DE112019001825B4 - Präzises Teststreifen-Lesesystem auf Grundlage der Kolorimetrie - Google Patents

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Abstract

Verfahren, das aufweist:Beleuchten eines mit einer Probe benetzten Teststreifens mit ausgewählten Spektren des Lichts, wobei der Teststreifen Test-Pads aufweist, die so konfiguriert sind, dass sich bei Vorhandensein eines Analyten in der Probe die Farbe ändert;Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds des Teststreifens; undAnalysieren der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild in Abhängigkeit von Kalibrierungskurven, um eine Analyt-Konzentration in der Probe unter Korrektur in Bezug auf eine oder mehrere beeinflussende Substanzen in der Probe zu bestimmen, die sich auf die Farbintensität auswirken, wobei das Verfahren ferner aufweist:Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds von Kalibrierungs-Pads, wobei die Kalibrierungs-Pads Farbreferenzstellen aufweisen, die eine Reihenskala von schwarzen, weißen, roten, grünen und blauen Farben mit bekannter Chromatizität bilden;Analysieren einer Farbe der Farbreferenzstellen aus dem zumindest einen digitalen Bild der Kalibrierungs-Pads durch i) Aufspalten des zumindest einen digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads in die Kanäle seiner Komponenten Rot, Grün und Blau (RGB) und ii) Messen einer Intensität von jedem der RGB-Kanäle;Gewinnen von graphischen Darstellungen der Intensität von jedem der RGB-Kanäle in Abhängigkeit von der bekannten Chromatizität der Farbreferenzstellen; undSpeichern der graphischen Darstellungen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Teststreifen-Analyse und spezieller auf ein verbessertes Teststreifen-Analyse- und Teststreifen-Lesesystem auf Grundlage der Kolorimetrie.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ein Testen von Fluid-Proben erfordert häufig, die Probe mit einem Teststreifen in Kontakt zu bringen, wobei der Teststreifen Reaktionspartner für einen oder mehrere Analyten enthält. Teststreifen sind für eine Vielzahl von Analyten, wie beispielsweise Blutzucker, pH-Wert, Biomarker etc., kommerziell erhältlich. Ein allgemein bekannter Anbieter für Teststreifen ist zum Beispiel Becton, Dickinson and Company, Franklin Lakes, NJ. Eine Reaktion der Analyten mit den Reaktionspartnern auf dem Teststreifen bewirkt eine Farbänderung, die dann unter Verwendung eines Lesegeräts detektiert werden kann. Ein Beispiel für kommerziell erhältliche Lesegeräte für Teststreifen weist jene von Roche Diagnostics, Indianapolis, IN auf.
  • Ein Nachteil in Bezug auf herkömmliche Lesegeräte für Teststreifen besteht darin, dass sie in hohem Maße subjektiv und fehleranfällig sind. Das heißt, Variationen bei Faktoren wie beispielsweise dem Probenvolumen, der Reaktionszeit, der Lichtquelle oder Quellen, die zur Beleuchtung der Probe für einen Lesevorgang verwendet werden, etc. können sämtlich verschiedene abgelesene Messwerte für die Farben verursachen. Somit sind diese herkömmlichen Tests in hohem Maße subjektiv und fehleranfällig. Tatsächlich ergab sich bei herkömmlichen Lesegeräten beim Prüfen einer Anordnung von Teststreifen mit bekannten Konzentrationen von Analyten eine signifikante Anzahl von Fehlern.
  • Eine weitere Einschränkung von herkömmlichen Lesegeräten für Teststreifen besteht darin, dass sie für eine Detektion von geringen Variationen der Farbe auf den Teststreifen nicht ausreichend empfindlich sind. Somit ist es möglich, dass handelsübliche Lesegeräte für mehrere Proben mit geringfügig variierender Konzentration einfach aus dem Grund das gleiche Ergebnis herausgeben, dass sie nicht in der Lage sind, die Unterschiede in Bezug auf die Farbe zwischen den Proben aufzulösen.
  • Des Weiteren wurde festgestellt, dass handelsübliche Lesegeräte für Teststreifen bei geringen Analyt-Konzentrationen keine Ergebnisse liefern und bei hohen Analyt-Konzentrationen in Sättigung kommen. Eine Erhöhung der Analyt-Konzentration über einen bestimmten Wert hinaus erzeugt zum Beispiel keine entsprechende Änderung der Farbintensität, die von dem Lesegerät detektiert wird, auch wenn eine erkennbare Änderung der Farbe des Teststreifens vorliegt. Somit ist der Detektionsbereich von handelsüblichen Lesegeräten ziemlich eingeschränkt oder liegt in einem engen Bereich.
  • Die WO 2010 / 054 645 A2 offenbart ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Testergebnissen aus Diagnoseverfahren mit Hilfe eines optoelektronischen Auswertegeräts sowie das Auswertegerät selbst, wobei die digitale Pixelinformation pro Farb- oder Graustufe im Mikroprozessor in ihrer Intensität als Säule pro Pixel dargestellt wird, wobei die Säulenhöhe der Intensität entspricht, und diese Säulen nebeneinander in einer Ebene dargestellt werden, so dass die Intensitätsverteilung über das Testfeld als Oberflächenkontur oder Oberflächenprofil dargestellt wird, dessen Höhenverlauf dem Intensitätsverlauf der mit der CCD empfangenen Farbintensität entspricht. Anwendungsgebiete sind Testverfahren in biochemischen Laboratorien, wie medizinische Diagnostik, forensische Medizin, Lebensmitteldiagnostik, Molekularbiologie, Biochemie, Gentechnik und alle anderen angrenzenden Gebiete sowie die Patientenkontrolle für den Heimanwender oder in Apotheken.
  • US 2016 / 0 080 548 A1 offenbart ein Verfahren zur Gewinnung ausgewählter quantitativer Indikatoren für einen Analyten auf einem Teststreifen unter Verwendung eines Smartphones, beinhaltend die Abbildung eines Teststreifens, auf dem eine kolorimetrische Reaktion einer Zielprobe aufgrund der Beleuchtung des Teststreifens durch das Smartphone stattgefunden hat. Das Smartphone umfasst eine Smartphone-App und ein Smartphone-Zubehör, das eine von der externen Umgebung unabhängige / innerlich lichtfreie Bildgebungsumgebung bietet, unabhängig von der verwendeten Smartphone-Plattform. Das Ergebnis kann dann quantitativ dargestellt oder in ein verbraucherfreundlicheres Maß umgewandelt werden (positiv, negativ, überdurchschnittlich usw.), dem Benutzer angezeigt, für eine spätere Verwendung gespeichert und an eine Stelle übermittelt werden, an der Fachanwender eine zusätzliche Bewertung vornehmen können. Darüber hinaus können durch die Integration sozialer Medien die Ergebnisse des Geräts an bestimmte Zielgruppen übermittelt werden, um eine gesunde Lebensweise mit anderen zu vergleichen, in gesundheitsbezogenen Spielen zu konkurrieren, Zuordnungen zu erstellen und andere Anwendungen zu nutzen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt verbesserte Techniken für ein Teststreifen-Analyse- und Teststreifen-Lesesystem auf Grundlage der Kolorimetrie bereit. Bei einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für eine Teststreifen-Analyse bereitgestellt. Das Verfahren weist Folgendes auf: Beleuchten eines mit einer Probe benetzten Teststreifens mit ausgewählten Spektren des Lichts, wobei der Teststreifen Test-Pads aufweist, die so konfiguriert sind, dass sich ihre Farbe bei Vorhandensein eines Analyten in der Probe ändert; Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds des Teststreifens; sowie Analysieren der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild in Abhängigkeit von Kalibrierungskurven, um eine Analyt-Konzentration in der Probe unter Korrektur in Bezug auf eine oder mehrere beeinflussende Substanzen in der Probe zu bestimmen, die sich auf die Farbintensität auswirken.
  • Das Verfahren kann des Weiteren Folgendes aufweisen: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads, wobei die Kalibrierungs-Pads Farbreferenzstellen aufweisen, die eine Reihenskala von Farben mit bekannter Chromatizität bilden; Analysieren einer Farbe der Farbreferenzstellen aus dem zumindest einen digitalen Bild der Kalibrierungs-Pads durch i) Aufspalten des zumindest einen digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads in die Kanäle seiner Komponenten Rot, Grün und Blau (RGB) und ii) Messen einer Intensität von jedem der RGB-Kanäle; Gewinnen von graphischen Darstellungen der Intensität von jedem der RGB-Kanäle in Abhängigkeit von der bekannten Chromatizität der Farbreferenzstellen; sowie Speichern der graphischen Darstellungen.
  • Des Weiteren kann das Verfahren außerdem Folgendes aufweisen: Erzeugen der Kalibrierungskurven durch: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads und der Teststreifen, die mit einer Serie von Analyt-Lösungen mit bekanntem pH-Wert bei verschiedenen Analyt-Konzentrationen benetzt wurden; Anpassen der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild der Teststreifen unter Verwendung eines Normierungsfaktors, der aus den graphischen Darstellungen bestimmt wird; sowie graphisches Darstellen der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild des Teststreifens in Abhängigkeit von den verschiedenen Analyt-Konzentrationen, um die Kalibrierungskurven zu erzeugen. Das Erzeugen der Kalibrierungskurven kann mit weiteren Serien von Analyt-Lösungen mit verschiedenen bekannten pH-Werten bei den verschiedenen Analyt-Konzentrationen x Mal wiederholt werden, um die Kalibrierungskurven für einen Bereich von pH-Werten zu gewinnen. Das Erzeugen der Kalibrierungskurven kann mit der Serie von Analyt-Lösungen, die hinzugefügte beeinflussende Substanzen aufweisen, y Mal wiederholt werden, um die Kalibrierungskurven für die beeinflussenden Substanzen zu gewinnen.
  • Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kalibrierungsverfahren bereitgestellt. Das Verfahren weist Folgendes auf: Erzeugen von Kalibrierungskurven durch: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds von Kalibrierungs-Pads und von Teststreifen, die mit einer Serie von Analyt-Lösungen mit bekanntem pH-Wert bei verschiedenen Analyt-Konzentrationen benetzt wurden, wobei die Kalibrierungs-Pads Farbreferenzstellen aufweisen, die eine Reihenskala von Farben mit bekannter Chromatizität bilden; sowie graphisches Darstellen der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild der Teststreifen in Abhängigkeit von den verschiedenen Analyt-Konzentrationen, um die Kalibrierungskurven zu erzeugen.
  • Bei noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Lesegerät-Einheit bereitgestellt. Die Einheit weist einen Prozessor auf, der mit einem Speicher verbunden ist, wobei der Prozessor konfiguriert ist, Folgendes durchzuführen: Beleuchten eines mit einer Probe benetzten Teststreifens mit ausgewählten Spektren des Lichts, wobei der Teststreifen Test-Pads aufweist, die so konfiguriert sind, dass sich bei Vorhandensein eines Analyten in der Probe die Farbe ändert; Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds des Teststreifens; sowie Analysieren der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild in Abhängigkeit von Kalibrierungskurven, um eine Analyt-Konzentration in der Probe unter Korrektur in Bezug auf eine oder mehrere beeinflussende Substanzen in der Probe zu bestimmen, die sich auf die Farbintensität auswirken.
  • Ein vollständigeres Verstehen der vorliegenden Erfindung ebenso wie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen gewonnen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Methodik für eine Teststreifen-Analyse unter Verwendung des vorliegenden Teststreifen-Analyse- und Teststreifen-Lesesystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 2 ist ein Schaubild, das einige exemplarische beeinflussende Parameter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 3 ist ein Schaubild, das den Effekt darstellt, den der pH-Wert auf das Aussehen eines Test-Pads für Nitrit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, das verschiedenen Nitrit-Konzentrationen ausgesetzt wurde;
    • 4 ist ein Schaubild, das die Farbintensität des Pads für Nitrit auf einem Teststreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach einem Eintauchen in Nitrit-Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen und pH-Werten darstellt;
    • 5 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Pads für Nitrit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, das eine Farbintensität von 91 % aufweist;
    • 6 ist ein Schaubild, das die als Funktion des pH-Werts angepasste Farbintensität des Pads für Nitrit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 7 ist ein Schaubild, das die Steigung der logarithmischen Anpassung, die für einen gegebenen pH-Wert aus den Daten in 6 entnommen wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 8 ist ein Schaubild, das den Achsenabschnitt der logarithmischen Anpassung, der für einen gegebenen pH-Wert aus den Daten in 6 entnommen wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 9 ist ein schematisches Schaubild, das die Komponenten in der vorliegenden Messplattform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 10 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Konfiguration der Messplattform, die konfiguriert ist, Bilddaten von Teststreifen im Reflexionsmodus zu gewinnen/zu analysieren, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 11 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Konfiguration der Messplattform, die konfiguriert ist, Bilddaten von Teststreifen im Transmissionsmodus zu gewinnen/zu analysieren, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 12 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Methodik für einen Betrieb der vorliegenden Messplattform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 13 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Methodik für ein Bestimmen eines Normierungsfaktors für die Anordnung von Beleuchtung und Digitalkamera über Kalibrierungs-Pads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 14 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Methodik für eine Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
    • 15 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Vorrichtung für ein Durchführen von einer oder mehreren der hier dargestellten Methodiken gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Hierin sind Techniken für ein Teststreifen-Analyse- und Teststreifen-Lesesystem auf Grundlage der Kolorimetrie mit verbesserter Genauigkeit und einem erweiterten Detektionsbereich im Vergleich zu herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Teststreifen-Lesegeräten bereitgestellt. Wie im Folgenden im Detail beschrieben wird, setzen die vorliegenden Techniken in geeigneter Weise leicht verfügbare Verbrauchsmaterialien ein, wie beispielsweise kommerziell erhältliche Teststreifen, und nutzen die hoch entwickelten Bildgebungs- und Datenaustauschfähigkeiten der Mobiltechnologie (z.B. über Smartphone und Tablet) zu ihrem Vorteil, um Farbintensitätsdaten aus den Teststreifen zu entnehmen. Des Weiteren setzen die vorliegenden Techniken ein Kalibrierungsverfahren ein, das maschinelle Lernprozesse zu seinem Vorteil nutzt, um eine Anwendung (oder eine „App“) mit einer Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen zu erstellen, um das Vorhandensein von Substanzen in einer Probe zu kompensieren, die sich auf die Messwerte für andere Substanzen auswirken.
  • Die Methodik 100 in 1 stellt eine Übersicht über das vorliegende Teststreifen-Analyse- und Teststreifen-Lesesystem bereit. Wie in Schritt 102 gezeigt, wird eine Probe 120 bereitgestellt. Lediglich als ein Beispiel kann es sich bei der Probe 120 um eine Probe handeln, die von einem Patienten zur Urinanalyse in einem Sammelbehälter 122 gesammelt wurde.
  • In Schritt 104 wird die Probe 120 mit einem (kommerziell erhältlichen) Teststreifen 124 in Kontakt gebracht. Es ist zum Beispiel möglich, den Teststreifen einfach in die in dem Sammelbehälter 122 vorhandene Probe 120 einzutauchen. Wie in Schritt 104 gezeigt, enthält der Teststreifen 124 zumindest zwei Test-Pads 126 (d.h., für eine Korrektur in Bezug auf eine Beeinflussung im ersten Test-Pad ist zumindest ein zweites Test-Pad notwendig - siehe unten). Die Test-Pads 126 sind so konfiguriert, dass sich bei Vorhandensein eines speziellen Analyten die Farbe ändert. Die Farbintensität zeigt im Allgemeinen die Konzentration des Analyten in der Probe 120 an. Kommerziell erhältliche Teststreifen für eine Urinanalyse können zum Beispiel jeweils Test-Pads 126 für Glucose, Protein, Kreatinin, den pH-Wert etc. aufweisen. Unterschiede in der Konzentration dieser Analyten in der Probe 120 bewirken, dass sich die Farbintensität des entsprechenden Test-Pads 126 ändert. Eine höhere Konzentration von Kreatinin im Vergleich zu einem anderen Teststreifen, der in eine Probe mit einer geringeren Kreatinin-Konzentration eingetaucht wurde, kann zum Beispiel zu einer Änderung der Farbe auf dem Test-Pad 126 ins Dunklere führen.
  • In Schritt 106 wird der Teststreifen 124 an der vorliegenden Messplattform 128 angeordnet, und es wird ein digitales Bild des Teststreifens 124 aufgenommen. Das digitale Bild wird unter Verwendung einer Kamera aufgenommen, bei der es sich gemäß einer exemplarischen Ausführungsform um die Kamera handelt, die an einem Mobilgerät vorhanden ist, wie beispielsweise an einem Smartphone, einem Tablet und/oder an einer anderen elektronischen Einheit. Wie zum Beispiel in Schritt 106 gezeigt, kann die Messplattform 128 ein Fenster 130 aufweisen, das der Position der Kamera an dem Mobilgerät entspricht. Somit wird das Mobilgerät einfach an der Messplattform angeordnet, wobei dessen Kamera dem Fenster 130 zugewandt ist, und es wird ein Bild aufgenommen. Alternativ kann stattdessen eine Digitalkamera verwendet werden, um das digitale Bild aufzuzeichnen, das dann mittels der App des Mobilgeräts verarbeitet wird.
  • In Schritt 108 wird das digitale Bild verarbeitet. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform wird das digitale Bild unter Verwendung eines Mobilgeräts 132 sowohl aufgenommen als auch analysiert. Das Mobilgerät 132 führt eine App aus, welche die Analytik an den Bilddaten durchführt. Die App weist eine eingebaute Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen auf, um das Vorhandensein von Substanzen zu berücksichtigen, die sich auf die Messwerte für andere Substanzen auswirken. Daten, die mittels des Mobilgeräts 132 gesammelt und analysiert werden, werden dann zur weiteren Analyse und/oder zur Speicherung drahtlos an einen Computer und/oder eine Cloud übermittelt. Lediglich als ein Beispiel können die Bilder der Teststreifen durch einen Patienten unter Verwendung seines/ihres Mobilgeräts (z.B. seines/ihres Smartphones, Tablets und/oder einer anderen elektronischen Einheit), das die App ausführt, (über die vorliegende Messplattform 128) gewonnen und analysiert werden. Das Mobilgerät übermittelt die Bild- und Analysedaten an die Cloud, in der diese gespeichert werden und/oder auf die durch andere Computersysteme zugegriffen wird, wie beispielsweise durch einen Arzt oder ein Krankenhaus, der oder das den Gesundheitszustand des Patienten überwacht und/oder dem Patienten ein Feedback gibt.
  • Wie vorstehend angegeben, kann sich das Vorhandensein einer Substanz oder von Substanzen in der Probe auf die Messwerte für andere Substanzen auswirken. Darauf wird hierin als „Beeinflussung“ Bezug genommen, und auf die Substanzen, welche die Beeinflussung verursachen, wird hierin als „beeinflussende Substanzen“ Bezug genommen. Eine Beeinflussung kann in unerwünschter Weise zu falsch positiven und falsch negativen Resultaten führen. Siehe zum Beispiel Simerville et al. „Urinalysis: A Comprehensive Review,“ American Family Physician, Band 71, Nummer 6 (März 2005) (im Folgenden „Simerville“), wobei diese Inhalte durch Verweis aufgenommen sind, als ob sie hierin vollständig dargelegt wären. Zum Beispiel stellt TABELLE 2 von Simerville eine Vielzahl von Faktoren bereit, die bei einer Analyse auf Grundlage von Teststreifen zu falsch positiven und falsch negativen Resultaten führen. Es sei zum Beispiel das Vorhandensein von Ketonen in einer Probe angeführt, die einen falsch positiven abgelesenen Messwert für Glucose hervorrufen, während Harnsäure oder Vitamin C einen falsch negativen abgelesenen Messwert für Glucose hervorrufen können. Vorteilhafterweise wird die vorliegende App unter Verwendung bekannter beeinflussender Parameter sowie eines maschinellen Lernprozesses kalibriert, um derartige falsch positive und falsch negative abgelesene Messwerte zu berücksichtigen.
