100,000μm^2、200,000μm^2、500,000μm^2、1mm^2、2mm^2、5mm^2、10mm^2、50mm^2，或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，每个光导间隔件的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2、100,000μm^2、200,000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，每个光导间隔件的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，每个光导间隔件的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，每个光导间隔件的平均横向截面比穿过参考区域的光的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，每个光导间隔件的平均横向截面比穿过参考区域的光的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍，或在任何两个值之间的范围内。
参考区域几何形状
形状
在一些实施例中，所述参考区域小于所述光导柱的最小横向截面的尺寸。一个优点是避免或减少光导侧壁的光散射以影响参考信号。
在一些实施例中，光导间隔件的边缘与参考区域的边缘之间的最小距离(即，用于参考的排除距离)是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm，或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，光导间隔件的边缘与参考区域的边缘之间的最小距离为1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，光导间隔件的边缘与参考区域的边缘之间的最小距离为1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，采样区域的边缘和参考区域之间的距离比测量波长(即，通过参考区域的光)的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍。
在某些优选实施例中，采样区域的边缘和参考区域之间的距离比测量波长的波长大20倍、30倍、50倍、100倍。
在某些优选实施例中，光导间隔件的边缘与参考区域的边缘之间的最小距离比穿过参考区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，光导间隔件的边缘与参考区域的边缘之间的最小距离比穿过采样区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
参考区域面积与光导间隔件面积的比为3/10、2/5、1/2、3/5、7/10、4/5，或在任何两个值之间的范围内。
采样区域几何形状
在一些实施例中，采样区域的边缘距光导柱的边缘一定距离(即，用于采样的排除距离)。一个优点是避免或减少光导侧壁的光散射以影响参考信号。
在一些实施例中，用于采样的排除距离是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm，或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，用于采样的排除距离是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，用于采样的排除距离是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，用于采样的排除距离是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm，或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，采样区域的面积是周期性间隔距离的3/5、7/10、4/5、9/10、1、11/10、6/5、13/10、7/5、3/2，或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，采样区域的边缘与光导间隔件的边缘之间的距离是光导间隔件区域的1/5、3/10、2/5、1/2、3/5、7/10、4/5、9/10、1，或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，采样区域的边缘与光导间隔件的边缘之间的距离比穿过参考区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
在一些优选实施例中，采样区域的边缘与光导间隔件的边缘之间的距离比穿过采样区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，离柱壁的排除距离为7.5μm至10μm。
在一些实施例中，与柱壁的排除距离是光导间隔件区域的1/4。
在一些实施例中，采样区域边界具有120μm×110μm的尺寸；
采样区域边缘具有60μm×45μm尺寸；
光导间隔件或柱具有40μm×30μm的尺寸；
参考区域具有20μm×15μm的尺寸。
在一些实施例中，参考区域的面积是光导间隔件区域的尺寸的1/2，采样区域与光导间隔件的边缘之间的距离是光导间隔件区域的1/2，并且采样区域的区域等于周期性间隔距离。
采样区域与参考区域之间的距离(即采样与参考之间的排除距离)
在一些实施例中，采样区域的边缘与参考区域之间的距离是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，采样区域的边缘与参考区域之间的距离为30μm(微米)到50μm、20μm到60μm、10μm到70μm、5μm到75μm，或在任何两个值之间的范围内。
在某些优选实施例中，采样区域的边缘与参考区域之间的距离比穿过参考区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，采样区域的边缘与参考区域之间的距离是光导间隔件区域的2/5、1/2、3/5、7/10、4/5、9/10、1、11/10、6/5、13/10、7/5、3/2、8/5、17/10，或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，采样区域的边缘与参考区域之间的距离比穿过参考区域的光的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，采样区域的边缘与参考区域之间的距离比穿过采样区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
Q卡参数的某些示例
在一些实施例中，间隔件高度、板之间的间距和/或样品厚度为约30μm。间隔件高度、板之间的间距和/或样品厚度为20μm至40μm。所述间隔件为具有圆角的矩形形状。所述间隔件为圆形形状。间隔件的横向尺寸为约30μm×40μm。间隔件的横向尺寸为10μm至40μm。间隔件的圆角的直径为10μm。所述间隔件呈矩形点阵阵列。间隔件的间隔距离为约80μm。间隔件的间隔距离为70μm至150μm。Q卡的一个板的长度为27mm，该板的宽度为22mm。Q卡的一个板的长度是32mm，该板的宽度是24mm。一个板的面积约为600mm2，另一个板的面积约为750mm2。Q卡的一个板的厚度约为175μm。Q卡的一个板的厚度约为1mm。QMAX卡上的凹口面积在10至30mm2的范围内。切口为半圆形，直径为3至6mm。凹口具有3mm的宽度和6mm的长度。铰链接头的宽度约为6mm。铰链接头的长度约为20mm。铰链的厚度约为70μm。
通过液滴印刷将试剂涂覆成阵列。通过喷射涂覆试剂。将吖啶橙或其它染色试剂涂布到第一板或第二板或两者上。将两性离子洗涤剂或其它洗涤剂涂覆到第一板，或第二板或两者上。吖啶橙以5-20ng/mm2的面积浓度涂覆在板上，两性离子洗涤剂以10-30ng/mm2的面积浓度涂覆在板上。
所述第一板和所述第二板的材料是聚(甲基丙烯酸甲酯)。用于血滴的着陆标记在所述第一板或所述第二板的外表面上。血滴的着陆标记是小点或小十字。血滴的着陆标记在图像的视野之外。血滴的着陆标记靠近卡的中心。在某些实施例中，板中的至少一个是透明的。
适配器滤波器参数的示例
在一个实施例中，双带通波长滤波器至少具有500nm到550nm的一个中心波长。
在一个实施例中，双带通波长滤波器至少具有600nm到700nm的一个中心波长。
在一个实施例中，双带通波长滤波器具有10nm到50nm的带宽。
在一个实施例中，双带通波长滤波器具有50nm到100nm的带宽。
在一个实施例中，双带通波长滤波器具有50nm到100nm的带宽。
如任一前述权利要求的装置、设备或方法，或方法，其进一步以将从所述无源照明器发射的光朝向所述漫射器反射的反射器。
在一个实施例中，在双带通滤波器之前添加波长相关衰减器以平衡来自两个波段的光的光强度。
光导间隔件、采样区域和参考区域的示例
在一些实施例中，离柱壁的排除距离为7.5μm至10μm。在一些实施例中，与柱壁的排除距离是光导间隔件区域的1/4。在一些实施例中，采样区域边界具有120μm乘110μm的尺寸；采样区域边缘具有60μm×45μm尺寸；光导间隔件或柱具有40μm×30μm的尺寸；参考区域具有20μm×15μm的尺寸。
在一些实施例中，参考区域的面积是光导间隔件区域的尺寸的1/2，采样区域与光导间隔件的边缘之间的距离是光导间隔件区域的1/2，并且采样区域的区域等于周期性间隔距离。
颜色去干扰矩阵和HgB计算算法的示例
在去干扰算法之前使用一组dc-RAW参数(-W -r 1 1 1 1 -g 1 1 -o 0 -c -6 -T)。
