KR101954783B1 - 테스팅 장치 - Google Patents

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니일 폴와트
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알바가이아 리미티드
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Abstract

본 발명은, 검정을 수행하기 위한 테스팅 장치가 제공되며, 상기 테스팅 장치는: 색 또는 패턴 변이를 현상함으로써 적용된 테스트 샘플에 반응하는 시약을 함유하는 용기(1); 프로세서 및 이미지 포획 디바이스(13)를 포함하는 휴대용 디바이스(1), 예컨대 모바일 폰 또는 랩탑을 포함하며, 상기 프로세서는 이미지 포획 디바이스에 의해 포획된 데이터를 처리하고, 적용된 테스트 샘플에 대한 테스트 결과를 출력하도록 구성된다.

Description

테스팅 장치 {TESTING APPARATUS}
본원 발명은 모바일 디바이스, 예컨대 모바일 폰을 사용하여 테스팅을 수행하는 것에 관한 것이다. 특히, 이에 한정되는 것은 아니나, 본원은 모바일 폰을 사용하여 검정(assay) 테스트 데이터를 포획하고 처리하는 것에 관한 것이다.
생물학적 검정 또는 면역학적 검정과 같은 검정은 유기체 또는 유기 샘플의 생화학 물질 또는 약물의 활성을 테스트하거나 측정하기 위한 분자생물학의 절차이다. 일반적으로 고상의 기판의 규정된 영역 내에 색조의 변이나 색변화의 현상에 기초한 화학적, 분자생물학적, 미생물학적 검정은 산업적, 임상적, 환경적, 및 미생물학적 분석을 포함하는 다수의 영역에 공지되어 있다.
이러한 테스트의 두가지 공통의 실시예는 pH 표시자 페이퍼와 자가 임신 테스트(home pregnancy test)이다. 전형적으로, 색변화 또는 테스트 상의 특징의 표현이 육안을 사용하여 테스트의 작동자에 의해 시각적으로 평가된다. pH 표시자의 경우에, 색변화가 때때로 테스트의 용기에 위치하는 참조 스케일과의 비교에 의해 판단된다. 자가 임신 테스트의 경우에, 테스트 스트립 상의 알려진 위치에 색이 있는 라인의 표시 또는 부재가 테스트의 결과를 나타낸다.
이러한 일반적인 컨셉은 실험실 기반 테스트 뿐만 아니라 테스트 사용에 있어서 간단하고 빠르고, 사용이 쉽고, 낮은 비용을 이유로 널리 적용된다. 그러나, 작동자의 시력의 편차가 정확한 결과를 획득하는 것을 어렵게 할 수 있다. 특히, 결과를 수량화하기 위해 색조의 변화하는 스케일로 매칭해야 하는 경우 또는 결과가 검출의 제한에 가까운 경우이다. 정성적(qualitative) 또는 반정량적(semi-quantitative) 결과만이 이 테스트로부터 가능한 정도로 이 테스트의 정밀성, 정확성, 재현성 및 반복성이 절충될 수 있다. 심지어 정성적 테스트 결과가 수용되는 경우라도, 테스트가 품질 또는 증거의 목적으로 일어나는 형식적 기록이 전형적으로 존재하지 않는다.
작동자의 시력에 의존하지 않는 테스팅 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 오직 정성적 테스트 결과 보다도 정량적 결과를 제공하는 테스팅 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
테스트가 전자적으로 정보를 얻도록 이루어지는 전자-광학 기구를 사용하는 것이 알려져 있다 그러나, 그러한 기구는 보통 복잡하고 특정 애플리케이션에 대해 주문 설계되어 있으며 따라서 상당한 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 개발 비용을 초래한다. 결과의 기구는 또한 비교적 벌키하고 따라서 휴대성이 제한되기도 한다.
손쉽게 이용가능하고, 휴대용이고, 및/또는 복수의 상이한 테스트에 적용가능한 테스팅 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
많은 공통적인 소비자 전자 디바이스, 예컨대 모바일 폰은 이미지를 포획하고 처리하며, 이미지 데이터를 출력하거나 저장하거나, 네트워크 예컨대 와이-파이 또는 전기통신 네트워크를 통해 이미지 데이터를 공유하도록 사용될 수 있다. 이미지 데이터의 처리는 양호한 품질의 이미지를 생성하기 위해 다수의 처리 기술을 사용하여 디바이스에 의해 수행된다. 사용된 기술에서 종종 트레이드 오프(trade off)가 존재한다. 상기 처리는 가장 현실적인 색표시(colour representation)을 가진 이미지만 출력하도록 구성되지 않는다.
본 발명에 따르면, 검정을 수행하기 위한 테스팅 장치가 제공되며, 상기 테스팅 장치는:
색 또는 패턴 변이를 현상함으로써 적용된 테스트 샘플에 반응하는 시약을 함유하는 용기;
프로세서 및 이미지 포획 디바이스를 포함하며, 상기 프로세서는 이미지 포획 디바이스에 의해 포획된 데이터를 처리하고, 적용된 테스트 샘플에 대한 테스트 결과를 출력하도록 구성되는, 휴대용 디바이스
를 포함한다.
휴대용 디바이스는 모바일 폰, PDA, 디지털 카메라, 랩탑 등을 포함할 수 있다. 이미지 포획 디바이스는 카메라를 포함할 수 있다.
상기 테스팅 장치는, 측면 유동 면역학적 검정과 같은 면역학적 검정을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 테스팅 장치는 레지오넬라균의 검출을 위해 구성될 수 있다.
시약은 고상일 수 있다. 대안으로, 시약은 액상일 수 있다.
테스팅 장치는 네트워크를 통해 데이터와 테스트 결과 중 하나 또는 둘다를 송신하도록 작동할 수 있다.
프로세서는 현상된 색 또는 패턴 변이를 측정하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 테스팅 장치가, 현상된 색 또는 패턴 변이를 측정하고 테스트 결과를 계산하기 위한 원격 처리 디바이스, 예컨대 중앙 컴퓨터를 포함한다. 휴대용 디바이스는 원격 처리 디바이스에 데이터를 송신하고, 계산된 테스트 결과를 수신하고 출력하도록 구성될 수 있다.
원격 처리 디바이스는 데이터와 테스트 결과 중 하나 또는 둘다를 저장하도록 구성될 수 있다. 원격 처리 디바이스는 복수의 검정 또는 휴대용 디바이스로부터의 데이터와 테스트 결과 중 하나 또는 둘다를 저장하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스 또는 원격 처리 디바이스는 하나 이상의 그룹 값 또는 파라미터, 예컨대 평균, 표준 편차 값, 동향 함수(trend function) 등을 계산하기 위해 복수의 검정 또는 휴대용 디바이스로부터의 데이터와 테스트 결과를 처리하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 그룹 값 또는 파라미터를 출력하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스는 이미지의 색표시를 최적화하도록 이미지를 변경하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스는 이미지로부터 전자 또는 광학 노이즈를 제거하도록 이미지에 교정 및/또는 필터링을 적용하도록 구성될 수 있다. 휴대용 디바이스는 처리 시간을 줄이기 위해 이미지의 관련없는 부분을 폐기하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 빈약한 품질의 이미지를 거부하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스는, 후속 처리를 위해 최적의 이미지를 달성하도록 포획하는 동안 디바이스의 휘도, 콘트라스트, 게인, 색조화(colour balance) 및 플래시 설정 중 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 이미지 습득 후에 휘도, 콘트라스트, 선예도(sharpness) 및 색조화의 보정을 적용하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 회색 스케일 이미지 또는 흑백 이미지로 색 이미지를 변환하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스는 두 이미지를 비교하고, 적어도 부분적으로 비교에 기초하여 테스트 결과를 출력하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스는 각각 상이한 노출 설정을 사용하는 복수의 이미지를 포획하도록 구성될 수 있다. 휴대용 디바이스는 복수의 이미지를 결합하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 임의의 회전 정렬불량(misalignment) 또는 스큐(skew)에 대한 이미지를 교정하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 이미지를 교정하기 위한 임의의 회전 정렬불량(misalignment) 또는 스큐(skew)와 연관된 오류의 정도를 결정하도록 구성될 수 있다.