  • Lediglich als ein Beispiel stellt 2 eine Tabelle 200 mit einigen exemplarischen beeinflussenden Parametern bereit. Wie in Tabelle 200 gezeigt, kann sich zum Beispiel der pH-Wert einer Probe auf die Messwerte für Nitrit, Protein und das spezifische Gewicht auswirken. Das spezifische Gewicht der Probe kann sich wiederum auf Messwerte für Nitrit, Glukose, Blut und Leukozyten auswirken, während sich das Vorhandensein von Nitrit in einer Probe auf Messwerte für Urobilinogen auswirken kann und umgekehrt. Die Farbe des Test-Pads ändert sich, wenn diese Substanzen eingebracht werden. Die Änderungen der Farbe bringen, wenn nicht korrigiert, Fehler in die abgelesenen Messwerte der Konzentrationen ein.
  • Siehe zum Beispiel 3, die den Effekt darstellt, den der (beeinflussende Parameter) pH-Wert auf das Aussehen des Test-Pads für Nitrit bei verschiedenen Nitrit-Konzentrationen hat. Dieser Effekt ist aus der graphischen Darstellung in 4 klar ersichtlich, welche die Farbintensität des Pads für Nitrit auf einem Teststreifen nach einem Eintauchen in Nitrit-Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen und verschiedenen pH-Werten darstellt. Der Nachweis von Nitrit ist für niedrigere pH-Werte empfindlicher. Die Empfindlichkeit, oder die Änderung der Farbe, nimmt für höhere pH-Werte ab, insbesondere ab einem pH-Wert höher als 6. Für pH-Werte im Bereich von 4 bis 5 sind die abgelesenen Messwerte für Nitrit sehr ähnlich. Bei einem pH-Wert von 6 beginnt ein Abnehmen der Empfindlichkeit. Bei einem pH-Wert von 7 fällt die Empfindlichkeit des Nachweises für Nitrit signifikant ab. Tabelle 500 in 5 ist ein Beispiel eines Pads für Nitrit, das eine Farbintensität von 91 % aufweist. Bei gleicher Farbintensität kann die Nitrit-Konzentration für eine Probe mit einem pH-Wert von 7 15 Mal höher als für eine Probe mit einem pH-Wert von 4 sein.
  • Vorteilhafterweise wird die vorliegende App, welche die Analytik an den Bilddaten ausführt, dahingehend trainiert, eine Korrektur in Bezug auf diese Farbänderungen durchzuführen. Ein Anpassen der Farbintensität des Pads für Nitrit als Funktion des pH-Werts ermöglicht zum Beispiel, logarithmische Anpassungen bei jedem pH-Wert empirisch zu bestimmen. Siehe 6. Aus diesen Daten können die Steigung und der Achsenabschnitt der logarithmischen Anpassung für einen gegebenen pH-Wert entnommen werden. Siehe 7 bzw. 8. Wenn die Sensorwerte, die den Test-Pads für Nitrit und für den pH-Wert entsprechen, bekannt sind, kann somit die korrekte Nitrit-Konzentration dann ungeachtet der durch Variationen des pH-Werts verursachten Beeinflussung berechnet werden. Diese Technik kann in einer ähnlichen Weise auf mehrere beeinflussende Komponenten erweitert werden, bei denen Kalibrierungsmessungen mit mehreren beeinflussenden Komponenten durchgeführt werden und multivariable Anpassungen für ein Entnehmen der korrigierten Konzentrationen des vorgegebenen Analyten verwendet werden.
  • In 9 ist ein schematisches Schaubild der Komponenten in der Messplattform 128 gezeigt. Wie in 9 gezeigt, weist die Messplattform 128 eine Digitalkamera 902, mehrfarbige lichtemittierende Dioden (LEDs) 904 (und/oder eine andere Lichtquellen aufweisende Umgebung), einen Probenteller 906, Kalibrierungs-Pads 908, einen Mikrocontroller 910 sowie eine Stromquelle 912 auf (z.B. eine Batterie oder eine andere geeignete Stromquelle). Mit „mehrfarbigen LEDs“ ist gemeint, dass mehrere LEDs vorhanden sind, die Licht mit verschiedenen Farben emittieren. Jede dieser LEDs kann einzeln eingeschaltet werden, um eine Beleuchtung mit verschiedenen Farben bereitzustellen, so dass dadurch eine Beleuchtung mit ausgewählten Spektren des Lichts bereitgestellt wird. Wie vorstehend hervorgehoben, kann es sich bei der Digitalkamera 902 um eine Komponente eines Mobilgeräts handeln (wie beispielsweise eines Smartphones, eines Tablets und/oder einer anderen elektronischen Einheit), die an der Messplattform 128 so angeordnet ist, dass sie Bilddaten von Teststreifen aufzeichnet und diese analysiert. Allgemein kann jedoch irgendeine beliebige Digitalkamera eingesetzt werden, die konfiguriert ist, digitale Bilder eines Teststreifens aufzuzeichnen, mit dem die Messplattform 128 bestückt ist.
  • Die Verwendung von mehrfarbigen LEDs 904 als Lichtquelle stellt das Vermögen bereit, spezielle Wellenlängen des Lichts auszuwählen, um die Teststreifen-Pads für eine Messung zu beleuchten. Wie vorstehend hervorgehoben, werden hierin jedoch auch andere Beleuchtungssysteme in Erwägung gezogen. Wenn eine oder mehrere Oberflächen der Messplattform transparent ist oder sind, kann eine Probe dann zum Beispiel von der von der Digitalkamera entfernten entgegengesetzten Seite der Probe beleuchtet werden. Des Weiteren weisen Mobilgeräte wie Smartphones und Tablets mit Bildgebungsfähigkeiten ebenfalls typischerweise eine Lichtquelle auf (d.h. einen Blitz), die (der) ebenfalls als Beleuchtungssystem in der Messplattform 128 eingesetzt werden kann.
  • Der Probenteller 906 wird dazu verwendet, eine Messplattform 128 mit einem Proben-Teststreifen zu bestücken. Das heißt, der Probenteller 906 wird entweder manuell durch einen Nutzer und/oder in einer automatisierten Weise über den Mikrocontroller 910 aus der Messplattform entnommen. Zumindest ein Proben-Teststreifen wird in dem Probenteller 906 angeordnet, und der Probenteller 906, der mit dem Teststreifen bestückt ist, wird für eine Bildgebung/eine Analyse in die Messplattform 128 zurückgezogen. Wenn die Messplattform 128 mit dem Probenteller 906 bestückt ist, ordnet dieser den Teststreifen in einer geeigneten Weise im Sichtbereich der Digitalkamera 902 an.
  • Die Kalibrierungs-Pads 908 stellen Farbreferenzstellen für die Proben-Teststreifen-Pads während der Messung bereit und befinden sich somit bevorzugt benachbart zu dem Proben-Teststreifen in der gleichen Brennebene wie der Teststreifen und innerhalb des Sichtbereichs der Digitalkamera 902. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform bestehen die Kalibrierungs-Pads 908 zum Beispiel aus einer Reihenskala der Chromatizität von Schwarz/Rot/Grün/Blau/Weiß (Grau). Die Kalibrierungs-Pads sind bevorzugt aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie der Teststreifen hergestellt, jedoch mit einer dauerhaften farbigen Tinte, um jegliche Unterschiede in Bezug auf eine Oberflächenreflexion zu minimieren, welche sich auf die Messungen auswirken könnte. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform können die Kalibrierungs-Pads 908 an der inneren Oberfläche der Messplattform benachbart zu dem bestückten Probenteller 906 angebracht oder auf diese aufgedruckt sein.
  • Um eine Verschlechterung der Kalibrierungs-Pads 908 im Laufe der Zeit aufgrund einer Einwirkung von Staub oder einer anderen Schädigung zu verhindern, die sich auf Messwerte auswirken kann, werden hierin Ausführungsformen in Erwägung gezogen, bei denen eine gleitende Abdeckung über den Kalibrierungs-Pads 908 angeordnet wird, wenn sich die Messplattform nicht in Verwendung befindet. Wenn der Probenteller 906 mit einem Teststreifen bestückt wird, wird die Abdeckung zurückgezogen oder entfernt, so dass die Kalibrierungs-Kontaktstellen 908 während einer gesteuerten Beleuchtung (d.h. während einer Beleuchtung mit ausgewählten Spektren des Lichts) und einem Bildgebungsvorgang freiliegen. Eine Bedienung der Abdeckung kann manuell oder automatisiert erfolgen (z.B. über den Mikrocontroller 910). Zum Beispiel kann der Nutzer auf die Abdeckung zugreifen, der diese vor und nach einer Verwendung der Messplattform entfernt und wieder anordnet. Alternativ kann der Mikrocontroller 910 so konfiguriert sein, dass die Abdeckung immer dann zurückgezogen wird, wenn eine Bestückung mit einem Teststreifen (über den Probenteller 906) detektiert wird.