-W：不使用自动亮度
-r 1 1 1 1：将RGBG的通道增益设定为1。
-g 1 1：关闭伽马校正
-c：将输出发送给stdout。
-6：16比特输出
-T：tiff输出
-o 0：不调转换颜色空间，使用RAW RGB。
应用颜色去干扰矩阵(也称为“通道串扰矩阵”)导出新的红色和绿色通道以减少颜色干扰，如下：
其中a1、a2、b1和b2是颜色去干扰矩阵系数。在一个示例中，a1、a2、b1、b2在0至1.0的范围内。
a1、a2、b1、b2的测量和校准包括使用精确匹配双带通滤波器的两个单独滤波器的实验。将使用两个单独滤波器的两个图像作为R新和G新的参考标准。
红色和绿色通道的强度比介质rred和rgreen用于HgB值计算。用于HgB值计算的公式是基于这两个比的对数的线性组合：
HgB＝Aln(r红)+Bln(r绿)+C
例如，使用已知为HgB值的HgB血液样品的回归，预先确定三个系数A、B和C。例如，在使用商业HgB分析仪作为Hemocue测量的5g/dL-25g/dL的50个全血样品确定A、B和C的情况下，使用回归拟合A、B、C值以匹配商业HgB分析仪。A例如在20至30的范围内，B例如在-20至-30的范围内，而C例如在0至1的范围内。
使用多个光导结构(LGS)的光透射测量/计算。
一种用于测量透射和/或光吸收的方法，包含：
(a)具有QMAX简单保持器，其带有具有基本上均匀的高度的多个光导间隔件，并且其中这些光导间隔件中的多于一个是在该样品接触区域内部，
(b)成像所述样品区域；
(c)使用(b)中的图像测量穿过LGS的参考区域的光透射，样品围绕相同的LGS，然后计算围绕LGS的区域的光吸收，对于更多的一个LGS重复这种测量；
(d)将样品中的光吸收与每个LGS区域中的光吸收进行平均。
LGS可以采用如本文所述的不同配置，例如周期性LGS等。
混合光导结构(M-LGS)。
M-LGS是光导结构，其中结构的高度小于间隔件的高度，使得间隔的一部分由样品填充(光通过样品中的部分和M-LGS中的部分)。这在计算不同样品厚度的光吸收中是有用的。
使用对一个波长方法的机器学习预测HgB值
一种仅使用一个波长来精确预测HgB值的方法是使用(1)机器学习来从现有数据中学习散射分量，和/或(2)机器学习来从现有数据中学习纯吸收分量。
仅从500nm到550nm的一个波长测量的HgB预测的挑战是在该波长下未裂解的全血具有吸收和散射成分。吸收是预测全血中HgB的真实值，而散射是干扰。
在该专利的公开内容中，单独的波长或双带通波长使用600nm至800nm的另一波长来测量散射分量，并将其从500nm至550nm波长分散。
预测散射和/或吸收分量的一种方式是使用机器学习来学习。
经注释的图像被馈送到机器学习(ML)训练模块，并且机器学习模块中的模型训练器将根据训练数据(经注释的样品图像)来训练ML模型。将所述输入数据多次迭代地馈送到所述模型训练器，直到满足特定停止准则。ML训练模块的输出是ML模型-根据机器学习中的训练过程从数据建立的计算模型，该数据给予计算机独立地执行某些任务(例如，检测和分类物体)的能力。
在这种应用中使用深度学习生成性对手网络(GAN)。
在一种用于预测来自一个波长的纯吸收分量的机器学习方法中，以这样的方式进行训练：
(1)使用相同的血液注释Q卡的一对实验图像，一个是没有裂解的全血(带有散射)，一个是裂解相同的全血(没有来自细胞的散射成分)。
(2)该网络被训练成能够准确地预测全血而不裂解成裂解的全血。
(3)在训练中，柱可以用作恒定的参考区域以设定模型的基线。
在一种用于预测来自一个波长的纯散射分量的机器学习方法中，以这种方式进行训练：
(1)使用相同的血液注释一对Q卡的实验图像，一个是在500-550nm测量的未裂解的全血(带有散射)，一个是在600-800nm测量的未裂解的全血(带有散射)。
(2)对网络进行训练，使得可以在不裂解的情况下精确地预测500-550nm处的全血至600-800nm处的测量值。
(3)在训练中，柱可以用作恒定的参考区域以设定模型的基线。
一种基于深度学习的方法，用于将单通道血红蛋白图像转换为等效的裂解图像，该方法对基于比色法的血红蛋白计算具有最小的散射效应。
一种基于具有基本真值血红蛋白值的血液样品自动模拟大组裂解血红蛋白训练数据的方法。这些训练数据用于训练将单通道血红蛋白图像转为裂解图像的深度模型。
iMOST-HgB装置的裂解试剂涂层
在一些实施例中，将表面活性剂涂覆在板上并溶解到血液中以实现红细胞在装置中的均匀分布，其中涂层可以在第一板或第二板或两者上。
在一些实施例中，将表面活性剂涂覆在板上并溶解到血液中以裂解装置中的红细胞，其中涂层可以在第一板或第二板上，或两者上。
在一些实施例中，涂覆在装置中的表面活性剂包括但不限于两性离子洗涤剂，ASB-14、ASB-16、CHAPS、阳离子表面活性剂NN-[三(羟甲基)甲基]-N-烷基-N,N-二甲基氯化铵(IIa)、IIb、IIc、IId、CTAC、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、月桂基硫酸钠(SLS)、月桂基硫酸铵、CTAB、月桂基醚硫酸钠(SLES)、肉豆蔻醇聚醚硫酸钠、多库酯、全氟辛烷磺酸、烷基-芳基醚磷酸盐、烷基醚磷酸盐、CTAB、氯化十六烷基吡啶(CPC)、苯扎氯铵(BAC)、苄索氯铵(BZT)、二甲基二十八烷基氯化铵、二十八烷基二甲基溴化铵(DODAB)、椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、窄范围乙氧基化物、八甘醇单十二醚、五乙二醇单十二烷基醚、壬苯醇醚(nonxynol)、Triton X-100、聚乙氧基化牛脂胺、椰油酰胺单乙醇胺、椰油酰胺二乙醇胺、泊洛沙姆、甘油单硬脂酸酯、甘油单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、癸基葡糖苷、月桂基葡糖苷、辛基葡糖苷、月桂基二甲基胺氧化物、二甲亚砜、氧化膦。
在某些实施例中，涂覆在装置中的引起红细胞裂解的试剂包括但不限于PluronicF-127、Cremophor EL、Pluronic F-68、Myrj 52、Brij 35、油酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、SLS、CTAB、CTAC、他莫苷芬、皂苷、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、乳酸、ABS-14、ABS-16、抗疟疾药物(奎宁化合物)、砷、氨苯砜、金属(铬/铬酸盐、铂盐、镍化合物、铜、铅、顺铂)、亚硝酸盐、呋喃妥因、青霉素、非那吡啶(马洛芬)、rho免疫球蛋白、利巴韦林、磺胺类、砜。
在一些实施例中，涂覆在装置中的抗凝血剂包括但不限于EDTA例如乙二胺四乙酸二钾(K2EDTA)、乙二胺四乙酸三钾(K3EDTA)、香豆素(维生素K拮抗剂)、华法林(香豆定)、醋硝香豆素、苯丙香豆素、阿托曼霉素、苯茚二酮、肝素、磺达肝素和依达肝素、达比加群、利伐沙班、阿哌沙班、依度沙班、贝曲西班、NOAC、水蛭素、来匹卢定、比伐卢定、阿加曲班、达比加群、巴曲酶、裂纤酶、维生素E、柠檬酸钠、枸橼酸葡萄糖、草酸盐(例如氟草酸盐)、deltaparin、地西卢定、依诺肝素。
在一些实施例中，为了实现红细胞在装置中的均匀分布，将两性离子洗涤剂涂覆在板上，优选的面积浓度为3ng/mm2、5ng/mm2、8ng/mm2、12ng/mm2、15ng/mm2、25ng/mm2、35ng/mm2、50ng/mm2、80ng/mm2、100ng/mm2或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，为了在装置中裂解红细胞，将两性离子洗涤剂涂覆在板上，优选的面积浓度为100ng/mm2、120ng/mm2、150ng/mm2、180ng/mm2、200ng/mm2、300ng/mm2、400ng/mm2、500ng/mm2、800ng/mm2、1000ng/mm2或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，为了实现红细胞在装置中的均匀分布，将两性离子涂覆在板上，优选的血液终浓度为0.05mg/mL、0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.5mg/mL、0.6mg/mL、1.0mg/mL、2mg/mL或在任何两个值之间的范围内。
在一些实施例中，为了在装置中裂解红细胞，将两性离子涂覆在板上，其优选的血液终浓度为2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL、6mg/mL、7mg/mL、9mg/mL、10mg/mL、15mg/mL、25mg/mL、50mg/mL或在任何两个值之间的范围内。
iMOST-HgB装置的测量范围
在一些实施例中，所述装置的血红蛋白测量范围在0g/dL至40g/dL之间。
在一些实施例中，所述装置的优选血红蛋白测量范围在0g/dL至30g/dL之间。
在一些实施例中，所述装置的优选血红蛋白测量范围在5g/dL到26g/dL之间。
散射粒子去除和补偿
在某些情况下，存在可显著降低吸收和/或血红蛋白测量的准确性的缺陷。
例如，在样品或样品保持器中存在干扰粒子，包括但不限于增加浊度的粒子、光散射粒子、气泡、灰尘或可以与通过理想(即理想样品)的光透射率不同的光透射率的其它粒子。本发明具有减少由缺点引起的光传输样品分析(OTSA)中的误差的多种方式。
在一些实施例中，使用多对SR区域。对于每对SR区域，通过取穿过样品区域和穿过参考区域的光强度的比来确定样品的OD。对于给定的一对SR区域，计算SR区域的质量测量；如果质量测量值低，则在下一阶段将这对SR区域从合并算法中排除。合并算法是在所有SR区域对上合并样品的OD。可以使用各种合并算法，包括但不限于中值、均值、最大值、最小值、k-均值等。