이미지 특징을 용기의 알려진 기하학적 구조와 비교함으로써 오류의 정도가 결정될 수 있다. 대안으로 또는 이에 더하여, 휴대용 디바이스는 하나 이상의 방향 센서, 예컨대 가속도계를 포함할 수 있고, 오류의 정도는 방향 센서로부터의 신호에 기초하여 결정될 수 있다.
테스팅 장치는 오류의 정도가 미리결정된 값보다 클 경우에 이미지 포획을 방지하도록 구성될 수 있다. 테스팅 장치는 방향 센서로부터의 신호가 미리결정된 범위 또는 값의 밖에 있는 방향에 대응하는 경우에 이미지 포획을 방지하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 식별된 관심영역의 하나 이상의 픽셀 값을 더하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 테스트 라인의 위치를 식별하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 관심영역 내에 탐색하는 피크를 수행하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 피크 높이 또는 피크 영역을 사용하여 테스트 또는 제어 라인의 크기를 수량화하도록 구성될 수 있다. 수량화된 크기는 테스트에 대한 농도의 측정을 결정하도록 사용될 수 있다. 프로세서는 제어 피크를 결정하도록 구성될 수 있다. 테스트 피크는 제어 피크와의 비교를 사용하여 결정될 수 있다.
휴대용 디바이스가 데이터와 함께 연관된 데이터를 송신 및/또는 저장하도록 구성될 수 있다. 연관된 데이터는, 이미지 포획의 날짜 또는 시간; 수행된 검정에 대한 지리위치 데이터; 이미지 포획 디바이스 설정; 시약 데이터; 및 사용자 생성 데이터 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
시약 데이터는 배치 번호(batch number); 만료일; 및 캘리브레이션(calibration) 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 시약 데이터가 용기 상에 제공될 수 있다. 시약 데이터는 패키징 또는 라벨의 형태로 제시될 수 있다. 시약 데이터는 휴대용 디바이스에 의해 판독가능한 기입 정보의 형태로 제공될 수 있다. 휴대용 디바이스는 광학 문자 인식을 사용하여 기입 정보를 해석하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 시약 데이터가 일차원 또는 이차원 바 코드의 형태일 수 있다.
사용자 생성 데이터는 스프레드시트 또는 데이터베이스 데이터, 이미지 또는 사운드 파일, 유형 또는 기입 텍스트 등을 포함할 수 있다.
휴대용 디바이스는 테스트의 수행 및/또는 테스트 결과의 해석을 위해 사용자에게 명령(instruction) 또는 안내(guidance)를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 휴대용 디바이스는 이미지 포획동안 사용자에게 실질적으로 실제 시간 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 피드백은 사용된 위치, 방향 및 설정 중 하나 이상에 대한 것일 수 있다. 휴대용 디바이스는 자동으로 이미지를 포획하도록 구성될 수 있다.
디스플레이된 명령 또는 안내가 사전-처리 단계, 인큐베이션 시간 등을 포함할 수 있다. 휴대용 디바이스가 테스트 기간을 타이밍하기 위해 카운트다운-타이머를 포함할 수 있다.
휴대용 디바이스는 시약 데이터, 예컨대 인큐베이션 시간을 판독하도록 구성될 수 있다. 휴대용 디바이스는 인큐베이션 시간이 경과되자 마자 테스트 후에 오직 사용자로 하여금 이미지를 포획하도록 구성될 수 있다.
휴대용 디바이스는 시약의 개요 및/또는 하나 이상의 관심영역을 보여주는 안내 또는 템플레이트 오버레이를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 피드백이, 안내 또는 템플레이트 오버레이의 색과 같은 겉모습의 변화; 또는 이미지가 획득되었다는 청각 또는 촉각 표시의 형태일 수 있다.
프로세서는 이미지 포획 디바이스에 의해 포획된 데이터를 처리하고 테스트 결과를 출력하기 위해 대비되는 색 또는 별개의 대상을 이용하도록 구성될 수 있다. 대비되는 색 또는 별개의 대상이 용기에 의해 제공될 수 있다.
작동자의 시력에 의존하지 않는 테스팅 장치를 제공한다. 오직 정성적 테스트 결과 보다도 정량적 결과를 제공하는 테스팅 장치를 제공한다. 손쉽게 이용가능하고, 휴대용이고, 및/또는 복수의 상이한 테스트에 적용가능한 테스팅 장치를 제공한다.
본 발명의 구현예가 이하 수반되는 도면을 참조하여 실시예로 기술될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 테스팅 장치의 투시도이다.
도 2는 (a) 샌드위치 검정 및 경쟁적 검정의 도면이다.
도 3은 (a) 하나의 제어 라인과 하나의 테스트 라인, (b) 제어 라인 없이 테스트 라인 (c) 단일 테스트 스트립 상에 복수의 테스트 라인과 하나의 제어 라인, (d) 공통 하우징 내에 탑재된 개별의 테스트 스트립 상에 복수의 테스트 라인과 제어 라인을 구비한 검정의 도면이다 .
도 4는 (a) "딥스틱(dipstick)" 포맷이 존재하는 검정, (b) 테스트 스트립이 한 방형으로 하우징을 넘어 돌출하는 경우의 검정, (c) 하우징의 일부 또는 전부가 처리시 이미지의 대비를 강화하도록 색이 있는 하우징 내에 포함된 검정, 및 (d) 이미지 처리를 용이하게 하도록 하우징 상에 마킹이 포함되는 경우의 검정을 구비한 검정의 도면이다.
도 1은 검정을 수행하기 위한 테스팅 장치를 도시한다. 테스팅 장치는 테스트 스트립의 형태로 시약을 포함하는 용기, 및 프로세서 및 이미지 포획 디바이스 또는 카메라(3)를 구비한 모바일 폰(1)의 형태로 휴대용 디바이스를 포함한다.
모바일 폰(1)은 이미지를 포획하고 처리하고, 그 후 인터넷과 같은 전기통신 네트워크를 통해 결과 데이터를 공유하도록 사용될 수 있다. 그러므로, 전문가, 주문 설계의 하드웨어 부분에 대한 요구를 방지하고, 모바일 폰(1)과 같은 손쉽게 이용가능한 소형의 휴대용 모바일 고객 전자 디바이스를 사용하여 테스트 스트립 방식의 화학적, 및 면역학적 검정 디바이스(2) 상에 획득되는 결과를 기록하고 수량화할 수 있다.
게다가, 상기 디바이스는 시간, 지리-위치(예, GPS 좌표), 및 디바이스(1)의 확장된 기능, (카메라(3)로) 시각적으로, (사운드 파일과 같이) 구두로, 또는 유형 또는 기입 노트를 통해 포획된 임의의 데이터에 더하여 연관된 주변 장치로부터 획득된 임의의 다른 정보를 저장하는 능력을 가진다. 그러한 정보는 후반 검색(retrieval)을 위해 디바이스(1) 상에 저장되고, 자동으로 또는 사용자 요청이 있는 경우 실험실 정보 관리 시스템(laboratory information management system, LIMS) 또는 다른 중앙 데이터베이스로 전송될 수 있다.