  • Eine exemplarische Konfiguration der Messplattform 128, die für ein Gewinnen/Analysieren von Bilddaten der Teststreifen im Reflexionsmodus konfiguriert ist, ist in 10 gezeigt und dargestellt. Wie in 10 gezeigt, befinden sich der Probenteller 906 und die Kalibrierungs-Pads 908 unterhalb der Digitalkamera 902 und des Beleuchtungssystems (in diesem Fall unterhalb der mehrfarbigen LEDs 904). In keiner bestimmten Reihenfolge können die mehrfarbigen LEDs rote, grüne, blaue und weiße LEDs aufweisen. Ebenso können Ultraviolett(UV)- oder Infrarot(IR)-Beleuchtungen verwendet werden. Während des Bildgebungsvorgangs wird eine gesteuerte Beleuchtung mit Licht (d.h. eine Beleuchtung mit ausgewählten Spektren des Lichts) von den mehrfarbigen LEDs 904, das auf den Probenteller 906 und die Kalibrierungs-Pads 908 einfällt, in Richtung zu der sich darüber befindenden Digitalkamera 902 zurückreflektiert, die ein digitales Bild (digitale Bilder) aufzeichnet. Unter Verwendung verschiedener Beleuchtungsfarben (d.h. für verschiedene Test-Pads) können zum Beispiel mehrere Bilder gesammelt werden, um die Empfindlichkeit in Bezug auf die Änderungen der Farbe der verschiedenen Test-Pads zu maximieren. Sowohl der Probenteller 906 als auch die Kalibrierungs-Pads 908 befinden sich im Sichtbereich 1002 der Digitalkamera 902.
  • Der Begriff „digitales Bild“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich allgemein auf farbige digitale Standbilder und/oder farbige digitale Videobilder, die durch die Digitalkamera aufgezeichnet werden. Wie nachstehend im Detail beschrieben wird, können digitale Standbilder der Teststreifen-/Kalibrierungs-Pads Farbintensitätsdaten aufzeichnen. Im Fall einiger Analyten, wie beispielsweise Kreatinin, ist der Chemismus des Nachweises jedoch zeitkritisch. Das heißt, die Farbe des Test-Pads ändert sich im Laufe der Zeit. Somit kann sich die Farbe der Pads eine Minute nach dem Eintauchen des Teststreifens in eine Kreatinin enthaltende Probe von jener unterscheiden, die zwanzig Minuten später beobachtet wird. Um die Änderungsrate der Farbintensität bei derartigen zeitkritischen Proben zu analysieren, kann es wünschenswert sein, digitale Videobilder oder eine Serie von digitalen Standbildern über eine überwachte und dokumentierte Zeitspanne hinweg aufzuzeichnen. Die Änderungsrate der Farbintensität kann als ein Messparameter für eine Bestimmung der Konzentration eines Analyten verwendet werden.
  • Wie in 10 dargestellt, kann der Probenteller 906 in die Messplattform 128 eingesetzt/aus dieser zurückgezogen werden, so dass dadurch, wenn diese zurückgezogen ist, ein Teststreifen auf dem Probenteller 906 angeordnet wird (oder von dem Probenteller 906 entfernt wird und nach der Verwendung entsorgt wird). Der Probenteller 906 wird danach erneut in die Messplattform derart eingesetzt, dass der Teststreifen benachbart zu den Kalibrierungs-Pads 908 angeordnet ist. Wie vorstehend angegeben, kann eine Bedienung des Probentellers 906 manuell oder über den Mikrocontroller 910 in einer automatisierten Weise durchgeführt werden. Der Mikrocontroller 910 enthält außerdem Bluetooth-Niederenergie(BLE)-Elektronik und/oder WiFi-Elektronik, die für ein Übermitteln von Bilddaten (d.h. an ein Mobilgerät, eine Cloud und/oder ein anderes Computersystem zur Speicherung/Analyse - siehe oben) konfiguriert ist.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der Digitalkamera 902 um eine Komponente eines Mobilgeräts 1004 (z.B. eines Smartphones oder eines Tablets). Wie vorstehend angegeben, ist das Mobilgerät 1004 für ein Gewinnen und Analysieren der Bilddaten und/oder für ein Übermitteln der Daten an die Cloud und/oder an ein anderes Computersystem zur Speicherung/Analyse konfiguriert. Eine Stromquelle 912 (z.B. eine Batterie) versorgt die verschiedenen Komponenten der Messplattform 128 mit Strom.
  • Eine exemplarische Konfiguration der Messplattform 128, die für ein Gewinnen/Analysieren von Bilddaten der Teststreifen im Transmissions-Modus konfiguriert ist, ist in 11 gezeigt und dargestellt. Diese Konfiguration für den Transmissions-Modus ist ähnlich wie die in 10 dargestellte Auslegung einer Messplattform, mit der Ausnahme, dass sich das Beleuchtungssystem (z.B. mehrfarbige LEDs 904) stattdessen unterhalb des (in diesem Fall transparenten) Probentellers 906 mit ebenfalls transparenten Teststreifen- und transparenten Kalibrierungs-Pads 908 befindet. Das heißt, der Probenteller 906 und die Kalibrierungs-Pads 908 befinden sich zwischen der sich darüber befindenden Digitalkamera 902 und dem sich darunter befindenden Beleuchtungssystem (in diesem Fall den mehrfarbigen LEDs 904), wie in 11 gezeigt. In keiner bestimmten Reihenfolge können die mehrfarbigen LEDs rote, grüne, blaue und weiße LEDs aufweisen. Während des Bildgebungsvorgangs durchläuft Licht von den mehrfarbigen LEDs 904 den Probenteller 906 und die Kalibrierungs-Pads 908 (die beide transparent sein müssen) in Richtung zu der Digitalkamera 902, die ein Bild (Bilder) aufzeichnet. Unter Verwendung von verschiedenen Beleuchtungsfarben (d.h. für verschiedene Test-Pads) können zum Beispiel mehrere Bilder gesammelt werden, um die Empfindlichkeit in Bezug auf die Farbänderungen der verschiedenen Test-Pads zu maximieren. Sowohl der Probenteller 906 als auch die Kalibrierungs-Pads 908 befinden sich im Sichtbereich 1102 der Digitalkamera 902.
  • In der gleichen Weise wie vorstehend kann der Probenteller 906 in die Messplattform 128 eingesetzt/aus dieser zurückgezogen werden, so dass dadurch, wenn dieser zurückgezogen ist, ein Teststreifen auf dem Probenteller 906 angeordnet wird (oder von dem Probenteller 906 entfernt wird und nach der Verwendung entsorgt wird). Der Probenteller 906 wird dann erneut derart in die Messplattform eingesetzt, dass der Teststreifen benachbart zu den Kalibrierungs-Pads 908 angeordnet ist. Wie vorstehend angegeben, kann die Bedienung des Probentellers 906 manuell oder über den Mikrocontroller 910 in einer automatisierten Weise durchgeführt werden. Der Mikrocontroller 910 enthält außerdem Bluetooth-Niederenergie(BLE)-Elektronik und/oder WiFi-Elektronik, die für ein Übermitteln von Bilddaten (d.h. an ein Mobilgerät, eine Cloud und/oder ein anderes Computersystem zur Speicherung/Analyse - siehe oben) konfiguriert ist.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der Digitalkamera 902 um eine Komponente eines Mobilgeräts 1104 (z.B. eines Smartphones oder eines Tablets). Wie vorstehend angegeben, ist das Mobilgerät 1104 für ein Gewinnen und Analysieren der Bilddaten und/oder für ein Übermitteln der Daten an die Cloud und/oder an ein anderes Computersystem zur Speicherung/Analyse konfiguriert. Eine Stromquelle 912 (z.B. eine Batterie) versorgt die verschiedenen Komponenten der Messplattform 128 mit Strom.
  • Im Folgenden wird die allgemeine Gesamtbedienung der vorliegenden Messplattform 128 mittels Bezugnahme auf die Methodik 1200 von 12 beschrieben. In Schritt 1202 (einem anfänglichen Kalibrierungsschritt) wird die App, welche die Analytik an den Bilddaten durchführt, für eine Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen kalibriert. Wie vorstehend angegeben, berücksichtigt diese Kalibrierung das Vorhandensein von Substanzen, welche sich auf die Messwerte für andere Substanzen auswirken. Im Folgenden wird ein exemplarisches Kalibrierungs-Verfahren im Detail beschrieben. Im Allgemeinen umfasst das Verfahren ein Messen von Analyt-Lösungen mit einer bekannten Konzentration mit einem Bereich verschiedener pH-Werte. Die Lösungen werden dann mit einer beeinflussenden Substanz und/oder mit einer Kombination von beeinflussenden Substanzen versetzt. Dann wird der Messprozess wiederholt. Die bei jeder Iteration gewonnenen Resultate werden dazu verwendet, die App zu trainieren, so dass diese die Farbintensitätswerte für den Analyten in einem Bereich von pH-Werten und bei Vorhandensein von einer oder mehreren beeinflussenden Substanzen erlernt.
  • Sobald die App kalibriert ist, können dann ein Sammeln von Daten und eine Datenanalyse durchgeführt werden. In Schritt 1204 wird zum Beispiel eine Probe gesammelt. Lediglich als ein Beispiel kann es sich bei der Probe um einen klinischen Analyten handeln, der von einem Patienten gesammelt wird (z.B. für eine Urinanalyse). In Schritt 1206 wird das Mobilgerät an der Messplattform angeordnet, und auf dem Mobilgerät wird die (nunmehr kalibrierte) App gestartet. Wie vorstehend angegeben, kann es sich bei dem Mobilgerät um ein Smartphone, ein Tablet und/oder eine andere elektronische Einheit handeln. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform gehört das Mobilgerät dem Patienten/dem Nutzer, für den die Analyse durchgeführt wird. Über ihre Mobilgeräte können Nutzer Patientenprofil-Informationen (z.B. Größe, Gewicht etc.) ebenso wie Informationen in Bezug auf den Test, der durchgeführt wird, (z.B. Orientierung und Konfiguration des Teststreifens, der verwendet wird, Urinanalyse, Blutzucker-Überwachung etc.) bereitstellen.