在一些实施例中，在光强度分析之前从图像中去除或排除缺陷区域。
在一些实施例中，在光强度分析之前从图像中去除或排除具有边界的缺陷区域，其中边界尺寸在1μm至50μm之间；其中优选的边界尺寸在5μm至20μm之间。
有/无扫描的测量
在某些实施例中，测量装置上的一个位置用于分析，特别是用于血红蛋白。
QMAX系统
A)QMAX卡
QMAX卡的细节在包括国际申请第PCT/US2016/046437号(Essenlix案卷号ESSN-028WO)的多种出版物中有详细描述，该申请通过引用结合于此以用于所有目的。
B)机器学习
网络的详细信息在各种出版物，包括2018年2月8日提交的国际申请(IA)第PCT/US2018/017504号和2018年10月26日提交的第PCT/US2018/057877号中有详细描述，出于所有目的将其各自通过引用并入本文。
本发明的一个方面提供了用于分析物检测和定位的机器学习和深度学习的框架。机器学习算法是能够从数据中学习的算法。机器学习的更严格定义是“如果其在T中的任务处的性能如由P所测量的那样随着经验E而改进的话，计算机程序被说成从关于某类任务T和性能测量P的经验E学习。”它探索能够学习和预测数据的算法的研究和构造–这种算法通过根据样品输入构建模型，通过进行数据驱动的预测或决策来克服静态的程序指令。
深度学习是一种基于一组试图对数据中的高级抽象建模的算法的特定类型的机器学习。在简单的情况下，可能存在两组神经元：接收输入信号的神经元和发送输出信号的神经元。当输入层接收到输入时，它将输入的修改版本传递给下一层。在深度网络中，在输入和输出之间存在许多层(并且这些层不由神经元构成，但是这样想会有帮助)，从而允许算法使用由多个线性和非线性变换组成的多个处理层。
本发明的一个方面是提供两种分析物检测和定位方法。第一种方法是深度学习方法，第二种方法是深度学习和计算机视觉方法的组合。
(i)深度学习方法。在第一种方法中，所公开的分析物检测和定位工作流程由训练和预测两个阶段组成。我们在以下段落中描述训练和预测阶段。
(a)训练阶段
在训练阶段，将带有注释的训练数据馈入卷积神经网络。卷积神经网络是用于处理数据的专用神经网络，其具有网格状、前馈和分层网络拓扑。数据的示例包括时间序列数据和图像数据，时间序列数据可以被认为是以规则的时间间隔进行采样的1D网格，图像数据可以被认为是像素的2D网格。卷积网络在实际应用中取得了成功。名称“卷积神经网络”表示该网络采用称为卷积的数学运算。卷积是一种专用的线性运算。卷积网络仅仅是神经网络，其使用卷积来代替其至少一层中的一般矩阵乘法。
机器学习模型接收含有由成像器在样品保持QMAX装置上获取的分析物的样品的一个或多个图像作为训练数据。为要测定的分析物注释训练数据，其中注释指示分析物是否在训练数据中以及它们在图像中的位置。注释可以以完全含有分析物或分析物中心位置的紧密边界框的形式进行。在后一种情况下，中心位置进一步转化为覆盖分析物的圆圈或点图中的高斯核。
当训练数据量较大时，训练机器学习模型面临两个挑战：注释(通常由人完成)耗时，以及训练在计算上是昂贵的。为了克服这些挑战，可以将训练数据分割成小尺寸的补丁，然后注释并训练这些补丁或这些补丁的一部分。术语“机器学习”可以指人工智能领域中的算法、系统和设备，其通常使用统计技术和从数据训练的人工神经网络而没有明确编程。
经注释的图像被馈送到机器学习(ML)训练模块，并且机器学习模块中的模型训练器将根据训练数据(经注释的样品图像)来训练ML模型。将所述输入数据多次迭代地馈送到所述模型训练器，直到满足特定停止准则。ML训练模块的输出是ML模型-根据机器学习中的训练过程从数据建立的计算模型，该数据给予计算机独立地执行某些任务(例如，检测和分类物体)的能力。
在预测(或推理)阶段期间由计算机应用经训练的机器学习模型。机器学习模型的示例有ResNet、DenseNet等，由于其网络结构中连通层的深度，其也被称为“深度学习模型”。在某些实施例中，使用具有全卷积网络(FCN)的Caffe库进行模型训练和预测，并且还可以使用其他卷积神经网络架构和库，诸如TensorFlow。
训练阶段产生将在预测阶段中使用的模型。该模型可在预测阶段重复使用，用于测定输入。因此，计算单元只需要访问所产生的模型。它不需要访问训练数据，也不需要在计算单元上再次运行训练阶段。
(b)预测阶段
在预测/推理阶段，检测组件被应用于输入图像，并且输入图像被馈送到预加载有从训练阶段生成的训练模型的预测(推理)模块。预测阶段的输出可以是含有检测到的分析物及其中心位置的边界框，或指示每个分析物的位置的点图，或含有检测到的分析物的信息的热图。
当预测阶段的输出是边界框的列表时，用于测定的样品的图像中的分析物的数量由检测到的边界框的数量来表征。当预测阶段的输出是点图时，用于测定的样品的图像中的分析物的数量通过点图的积分来表征。当预测的输出是热图时，定位组件用于识别位置，并且检测的分析物的数量通过热图的条目来表征。
定位算法的一个实施例是将热图值从最高值到最低值排序成一维有序列表。然后挑选具有最高值的像素，将该像素连同其相邻者一起从列表中除去。重复该过程以挑选列表中具有最高值的像素，直到从列表中除去了所有像素。
在使用热图的检测组件中，输入图像连同从训练阶段生成的模型一起被馈送到卷积神经网络，并且检测阶段的输出是以热图的形式的像素级预测。热图可以具有与输入图像相同的尺寸，或者它可以是输入图像的按比例缩小的版本，并且它是定位组件的输入。我们公开了一种定位分析物中心的算法。主要思想是根据热图迭代地检测局部峰值。在峰被定位之后，我们计算围绕峰但具有较小值的局部区域。我们从热图中去除这个区域并且从剩余像素中找到下一个峰值。重复该过程，直至从热图中去除所有像素。
在某些实施例中，本发明提供了定位算法以将热图值从最高值到最低值排序成一维有序列表。然后挑选具有最高值的像素，将该像素连同其相邻者一起从列表中除去。重复该过程以挑选列表中具有最高值的像素，直到从列表中除去了所有像素。
排序后，热图为一维有序列表，其中热图值从高到低排序。每个热图值与其对应的像素坐标相关联。热图中的第一项是具有最高值的项，即弹出(热图)函数的输出。创建一个盘，其中中心是具有最高热图值的盘的像素坐标。然后从热图中除去像素坐标位于盘内的所有热图值。该算法反复弹出当前热图中的最高值，除去其周围的盘，直到项目被从热图中除去。
在有序列表热图中，每个项目都知道其前项和后项。从有序列表中移除项目时，我们进行以下更改：
·假设去除项目是xr，其前项是xp，其后项是xf。
·对于前项xp，将其后项重新定义为去除项目中的后项。因此，xp的后项现在是xf。
·对于去除项目xr，取消定义其前项和后项，从有序列表中将其去除。
·对于后项xf，将其进行项目重新定义为去除项目中的前项。因此，xf的前项现在是xp。
从有序列表中除去所有项目后，定位算法结束。集合基因座中元素的数目将是分析物的计数，位置信息是集合基因座中每个s的像素坐标。
另一个实施例搜索局部峰值，该局部峰值不是具有最高热图值的局部峰值所必需的。为了检测每个局部峰值，我们从随机起始点开始，并搜索局部最大值。发现峰后，计算围绕峰但具有较小值的局部区域。我们从热图中去除这个区域并且从剩余像素中找到下一个峰值。重复该过程，直至从热图中去除所有像素。
这是一种从s开始的宽度优先搜索算法，具有一个改变的访问点条件：仅在热图[p]>0且热图[p]<＝热图[q]的情况下添加当前位置q的相邻者p以进行覆盖。因此，覆盖中的每一个像素具有通向局部峰值s的非下降路径。
(ii)深度学习和计算机视觉方法的混合。在第二种方法中，检测和定位通过计算机视觉算法实现，并且分类通过深度学习算法实现，其中计算机视觉算法检测并定位分析物的可能候选物，并且深度学习算法将每个可能候选物分类为真分析物和假分析物。所有真实分析物的位置(连同真实分析物的总计数)将被记录为输出。
(a)检测。计算机视觉算法基于分析物的特性来检测可能的候选物，所述特性包括但不限于强度、颜色、尺寸、形状、分布等。预处理方案可以改善检测。预处理方案包括对比度增强、直方图调整、颜色增强、去噪声、平滑、散焦等。预处理后的输入图像送入检测器。检测器告知分析物的可能候选者的存在并给出其位置的估计。检测可以基于分析物结构(例如边缘检测、线检测、圆检测等)、连通性(例如斑点检测、连接分量、轮廓检测等)、强度、颜色、形状等，使用诸如自适应阈值处理等方案。
(b)定位。在检测之后，计算机视觉算法通过提供其边界或含有其的紧密边界框定位分析物的每个可能的候选物。这可以通过物体分割算法来实现，诸如自适应阈值处理、背景减除、漫水填充、均值偏移、分水岭等。通常，定位可与检测组合以产生检测结果以及分析物的每个可能候选物的位置。
(c)分类。如卷积神经网络等深度学习算法，实现了视觉分类的起步。我们采用深度学习算法对分析物的每种可能的候选物进行分类。各种卷积神经网络可用于分析物分类，例如VGGNet、ResNet、MobileNet、DenseNet等。
给定分析物的每个可能的候选者，深度学习算法通过神经元层经由卷积过滤器和非线性过滤器计算以提取将分析物与非分析物区分开的高级特征。一层完全卷积网络将高级特征结合到分类结果中，其告诉它是否是真实的分析物，或者是分析物的概率。
示例
A)示例1
OAC是具有两个板的QMAX装置。
第一板是具有平坦表面和例如0.8至1.1mm，0.5至1.5mm或0.3至2mm的厚度；例如28至32mm，25至35mm或20至50mm的长度；以及例如20至28mm，15至34mm或10至40mm的宽度的矩形PMMA板。
第二板是具有平坦表面和压印在平坦表面上的微柱阵列(即柱阵列)的矩形PMMA膜。PMMA膜具有例如0.8至1.1mm，0.5至1.5mm或0.3至2mm的厚度；例如28至32mm，25至35mm或20至50mm的长度；以及例如20至28mm，15至34mm或10至40mm的宽度。在一些实施例中，当将第一板和第二板放在一起以保持样品时，第二板的至少三个侧面在第一板的区域内。所述柱阵列具有矩形或方形的形状、平顶，以及例如30至40微米(μm)、25至45μm、20至50μm、10至60μm或5至70μm的柱横向尺寸，例如10至30μm、5至40μm、1至50μm或0.1至100μm的柱高度，以及例如80至110μm、60至130μm、30至180μm或30至200μm的两个相邻柱中心之间的距离。