테스트 응답(4)의 측정에 더하여, 디바이스(1)의 이미지 포획 기능이 테스트(2)에 대한 다른 정보, 예컨대 배치 번호, 만료일 또는 동등한 캘리브레이션(calibration) 정보를 테스트 그 자체에서 또는 예컨대 테스트 패키징 또는 라벨(5)에서 포획하고 처리하도록 사용될 수 있다. 그러한 정보는 기입 정보(광학 문자 인식을 통해 해석된)의 형태로, 또는 표준 또는 변경된 일차원 또는 이차원 바 코드의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명은 디바이스(1)의 전자 기술 또는 기반시설(infrastructure)에 대한 변경 또는 외부 하드웨어를 요구하지 않고 디바이스(1)의 고유 하드웨어만 사용한다는 점에서 공지된 방법과 상이하다. 핵심 개발은 원하는 경우 인터넷 또는 폰 연결 없이 독립적으로 작동하도록 하고, 위치, 방향, 및 화질에 대해 사용자에게 "실시간" 피드백을 위해 작동하도록 하는 디바이스(1) 상에서 처리하는 이미지를 포함하여, 유효한 테스트 결과에 대한 기회의 임의의 창(window)이 경과되기 전에 작동자가 적절한 품질의 이미지를 빨리 포획할 수 있는 것이다. 디바이스에서의 직접 처리는 최대 이미지 품질이 사용되도록 할 수 있다. "사전-필터(Pre-filter)"가 적용되어 이미지의 부적절한 부분을 폐기하여 처리 시간이 최소화된다.
결과 이미지의 동적 범위가 검출의 제한에 대해 부적당한 경우, 또는 광 수단 노출 설정 상의 제약이 너무 빈약한 동적 범위를 가하는 경우, 상이한 노출 설정에 있는 다수의 이미지를 포획하고 나서, 프레임간의 이미지를 새로운 환경에 순응시키고(reorient) 원치않거나 낮은 값 데이터를 폐기하도록 적당한 알고리즘을 사용하여, 단일의 높은 동적 범위 '가상' 이미지로 이들을 조합하는 것이 바람직할 수 있다.
디바이스(1)의 기능은 또한 디바이스(1) 상에 저장된 지식베이스(knowledgebase)로부터 또는 사용자를 적절한 인터넷 자원에 향하도록 함으로써, 테스트 결과에 기초하여 사용자에게 충고 또는 안내를 디스플레이하도록 사용될 수 있다.
추가로 데이터는 측정에서 동향(trend) 또는 패턴을 주시하도록 처리될 수 있다.
디바이스 상의 이미지 처리 소프트웨어는 일반적으로 "앱(App)"으로서 기재되는 것으로서 제공된다. 보조 소프트웨어가 결과의 사용, 기록 유지 또는 저장을 용이하게 하는 이미지 처리와 통합될 수 있다. 비색(colorimetric) 검정으로부터의 결과가 이미지 처리 소프트웨어를 제공함으로써 간단히 모바일 폰(1)을 사용하여 수량화될 수 있고 및/또는 기록될 수 있다.
유사한 원칙이 다수의 상이한 검정 포맷에 적용될 수 있다. 이들은 이하의 두 가지 대그룹으로 기술될 수 있다: (1) 샘플이 테스트(2)의 특정 국소 영역에서 색 변화를 형성하는 테스트를 통해 이동하는 경우의 검정, 및 (2) 상기 색 변화(24)가 국소적이지 않고, 그 후에 참조 차트 또는 스케일(25)과 비교되는 경우의 검정.
측면 유동 검정( LATERAL FLOW ASSAY )에 적용
측면 유동 검정, 및 그 제조는 통상의 기술자에게 알려져 있다. 소형의 화학적 종으로부터 미생물학적 오염물질로의 물질의 광범위에 대해 검정이 상업적으로 가능하다. 위에서 그러한 디바이스의 원리, 제조 및 작동이 상세히 기재되었다. 이 기술은 테스트의 특정 공간 영역을 갖고 일시적 또는 영구적 색변화, 음영 변화 또는 색조 변화를 야기하고, 모세혈관 작용에 의해 도출되는 테스트 스트립의 길이에 따른 흐름의 원인이 되는 분해물질을 가진 리간드의 상호작용에 기초한 어떠한 검정에도 적용될 수 있다. 이 검출 방법은 항체, 항원, 합텐(hapten), 단백질, 폴리뉴클레오타이드(이에 제한되는 것은 아니나 DNA와 RNA를 포함함), 세포, 세포 부분(cell fragment), 세균, 포자, 바이러스, 프리온 또는 비리온을 수반하는 상호작용에 기초할 수 있다
그러한 검정으로부터 결과를 수량화하기 위한 카메라 장착 모바일 폰(1)의 사용은 이에 한정되는 것은 아니나 아래를 포함하는 측면 유동 검정의 광범위에 적용될 수 있다:
- 샌드위치 검정(6) 및 경쟁적 검정(7);
- 하나의 제어 라인 및 하나의 테스트 라인을 갖는 검정(8), 제어 라인은 아니나 테스트 라인을 갖는 검정(9), 단일 테스트 스트립에 복수의 테스트 라인과 하나의 제어 라인을 모두 갖는 검정(10), 공통 하우징 내에 탑재된 별개의 테스트 스트립 상에 복수의 테스트 라인과 제어 라인을 갖는 검정(11);
- 리간드 라벨로서 색이 있는 입자를 사용하는 검정(12);
- 색 라벨로서 금속 나노입자를 사용하는 검정(12), 1-1000nm 크기 범위의 나노입자를 사용하는 검정, 2-100 nm 크기 범위의 나노입자를 사용하는 검정, 10-80 nm 크기 범위의 나노입자를 사용하는 검정, 구리, 은, 알루미늄, 금, 백금, 팔라듐, 크롬, 니오븀, 로듐, 및 이리듐을 포함하는, 국소 표면 플라스몬 공명을 디스플레이하는 실질적으로 하나 이상의 소자를 포함하는 금속 나노입자를 사용하는 검정;
- 리간드 라벨로서 색이 있는 폴리머 입자를 사용하는 검정(12), 폴리머 입자가 주로 라텍스로 이루어진 경우의 검정, 폴리머 입자가 주로 폴리스티렌으로 이루어진 경우의 검정, 폴리머 입자가 주로 폴리올레핀으로 이루어진 경우의 검정, 폴리머 입자가 주로 나일론으로 이루어진 경우의 검정;
- 색이 기판과 함께 효소의 상호작용에 의해 직접적으로 또는 비직접적으로 형성되는 경우의 검정;
- 색이 있는 리간드 라벨(12)이 실질적으로 적색, 청색, 확색, 흑색 또는 이들의 조합 중 하나인 경우의 검정;
- "딥스틱" 포맷으로 존재하는 검정(예, 플라스틱 하우징이 없는 경우(13), 또는 테스트 스트립이 한 방향으로 하우징 너머로 돌출된 경우(14)), 하우징 내에 포함된 검정(2), 플라스틱으로부터 일차적으로 형성되는 하우징 내에 포함되는 검정, 실질적으로 카드보드 또는 페이퍼로 이루어진 하우징 내에 포함된 검정, 하우징의 일부 또는 전부가 결과가 보여지는 투명 재료로 이루어지는 검정;
- 후속 처리시 이미지의 대비를 강화하도록 하우징의 일부 또는 전부가 색이 있는 하우징(15) 내에 포함되는 검정, 이미지 처리를 용이하게 하기 위해 마킹(16)이 하우징 상에 포함되는 검정.
측면 유동 검정에 대한 샘플의 추가, 및 미리결정된 시간 동안 현상되도록 하는 테스트 이후에, 테스트는 상기 테스트에 따르는 모세혈관 흐름의 방향에 수직인 하나 이상의 개별의 라인(17)을 전형적으로 형성할 것이다. 스폿과 같은 다른 패턴이 일부 테스트에서 또한 사용된다. 상업적 이용의 대부분의 측면 유동 검정은 적어도 하나의 테스트 라인(4)과 적어도 하나의 제어 라인(18)으로 이루어진다. 그러나, 이 발명은 검정의 다른 형태 또는 포맷으로 변경될 수 있도록 충분히 조정될 수 있다.