  • Der Teststreifen wird mit der Probe benetzt (siehe Schritt 1208) und dann auf dem Probenteller angeordnet, und die Messplattform wird mit diesem bestückt (siehe Schritt 1210). In Schritt 1212 werden Resultate aus einer Analyse der Bilddaten erhalten, die aus dem Teststreifen gewonnen werden, wonach der Teststreifen von der Messplattform entfernt und entsorgt wird. Es ist bevorzugt, dass der Probenteller herausnehmbar ist, so dass er nach jeder Verwendung gereinigt und desinfiziert werden kann. Da die Kalibrierung spezifisch für einen Teststreifen ist (d.h. spezifisch für die Art/die Konfiguration/die Marke des Teststreifens), werden hierin Mittel für ein Identifizieren der Art/der Konfiguration/der Marke etc. des Teststreifens in Erwägung gezogen. Zum Beispiel kann eine Bilderkennung des Markenzeichens auf dem Teststreifen, wenn vorhanden, eingesetzt werden. Alternativ kann der Nutzer diese Information für die App bereitstellen (z.B. über sein Mobilgerät). Außerdem kann das Mobilgerät dazu verwendet werden, den Barcode und/oder einen anderen maschinenlesbaren Code auf der Teststreifenpackung zu scannen. Damit korrekte abgelesene Messwerte erhalten werden, muss (müssen) der (die) Teststreifen korrekt in die Messplattform eingesetzt werden. Somit werden gemäß einer exemplarischen Ausführungsform die Position und die Orientierung der Teststreifen-Anordnung durch den Probenteller überwacht. Zum Beispiel führen nicht korrekt positionierte Teststreifen zu einer Fehlermeldung, und/oder der Probenteller kann nicht in die Messplattform eingesetzt werden, wenn der (die) Teststreifen nicht korrekt auf dem Probenteller angeordnet ist (sind).
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform steuert die App, die auf dem Mobilgerät ausgeführt wird, die Messplattform einschließlich des Beleuchtungssystems, so dass dadurch die App in Schritt 1212 automatisch die Beleuchtungsquelle auswählt. Wenn die Beleuchtungsquelle zum Beispiel mehrfarbige LEDs aufweist (siehe oben), kann die App auswählen, welche farbige(n) LED(s) während eines Bildgebungsvorgangs (d.h. für eine Auswahl der Spektren des Lichts) eingeschaltet wird (werden), und kann mit verschiedenen Beleuchtungszuständen mehrere Bilder sammeln, um die Empfindlichkeit der verschiedenen Test-Pads zu maximieren. Die Farbe des Test-Pads ist in der Absorption von Licht mit verschiedenen Wellenlängen begründet. Zum Beispiel ist ein blau gefärbtes Test-Pad in der Absorption von Licht im roten Spektrum begründet, ein magentarot gefärbtes Test-Pad ist in der Absorption von Licht im grünen Spektrum begründet, und ein rötlich gefärbtes Test-Pad ist in der Absorption von Licht im blauen Spektrum begründet. Somit kann ein Beleuchten des Test-Pads mit der Farbe des Lichts, bei der eine maximale Absorption vorliegt, die Nachweisempfindlichkeit erhöhen. Wenn es sich bei der Beleuchtungsquelle um eine Lichtquelle an dem Mobilgerät handelt (z.B. um einen eingebauten Blitz), steuert die App dann bevorzugt, wann die Lichtquelle eingeschaltet/ausgeschaltet wird, und steuert die Intensität der Beleuchtung.
  • Die App, die auf dem Mobilgerät ausgeführt wird, steuert außerdem die Digitalkamera in Schritt 1212 derart, dass sie ein oder mehrere digitale Standbilder oder digitale Videobilder des Teststreifens und der Kalibrierungs-Pads aufnimmt. Wie vorstehend angegeben, kann die Digitalkamera selbst Teil des Mobilgeräts sein. Somit wird das Mobilgerät in einer solchen Weise an der Messplattform angeordnet, dass der Teststreifen und die Kalibrierungs-Pads in Sichtlinie der Kamera des Mobilgeräts angeordnet sind (siehe z.B. die 10 und 11 - vorstehend beschrieben). Jedes der digitalen Standbilder wird mit einer Zeitmarkierung versehen. Im Fall von digitalen Videobildern kann durch ein Starten der App auch ein Timer gestartet werden, der gleichzeitig mit dem Video läuft. Auf diese Weise können Daten, die aus den Bildern entnommen werden, zu spezifischen Zeitpunkten analysiert werden. Wie vorstehend beschrieben, ist ein Bereitstellen einer zeitlichen Referenz für die vorliegende Analytik dann notwendig, wenn der Chemismus des Nachweises zeitkritisch ist (z.B. im Fall von Kreatinin). Darüber hinaus steht die Änderung der Farbintensität als Funktion der Zeit, d.h. die Änderungsrate, typischerweise in Beziehung zu der Konzentration des Analyten. So kann die Änderungsrate dazu verwendet werden, die Konzentration des Analyten zu bestimmen, insbesondere bei einer langen Reaktionszeit und zeitkritischen Nachweis-Chemismen.
  • Des Weiteren bestimmt die App einen Normierungsfaktor für die Anordnung von Beleuchtung und Digitalkamera, indem die Bilder der Kalibrierungs-Pads 908 in Schritt 1212 analysiert werden. Dieses Normierungsverfahren wird im Folgenden zum Beispiel in Verbindung mit der Darstellung der Methodik 1300 von 13 beschrieben. Allgemein umfasst der Prozess jedoch das Gewinnen von digitalen Bildern der Kalibrierungs-Pads 908 und ein anschließendes Analysieren der Farbintensität der digitalen Bilder in Abhängigkeit von der bekannten Chromatizität der Kalibrierungs-Pads 908, die als ein Normierungsfaktor verwendet wird, wenn Messwerte von Proben bestimmt werden. Im Wesentlichen werden Bilddaten von Proben, die unter Verwendung der gleichen Digitalkamera und der gleichen Beleuchtungsquelle gewonnen werden, auf Grundlage der Farbreferenzstellen (d.h. der Kalibrierungs-Pads 908) mit bekannter Chromatizität normiert.
  • In Schritt 1212 vergleicht die App außerdem die Farbintensitätswerte eines Analyten eines Proben-Pads mit einer kalibrierten Kurve (kalibrierten Kurven), um eine Analyt-Konzentration unter Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen zu bestimmen und einen Auslesewert anzugeben. Dieser Prozess für eine Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen wird im Folgenden zum Beispiel in Verbindung mit der Darstellung der Methodik 1400 von 14 beschrieben. Wie vorstehend angegeben, umfasst dieser Prozess im Allgemeinen ein Messen von Analyt-Lösungen mit einer bekannten Konzentration mit einem Bereich verschiedener pH-Werte und ein anschließendes Versetzen der Lösungen mit einzelnen beeinflussenden Substanzen oder mit einer Kombination von beeinflussenden Substanzen sowie ein Wiederholen des Messprozesses. Die bei jeder Iteration gewonnenen Resultate werden über einen maschinellen Lernprozess und/oder über multivariable Anpassungen dazu verwendet, automatisch Kalibrierungskurven für jede der beeinflussenden Substanzen und für jede der Kombinationen von beeinflussenden Substanzen bei den verschiedenen unterschiedlichen pH-Werten zu erzeugen. Schließlich speichert die App die (mit einer Zeitmarkierung versehenen) Testresultate und sendet die Resultate, falls angebracht, z.B. an die Cloud, den Nutzer/den Patienten und/oder einen Betreuer/einen Gesundheitsdienstleister/eine Einrichtung, wie beispielsweise ein Krankenhaus, einen Arzt oder eine Krankenschwester etc.
  • 13 stellt eine exemplarische Methodik 1300 zur Bestimmung eines Normierungsfaktors für die Anordnung von Beleuchtung und Digitalkamera über die Kalibrierungs-Pads 908 bereit. Die Methodik 1300 kann unter Verwendung irgendeiner der hierin beschriebenen Messplattform-Konfigurationen durchgeführt werden, welche die in 10 gezeigte Messplattform (Reflexionsmodus) und/oder die in 11 gezeigte Messplattform (Transmissionsmodus) umfassen - beide vorstehend beschrieben, jedoch nicht auf diese beschränkt sind.
  • In Schritt 1302 wird das Mobilgerät mit der Digitalkamera 902 an der Messplattform 128 angeordnet. Siehe zum Beispiel das Mobilgerät (z.B. ein Smartphone oder ein Tablet) 1004 (10) und/oder 1104 (11). In Schritt 1304 wird die Beleuchtung eingeschaltet. Siehe zum Beispiel die mehrfarbigen LEDs 904, die für eine Messung im Reflexionsmodus (10) oder im Transmissionsmodus (11) orientiert werden können. Alternativ kann, wie vorstehend angegeben, eine Beleuchtung durch eine Licht-Komponente (z.B. einen Blitz) des Mobilgeräts und/oder über ein Umgebungslicht bereitgestellt werden, wobei das Licht auf die Messplattform einfällt.
  • In Schritt 1306 wird die Digitalkamera 902 dazu verwendet, digitale Bilder der Kalibrierungs-Pads 908 aufzunehmen. Wenn mehrfarbige LEDs verwendet werden, werden bevorzugt mehrere Bilder gesammelt, wobei die Kalibrierungs-Pads aufeinanderfolgend mit den verschiedenen einzelnen LED-Farben beleuchtet werden. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform weisen die Kalibrierungs-Pads 908 Farbreferenzstellen auf, die eine Reihenskala der Farben Rot, Grün und Blau mit bekannter Chromatizität ebenso wie Schwarzweiß-Graustufenreferenzen bilden.