B)使用OAC的血红蛋白测量-使用一个波长
在示例性实验中，OAC例如是具有两个板的QMAX装置。第一板是尺寸为30mm×24mm的1mm厚的平坦PMMA基底。第二板为175μm厚的PMMA膜，其上具有微柱阵列，尺寸为24mm×22mm。该柱阵列具有30μm×40μm的柱尺寸，80μm的柱与柱边缘距离，以及10μm或30μm的柱高度。
样品是新鲜全血(10μm柱高2.5微升(uL)，30μm柱高5uL)，将样品滴在第一板上的某一位置，并用第二板按压。
在图5所示的光学测量中，LED白色光源光被双带通滤波器(例如532至576nm绿色；以及例如625至675nm红色)过滤，并照射两个45度反射镜组。然后，光穿过半透明漫射体，以消除点光源波前的相干性，并确保强度变化仅由吸收引起。最后，得到的漫射光穿过QMAX装置(即，样品卡)，并由透镜收集，由相机成像和记录。
在该示例中使用的LED光源和相机都可以例如来自移动电话。
相机拍摄的图片，即记录的图像，显示有两个区域：所述一个区域是所述柱区域；另一个区域是血液样品区域。
柱区域中的光吸收可以忽略。此外，在532nm至576nm的波长范围内的氧合血红蛋白[HbO2]和脱氧血红蛋白[Hb]的消光系数类似于
因此，
如图6所示，I是血液区域中的平均强度，Io是柱区域中心的平均强度。当计算平均强度时，减去柱边界附近的5μm面积以减小平均误差。
使用QMAX装置设置和商业Abbott Emerald血细胞计数器测量血液中6g/dL至11g/dL范围内的血红蛋白，结果如图7所示进行比较。对于每种浓度，测量三个卡以计算标准偏差。
从结果中，当与工业标准，即HemoCue America的商业仪器(www.hemocue.us)，例如
Hb 801系统或Hb 301系统相比时，使用QMAX卡对相同血液样品进行血红蛋白测量的重复性(CV)为约5％，R2值为96％。
Hb 301系统可在3秒或更短时间内快速和容易地获取实验室质量结果。该仪器据称针对用于血库捐献和公共卫生环境中的血红蛋白测量进行了优化。
C)示例-3
图8示出了血红蛋白测量的示例，其中穿过OAC(例如，图1中描述的样品保持器)中的全血的薄层(没有裂解)的光透射图像的图像，并且光源是漫射光源(例如，光漫射被放置在点光源的前面)，并且图像由iPhone拍摄。在图8中，光导间隔件周期性地放置在QMAX卡上，垂直周期距离为120μm，水平周期距离为110μm。
图9示出了选择用于使用图9的图像确定血红蛋白的样品区域和参考区域的示例。标记采样区域和参考区域的边界。在图9中，参考区域(外边界以阴影表示)在光导间隔件内部；D，所述参考区域边缘与光导间隔件边缘之间的距离，为10μm；d，采样区域边缘与光导间隔件边缘之间的距离，为30μm；T，采样区域边缘与参考区域边缘之间的距离，为40μm。
D)图像处理
在用所公开的具有单个白光源和拜耳滤波器的设备进行的血红蛋白吸收测量中使用的图像处理算法包括以下步骤：
通过例如拜耳模式内插但不使用(即，省略某些常规分析和度量)例如颜色空间转换、白平衡、伽马、曲线、降噪或其任何组合，将原始图像数据文件(例如，RAW文件)转换为对于每个像素具有两个或三个颜色值的图像文件，。
检测所述光导间隔件；
确定参考区域和采样区域，并将特定的参考区域与特定的采样区域相关联以创建识别出的个体区域；
针对一个或多个相关联的所识别的个体区域，使用上述公式从所述样品区域的强度和所述参考区域的强度来计算所识别的个体区域的总分析物浓度，例如总血红蛋白浓度；以及
合并一个或多个单独区域，例如，使用合并算法，以产生分析样品的单个分析物吸收测量或值。
检测光导间隔件检测并定位光导间隔件，其可以例如周期性地、系统地或有规律地位于或放置在QMAX卡上。可以采用各种对象检测算法，包括例如模板匹配、斑点检测、轮廓检测等算法。例如，可以在颜色空间(例如，RGB、HSV、HSI、Lab、YCrCb等)中的单个颜色通道中执行检测，诸如RGB颜色空间中的绿色通道，或者HSV空间中的色调通道，或者两个或更多个颜色通道的组合，诸如在RGB颜色空间中使用红色-绿色-蓝色通道。
在检测和定位周期性光导间隔之后，选择参考区域(即，位于光导间隔件区域内部或之内)和采样区域。参考区域和采样区域的尺寸以及光导间隔、参考区域和采样区域的边缘之间的距离的示例在附图中提及。
对于参考区域和采样区域，它们可以通过相对位置和距离来关联。当一个(或多个)参考区域与一个(或多个)采样区域相关联以产生单个区域时，可以通过上述方法和公式计算血红蛋白吸收测量。在一些实施例中，一个参考区域可以与具有例如最短距离的一个采样区域相关联，并且可以为每个关联计算血红蛋白吸收测量。
合并算法可用于数学表征和进一步分析测量数据，例如，合并来自参考区域和样品区域的每个关联的血红蛋白吸收测量，并产生血液样品的单个血红蛋白吸收测量。可以使用各种合并算法来表征测量数据，例如中值、平均值、最大值、最小值、k平均值等算法。合并还可以指组合数据，但是合并还可以指组合信息而不是原始数据。合并的一个常见用途是估计方差。在一个示例中，合并组合来自两个不同组的样品的方差的两个估计，并且取合并的加权平均提供公共方差的单个估计。
在一些实施例中，成像处理可以使用人工智能、机器学习或两者。在一些实施例中，成像处理使用深度学习。
E)使用两个波长
除了使用2个不同的带通滤波器并拍摄2张照片之外，与上述实验设定类似。
在拍摄照片之后，通过计算具有两个不同波长λ1和λ2，例如660nm和940nm的血液的
我们得到：
ε是血红蛋白的消光系数，[Hb]和[HbO2]是血红蛋白的浓度，并且L是穿过样品的光路的长度或QMAX装置的间隙尺寸。
因此，总血红蛋白浓度＝[HbO2]+[Hb]。
该方法可进一步提供[HbO2]与[Hb]比的详细信息。
使用两个波长计算血液样品吸收测量的HgB图像处理
在一些实施例中，本公开提供了HgB血液样品的成像方法。该图像可以用下列步骤处理，所述算法：
1.以血红蛋白样品的数字图像作为输入；
2.运行颜色分布检查。如果检查失败，则拒绝图像样品；
3.运行柱检测；
4.检查柱检测得分。如果检查失败，则拒绝图像样品；
5.在图像通过柱检测得分检查后，算法运行水平柱检查；
6.运行垂直柱检查；以及
7.计算血红蛋白(HgB)值。
图X5示出了用于HgB吸收测量图像处理的工作流程的流程图。在颜色分布检查期间，如果颜色通道的平均强度在给定范围之外，则拒绝该图像。针对不同范围检查每个通道。如果柱的柱检测得分在给定范围之外，则拒绝该图像。
图X6示出了HgB图像处理的组成，包括：水平柱检查、垂直柱检查和计算强度比。水平方向成簇识别通过柱中心的水平线。该算法包括以下步骤：
1.使柱簇沿水平方向定中心；
2.在柱中心上方运行水平线拟合；
3.识别主导水平方向；
4.运行线平行性检查(如果检查失败，拒绝图像样品)；
5.图像经过线平行性检查后，算法进入下一步的垂直方向成簇。
垂直方向成簇识别通过柱中心的垂直线。该算法包括以下步骤：
1.使柱簇沿垂直方向定中心；
2.在柱中心上方运行垂直线拟合；
3.识别主导垂直方向；
4.运行线平行性检查(如果检查失败，图像样品被拒绝)；
“计算HgB值”分量算法包括以下步骤：
1.检查柱间距离(如果检查失败，拒绝图像样品)；
2.图像通过柱间距离检查后，算法生成柱环；
3.采用颜色去干扰矩阵分离红色和绿色通道；
4.计算红色和绿色通道中每个柱的血液强度与柱强度的比；
5.检查强度比的变化系数(CV)(如果检查失败，拒绝图像样品)；
6.图像通过CV检查后，发现红色和绿色通道的强度比中等；
7.计算红色和绿色通道的输出强度比的线性组合，并将结果作为HgB值输出；
对于柱间距离，如果每对相邻柱中心之间的平均距离在给定范围之外，则拒绝该图像。
来自双波长的HgB图像的红色和绿色通道可能相互干扰。应用颜色去干扰矩阵导出新的红色和绿色通道以减少颜色干扰
其中a1、a2、b1和b2是颜色去干扰矩阵系数。例如，使用单波长参考样品来确定它们。
在计算红色和绿色通道中每个柱的强度比之后，算法检查强度比的CV。如果强度的CV在给定范围之外，则拒绝该图像。
红色和绿色通道的强度比r红和r绿的中间值用于HgB值计算。用于HgB值计算的公式是基于这两个比的对数的线性组合：
HgB＝Aln(r红)+Bln(r绿)+C
例如，使用已知为HgB值的HgB血液样品的回归，预先确定三个系数A、B和C。
F)光导间隔件、采样区域和参考区域
在一些实施例中，采样区域边界具有120μm乘110μm的尺寸；采样区域边缘具有60μm×45μm尺寸；光导间隔件或柱具有40μm×30μm的尺寸；参考区域具有20μm×15μm的尺寸。在一些实施例中，参考区域的面积是光导间隔件区域的尺寸的1/2，采样区域边缘与光导间隔件边缘之间的距离是光导间隔件区域的1/2，并且采样区域的面积等于周期性间隔距离。
示例
以下示例展示根据上述一般程序制备、使用和分析本公开的设备和方法。
示例1(实际)
具有用于血液中血红蛋白分析的双波段带通滤波器的设备。在如图N1所示的设备中，光源是单个白光源，例如智能电话中的LED，滤波器是双波段带通滤波器，其将单个白光源转换或净化为绿和红光的两种不同色光的混合物，并且样品是预期具有血红蛋白作为分析物的人源全血。例如，在询问样品之前，双带通滤波器转换或净化单个白光。
示例2(预示)
具有用于血液中血红蛋白分析的三波段带通滤波器的设备。在如图N5所示的设备中，光源是单个白光源，例如智能电话中的LED，并且滤波器是三波段带通滤波器，其将单个白光源转换或清洁成三种不同颜色的光的混合物，例如红、绿和蓝光，并且样品是期望含有作为分析物的血红蛋白的人源全血。例如，在询问样品之后，三波段带通滤波器转换或清洁单个白光。
