KR20190096345A - 전단된 패드 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태는 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 시스템 및 방법을 포괄한다. 예시적인 기술은 적어도 하나의 검사 패드를 갖는 검사 스트립을 수용하는 단계 - 여기서 개별 검사 패드는 패드 폭을 갖고, 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치됨 -, 적어도 하나의 검사 패드를 광원으로 조명하는 단계, 검사 패드로부터의 반사 신호들을 검출하는 단계, 반사 신호들에 기초하여 2개의 잉크 구역들의 픽셀들을 포함하는 이미지를 생성하는 단계, 연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 잉크 구역들 각각의 존재를 검출하는 단계, 및 2개의 잉크 구역들이 패드 폭 내에서 검출되면 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 결정하는 단계를 수반한다.

Description

전단된 패드 검출 시스템 및 방법

관련 출원과의 상호참조

본 출원은 2016년 12월 15일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/434,964호에 대한 우선권의 이익을 주장한다. 본 출원은 또한 미국 특허 제7,623,240호, 제7,820,104호, 및 제8,150,115호와 관련된다. 상기 출원들 각각의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

자동화된 화학 분석 기술, 예를 들어, 소변검사는 전형적으로 소모성 화학 검사 스트립의 사용을 수반한다. 예시적인 소변 화학 시스템은, 우수한 성능 및 생산성과 함께, 시간당 수백 개 샘플의 고처리량 분석을 제공한다. 그러나, 스트립 내의 누락(missing)된 또는 전단된 패드로 인해 위음성(false negative)이 생성될 수 있다는 것이 발견되었다.

본 발명의 실시 형태는 패드가 잉크로 마킹된 화학 검사 스트립으로부터 전단된 또는 누락된 패드를 검출하기 위한 이미지 인식 시스템 및 방법의 사용을 포괄한다. 일부 경우에, 잉크 라인 요철은 전단된 패드의 표시일 수 있다. 예시적인 실시 형태는 소변 화학 스트립 상의 전단된 분석물 패드로부터 기인하는 위음성 결과의 유익한 감소를 제공한다.

예시적인 화학 분석 시스템은 소변의 화학적 성질, 색상, 투명도, 비중, 및 다른 파라미터를 평가할 수 있다. 일부 경우에, 화학 스트립은 고도의 안료착색형 샘플을 판독하는 것을 돕기 위해 색 보정 패드(color compensation pad)를 포함할 수 있다. 분석 시스템은 독립형 시스템으로서 또는 완전 통합된 소변 화학 및 현미경 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 예시적인 시스템은 대사 장애, 신장 기능 이상, 요로 감염, 간 기능, 및 다른 생물학적 상태의 진단을 돕기 위해 사용되는 측정을 행하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 기술은 임상 실험실에서 그리고 시험관 내(in vitro) 응용을 위해 사용될 수 있다.

화학 스트립은, 전형적으로 현재의 기구 능력에 의해 검출되지 않는 전단된 패드가 반복되는 일을 겪을 수 있다. 선택된 색상을 사용한 마크(예컨대, 라인)의 (예컨대, 연속적인) 인쇄 공정의 사용이 라인의 제거에 의해 패드의 전단을 나타낼 수 있는 스트립을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 시험관 내 기구가 스트립의 이미지를 캡처하는 경우, 알고리즘은 패드 내의 라인의 존재를 검출할 것이다. 라인들이 검출되지 않으면, 패드는 전단된 것으로 추정된다.