  • In Schritt 1308 wird die Farbe der Pads aus den (in Schritt 1306 gewonnenen) digitalen Bildern analysiert. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform umfasst diese Analyse zunächst das Verwenden einer Bilderkennung und eines maschinellen Lernvorgangs, um interessierende Pads aus den Bildern zu identifizieren, auszuwählen und auszuwerten. Das Ziel besteht darin, die Intensität einer gegebenen Farbreferenzstelle in dem Bild mit der bekannten Chromatizität derselben Stelle zu korrelieren. Somit kann jedes interessierende Farbreferenz-Pad in dem Bild für eine individuelle Analyse ausgewählt und ausgewertet werden. Die Bilderkennung in der App kann mit einer einfachen Strukturerkennung verbunden sein, welche die Test-Pads und die Referenzstellen erkennt und unterscheidet. Wenn die Position von Teststreifen und Kamera oder die Vergrößerungen zum Beispiel sämtlich fest sind, können die Stellen durch die Positionsinformation in dem Bild einfach identifiziert werden. Wenn die Positionserfassung jedoch nicht präzise ist, ist es wahrscheinlich, dass dann eine Bilderkennungstechnik und eine Technik für einen maschinellen Lernprozess notwendig sind. Die nächste Aufgabe besteht darin, eine Farbanalyse an jedem der interessierenden Pads durchzuführen. Hierbei wird das digitale Bild jedes Pads in die Kanäle seiner Komponenten Rot, Grün und Blau (RGB) aufgespalten, und die Intensität jedes RGB-Kanals wird gemessen.
  • In Schritt 1310 wird die gemessene Farbintensität jedes RGB-Kanals in Abhängigkeit von der bekannten Chromatizität der Farbreferenzstellen graphisch dargestellt. Die bekannte Chromatizität weist Werte für jeden RGB-Kanal auf, um eine Normierung oder eine Skalierung zu ermöglichen, so dass eine qualitative Konzentration des Analyten gewonnen werden kann. In Schritt 1312 werden die gewonnenen graphischen Darstellungen mittels der App in einem Speicher gespeichert. Dadurch wird ermöglicht, dass die graphischen Darstellungen abgerufen und dazu verwendet werden können, die Unterschiede der Beleuchtungseigenschaften und der Eigenschaften der Digitalkamera zu normieren. Das heißt, es gibt wahrscheinlich Unterschiede in Bezug auf die gemessene Farbintensität der Stellen in Abhängigkeit von ihrer Chromatizität. Diese Diskrepanz kann auf eine Vielzahl von Faktoren zurückgeführt werden, welche die Beleuchtungsquelle und die Digitalkamera umfassen, die zur Gewinnung der Bilder verwendet werden. Für diese Faktoren kann jedoch eine Korrektur durchgeführt werden, indem abgelesene Messwerte später unter Verwendung der gespeicherten graphischen Darstellungen normiert werden.
  • 14 ist ein Schaubild, das eine exemplarische Methodik 1400 für eine Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen darstellt. Die Methodik 1400 kann unter Verwendung irgendeiner der hierin beschriebenen Konfigurationen von Messplattformen durchgeführt werden, welche die in 10 gezeigte Messplattform (Reflexionsmodus) und/oder die in 11 gezeigte Messplattform (Transmissionsmodus) umfassen - beide vorstehend beschrieben, jedoch nicht auf diese beschränkt sind.
  • In Schritt 1402 wird eine Serie von Analyt-Lösungen in einem Puffer mit einem bekannten pH-Wert hergestellt. Somit weisen sämtliche der Analyt-Lösungen den gleichen pH-Wert auf. Die Konzentration des (der) Analyten variiert jedoch zwischen den Lösungen (siehe zum Beispiel 3 - vorstehend beschrieben). Jede Lösung enthält zumindest einen Analyten (der den Test-Pads auf dem (den) verwendeten Teststreifen entspricht) mit einer gegebenen Konzentration. Optional können in jeder Lösung mehrere Analyten vorhanden sein. Lediglich für illustrative Zwecke umfassen einige exemplarische Analyten Nitrit, Protein, Glucose, Blut, Leukozyten und/oder Urobilinogen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Wie vorstehend angegeben, handelt es sich bei dem pH-Wert um einen beeinflussenden Faktor, der sich auf die Farbintensität auswirkt. Somit umfassen spätere Schritte ein Variieren des pH-Werts sowie ein Wiederholen des Messprozesses. In dieser Phase ist der pH-Wert jedoch konstant.
  • In Schritt 1404 werden die Teststreifen 124 dann mit den Analyt-Lösungen benetzt, und der Timer wird gestartet. Für jede Lösung wird ein Teststreifen 124 verwendet. Jede Lösung kann jedoch mehr als einen Analyten enthalten. Somit kann jeder Teststreifen 124 auch mehr als einen Analyten nachweisen. Ein Timer wird für jene Analyten verwendet, bei denen der Chemismus des Nachweises zeitkritisch ist. Ein Starten der Zeituhr dann, wenn die Lösungen mit den Teststreifen 123 in Kontakt kommen, stellt eine Zeitrahmen-Referenz für die Analyse bereit. Somit können die digitalen (Stand- oder Video-)Bilder, die aufeinanderfolgend von den Teststreifen 124 aufgenommen werden, über den Timer präzise mit einer Zeitmarkierung versehen werden.
  • In Schritt 1406 werden die Teststreifen 124 (z.B. über den Probenteller 906) in die Messplattform 128 eingesetzt, und das Mobilgerät mit der Digitalkamera 902 wird an der Messplattform 128 angeordnet. Siehe zum Beispiel das Mobilgerät (z.B. ein Smartphone oder ein Tablet) 1004 (10) und/der 1104 (11). In Schritt 1408 wird die Digitalkamera 902 dazu verwendet, (mit einer Zeitmarkierung versehene) digitale (Stand- oder Video-)-Bilder der Teststreifen 124 und der Kalibrierungs-Pads 908 aufzunehmen. Wie vorstehend angegeben, weisen die Kalibrierungs-Pads 908 Farbreferenzstellen auf, die eine Reihenskala der Farben Schwarz, Weiß, Rot, Grün und Blau mit bekannter Chromatizität bilden.
  • In Schritt 1410 wird die Farbe der Pads 126 der Teststreifen 124 zusammen mit der Farbe von den Farbreferenzstellen analysiert. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform umfasst diese Analyse zunächst das Verwenden einer Bilderkennung und eines maschinellen Lernprozesses, um interessierende Pads (d.h. die Pads 126 der Teststreifen 124 und die Farbreferenzstellen von den Kalibrierungs-Pads 908) aus den Bildern zu identifizieren, auszuwählen und auszuwerten. Dann wird eine Farbanalyse an jedem der interessierenden Pads durchgeführt, indem das digitale Bild jedes Pads in die RGB-Kanäle seiner Komponenten aufgespalten wird und die Intensität jedes RGB-Kanals gemessen wird.
  • In Schritt 1412 wird die gemessene Farbintensität der Farbreferenzstellen mit der gespeicherten graphischen Farbreferenz-Darstellung verglichen (siehe Schritt 1312 der Methodik 1300, die vorstehend in Verbindung mit der Darstellung von 13 beschrieben wurde). Die gemessene Farbintensität kann auch dazu verwendet werden, die Chromatizität zu berechnen, wie beispielsweise Farbton, Sättigung und Intensität. Wie vorstehend beschrieben, wird die gespeicherte graphische Farbreferenz-Darstellung dazu verwendet, einen Normierungsfaktor zu bestimmen, der Unterschiede der Beleuchtungseigenschaften und/oder der Eigenschaften der Digitalkamera berücksichtigt (d.h. im Vergleich zur bekannten Chromatizität der Farbreferenzstellen). Der Normierungsfaktor wird dann dazu verwendet, die Messwerte der Teststreifen anzupassen, um diese Unterschiede zu berücksichtigen. Um ein einfaches Beispiel zu verwenden, ist der Anpassungsfaktor für eine identische Beleuchtung und eine identische Kamera gleich 1. Die Lichtintensität kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Gruppe von Graustufenstellen von Weiß (100 %) bis Grau (18 %, 12 % etc.) und Schwarz kalibriert werden. Dasselbe kann für Farbreferenzstellen durchgeführt werden. Die Farbintensität von Weiß kann mit 1 skaliert werden und Grau als dessen entsprechende Werte.
  • In Schritt 1413 werden die Farbintensität und die Änderungsrate der Intensität in Abhängigkeit von der Analyt-Konzentration graphisch dargestellt. Nachher werden die gemeinsamen Resultate (z.B. von mehreren Iterationen mit verschiedenen beeinflussenden Substanzen und/oder Kombinationen von beeinflussenden Substanzen) dazu verwendet, ein Modell zur Kalibrierung und Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen zu erstellen. Somit wird in Schritt 1413 der empfindlichste RGB-Kanal (in jeder Iteration) zur Verwendung beim Erstellen des Modells ausgewählt. Mit ‚der empfindlichste‘ ist der Bereich des Spektrums gemeint, der die größte Änderung in Bezug auf die Absorption in dem Test-Pad aufweist und am besten mit der Änderung der Analyt-Konzentration über den interessierenden Bereich hinweg korreliert. Als Alternative kann anstelle des empfindlichsten einzelnen RGB-Kanals eine gewichtete Summe von zwei oder mehr Kanälen verwendet werden, wenn dies eine größere Empfindlichkeit liefert.
  • In Schritt 1414 wird eine Serie von Lösungen mit dem (den) gleichen Analyten mit den gleichen Konzentrationen, jedoch mit einem anderen (bekannten) pH-Wert aus der vorherigen Iteration hergestellt. Lediglich als ein Beispiel weisen bei einer Iteration zum Beispiel sämtliche der Lösungen einen pH-Wert von 4 auf. Bei den nächsten Iterationen weisen sämtliche der Lösungen einen pH-Wert von 5 auf und so weiter. Die Schritte 1402 bis 1414 werden dann x Mal wiederholt (d.h. x > 1), um Kalibrierungskurven (d.h. zumindest eine Kalibrierungskurve pro Iteration) für einen Bereich von pH-Werten zu gewinnen.