1.一种装置，包含：
第一板、第二板、光导间隔件(LGS)、采样区域，和参考区域，其中：
(i)所述第一板和第二板被配置为用于将用于通过光进行光透射分析的样品夹在板之间的薄层中，并且每个板在其接触该样品的内表面上具有样品接触区域；
(ii)光导间隔件(LGS)具有柱形形状，夹在两个板之间，其中柱的每一端与形成LGS-板接触区域的板之一直接接触，并且被配置为允许光从第一板穿过LGS透射到第二板而不穿过样品，
(iii)所述采样区域为所述光依次经过所述第一板、所述样品和所述第二板的区域，其中所述采样区域不具有所述LGS；以及
(iv)参考区域是光依次透过第一板、光导间隔件和第二板而不透过样品的区域；
其中LGS接触区域和LGS的横向截面大于光的波长，
其中光导间隔件被样品包围或靠近样品；并且
其中所述采样区域中的所述样品具有500μm或更小的厚度。
2.一种用于分析样品中的血红蛋白的装置，包含：
第一板、第二板以及光导间隔件，其中：
(i)第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，其包括开放构造和闭合构造；
(ii)每个所述板包含内表面，所述内表面具有用于接触含有或疑似含有血红蛋白的样品的样品接触区域；以及
(iii)该光导间隔件具有柱状形状，其中该光导间隔件的顶表面和底表面是基本上平坦的，并且该底表面固定在这些板之一的内表面上，其中每个间隔件的顶表面和底表面的面积以及平均横向截面分别大于分析该样品的光的波长，其中该光导间隔件在该样品接触区域内；
其中开放构造是这样的构造，其中：两个板是分开的，板之间的间距不受间隔件调节，并且样品被沉积在板中的一个或两个上；
其中闭合构造是这样的构造，其是在所述样品沉积在所述开放构造之后配置的；以及在闭合构造中：样品的至少一部分被两个板压缩成厚度非常均匀的层，其中层的均匀厚度由板的样品接触区域限定并且由板和光导间隔件调节；以及
其中在所述闭合构造中：(a)样品接触区域中的至少一个间隔件的顶表面与板中的一个直接接触，并且至少一个间隔件和在至少一个间隔件上方和下方的板的区域限定了参考区域，其中参考区域对于波长范围内的光是透明的，以及(b)一个板上的样品接触区域中的至少一个区域和另一个板上的其对应区域未被光导间隔件占据，从而限定了对于相同波长范围内的光是透明的采样区域。
3.一种用于分析样品中的分析物中的血红蛋白的装置，包含：
第一板、第二板以及光导间隔件，其中：
(i)所述第一板和第二板被配置为保持含有或疑似含有分析物的样品，其中所述样品的至少一部分在所述两个板之间并且与所述两个板接触；以及
(ii)光导间隔件，具有柱状形状和预定的基本高度，
其中这些光导间隔件的顶表面和底表面是基本上平坦的并且至少一个间隔件的顶表面和底表面与这些板直接接触，
其中每个间隔件的顶表面和底表面的面积以及平均横向截面分别大于分析该样品的光的波长，并且
其中：(a)至少一个间隔件和直接在至少一个间隔件上方和下方的板的区域限定了参考区域，该参考区域对于在一个波长范围内并且穿过这些板和该间隔件的光是透明的，并且(b)一个板上的样品接触区域中的至少一个区域以及另一个板上的其对应区域没有被这些光导间隔件占据，从而限定了对于在相同波长范围内的光是透明的采样区域。
4.一种用于分析样品中的分析物的装置，包含：
第一板、第二板以及光导间隔件，其中：
(i)第一板和第二板可相对于彼此移动成不同的构造，其包括开放构造和闭合构造；
(ii)每个所述板包含内表面，所述内表面具有用于接触含有或疑似含有分析物的样品的样品接触区域；以及
(iii)所述光导间隔件具有柱状形状和预定的基本上均匀的高度，其中所述光导间隔件的顶表面和底表面是基本上平坦的，并且所述底表面固定在一个或多个板的内表面上，其中每个间隔件的顶表面和底表面的面积以及平均横向截面分别大于分析所述样品的光的波长，其中所述光导间隔件中的至少一个在所述样品接触区域内；
其中开放构造是这样的构造，其中：两个板是分开的，板之间的间距不受间隔件调节，并且样品被沉积在板中的一个或两个上；
其中闭合构造是这样的构造，其是在所述样品沉积在所述开放构造之后配置的；以及在闭合构造中：样品的至少一部分被两个板压缩成厚度非常均匀的层，其中层的均匀厚度由板的样品接触区域限定并且由板和光导间隔件调节；以及
其中在该闭合构造中，(a)样品接触区域中的至少一个间隔件的顶表面与板中的一个直接接触，并且至少一个间隔件和板在至少一个间隔件上方和下方的区域限定了参考区域，其中参考区域对于一定波长范围内的光是透明的，以及(b)一个板上的样品接触区域中的至少一个区域和另一个板上的其对应区域未被光导间隔件占据，从而限定对波长范围内的光透明的采样区域。
5.一种用于分析样品中的血红蛋白的装置，包含：
第一板、第二板以及光导间隔件，其中：
(v)所述第一板和所述第二板被配置为将样品夹在薄层中；
第一板、第二板以及光导间隔件，其中：
(i)所述第一板和所述第二板被配置为将样品夹在薄层中；
(ii)所述光导间隔件具有夹在所述两个板之间的柱状形状，其中所述柱的每一端直接接触所述板中的一个，使得在所述柱的所述端与相应板之间不存在样品，其中所述光导间隔件被所述样品包围或接近所述样品，并且其中所述柱的直接接触区域和平均横向截面分别为至少1μm^2(平方微米)或更大；
其中所述板的内表面之间的间距为200μm或以下。
6.一种用于样品分析的设备，包含：
如任一前述装置实施例的装置、光源、相机；以及适配器，其中
(i)所述光源被配置为发射在被配置为穿过所述参考区域的波长范围内的光；
(ii)所述相机被配置为对所述参考区域和所述采样区域进行成像。
(iii)所述适配器被配置为相对于彼此定位所述装置、所述光源和所述相机，使得来自所述光源的光穿过所述参考区域和所述采样区域并且由所述相机成像。
7.如任一前述设备实施例所述的设备，进一步包含：
处理器，其被配置为用于处理由该相机捕获的图像，并且基于比较来自该参考区域和该采样区域的光透射来确定该样品中的分析物的特性。
8.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述相机和所述处理器是单个移动装置的一部分。
9.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述光源和所述处理器是单个移动装置的一部分。
10.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述光源、所述相机和所述处理器是单个移动装置的一部分。
11.如任一前述设备实施例所述的设备，其中所述移动装置是智能电话。
12.一种使用透射光进行样品分析的方法，包含以下步骤：
(a)具有如任一前述装置实施例的装置；
(b)将所述样品沉积在所述装置的开放构造，其中所述样品疑似含有分析物；
(c)使所述装置变成所述闭合构造；
(d)具有光源，该光源具有被配置为穿过该装置的参考区域的波长；
(e)具有成像器，其被配置为对所述装置的参考区域和采样区域进行成像；
(f)具有适配器，其被配置为相对于彼此定位所述装置、所述光源和所述相机，使得来自所述光源的光穿过所述参考区域和所述采样区域并且由所述相机成像；
(g)通过比较来自所述采样区域和所述参考区域的光透射来确定所述分析物的性质。
13.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述分析物是血红蛋白。
14.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述分析物是某类型的细胞。
15.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述样品层的厚度由板和所述光导间隔件调节，并且基本上与所述光导间隔件的均匀高度相同；
16.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述分析物是红细胞。
17.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述分析物是白细胞。
18.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述参考区域和所述采样区域具有相同的尺寸。
19.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述参考区域在所述光导间隔件的横截面的相应区域内。
20.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述参考区域小于0.1μm^2、小于0.2μm^2、小于0.5μm^2、小于1μm^2、小于2μm^2、小于5μm^2、小于10μm^2、小于20μm^2、小于50μm^2、小于100μm^2、小于200μm^2、小于500μm^2、小于1000μm^2、小于2000μm^2、小于5000μm^2、小于10000μm^2、小于20000μm^2、小于50000μm^2、小于100000μm^2、小于200000μm^2、小于500000μm^2、小于1mm^2、小于2mm^2、小于5mm^2、小于10mm^2、小于20mm^2或小于50mm^2，或在任何两个值之间的范围内。
21.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述装置还包含多个光导间隔件，所述光导间隔件具有基本上均匀的高度，并且其中所述光导间隔件中的至少一个在样品接触区域内。
22.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述装置还包含具有基本上均匀高度的多个光导间隔件，其中两个相邻光导间隔件之间的距离是已知的，并且其中所述光导间隔件中的至少一个在所述样品接触区域内。