테스트 라인(4)의 광학 밀도(또는 색도)가 샘플의 분해물질(19)의 레벨과 관련되어 있다. 샌드위치 검정에서, 광학 밀도가 특정 범위를 넘어 분해물질의 농도에 선형으로 비례할 수 있다. 경쟁적 검정에서, 광학 밀도가 분해물질 농도에 역비례할 수 있다.
광학 밀도, 또는 색도의 일부 다른 측정이 손쉽게 이용가능한 카메라(3), 예컨대 모바일 폰, 태블릿 PC, 넷북, 랩탑 컴퓨터 및 다른 소비자 전자 디바이스(1)로 집적된 카메라 상에 포획된 이미지를 사용하여 이루어질 수 있다. 이미지(20)는 디바이스(1) 내에 포함되는 소프트웨어에 의해 처리될 수 있다. 특정 테스트로부터 이미지(20)를 분석하는데 필요한 추가 단계 및 단계의 후속이 다양할 수 있지만, 일반적으로 다음 단계의 일부 또는 전부를 포함하게 된다:
(1) 이미지(20)에서 테스트 스트립/하우징(2)의 위치 및 방향(21)을 식별함.
(2) 테스트 스트립/하우징 내의 결과 영역(22)의 위치를 식별함.
(3) 제어 라인(18)의 존재/부재를 식별함.
(4) 테스트 라인(4)의 예상 위치를 식별함.
(5) 있다면, 테스트 라인(4)의 규모를 식별함.
(6) 테스트 라인(4)의 규모와 제어 라인(18)의 규모 또는 일부 다른 참조 포인트를 비교하여, 실제 또는 임의의 스케일에 대한 테스트 결과를 계산함.
그리고 나서, 소프트웨어가 소비자 디바이스에 내장된 다른 기능 및 접속성을 사용하여 이 데이터를 저장, 디스플레이 또는 분배할 수 있다. 소프트웨어는 향후 분석 및 품질 제어를 위해 타임 스템프, 사용자 신원, 지리학적 위치 또는 다른 사용자 정의 정보를 상기 데이터에 첨부할 수 있다.
소프트웨어는 실험실 정보 관리 시스템 또는 다른 데이터 저장소와 같은 중앙 데이터베이스에 데이터를 업로드할 수 있다. 소프트웨어, 또는 데이터베이스는 특정 동작, 예컨대 개별적인 측정 또는 동향에 의해 식별된 문제에 대응하거나, 결과 또는 동향에 대해 사용자 또는 다른 이해관계자에게 알리거나, 획득된 테스트 결과와 관련된 컨텐트를 (웹, 이메일 또는 오프-라인 통신을 포함하는 다른 통신 시스템을 통해) 제공하는 동작을 트리거하는데 사용될 수 있다. 타겟팅된 정보는 결과에 기초하여 현재 또는 후일에 마케팅, 광고 또는 홍보물을 포함할 수 있다.
소프트웨어는 요구되는 정규의 테스트 패턴의 리마인더를 제공하기 위해 디바이스 상의 또는 인터넷을 통해 일정표(calendar)와 같은 다른 서비스와 통합될 수 있다.
소프트웨어는 상기 이미지로부터 전자 또는 광학 노이즈를 제거하기 위해 이미지에 교정 또는 필터를 적용할 수 있다. 다수의 표준 노이즈 필터가 통상의 실시자에게 공지되어 있다. 단순한 노이즈 필터가 두 어레이의 감아넣기(convoluting)를 단순히 포함한다.
소프트웨어는 후속의 처리를 위해 광학 이미지를 달성하도록 포획시 디바이스의 휘도, 콘트라스트, 게인, 색조화 및 플래시 설정을 제어할 수 있다. 소프트웨어는 "비 광학" 이미지를 포획하고 이미지 획득 후에 휘도, 콘트라스트, 선예도 및 색조화에 대한 교정을 적용할 수 있다.
소프트웨어는 디바이스 상의 빠른 처리를 용이하게 하도록 유용한 데이터를 포함하지 않은 이미지의 영역을 폐기할 수 있다.
소프트웨어는 디바이스 상의 빠른 처리를 용이하게 하도록 색 이미지를 그레이 스케일 이미지 또는 일부 다른 형태의 표시로 변환할 수 있다.
소프트웨어는 예를 들어, 관심영역(22)의 위치 및 에지를 결정하는데 있어서, 처리를 가속화하도록 이미지의 일부 또는 전부를 흑백 이미지(이진 어레이)로 변환할 수 있다. 이미지의 관련 부분을 식별하고, 임의의 필요한 회전 교정을 계산하며, 소프트웨어는 그 후 더욱 상세한 처리를 위해 원본 이미지 파일의 일부 또는 전부로 돌아갈 수 있다.
소프트웨어는 유용한 결과를 산출하기 위해 빈약한 품질인 이미지를 자동으로 거부할 수 있다.
소프트웨어는 적합한 이미지를 포획하는 경우, 예컨대 디바이스를 정확히 지향하고, 디바이스를 정확히 포커스하고, 적절한 조명(illumination)을 획득하는 데에 사용자를 돕도록 이미지 포획시 사용자를 안내할 수 있다. 처리를 단순화하기 위한 한가지 가능한 해결책은 테스트 스트립의 개요 및/또는 관심영역을 보여주는 템플레이트 오버레이 또는 안내(또는 간단히 교정 부분인 직사각형)를 디스플레이하는 것이다. 이미지가 근실시간으로 적합성을 위해 처리될 수 있다면, 그 후에 교정 방향이 스크린 상에 표시되고 자동으로 이미지 포획이 개시될 수 있다. 이 상호작용 피드백의 한가지 선택은 템플레이트 오버레이 또는 안내 마크의 색변화이며, 예를 들어, 적색(적합한 이미지 아님)으로부터 녹색(적합한 이미지)으로 변화하고, 따라서, 디스플레이에서 추가의 '클러터(clutter)'를 방지한다. 유사하게, 소프트웨어가, 예를 들어, 모의의(simulated) "카메라 셔터 사운드", 단순한 삐소리를 내거나, 디바이스 내에 내장된 떨림 경고를 활성화함으로써, 이미지가 획득되었다는 청각 또는 촉각 표시를 사용자에게 제공할 수 있다.
소프트웨어는 또한 테스트의 사용 및 작동에 대한 정보, 예컨대 사전-처리 단계, 인큐베이션 시간 등을 사용자에게 제공할 수 있다. 소프트웨어는 심지어 테스트 전과 후에 이미지를 취하여 사용자가 전체 인큐베이션 시간을 허용하도록 할 수 있다.
소프트웨어는 테스트 기간을 타이밍하기 위해 카운트다운-타이머를 포함할 수 있다.
예컨대, 테스트 스트립 하우징에서 대조를 이루는 색 및 하우징의 별개의 형태가 이미지 처리를 단순화할 수 있다. 하우징이 없는 경우 또는 하우징이 테스트 스트립과 유사한 색인 경우에, 이미지 포획 동안 대조를 이루는 배경에 대비하여 테스트 스트립을 위치시키는 것이 바람직할 것이다.
소프트웨어는 스트립 또는 패키징 상에 프린트된 텍스트 기반 데이터로부터, 또는 디바이스 상의 일차원이나 이차원 바코드(26), 또는 스트립 상의 프린트된 참조 색의 일부 형태로부터, 예를 들어 사용된 테스트 스트립 또는 형태, 그것의 만료일 또는 감도의 배치-투-배치(batch-to-batch) 변이에 대한 정보를 포획할 수 있다. 그러한 데이터는 최종의 테스트 결과와 저장될 수 있다. 유사한 처리가 물리적 위치(예컨대, 바코드 태그된 자산(asset)을 가진)를 식별하거나, 환자 또는 테스트 사용자가 데이터 입력 오류를 가속화하고 줄이도록 사용될 수 있다. 바코드 포획은 테스트 스트립 이미지 포획과 동시에 또는 이전이나 이후에 즉각 일어난다.