  • Der gleiche allgemeine Prozess wird durchgeführt, um Kalibrierungskurven für andere beeinflussende Substanzen zu gewinnen, die sowohl einzeln oder in Kombination zu den Lösungen hinzugefügt wurden. Das heißt, in Schritt 1416 werden die Analyt-Lösungen jeweils mit zumindest einer beeinflussenden Substanz versetzt. Wie in 14 gezeigt, werden die Schritte 1402 bis 1416 dann y Mal wiederholt (d.h. y > 1), um Kalibrierungskurven (d.h. zumindest eine Kalibrierungskurve pro Iteration) für einen Bereich von verschiedenen beeinflussenden Substanzen zu gewinnen.
  • Die beeinflussenden Substanzen werden bevorzugt bei jedem der getesteten pH-Werte evaluiert. Zum Beispiel kann eine Iteration x bei einem ersten pH-Wert durchgeführt werden. Die Lösung wird dann mit einer beeinflussenden Substanz (mit beeinflussenden Substanzen) versetzt, und eine Iteration y wird bei dem ersten pH-Wert durchgeführt. Dann wird eine weitere Iteration x bei einem zweiten pH-Wert durchgeführt, gefolgt von einer weiteren Iteration y mit einer anderen beeinflussenden Substanz oder einer anderen Kombination von beeinflussenden Substanzen bei dem zweiten pH-Wert und so weiter. Bei jeder Iteration y kann eine einzelne beeinflussende Substanz oder eine Kombination von beeinflussenden Substanzen in die Analyt-Lösungen eingebracht werden. Um das vorstehend in 2 angegebene illustrative, nicht beschränkende Beispiel zu verwenden, kann bei einer Iteration y Nitrit als die beeinflussende Substanz eingesetzt werden, während bei einer anderen eine Kombination von Nitrit und Urobilinogen eingesetzt wird.
  • In Schritt 1418 werden die Kalibrierungskurven von jeder Iteration dazu verwendet, ein Modell zur Kalibrierung und Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen zu erstellen. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform wird eine multivariable Regressionsanalyse an den gemessenen Resultaten durchgeführt, um Gleichungen in Bezug auf die Analyt-Konzentration, den pH-Wert, eine Konzentration einer beeinflussenden Substanz (Konzentrationen von beeinflussenden Substanzen) und weitere Faktoren an die gemessenen Farbintensitäten auf mehreren Test-Pads anzupassen. Wenn Messwerte von Proben-Analyten bestimmt werden (siehe zum Beispiel Schritt 1212, der vorstehend in Verbindung mit der Darstellung von 12 beschrieben wurde), wird dieses Modell zur Kalibrierung und Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen dazu verwendet, eine Analyt-Konzentration unter Korrektur in Bezug auf Beeinflussungen zu bestimmen und einen präzisen Auslesewert anzugeben.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt handeln. Das Computerprogrammprodukt kann ein durch einen Computer lesbares Speichermedium (oder -medien) mit durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen darauf umfassen, um einen Prozessor dazu zu veranlassen, Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich um eine physische Einheit handeln, die Anweisungen zur Verwendung durch eine Einheit zur Ausführung von Anweisungen halten und speichern kann. Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit, eine optische Speichereinheit, eine elektromagnetische Speichereinheit, eine Halbleiterspeichereinheit oder irgendeine geeignete Kombination aus diesen handeln, ohne auf diese beschränkt zu sein. Eine nicht erschöpfende Auflistung spezifischerer Beispiele für das durch einen Computer lesbare Speichermedium umfasst die Folgenden: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM), einen tragbaren Compact-Disc-Festwertspeicher (CD-ROM), eine DVD (digital versatile disc), einen Speicher-Stick, eine Diskette, eine mechanisch codierte Einheit, wie beispielsweise Lochkarten oder erhabene Strukturen in einer Rille, auf denen Anweisungen aufgezeichnet sind, sowie irgendeine geeignete Kombination aus diesen. Ein durch einen Computer lesbares Speichermedium, wie es hierin verwendet wird, soll nicht als flüchtige Signale an sich aufgefasst werden, wie beispielsweise Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Wellenleiter oder andere Übertragungsmedien ausbreiten (z.B. Lichtwellenleiterkabel durchlaufende Lichtimpulse) oder durch einen Draht übertragene elektrische Signale.
  • Hierin beschriebene, durch einen Computer lesbare Programmanweisungen können von einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium auf jeweilige Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheiten oder über ein Netzwerk, wie zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetzwerk und/oder ein drahtloses Netzwerk, auf einen externen Computer oder eine externe Speichereinheit heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, Lichtwellenübertragungsleiter, eine drahtlose Übertragung, Router, Firewalls, Umschalter, Gateway-Computer und/oder Edge-Server aufweisen. Eine Netzwerkadapterkarte oder Netzwerkschnittstelle in jeder Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit empfängt durch einen Computer lesbare Programmanweisungen aus dem Netzwerk und leitet die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zur Speicherung in einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium innerhalb der entsprechenden Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit weiter.
  • Bei durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zum Ausführen von Arbeitsschritten der vorliegenden Erfindung kann es sich um Assembler-Anweisungen, ISA-Anweisungen (Instruction-Set-Architecture), Maschinenanweisungen, maschinenabhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmware-Anweisungen, zustandssetzende Daten oder entweder Quellcode oder Objektcode handeln, die in irgendeiner beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, die objektorientierte Programmiersprachen, wie beispielsweise Smalltalk, C++ oder dergleichen, sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen umfassen, wie beispielsweise die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Computer des Nutzers, teilweise auf dem Computer des Nutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Nutzers und teilweise auf einem Remotecomputer oder vollständig auf dem Remotecomputer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der Remotecomputer mit dem Computer des Nutzers durch irgendeine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, das ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN) umfasst, oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters). Bei einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, die zum Beispiel programmierbare Logikschaltungen, Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGA) oder programmierbare Logik-Arrays (PLA) umfassen, die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen ausführen, um die elektronischen Schaltungen zur Durchführung von Aspekten der vorliegenden Erfindung zu personalisieren.
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Flussdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagramm-Darstellungen und/oder der Blockschaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagramm-Darstellungen und/oder den Blockschaubildern mittels durch einen Computer lesbare Programmanweisungen realisiert werden können.
  • Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können für einen Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine derart zu erzeugen, dass die über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen Mittel zum Ausführen der in dem Flussdiagramm und/oder in dem Block oder den Blöcken der Blockschaubilder spezifizierten Funktionen/Schritte erzeugen. Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch in einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten so steuern kann, dass diese auf eine bestimmte Art derart funktionieren, dass das durch einen Computer lesbare Speichermedium, in dem Anweisungen gespeichert sind, ein Herstellungsprodukt aufweist, das Anweisungen enthält, welche Aspekte der/des in dem Flussdiagramm und/oder in dem Block oder den Blöcken der Blockschaubilder spezifizierten Funktion/Schritts realisieren.
  • Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit zu veranlassen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess derart zu erzeugen, dass die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit ausgeführten Anweisungen die in dem Flussdiagramm und/oder in dem Block oder den Blöcken der Blockschaubilder spezifizierten Funktionen/Schritte ausführen.
  • Die Flussdiagramme und die Blockschaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder den Blockschaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen darstellen, das oder der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Realisierung der spezifizierten logischen Funktion(en) aufweist. Bei einigen alternativen Ausführungen können die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden. Zwei aufeinanderfolgend gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können mitunter in Abhängigkeit von der involvierten Funktionalität in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem ist anzumerken, dass jeder Block in der Darstellung der Blockschaubilder und/oder der Flussdiagramme sowie Kombinationen von Blöcken in der Darstellung der Blockschaubilder und/oder der Flussdiagramme durch Systeme auf Grundlage spezieller Hardware realisiert werden können, welche die spezifizierten Funktionen oder Schritte durchführen oder Kombinationen aus Anweisungen von spezieller Hardware und Computern ausführen.
  • Sich nunmehr 15 zuwendend, ist ein Blockschaubild einer Vorrichtung 1500 gezeigt, die konfiguriert sein kann, eine oder mehrere der hierin dargestellten Methodiken auszuführen. Die Vorrichtung 1500 stellt zum Beispiel allgemein irgendeines der hierin beschriebenen Mobilgeräte dar und kann konfiguriert sein, einen oder mehrere der Schritte der Methodik 100 (von 1), der Methodik 1200 (von 12), der Methodik 1300 (von 13) und/oder der Methodik 1400 (von 14) auszuführen, die vorstehend beschrieben sind. Die Vorrichtung 1500 weist ein Computersystem 1510 sowie austauschbare Medien 1550 auf. Das Computersystem 1510 umfasst eine Prozessoreinheit 1520, eine Netzwerkschnittstelle 1525, einen Speicher 1530, eine Medienschnittstelle 1535 sowie eine optionale Anzeige 1540. Die Netzwerkschnittstelle 1525 ermöglicht ein Verbinden des Computersystems 1510 mit einem Netzwerk, während die Medienschnittstelle 1535 ein Interagieren des Computersystems 1510 mit Medien ermöglicht, wie beispielsweise mit einer Festplatte oder mit austauschbaren Medien 1550.