23.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述装置还包含具有基本上均匀高度的多个光导间隔件，其中两个相邻光导间隔件之间的距离是已知的并且基本上恒定(即，所述光导间隔件基本上是周期性阵列)，并且其中所述光导间隔件中的至少一个在所述样品接触区域内。
24.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中通过在所述板的所述内表面上模制所述光导间隔件，将所述光导间隔件的所述底表面固定在所述板中的一个的所述内表面上。
25.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的所述底表面固定在所述板中的一个的所述内表面上并且由与所述内表面相同的材料制成。
26.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的所述底表面固定在所述板中的一个的所述内表面上，并且由与所述内表面相同的材料制成，并且所述光导间隔件的所述底表面与所述板的所述内表面上没有界面。
27.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光的波长长于300nm，并且其中所述光的波长还小于20μm、小于15μm、小于10μm、小于5μm、小于4μm、小于3μm、小于2μm、小于1μm、小于800nm、小于750nm、小于700nm、小于650nm、小于600nm、小于550nm、小于500nm、小于450nm、小于400nm，或在任何两个值之间的范围内。
28.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光的所述波长长于500nm，并且其中所述光的所述波长还小于600nm、小于590nm、小于580nm、小于570nm、小于560nm、小于550nm、小于540nm、小于530nm、小于520nm、小于510nm，或在任何两个值之间的范围内。
29.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面小于1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2、100,000μm^2、200,000μm^2、500,000μm^2、1mm^2、2mm^2、5mm^2、10mm^2、50mm^2，或在任何两个值之间的范围内。
30.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面小于1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2、100,000μm^2、200,000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
31.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中，每个光导间隔件的平均横向截面小于1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
32.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述样品接触区域大于100μm^2(平方微米)、大于200μm^2、大于400μm^2、大于600μm^2、大于800μm^2、大于1,000μm^2、大于2,000μm^2、大于4,000μm^2、大于6,000μm^2、大于8,000μm^2、大于10,000μm^2、大于20,000μm^2、大于40,000μm^2、大于60,000μm^2、大于80,000μm^2、大于100,000μm^2、大于200,000μm^2、大于250,000μm^2、大于500,000μm^2(平方微米)，或在任何两个值之间的范围内。
33.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中预定恒定间隔距离比分析物的尺寸大至少约2倍。
34.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中预定的恒定间隔距离比分析物的尺寸大至少2倍、至少6倍、至少8倍、至少10倍、至少20倍、至少40倍、至少60倍、至少80倍或至少100倍。
35.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的高度为1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1,000μm、2,000μm、5,000μm、10,000μm，或在任何两个值之间的范围内。
36.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述间隔件以周期阵列排列，其为1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1,000μm、2,000μm、5,000μm、10,000μm，或在任何两个值之间的范围内。
37.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述LGS具有其端部基本平坦的柱状形状。
38.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述LGS的一端或两端通过粘结、熔合，由单件制成，或将LGS连接到板的其它方法固定到板的一端或两端。
39.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述LGS的横向截面的形状包括但不限于圆形、矩形、正方形、三角形、多边形、字母、数字或其组合。
40.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件(LGS)的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2、100,000μm^2、200,000μm^2、500,000μm^2、1mm^2、2mm^2、5mm^2、10mm^2、50mm^2，或在任何两个值之间的范围内。
41.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2、100,000μm^2、200,000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
42.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2、10,000μm^2、30,000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
43.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面是1μm^2(平方微米)、10μm^2、20μm^2、30μm^2、50μm^2、100μm^2、150μm^2、200μm^2、300μm^2、500μm^2、1000μm^2、2000μm^2、5000μm^2，或在任何两个值之间的范围内。
44.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面比穿过参考区域的光的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
45.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中每个光导间隔件的平均横向截面比穿过参考区域的光的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍，或在任何两个值之间的范围内。
46.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述参考区域小于所述光导柱的所述最小横向截面的尺寸。一个优点是避免或减少光导侧壁的光散射以影响参考信号。
47.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的边缘与所述参考区域的边缘之间的最小距离为1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm，或在任何两个值之间的范围内。
48.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的边缘与所述参考区域的边缘之间的最小距离为1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、100μm、200μm，或在任何两个值之间的范围内。
49.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的边缘与所述参考区域的边缘之间的最小距离为1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm，或在任何两个值之间的范围内。
50.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的边缘与所述参考区域的边缘之间的最小距离比穿过所述参考区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
51.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述光导间隔件的边缘与所述参考区域的边缘之间的最小距离比穿过所述采样区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