본 발명의 실시 형태는 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 시스템 및 방법을 포괄한다. 예시적인 방법은 적어도 하나의 검사 패드를 갖는 검사 스트립을 수용하는 단계 - 여기서 각각의 검사 패드는 패드 폭을 갖고, 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치됨 -, 적어도 하나의 검사 패드를 광원으로 조명하는 단계, 검사 패드로부터의 반사 신호들을 검출하는 단계, 반사 신호들에 기초하여 2개의 잉크 구역들의 픽셀들을 포함하는 이미지를 생성하는 단계, 연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 잉크 구역들 각각의 존재를 검출하는 단계, 및 2개의 잉크 구역들이 패드 폭 내에서 검출되면 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 결정하는 단계를 포함한다. 연속적인 픽셀들은 동일한 특성; 예를 들어, 색상 또는 색상 성분 또는 색상 또는 색상 성분의 표현을 갖는 연속적인 픽셀들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 연속적인 픽셀들은 밀접하게 유사한 특성; 예를 들어, 미리결정된 임계치 내에서 각각 유사한 색상 또는 색상 성분 또는 색상 또는 색상 성분의 표현을 갖는 연속적인 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀들은 이미지에서의 패드의 폭의 방향으로 서로 인접함으로써 연속적일 수 있다. 연속적인 픽셀들은 잉크 구역들 중 하나의 잉크 구역의 폭을 표현할 수 있다. 일부 경우에, 패드 폭은 약 0.2"(0.51 cm)이다. 일부 경우에, 패드 폭은 약 0.197"(0.50 cm)이다. 일부 경우에, 미리결정된 임계치는 2 픽셀이다. 일부 경우에, 이미지를 생성하는 단계는 RGB 색 공간에서 한 세트의 임계치들을 적용함으로써 반사 신호들을 이진 이미지로 변환하는 단계, 이진 이미지를 클리닝(cleaning)하는 단계, 및 노이즈에 대응하는 이미지의 작은 영역들을 필터링하는 단계를 포함한다. 이미지의 작은 영역들은 이미지 내의 임의의 다른 픽셀에 의해 공유되지 않거나, 또는 미리결정된 임계 개수 미만의 다수의 다른 픽셀들에 의해 공유되는 각각의 픽셀 특성을 갖는 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 패드는 제1 색상을 갖고, 잉크는 제1 색상과 상이한 제2 색상을 갖는다. 일부 경우에, 제2 색상은 프탈로 블루(phthalo blue) 또는 에메랄드(emerald)이다. 일부 경우에, 잉크 색상은 패드의 색상과 상이하다. 일부 경우에, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11)에 대해, 색상은 프탈로 블루 516일 수 있고, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 4, 패드 12)에 대해, 색상은 레몬 황색 346일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11)에 대해, 색상은 에메랄드 235일 수 있고, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 4, 패드 12)에 대해, 색상은 레몬 황색 346일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 1 내지 패드 12)에 대해, 색상은 프탈로 블루 516일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11)에 대해, 색상은 에메랄드 235일 수 있고, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 4, 패드 12)에 대해, 색상은 레몬 황색 346일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11)에 대해, 색상은 프탈로 블루 516일 수 있고, 하나 이상의 패드(예컨대, 패드 4, 패드 12)에 대해, 색상은 따뜻한 회색 1(warm grey 1) 134일 수 있다. 일부 실시 형태에 따르면, 잉크 구역의 폭은 약 0.02"(0.51 mm) 내지 0.03"(0.76 mm)이다. 일부 실시 형태에 따르면, 패드는 상부 표면 및 패드 두께를 갖고 흡수성이며, 잉크는 표면으로부터 패드 두께의 약 20%의 깊이에서 패드 내로 흡수된다. 일부 경우에, RGB 색 공간 내의 한 세트의 임계치들은 적색(Red)에 대해 0 내지 50이고, 녹색(Green)에 대해 40 내지 255이고, 청색(Blue)에 대해 50 내지 255이다.