테스트 스트립 또는 하우징은 대략 정비율의 대상에 대해 상부로부터 하부로, 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔하여 이미지 상에 위치될 수 있다. 테스트 스트립 또는 하우징의 비율은 일반적으로 분명하고 매우 반복될 것이며, 따라서 디바이스 상에 사전 설치될 것이다. 하우징 또는 테스트 스트립 상의 특징 또는 패턴이 그 후에 인식을 확인하도록 사용될 것이다.
이미지의 스케일이 테스트의 관찰된 특징에 대해 테스트 스트립 또는 하우징의 알려진 차원을 비교함으로서 추정될 수 있다.
디바이스의 방향이 테스트 스트립, 하우징 형상, 하우징 또는 테스트 스트립의 프린팅 또는 패턴에서 임의의 비대칭도로부터 결정될 수 있고; 또는 이미지 포획시 사용자에게 지시될 수 있다.
표준 이미지 처리 알고리즘은 임의의 회전 정렬불량 또는 스큐에 대해 교정하도록 적용될 수 있다. 회전 정렬불량은 첨예한 대조되는 직선 에지(예컨대, 하우징의 에지)를 갖는 이미지의 영역을 검사하고, 수평 위치로부터의 방향 이탈을 결정함으로서 간단히 교정될 수 있다. 그리고 나서, 전체 이미지가 통상의 실시자에게 공지된 다수의 확립된 알고리즘 중 하나를 사용하여, 예를 들어, 시어(sheer)에 의한 회전 또는 영역 매핑에 의한 회전에 의해 회전될 수 있다. 시어에 의한 회전은 이미지의 왜곡을 일으킬 수는 있지만 영역 맵핑에 의한 회전보다 대략 6배 더 빠르다.
틸트(tilt), 원근법(perspective), 스큐 등의 교정은 오류의 정도가 알려지거나 추정되는 것이 요구된다. 이는 테스트 하우징의 예상되는 기하학적 구조에 관하여 구별되는 경계를 측정함으로써 달성될 수 있다. 대안으로 또는 이에 더하여, 디바이스 내에 내장된 센서가 이 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 테스트 기판이 (예컨대, 데스크 또는 벤치에 대해) 수평이라고 가정하면, 폰 내의 가속도계가 동일한 평면으로부터 디바이스의 방향 이탈의 정도를 표시할 수 있으므로, 소프트웨어 교정이 용이할 것이다. 유사하게 이러한 가속도계는 디바이스가 수용가능한 각도 범위 내에서 맞추어지지 않는 경우에 이미지 포획을 방지하도록 사용될 수 있다.
대조와 같은 기준에 의해 규정된 하우징 또는 테스트 스트립의 경계에 대하여, 결과를 포함하는 관심영역(22)이 특정 테스트 또는 하우징의 지리학적 특성으로부터 식별될 수 있다.
인위구조(artefacts)가 이 영역에서 대부분 공통으로 관찰되기 때문에, 테스트 스트립 또는 결과창(result window)의 근접으로부터 경계선까지 획득된 이미지 정보가 폐기될 수 있다.
관심영역 내의 컬럼의 픽셀 값을 더함으로써, 데이터 상의 노이즈를 상당히 제거하고, 더욱 강건한(robust) 결과를 획득하는 것이 가능하다.
테스트 스트립이 하우징 내에 포함되는 경우, 특히 흐름의 축을 따라 위치적 오류가 종종 존재한다. 따라서, 테스트 및 제어 라인의 정확한 위치가 하우징의 에지에 대하여 정교하게 제어되지 않을 수 있다.
라인의 위치는 관심영역 내의 "피크 검색"에 의해 발견될 수 있다. 피크는 증가하는 값을 가진 일련의 연속적인 픽셀을 가짐으로써 특징지어질 수 있다. 피크의 예상 위치, 피크에 대한 최소 "강도 임계치", 및 피크 폭에 대한 한계를 특정함으로써(예컨대, 증가되어야 하는 다수의 연속적인 픽셀을 규정함으로써), 실제 피크가 아닌 인위구조 또는 "노이즈"를 필러팅하는 것이 가능하다. 측면 유동 검정의 제어 라인(18)은 일반적으로 특유의 강한 피크를 형성한다.
측면 유동 검정의 테스트 라인이 제어 라인으로부터 예상 거리 내에 발견될 수 있다. 이용된 제작 공정에 따라 라인 간격이 빽빽하게 제어될 수 있다. 차원 참조로서 테스트 스트립 또는 하우징의 알려진 차원을 사용함으로써, 이미지의 전체 스케일로부터 라인 위치를 예상하는 것이 가능할 것이다.
테스트 및 제어 라인의 크기는 피크 높이(27) 또는 피크 영역(28)(둘다 일부 교정된 베이스라인(29)에 비례하여 측정되거나 아닐 수도 있음)으로서 수량화될 수 있다. 이 값은 테스트에 대한 농도의 측정을 직접 산출하도록 사용되거나, 추가 분석의 대상일 수 있다.
배치 투 배치(batch to batch), 테스트 투 테스트(test to test), 샘플 투 샘플(sample to sample) 및 조명 변이가 적어도 부분적으로 절대 값보다는 제어 피크에 비교하여 테스트 피크의 상대적 크기를 측정함으로써 제거될 수 있다. 무관한 제어를 사용하는 시스템에서 응답 R은 다음과 같이 간단히 간주될 수 있다:
R = 테스트 피크 / 제어 피크
무관한 제어를 갖는 시스템에서, 테스트 라인 강도가 증가되기 때문에 제어 라인 강도를 감소하는 경우, 응답은 다음과 같이 간주될 수 있다:
R = 테스트 피크 / (테스트 피크 + 제어 피크)
측정된 응답으로부터, 분해물질(19) 농도의 추정이 예컨대, 공지의 캘리브레이션 커브를 비교하거나, 테스트 스트립, 하우징 또는 패키징으로부터 광학으로 결정되거나 사용자에 의해 제공되는 파라미터를 사용하는 계산 또는 룩업 테이블을 참조함으로써 획득될 수 있다.
실시예 1: 측면 유동 디바이스의 수량화
물에서 레지오넬라균(Legionella bacteria)(재향 군인병의 원인인자)의 검출을 위한 표준 방법은 일반적으로 느리며 실험실 기반이다. 레지오넬라 뉴모필라 혈청군(legionella pneumophila serogroup) 1 항원이 이 분야에서 수행되기에 충분히 간단한 측면 유동 면역학적 검정을 사용하여 물에서 검출될 수 있음이 이전에 보여졌다.
이 검정은 물의 샘플을 테스트 스트립에 추가함으로써 수행된다. 먼저 물이 pH와 샘플의 다른 특정을 조정하기 위해 화학물질로 침지되게 하는 엮인 패드(29)를 접촉하며, 샘플은 그 후 모세혈관 작용으로 제2 패드(30)으로 움직인다. 제2 패드는 레지오넬라 뉴모필라 혈청군 1에 특이한(적색 변화) 항원-코팅된 금 나노입자로 침지된다. 제2 패드는 모세혈관 흐름의 방향에 직각인 두 좁은 밴드에 붙는 항체를 가진 니트로셀룰로오스 멤브레인과 접촉한다. 항체의 제1 밴드(4)는 레지오넬라균에 특이하나, 제2 밴드는 금 입자(12)의 일부에 붙는 관련없는 제어(예, 샘플에 있다고 예상되지 않는 재료)에 반대하여 일어난다. 니트로셀룰로오스와 접촉하는 대형 흡수력 패드(31)가 모세혈관 흐름을 유지하는 니트로셀룰로오스로부터 떨어진 물을 가깝게 한다.