52.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述参考区域面积与所述光导间隔件面积的比为3/10、2/5、1/2、3/5、7/10、4/5，或在任何两个值之间的范围内。
53.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的所述边缘距所述光导柱的所述边缘一定距离。
54.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的面积是所述周期性间隔距离的3/5、7/10、4/5、9/10、1、11/10、6/5、13/10、7/5、3/2，或在任何两个值之间的范围内。
55.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述光导间隔件的边缘之间的距离是所述光导间隔件区域的1/5、3/10、2/5、1/2、3/5、7/10、4/5、9/10、1，或在任何两个值之间的范围内。
56.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述光导间隔件的边缘之间的距离比穿过所述参考区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
57.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述光导间隔件的边缘之间的距离比穿过所述采样区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
58.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述参考区域之间的距离是1μm(微米)、2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm或在任何两个值之间的范围内。
59.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述参考区域之间的距离为30μm(微米)到50μm、20μm到60μm、10μm到70μm、5μm到75μm，或在任何两个值之间的范围内。
60.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述参考区域之间的距离比穿过所述参考区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
61.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述参考区域之间的距离是所述光导间隔件区域的2/5、1/2、3/5、7/10、4/5、9/10、1、11/10、6/5、13/10、7/5、3/2、8/5、17/10，或在任何两个值之间的范围内。
62.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述参考区域之间的距离比穿过所述参考区域的光的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍、1000倍、5000倍或在任何两个值之间的范围内。
63.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述采样区域的边缘与所述参考区域之间的距离比穿过所述采样区域的波长大1倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍、500倍。
64.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述分析物是生物标记物、环境标记物或食物标记物。
65.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述分析物是指示疾病或状况的存在或严重性的生物标记物。
66.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述分析物是细胞、蛋白质或核酸。
67.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述分析物是血红蛋白。
68.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述分析物包括蛋白质、肽、核酸、合成化合物、无机化合物、有机化合物、细菌、病毒、细胞、组织、纳米颗粒及其它分子、化合物、混合物及其物质。
69.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述样品是以下的原始、稀释或加工形式：体液、粪便、羊水、房水、玻璃体液、血液、全血、分馏的血液、血浆、血清、母乳、脑脊髓液、耳垢、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、胃酸、胃液、淋巴液、粘液、鼻引流液、痰液、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿液、唾液、皮脂、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物、尿液或呼出的冷凝物。
70.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述样品是血液的原始、稀释或加工形式。
71.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中所述样品包含全血。
72.如任一前述权利要求所述的方法或装置，其中间隔距离(SD)等于或小于约150μm(微米)。
73.如任一前述权利要求所述的方法或装置，其中间隔距离(SD)等于或小于约100μm(微米)。
74.如任一前述权利要求所述的方法或装置，其中间隔距离(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×106μm3/GPa或更小。
75.如任一前述权利要求所述的方法或装置，其中间隔距离(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5×105μm3/GPa或更小。
76.如任一前述权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状形状，基本上平顶表面，预定的基本上均匀的高度和预定的恒定间隔距离，所述间隔距离比所述分析物的尺寸大至少约2倍，其中所述间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充因子等于或大于2MPa，其中填充因子是间隔件接触区域与总板区域的比例，且其中对于每一间隔件，间隔件的横向尺寸与其高度的比例至少为1(1)。
77.如任一前述权利要求所述的方法或装置，其中所述间隔件具有柱状形状，基本上平顶表面，预定的基本上均匀的高度和预定的恒定间隔距离，所述间隔距离比所述分析物的尺寸大至少约2倍，其中所述间隔件的杨氏模量乘以间隔件的填充因子等于或大于2MPa，其中填充因子是间隔件接触区域与总板区域的比例，且其中对于每一间隔件，间隔件的横向尺寸与其高度的比例至少为1(1)，其中间隔距离(ISD)的四次方除以柔性板的厚度(h)和杨氏模量(E)(ISD4/(hE))为5x106μm3/GPa或更小。
78.如任一先前述装置权利要求所述的装置，其中所述间隔件的间隔距离与所述间隔件的平均宽度的比例为2或更大，且所述间隔件的填充因子乘以所述间隔件的杨氏模量为2MPa或更大。
79.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中一个或两个板包含位于板的表面上或内部的位置标记物，位置标记物提供板的位置的信息。
80.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中一个或两个板包含在板的表面上或内部的刻度标记物，刻度标记物提供样品和/或板的结构的横向尺寸的信息。
81.如任一前述权利要求所述的装置、设备或方法，其中一个或两个板包含位于板的表面上或内部的成像标记物，成像标记物辅助样品的成像。
82.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述样品是以下的原始、稀释或加工形式：体液、粪便、羊水、房水、玻璃体液、血液、全血、分馏的血液、血浆、血清、母乳、脑脊髓液、耳垢、乳糜、食糜、内淋巴、外淋巴、粪便、胃酸、胃液、淋巴液、粘液、鼻引流液、痰液、心包液、腹膜液、胸膜液、脓液、风湿液、唾液、皮脂、精液、痰液、汗液、滑液、泪液、呕吐物、尿液或呼出的冷凝物。
83.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述样品是血液的原始、稀释或加工形式。
84.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中所述样品包含全血。
85.如任一前述权利要求所述的装置、方法或系统，其中样品是生物样品、化学样品、环境样品或食物样品。
必须注意，如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示对象，除非上下文另外明确指出，例如当使用词语“单个”时。例如，提及“分析物”包括单个分析物和多个分析物，提及“捕获剂”包括单个捕获剂和多个捕获剂，提及“检测剂”包括单个检测剂和多个检测剂，提及“试剂”包括单个试剂和多个试剂。