  • Die Prozessoreinheit 1520 kann konfiguriert sein, die hierin offenbarten Verfahren, Schritte und Funktionen auszuführen. Bei dem Speicher 1530 kann es sich um einen dezentralisierten oder um einen lokalen Speicher handeln, und bei der Prozessoreinheit 1520 kann es sich um eine dezentralisierte oder um eine einzelne Prozessoreinheit handeln. Der Speicher 1530 kann als ein elektrischer, magnetischer oder optischer Speicher oder als irgendeine Kombination derselben oder anderer Arten von Speichereinheiten ausgeführt sein. Darüber hinaus ist der Begriff „Speicher“ ausreichend weit auszulegen, so dass er jegliche Daten umfasst, die aus einer Adresse in dem adressierbaren Raum, auf den die Prozessoreinheit 1520 zugreift, ausgelesen oder in diese geschrieben werden kann. Mit dieser Definition befindet sich auch Daten in einem Netzwerk, auf das die Netzwerkschnittstelle 1525 zugreifen kann, immer noch in dem Speicher 1530, da die Prozessoreinheit 1520 Daten aus dem Netzwerk abrufen kann. Es ist anzumerken, dass jeder dezentralisierte Prozessor, der die Prozessoreinheit 1520 bildet, im Allgemeinen seinen eigenen adressierbaren Speicherraum enthält. Außerdem ist anzumerken, dass ein Teil oder das gesamte Computersystem 1510 in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung oder einer integrierten Universal-Schaltung enthalten sein kann.
  • Bei der optionalen Anzeige 1540 handelt es sich um irgendeine Art von Anzeige, die für ein Interagieren mit einem menschlichen Nutzer der Vorrichtung 1500 geeignet ist. Im Allgemeinen handelt es sich bei der Anzeige 1540 um einen Computermonitor oder eine andere ähnliche Anzeige.
  • Wenngleich hierin illustrative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese konkreten Ausführungsformen beschränkt ist und dass von einem Fachmann verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (21)

  1. Verfahren, das aufweist: Beleuchten eines mit einer Probe benetzten Teststreifens mit ausgewählten Spektren des Lichts, wobei der Teststreifen Test-Pads aufweist, die so konfiguriert sind, dass sich bei Vorhandensein eines Analyten in der Probe die Farbe ändert; Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds des Teststreifens; und Analysieren der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild in Abhängigkeit von Kalibrierungskurven, um eine Analyt-Konzentration in der Probe unter Korrektur in Bezug auf eine oder mehrere beeinflussende Substanzen in der Probe zu bestimmen, die sich auf die Farbintensität auswirken, wobei das Verfahren ferner aufweist: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds von Kalibrierungs-Pads, wobei die Kalibrierungs-Pads Farbreferenzstellen aufweisen, die eine Reihenskala von schwarzen, weißen, roten, grünen und blauen Farben mit bekannter Chromatizität bilden; Analysieren einer Farbe der Farbreferenzstellen aus dem zumindest einen digitalen Bild der Kalibrierungs-Pads durch i) Aufspalten des zumindest einen digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads in die Kanäle seiner Komponenten Rot, Grün und Blau (RGB) und ii) Messen einer Intensität von jedem der RGB-Kanäle; Gewinnen von graphischen Darstellungen der Intensität von jedem der RGB-Kanäle in Abhängigkeit von der bekannten Chromatizität der Farbreferenzstellen; und Speichern der graphischen Darstellungen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beleuchten des Weiteren aufweist: Variieren einer Farbe der Beleuchtung für verschiedene der Test-Pads.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine digitale Bild digitale Standbilder oder digitale Videobilder aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine digitale Bild mit einer Zeitmarkierung versehen wird, wobei das Verfahren des Weiteren Folgendes aufweist: eine Zeitmessung, wenn der Teststreifen mit der Probe benetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine digitale Bild unter Verwendung einer Digitalkamera gewonnen wird, die eine Komponente eines Mobilgeräts ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Mobilgerät ein Smartphone oder ein Tablet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren aufweist: Erzeugen der Kalibrierungskurven durch: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads und von Teststreifen, die mit einer Serie von Analyt-Lösungen mit einem bekannten pH-Wert bei verschiedenen Analyt-Konzentrationen benetzt wurden; Anpassen der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild der Teststreifen unter Verwendung eines Normierungsfaktors, der aus den graphischen Darstellungen bestimmt wird; und graphisches Darstellen der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild der Teststreifen in Abhängigkeit von den verschiedenen Analyt-Konzentrationen, um die Kalibrierungskurven zu erzeugen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das des Weiteren aufweist: Wiederholen des Erzeugens der Kalibrierungskurven x Mal mit weiteren Serien von Analyt-Lösungen mit einem anderen bekannten pH-Wert bei den verschiedenen Analyt-Konzentrationen, um die Kalibrierungskurven für einen Bereich von pH-Werten zu gewinnen.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, das des Weiteren aufweist: Wiederholen des Erzeugens der Kalibrierungskurven y Mal mit der Serie von Analyt-Lösungen mit hinzugefügten beeinflussenden Substanzen, um die Kalibrierungskurven für die beeinflussenden Substanzen zu gewinnen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die beeinflussenden Substanzen einzeln zu der Serie von Analyt-Lösungen hinzugefügt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Kombination von zwei oder mehr der beeinflussenden Substanzen zu der Serie von Analyt-Lösungen hinzugefügt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beleuchten aufweist: Bereitstellen einer Beleuchtung mit verschiedenen Farben unter Verwendung von mehreren lichtemittierenden Dioden (LEDs), die Licht mit verschiedenen Farben emittieren.
  13. Verfahren, das aufweist: Erzeugen von Kalibrierungskurven durch: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds von Kalibrierungs-Pads und von Teststreifen, die mit einer Serie von Analyt-Lösungen mit einem bekannten pH-Wert bei verschiedenen Analyt-Konzentrationen benetzt wurden, wobei die Serie von Analyt-Lösungen alle den gleichen pH-Wert haben und die Analyt-Konzentration unter der Serie von Analyt-Lösungen variiert wird, wobei die Kalibrierungs-Pads Farbreferenzstellen aufweisen, die eine Reihenskala von schwarzen, weißen, roten, grünen und blauen Farben mit bekannter Chromatizität bilden; Analysieren einer Farbe der Farbreferenzstellen aus dem zumindest einen digitalen Bild der Kalibrierungs-Pads durch i) Aufspalten des zumindest einen digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads in die Kanäle seiner Komponenten Rot, Grün und Blau (RGB) und ii) Messen einer Farbintensität von jedem der RGB-Kanäle; graphisches Darstellen der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild der Teststreifen in Abhängigkeit von den verschiedenen Analyt-Konzentrationen, um die Kalibrierungskurven zu erzeugen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren aufweist: Wiederholen des Erzeugens der Kalibrierungskurven x Mal mit einer weiteren Serie von Analyt-Lösungen mit einem anderen bekannten pH-Wert bei den verschiedenen Analyt-Konzentrationen, um die Kalibrierungskurven für einen Bereich von pH-Werten zu gewinnen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, das des Weiteren aufweist: Wiederholen des Erzeugens der Kalibrierungskurven y Mal mit der Serie von Analyt-Lösungen mit hinzugefügten beeinflussenden Substanzen, um die Kalibrierungskurven für die beeinflussenden Substanzen zu erhalten.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, das des Weiteren aufweist: Beleuchten eines mit einer Probe benetzten Teststreifens mit ausgewählten Spektren des Lichts, wobei der Teststreifen Test-Pads aufweist, die so konfiguriert sind, dass sich bei Vorhandensein eines Analyten in der Probe die Farbe ändert; Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds des Teststreifens; und Analysieren der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild in Abhängigkeit von den Kalibrierungskurven, um eine Analyt-Konzentration in der Probe unter Korrektur in Bezug auf eine oder mehrere beeinflussende Substanzen in der Probe zu bestimmen, die sich auf die Farbintensität auswirken.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Beleuchten des Weiteren aufweist: Variieren einer Farbe der Beleuchtung für verschiedene der Test-Pads.
  18. Einheit, die aufweist: einen Prozessor, der mit einem Speicher verbunden ist, wobei der Prozessor konfiguriert ist, Folgendes durchzuführen: Beleuchten eines mit einer Probe benetzten Teststreifens mit ausgewählten Spektren des Lichts, wobei der Teststreifen Test-Pads aufweist, die so konfiguriert sind, dass sich bei Vorhandensein eines Analyten in der Probe die Farbe ändert; Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds des Teststreifens; Analysieren der Farbintensität aus dem zumindest einen digitalen Bild in Abhängigkeit von Kalibrierungskurven, um eine Analyt-Konzentration in der Probe unter Korrektur in Bezug auf eine oder mehrere beeinflussende Substanzen in der Probe zu bestimmen, die sich auf die Farbintensität auswirken; wobei der Prozessor des Weiteren konfiguriert ist durchzuführen: Gewinnen zumindest eines digitalen Bilds von Kalibrierungs-Pads, wobei die Kalibrierungs-Pads Farbreferenzstellen aufweisen, die eine Reihenskala von schwarzen, weißen, roten, grünen und blauen Farben mit bekannter Chromatizität bilden; Analysieren einer Farbe der Farbreferenzstellen aus dem zumindest einen digitalen Bild der Kalibrierungs-Pads durch i) Aufspalten des zumindest einen digitalen Bilds der Kalibrierungs-Pads in die Kanäle seiner Komponenten Rot, Grün und Blau (RGB) und ii) Messen einer Intensität von jedem der RGB-Kanäle; Gewinnen von graphischen Darstellungen der Intensität von jedem der RGB-Kanäle in Abhängigkeit von der bekannten Chromatizität der Farbreferenzstellen; und Speichern der graphischen Darstellungen.
  19. Einheit nach Anspruch 18, wobei das zumindest eine digitale Bild unter Verwendung einer Digitalkamera gewonnen wird, die eine Komponente eines Mobilgeräts ist.
  20. Einheit nach Anspruch 19, wobei das Mobilgerät ein Smartphone oder ein Tablet ist.
  21. Einheit nach Anspruch 18, wobei der Prozessor, wenn er das Beleuchten durchführt, des Weiteren konfiguriert ist durchzuführen: Bereitstellen einer Beleuchtung mit verschiedenen Farben unter Verwendung von mehreren LEDs, die Licht mit verschiedenen Farben emittieren.
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