샘플에 레지오넬라균 항체(19)를 포함하는 물을 추가하면, 항체는 금 나노입자(12)에 붙고, 그 후에 테스트 스트립의 항원, 및 테스트에서 핑크색에서 적색으로 변화하는 라인을 형성하는 색이 있는 금 입자(12) 사이에 게재되게 된다. 관련없는 제어 입자는 제어로서 기능하는 테스트에 걸친 제2 라인(18)로서 붙게 된다.
항체 레벨이 이미지를 포획하는 단계(20), 관심영역을 식별하는 단계(22), 테스트 라인의 상대적 영역을 제어 라인으로 넘겨주는 다수의 단계를 통해 이미지를 처리하는 단계에 의해 수량화될 수 있다. 알려진 참조 커브와의 비교에 의해 항체의 대략 농도가 추정될 수 있다.
화학적/생화학적 비색 검정에 적용
측면 유동 검정에 대조되는 화학적/생화학적 또는 비색 검정에 전형적인 테스트 상의 특정 위치에 색변화가 나타나는 경우, 샘플에 노출된 테스트 스트립(23)이 원하는 분해물질에의 노출시 색을 변화시킬 것이다. 일부 경우에, 디바이스의 나머지가 변화되지 않은 채로 남는 반면에 더 작은 샘플 패드(24)는 색이 변화될 것이다. 아마도 대부분이 그러한 테스트의 실시예가 샘플의 pH가 샘플의 pH를 표시하는 색변화를 초래하는 "pH 페이퍼"임을 공통적으로 알고 있다. 그러나, 그러한 비색 표시자(colorimetric indicator) 테스트는 상이한 마켓의 넓은 범위, 예컨대 물 품질 테스트(이에 제한되는 것은 아니나, pH, 염소, 알칼리도, 철, 경도, 실리카, 질산염, 아질산염을 포함하는 파라미터가 이 접근법을 사용하여 모두 관례대로 측정됨), 의학적/임상적 진단(이에 제한되는 것은 아니나, 소변내 혈액, 단백질, 케톤 및 글루코스를 포함하는 파라미터), 토양 테스트(예컨대, 이에 제한되는 것은 아니나, pH, N/P/K 영양소를 포함하는 파라미터), 및 식품 위생 및 처리(이에 제한되는 것은 아니나, 4기 암모늄 살균제(quaternary ammonium disinfectant), 오일 특질, 및 NAD/H NADP/H의 검출을 포함하는 파라미터)를 위한 샘플의 전체 범위를 거쳐 사용된다.
테스트 스트립은 단일의 디바이스 상에서 수행되는 다수의 화학적 테스트가 가능한 단일의 테스트, 또는 단일의 디바이스로 덮히는 상이한 테스트 범위 상에서 하나의 테스트(32) 또는 둘 이상의 테스트(33)를 포함할 수 있다.
테스트 결과는 때때로 프린트되거나 패키징(34, 35)에 포함되는 참조 차트(25)와 결과를 시각적으로 비교함으로써 일반적으로 획득된다.
카메라 장착 소비자 전자 디바이스(1)가 테스트 스트립 이미지를 포획하고 이미지로부터 색/색조(hue) 정보를 처리함으로써 이 검정으로부터의 결과를 수량화하도록 사용될 수 있다. 주변 광 변이에 대한 수정에 대하여, 참조 스케일(25)이 또한 동일한 이미지에서 포획되는 경우 가장 쉽게 달성될 수 있다. 그리고 나서, 소프트웨어는, 임의의 스케일/라벨링 정보(37)와 함께 이미지의 수정 부분을 식별하고, 참조 스케일(25)과 테스트 스트립의 노출되거나 작동되는 부분(24)에 매칭되는 색에 의해 샘플의 추정된 농도를 도출할 수 있다. 선택적으로, 소프트웨어는 육안으로 매칭하기 어려운 표면 상태(surface finish) 또는 프린팅의 차이에 대한 교정을 포함할 수 있다.
테스트 스트립 및 참조 스케일이 대조되는 배경에 위치하는 경우, 및 임의의 첨예한 비대칭 특징(38)이 패키징 또는 테스트의 라벨링 및/또는 참조 스케일에 포함되는 경우 이미지 처리가 간소화되어, 교정 방향이 소프트웨어에 의해 더욱 쉽게 식별될 수 있다.
색조, 또는 색, 광학 밀도 또는 콘트라스트의 일부 다른 측정이 손쉽게 이용가능한 카메라(3), 예컨대 모바일 폰, 태블릿 PC, 넷북, 랩탑 컴퓨터 및 다른 소비자 전자 디바이스(1)에 통합된 카메라 상에 포획된 이미지를 사용하여 이루어질 수 있다. 이미지(20)는 디바이스(1) 내에 포함되는 소프트웨어에 의해 처리될 수 있다. 정밀한 단계 및 특정 테스트로부터 이미지를 분석하는데 필요한 후속 단계가 다양할 수 있으나, 일반적으로 다음 단계 중 일부 또는 전부를 포함할 것이다:
(1) 이미지 내의 테스트 스트립(32) 및 참조 스케일(25)의 위치 및 방향을 식별함.
(2) 테스트 스트립 내에서 결과 영역(24)의 위치를 식별함.
(3) 관심영역(24)의 색 또는 색조를 측정함.
(4) 참조 스케일(25) 상의 다양한 포인트의 색 또는 색조를 측정함.
(5) 관심영역의 색조를 참조 스케일 상에서 획득된 스케일에 연관시킴.
소프트웨어는 그 후 소비자 디바이스로 내장된 다른 기능 및 연결성을 사용하여 이 데이터를 저장하거나, 디스플레이하거나, 분배할 수 있다. 소프트웨어는 시간 스템프, 사용자 식별, 지리학적 위치 또는 다른 사용자 규정 정보를 향후의 분석 및 품질 제어에 대한 데이터에 첨부할 수 있다.
소프트웨어는 실험실 정보 관리 시스템 또는 다른 데이터 저장소와 같은 중앙 데이터베이스에 데이터를 업로드할 수 있다. 소프트웨어, 또는 데이터베이스는 특정 동작, 예컨대 개별적인 측정 또는 동향에 의해 식별된 문제에 대응하거나, 결과 또는 동향에 대해 사용자 또는 다른 이해관계자에게 알리거나, 획득된 테스트 결과와 관련된 컨텐트를 (웹, 이메일 또는 오프-라인 통신을 포함하는 다른 통신 시스템을 통해) 제공하는 동작을 트리거하는데 사용될 수 있다. 타겟팅된 정보는 결과에 기초하여 현재 또는 후일에 마케팅, 광고 또는 홍보물을 포함할 수 있다.
소프트웨어는 요구되는 정규의 테스트 패턴의 리마인더를 제공하기 위해 디바이스 상의 또는 인터넷을 통해 일정표(calendar)와 같은 다른 서비스와 통합될 수 있다.
소프트웨어는 상기 이미지로부터 전자 또는 광학 노이즈를 제거하기 위해 이미지에 교정 또는 필터를 적용할 수 있다. 다수의 표준 노이즈 필터가 통상의 실시자에게 공지되어 있다. 단순한 노이즈 필터가 두 어레이의 감아넣기(convoluting)를 간단히 포함한다.
소프트웨어는 후속의 처리를 위해 광학 이미지를 달성하도록 포획시 디바이스의 휘도, 콘트라스트, 게인, 색조화 및 플래시 설정을 제어할 수 있다.
소프트웨어는 디바이스 상의 빠른 처리를 용이하게 하도록 유용한 데이터를 포함하지 않은 이미지의 영역을 폐기할 수 있다.
소프트웨어는 디바이스 상의 빠른 처리를 용이하게 하도록 색 이미지를 그레이 스케일 이미지 또는 일주 다른 형태의 표시로 변환할 수 있다.