范围在本文中可表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解特定值形成另一个实施例。将进一步理解的是，每个范围的端点相对于另一端点和独立于另一端点都是重要的。术语“约”或“大约”可以意指在由本领域普通技术人员确定的特定值的可接受误差范围内，这将部分取决于如何测量或确定该值，例如测量系统的限制。例如，“约”可以意指在1个或多于1个标准偏差内，根据本领域中的实践。或者，“约”可以意指给定值的至多20％、至多10％、至多5％或至多1％的范围。或者，特别是关于生物系统或过程，该术语可以意指在值的数量级内，在5倍内，并且更优选在2倍内。在本申请和权利要求中描述特定值的情况下，除非另有说明，否则应当假设术语“约”表示在特定值的可接受误差范围内。术语“约”具有本领域普通技术人员通常理解的含义。在某些实施例中，术语“约”可以指±10％。在某些实施例中，术语“约”可以指±5％。
如在此使用的，术语“适配”和“配置”意味着元件、组件或标的物被设计和/或旨在执行给定功能。因此，术语“适配”和“配置”的使用不应被解释为意味着给定的元件、组件或标的物简单地“能够”执行给定的功能。类似地，被陈述为配置为执行特定功能的标的物可以附加地或可选地描述为可操作以执行该功能。
如本文所用，当短语“例如”，短语“作为示例”和/或简称为术语“示例”和“示例性”根据本公开指一个或多个组件、特征、细节、结构、实施例和/或方法使用时，旨在传达所描述的组件、特征、细节、结构、实施例和/或方法是根据本公开的组件、特征、细节、结构、实施例和/或方法的说明性、非排他示例。因此，所描述的组件、特征、细节、结构、实施例和/或方法不旨在是限制性的，必需的或排他性/穷尽性的；并且其它组件、特征、细节、结构、实施例和/或方法，包括结构上和/或功能上类似和/或等效的组件、特征、细节、结构、实施例和/或方法，也在本公开的范围内。
如本文所用，在指多于一个实体的列表时，短语“至少一个”和“一个或多个”是指实体列表中的任何一个或多个实体，并且不限于实体列表中具体列出的每个(each)和每一个(every)实体中的至少一个。例如，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地，“A和/或B中的至少一个”)可指单独的A、单独的B，或A和B的组合。
如这里所使用的，位于第一实体和第二实体之间的术语“和/或”是指(1)第一实体、(2)第二实体，以及(3)第一实体和第二实体中的一个。使用“和/或”列出的多个实体应当以相同的方式来解释，例如如此结合的实体的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体标识的实体之外，可以可选地存在其他实体，无论其与具体标识的那些实体相关还是无关。
当本文提及数值范围时，本发明包括其中包括端点的实施例、其中排除两个端点的实施例、以及其中包括一个端点而排除另一个端点的实施例。应当假定包括两个端点，除非另有说明。此外，除非另有说明或本领域普通技术人员从上下文和理解中明显看出。
在任何专利、专利申请或其他参考文献通过引用并入本文并且(1)定义术语的方式与本公开的未并入部分或其他并入的参考文献不一致和/或(2)以其他方式与本公开的未并入部分或其他并入的参考文献不一致的情况下，应当以本公开的未并入部分为准，并且术语或其中并入的公开应当仅对于其中术语被定义和/或并入的公开最初存在的参考文献为准。
Claims (21)
1.一种用于使用彩色相机来确定具有两个不同波长的光中的每个波长的强度的装置，所述装置包含：
用于测量光的彩色相机，其中所述光具有与第二强度
波长混合的第一强度
波长，其中所述相机包含第一颜色通道A和第二颜色通道B；每个颜色通道测量光，分别产生信号IA和IB；以及
存储算法的非瞬态计算机可读介质，所述算法使用所述信号IA和IB以及预定通道串扰矩阵来分别确定强度
和
2.一种用于针对两个不同波长中的每一个测量样品的光吸收的设备，所述设备包含：
样品保持器，其具有第一板、第二板、光导间隔件(LGS)、至少一个采样区域，以及至少一个参考区域，其中两个板将待分析的样品夹在薄层中；
光束，其具有与第二强度
波长混合的第一强度
波长，
用于测量光的彩色相机，其中所述光具有与第二强度
波长混合的第一强度
波长，其中所述相机包含第一颜色通道A和第二颜色通道B；每个颜色通道测量光，分别产生信号IA和IB；
存储算法的非瞬态计算机可读介质，所述算法(I)使用所述信号IA和IB以及所述通道串扰矩阵分别确定强度
和
以及(ii)确定样品对于每个所述波长的光吸收；
其中所述采样区域为所述光依次经过所述第一板、所述样品和所述第二板的区域，其中所述采样区域不具有所述LGS；
其中参考区域是光依次透过第一板、光导间隔件和第二板而不透过样品的区域。
3.一种使用彩色相机确定具有两个不同波长的光中的每个波长的强度的方法，所述方法包含：
提供用于测量光的彩色相机，其中所述相机包含第一彩色通道A和第二彩色通道B；并且其中光具有的第一强度
波长与第二强度
波长混合；
提供存储算法的非瞬态计算机可读介质；
使用所述彩色相机测量所述光，其中所述彩色相机的每个彩色通道产生所述信号IA和IB；以及
使用所述算法和所述信号IA和IB来分别确定强度
和
以及
其中所述算法包含预定通道串扰矩阵，所述预定通道串扰矩阵将所述信号IA和IB与强度
和
相关联。
4.一种针对两个不同波长中的每一个测量样品的光吸收的方法，所述设备包含：
提供权利要求2的设备；
将待分析的样品放置在样品保持器中；
照射光束通过样品保持器，利用彩色相机的彩色通道测量光；
使用所述算法确定样品对每个波长的光吸收，并分别计算样品区域和参考区域的强度
和
5.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中具有两个不同波长的光包含从带宽滤波器通过的宽带光源，其中所述带宽滤波器允许两个波长的光通过，而阻挡其他波长的光。
6.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中具有两个不同波长的光包含同时发射的两个光源，其中每个光源具有不同的波长。
7.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述样品是血液，并且所述分析是测量血红蛋白。
8.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述彩色相机是移动电话上的相机。
9.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述彩色相机具有至少两个彩色通道，并且每个彩色通道包含多于一个检测元件。
10.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述第一通道是彩色相机的红色通道，并且所述第二通道是相同颜色的绿色通道。
11.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中相机所述预定串扰通道矩阵具有分别通过使用所述第一波长和所述第二波长的测量而预定的每个矩阵元素。
12.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述第一板和所述第二板可相对于彼此移动成不同的构造，包括开放构造和闭合构造。
13.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述参考区域小于0.1μm2、小于0.2μm2、小于0.5μm2、小于1μm2、小于2μm2、小于5μm2、小于10μm2、小于20μm2、小于50μm2、小于100μm2、小于200μm2、小于500μm2、小于1000μm2、小于2000μm2、小于5000μm2、小于10000μm2、小于20000μm2、小于50000μm2，或在任何两个值之间的范围内。
14.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述装置还包含多个光导间隔件，所述光导间隔件具有基本上均匀的高度，并且其中所述光导间隔件中的至少一个在样品接触区域内。
15.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述装置还包含具有基本上均匀高度的多个光导间隔件，其中两个相邻光导间隔件之间的距离是已知的，并且其中所述光导间隔件中的至少一个在所述样品接触区域内。
16.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述装置还包含具有基本上均匀高度的多个光导间隔件，其中两个相邻光导间隔件之间的距离是已知的并且基本上恒定(即，所述光导间隔件基本上是周期性阵列)，并且其中所述光导间隔件中的至少一个在所述样品接触区域内。
17.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中通过在所述板的所述内表面上模制所述光导间隔件，将所述光导间隔件的所述底表面固定在所述板中的一个的所述内表面上。
18.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述光导间隔件的所述底表面固定在所述板中的一个的所述内表面上并且由与所述内表面相同的材料制成。
19.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述光导间隔件的所述底表面固定在所述板中的一个的所述内表面上，并且由与所述内表面相同的材料制成，并且所述光导间隔件的所述底表面与所述板的所述内表面上没有界面。
20.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述样品厚度为250μm或以下。
21.如任一前述权利要求所述的装置、设备和方法，其中所述间隔件和/或LGS具有100μm或以下的高度。
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