소프트웨어는 예를 들어, 관심영역(22)의 위치 및 에지를 결정하는데 있어서, 처리를 가속화하도록 이미지의 일부 또는 전부를 흑백 이미지(이진 어레이)로 변환할 수 있다. 이미지의 관련 부분을 식별하고, 임의의 필요한 회전 교정을 계산하며, 소프트웨어는 그 후 더욱 상세한 처리를 위해 원본 이미지 파일의 일부 또는 전부로 돌아갈 수 있다.
소프트웨어는 유용한 결과를 산출하기 위해 빈약한 품질인 이미지를 자동으로 거부할 수 있다.
소프트웨어는 적합한 이미지를 포획하는 경우, 예컨대 디바이스를 정확히 지향하고, 디바이스를 정확히 포커스하고, 적절한 조명(illumination)을 획득하는 데에 사용자를 돕도록 이미지 포획시 사용자를 안내할 수 있다. 처리를 단순화하기 위한 한가지 가능한 해결책은 테스트 스트립의 개요 및/또는 관심영역을 보여주는 템플레이트 오버레이 또는 안내를 디스플레이하는 것이다. 이미지가 근실시간으로 적합성을 위해 처리될 수 있다면, 그 후에 교정 방향이 스크린 상에 표시되고 자동으로 이미지 포획이 개시될 수 있다. 이 상호작용 피드백의 한가지 선택은 템플레이트, 개요 또는 안내 마크의 색변화이며, 예를 들어, 적색(적합한 이미지 아님)으로부터 녹색(적합한 이미지)으로 변화하고, 따라서, 디스플레이에서 추가의 '클러터(clutter)'를 방지한다. 유사하게, 소프트웨어가, 예를 들어, 모의의 "카메라 셔터 사운드"나 단순한 삐소리를 내거나, 디바이스 내에 내장된 떨림 경고를 활성화함으로써, 이미지가 획득되었다는 청각 또는 촉각 표시를 사용자에게 제공할 수 있다.
소프트웨어는 또한 테스트의 사용 및 작동에 대한 정보, 예컨대 사전-처리 단계, 인큐베이션 시간 등을 사용자에게 제공할 수 있다. 소프트웨어는 심지어 테스트 전과 후에 이미지를 취하여 사용자가 전체 인큐베이션 시간을 허용하도록 할 수 있다.
소프트웨어는 테스트 기간을 타이밍하기 위해 카운트다운-타이머를 포함할 수 있다.
예컨대, 테스트 스트립 하우징에서 대조를 이루는 색 및 하우징의 별개의 형태가 이미지 처리를 단순화할 수 있다. 하우징이 없는 경우 또는 하우징이 테스트 스트립과 유사한 색인 경우에, 이미지 포획 동안 대조를 이루는 배경에 대비하여 테스트 스트립을 위치시키는 것이 바람직할 것이다.
소프트웨어는 스트립 또는 패키징 상에 프린트된 텍스트 기반 데이터로부터, 또는 디바이스 상의 일차원이나 이차원 바코드(26)로부터, 예를 들어 사용된 테스트 스트립 또는 형태, 그것의 만료일 또는 감도의 배치-투-배치 변이에 대한 정보를 포획할 수 있다. 그러한 데이터는 최종의 테스트 결과와 저장될 수 있다. 그러한 데이터는 테스트 이미지와 동시에 또는 이전이나 이후에 즉각 포획될 수 있다. 유사한 처리가 물리적 위치(예컨대, 바코드 태그된 자산을 가진)를 식별하거나, 환자 또는 테스트 사용자가 데이터 입력 오류를 가속화하고 줄이도록 사용될 수 있다.
테스트 스트립 또는 하우징은 대략 정비율의 대상에 대해 상부로부터 하부로, 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔하여 이미지 상에 위치될 수 있다. 테스트 스트립(또는 하우징)의 비율은 일반적으로 분명하고 매우 반복될 것이며, 따라서 디바이스 상에 사전 설치될 것이다. 하우징 또는 테스트 스트립 상의 특징 또는 패턴이 그 후에 인식을 확인하도록 사용될 것이다. 참조 스케일이 이미지 인식에서 사용자를 위한 고도의 반복적인 이미지 형상/형태를 형성한다.
그 후 이미지의 스케일이 테스트의 관찰된 특징에 대해 테스트 스트립 또는 하우징의 알려진 차원을 비교함으로서 추정될 수 있다.
디바이스의 방향이 테스트 스트립, 하우징 형상, 테스트 스트립의 프린팅이나 패턴, 또는 이미지 내에 포함되는 패키징(34, 35)이나 참조 스케일(25)에서 임의의 비대칭도로부터 결정될 수 있고; 또는 이미지 포획시 사용자에게 지시될 수 있다.
표준 이미지 처리 알고리즘은 임의의 회전 정렬불량 또는 스큐에 대해 교정하도록 적용될 수 있다. 회전 정렬불량은 첨예한 대조되는 직선 에지(예컨대, 하우징의 에지)를 갖는 이미지의 영역을 검사하고, 수평 위치로부터의 방향 이탈을 결정함으로서 대부분 간단히 교정될 수 있다. 그리고 나서, 전체 이미지가 통상의 실시자에게 공지된 다수의 확립된 알고리즘 중 하나를 사용하여, 예를 들어, 시어(sheer)에 의한 회전 또는 영역 매핑에 의한 회전에 의해 회전될 수 있다. 시어에 의한 회전은 이미지의 왜곡을 일으킬 수는 있지만 영역 맵핑에 의한 회전보다 대략 6배 더 빠르다.
대조와 같은 기준에 의해 규정된 하우징 또는 테스트 스트립의 경계에 대하여, 결과를 포함하는 관심영역(22)이 특정 테스트 또는 하우징의 지리학적 특성으로부터 식별될 수 있다.
인위구조(artefacts)가 이 영역에서 대부분 공통으로 관찰되기 때문에, 테스트 스트립 또는 결과창의 근접으로부터 경계선까지 획득된 이미지 정보가 폐기될 수 있다.
관심영역에 걸친 평균화에서, 데이터 상의 노이즈를 상당히 제거하고 더욱 강건한 결과를 획득하는 것이 가능하다. 일부 오류의 측정이 관심영역(24) 내의 다수의 "서브 존"에 걸쳐 평균화함으로써 획득될 수 있다.
관심영역을 참조 스케일과 비교 및 매칭을 가능하게 하는 하나 이상의 수치로 처리하기 위하여, 소프트웨어가 관심영역과 참조 스케일 둘다로부터, 로우 픽셀 데이터를 그것의 적색, 녹색 및 청색 성분으로 변환하기에 유용할 수 있다. 이는 매우 단순한 색 기반 테스트에서 충분할 수 있다. 테스트가 색의 변화를 생산할 경우 또는 변화를 감지하기 힘든 경우에, 상기 값을, 먼셀 시스템(Munsell System), CIE 또는 헌터 LAB 시스템(Hunter LAB system)과 같은 인간 색 인지에 대해 더욱 직접적인 스케일로 먼저 변환하는 것이 바람직할 것이다. 비교를 정확하게 하는 절대적인 스케일이 없기 때문에, 이 시스템으로 전환이 안이할 수도 있지만, 그러한 표시에 기초한 시스템과 비교하고, 동일한 이미지의 참조 스케일(25)과 비슷하게 함으로써, 값이 범위에서 내려가는 경우의 추정이 가능할 수 있다 .
분산된 반사광을 사용하는 테스트 "스트립"을 테스트하는 것에 대해 위에서 언급하고 있지만, 전체 접근법은 검정이 분산된 반사광 또는 송신광을 측정할 수 있는 다른 비색 검정에도 적용될 수 있고, 그 자체로 색이 있거나, 소비자 전자 디바이스(1)에 의해 이미지화되는 용기/그릇에 색변화를 유도하는 액체를 함유하는 유리병, 테스트 튜브 또는 큐벳을 포함할 수도 있다. 분산 반사율 측정에 사용되는 것과 유사하게, 동일한 일반적 접근법을 사용하는 다른 과학적 또는 테스팅 목적을 위해 표면 또는 재료의 색이 참조 차트와 매칭될 것이다.
본 발명의 특정 구현예가 위에서 기재되었으며, 기재된 구현예로부터의 출발은 여전히 본 발명의 범위 내에서 있음을 이해해야할 것이다. 예를 들어, 본 명세서는 일반적으로 고상 기판의 사용을 기재하고 있지만, 이 접근법이 유리병, 세포 또는 다른 용기 내에 함유된 액상 샘플을 측정하는데 손쉽게 적용될 수 있음을 이해해야할 것이다. 용기를 통한 경로 길이가 고정되고, 적합한 배경(예컨대 페이퍼의 백색 부분)에 대항하여 위치하는 경우, 세포의 색이 관찰되고 참조 샘플과 비교될 것이다. 유사하게, 많은 실험에서 병행하여 수행되는 96- 또는 384-웰 플레이트(well plate)와 같은 포맷이 이런 종류의 접근법을 사용하여 분석될 수 있다. 이러한 테스팅은 화학물질을 위한 검정(예컨대, 디에틸-p-페닐렌 디아민과 반응하여 형성되는 핑크색을 사용하는 유리염소(free chlorine)의 테스트) 또는 면역학적 검정(예컨대, 효소 연결 면역흡수 검정(enzyme linked immunosorbent assays, ELISA)에서 겨자무과산화효소(horse radish peroxidase)의 존재로 형성되는 녹색)을 포함할 수 있다.

Claims (46)

  1. 검정(assay)을 수행하기 위한 테스팅 장치로서,
    색 또는 패턴 변이를 현상함으로써 적용된 테스트 샘플에 반응하는 시약을 함유하는 용기;
    프로세서 및 이미지 포획 디바이스를 포함하는 휴대용 디바이스
    를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 이미지 포획 디바이스에 의해 포획된 데이터를 처리하고, 상기 적용된 테스트 샘플에 대한 테스트 결과를 출력하도록 구성되고,
    상기 프로세서는 정렬불량(misalignment) 또는 스큐(skew)의 정도가 미리결정된 값보다 클 경우에 이미지를 거부하도록 하는, 테스팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 모바일 폰, PDA, 디지털 카메라, 또는 랩탑을 포함하는, 테스팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 면역학적 검정을 수행하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 측면 유동 면역학적 검정을 수행하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 레지오넬라균을 검출하도록 구성된, 테스팅 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 네트워크를 통해 데이터와 테스트 결과 중 하나 또는 둘다를 송신하도록 작동하는, 테스팅 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 현상된 색 또는 패턴 변이를 측정하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 현상된 색 또는 패턴 변이를 측정하고 테스트 결과를 계산하기 위한 원격 처리 디바이스를 포함하는, 테스팅 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 상기 원격 처리 디바이스에 데이터를 송신하고, 계산된 테스트 결과를 수신하고 출력하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 원격 처리 디바이스는 데이터와 테스트 결과 중 하나 또는 둘다를 저장하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 원격 처리 디바이스는 복수의 검정 또는 휴대용 디바이스로부터의 데이터와 테스트 결과 중 하나 또는 둘다를 저장하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스 또는 상기 원격 처리 디바이스는 하나 이상의 그룹 값 또는 파라미터를 계산하기 위해 복수의 검정 또는 휴대용 디바이스로부터의 데이터와 테스트 결과를 처리하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 이미지의 색표시(colour representation)를 최적화하기 위해 이미지를 변경하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 상기 이미지로부터 전자 노이즈 또는 광학 노이즈를 제거하도록 이미지에 교정 및/또는 필터링을 적용하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 처리 시간을 줄이기 위해 이미지의 관련없는 부분을 폐기하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 빈약한 품질의 이미지를 거부하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는, 후속 처리를 위해 최적의 이미지를 달성하도록 포획하는 동안 디바이스의 휘도, 콘트라스트, 게인, 색조화(colour balance) 및 플래시 설정 중 하나 이상을 제어하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이미지 습득 후에 휘도, 콘트라스트, 선예도(sharpness) 및 색조화의 보정을 적용하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 회색 스케일 이미지 또는 흑백 이미지로 색 이미지를 변환하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  20. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 두 이미지를 비교하고, 적어도 부분적으로 비교에 기초하여 테스트 결과를 출력하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  21. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 상이한 노출 설정을 각각 사용하는 복수의 이미지를 포획하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 상기 복수의 이미지를 결합하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  23. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이미지를 교정하기 위해 임의의 회전 정렬불량 또는 스큐와 연관된 오류의 정도를 결정하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    이미지 특징을 상기 용기의 알려진 기하학적 구조와 비교함으로써 상기 오류의 정도가 결정되는, 테스팅 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 하나 이상의 방향 센서를 포함하고, 상기 오류의 정도는 상기 방향 센서로부터의 신호에 기초하여 결정되는, 테스팅 장치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 상기 오류의 정도가 미리결정된 값보다 클 경우에 이미지 포획을 방지하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 방향 센서로부터의 신호가 미리결정된 범위 또는 값의 밖에 있는 방향(orientation)에 대응하는 경우에 이미지 포획을 방지하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  28. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 식별된 관심영역의 하나 이상의 픽셀 값을 더하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  29. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 임의의 테스트 라인의 위치를 식별하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 프로세서는 관심영역 내에 탐색되는 피크를 수행하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 프로세서는 피크 높이 또는 피크 영역을 사용하여 테스트 또는 제어 라인의 크기를 수량화하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    수량화된 크기는 테스트에 대한 농도의 측정을 결정하도록 사용되는, 테스팅 장치.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 프로세서는 제어 피크를 결정하도록 구성되고, 테스트 피크는 상기 제어 피크와의 비교를 사용하여 결정되는, 테스팅 장치.
  34. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스가 데이터와 함께 연관된 데이터를 송신 및/또는 저장하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 연관된 데이터는, 이미지 포획의 날짜 또는 시간; 수행된 검정에 대한 지리위치 데이터; 이미지 포획 디바이스 설정; 시약 데이터; 및 사용자 생성 데이터 중 하나 이상을 포함하는, 테스팅 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 시약 데이터는 배치 번호(batch number); 만료일; 및 캘리브레이션(calibration) 정보 중 하나 이상을 포함하는, 테스팅 장치.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 시약 데이터가 상기 용기 상에 제공되는, 테스팅 장치.
  38. 제35항에 있어서,
    상기 시약 데이터는 휴대용 디바이스에 의해 판독가능한 것인, 테스팅 장치.
  39. 제35항에 있어서,
    상기 사용자 생성 데이터는 스프레드시트 또는 데이터베이스 데이터, 이미지 또는 사운드 파일, 또는 유형 텍스트나 기입 텍스트를 포함하는, 테스팅 장치.
  40. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 테스트의 수행 및/또는 테스트 결과의 해석을 위해 사용자에게 명령(instruction) 또는 안내(guidance)를 디스플레이하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  41. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 테스트 기간을 타이밍하기 위해 카운트다운-타이머를 포함하는, 테스팅 장치.
  42. 제38항에 있어서,
    상기 시약 데이터는 인큐베이션 시간을 포함하고, 상기 휴대용 디바이스는 인큐베이션 시간이 경과되자 마자 테스트 후에 오직 사용자로 하여금 이미지를 포획하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  43. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휴대용 디바이스는 시약의 개요 및/또는 하나 이상의 관심영역을 보여주는 안내 또는 템플레이트 오버레이(template overlay)를 디스플레이하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  44. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이미지 포획 디바이스에 의해 포획된 데이터를 처리하고 테스트 결과를 출력하기 위해 대비되는 색 또는 별개의 대상을 이용하도록 구성되는, 테스팅 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 대비되는 색 또는 별개의 대상은 상기 용기에 의해 제공되는, 테스팅 장치.
  46. 삭제
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