다른 태양에서, 본 발명의 실시 형태는 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 시스템을 포괄한다. 예시적인 시스템은 검사 패드를 조명하기 위한 광원 - 여기서 검사 패드는 패드 폭을 갖고, 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치됨 -, 및 검사 패드로부터의 반사 신호들을 검출하고 잉크 구역들의 픽셀 기반 이미지를 생성하기 위한 광학 유닛 - 여기서 픽셀 기반 이미지는 복수의 픽셀 세트들을 포함하고, 각각의 픽셀 세트는 2개의 잉크 구역들 중 하나에 대응함 - 을 포함할 수 있다. 시스템은 또한, 연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 잉크 구역들 각각의 존재를 검출하고, 2개의 잉크 구역들이 패드 폭 내에서 검출되면 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 결정하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 패드 폭은 약 0.2"이다. 일부 경우에, 미리결정된 임계치는 2 픽셀이다. 일부 경우에, 광학 유닛은 이미지 프로세서를 포함하고, 이미지 프로세서는 RGB 색 공간에서 한 세트의 임계치들을 적용함으로써 반사 신호를 이진 이미지로 변환하도록, 이진 이미지를 클리닝하도록, 그리고 노이즈에 대응하는 이미지의 작은 영역들을 필터링하도록 구성된다. 일부 경우에, 패드는 제1 색상을 갖고, 잉크는 제1 색상과 상이한 제2 색상을 갖는다. 일부 경우에, 제2 색상은 프탈로 블루 또는 에메랄드이다. 일부 경우에, 잉크 구역의 폭은 약 0.02"내지 0.03"이다. 일부 경우에, 패드는 상부 표면 및 패드 두께를 갖고 흡수성이며, 잉크는 표면으로부터 패드 두께의 약 20%의 깊이에서 패드 내로 흡수된다. 일부 경우에, RGB 색 공간 내의 한 세트의 임계치들은 적색에 대해 0 내지 50이고, 녹색에 대해 40 내지 255이고, 청색에 대해 50 내지 255이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 스트립의 태양을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 스트립 기재 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 방법의 태양을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 패드의 태양을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 스트립의 태양을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 패드의 태양을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 색 시스템의 태양을 도시한다.
도 8, 도 9, 도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 스트립, 및 검사 스트립에 대해 획득된 실험 데이터 결과를 도시한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 스트립의 태양을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른, 개별 패드가 2개의 기준 마크 라인을 갖는, 다수의 패드를 갖는 검사 스트립의 태양을 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 패드 상의 기준 마크의 태양을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 패드 상의 기준 마크의 태양을 도시한다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 실시 형태에 따른, 미투여(undosed) 검사 스트립 및 투여(dosed) 검사 스트립의 태양을 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시 형태에 따른, 함침된 화학 패드와 색 보정 패드의 특정 조합을 갖는 예시적인 소변 화학 스트립의 태양을 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 스트립 제조 공정의 태양을 도시한다.
도 22 내지 도 28은 본 발명의 실시 형태에 따른 다양한 검사 스트립 실험 공정 및 결과의 태양을 도시한다.

본 발명의 실시 형태는 패드가 잉크로 마킹된 화학 검사 스트립으로부터 전단된 또는 누락된 패드를 검출하기 위해 이미지 인식 시스템의 사용을 수반하는 시스템 및 방법을 포괄한다. 일부 실시 형태에 따르면, 잉크 라인에 의한 요철은 패드가 전단된 것의 표시일 수 있다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 스트립(100)의 태양을 도시한다. 여기에 도시된 바와 같이, 검사 스트립(100)은 기재(110), 제1 검사 패드(120), 및 제2 검사 패드(130)를 포함한다. 제1 검사 패드(120)는 기재(110)와 결합되거나 그에 접착되고, 제1 기준 마크(122) 및 제2 기준 마크(124)를 포함한다. 여기에 도시된 바와 같이, 제1 검사 패드(120)는 완전히 온전하다. 즉, 제1 검사 패드(120)는 전단되지 않고, 제1 검사 패드(120)는 기재(110)로부터 어떠한 방식으로 분리되어 있지도 않다. 일부 경우에, 검사 패드는 접착제 접합(여기서는 도시되지 않음) 또는 임의의 다른 적합한 결합 수단을 통해 기재와 결합될 수 있다. 기재(110)는 임의의 다양한 재료로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 기재(110)는 마일라(Mylar)를 포함하거나 그로 구성된다.

제2 검사 패드(130)는 기재(110)와 결합되거나 그에 접착되고, 제1 기준 마크(132)를 포함한다. 이러한 예시에서, 제2 검사 패드(130)는 전단된다. 원래, 제2 검사 패드(130)는, 제1 검사 패드와 유사하게, 완전한 검사 패드였고 2개의 기준 마크를 포함하였다. 그러나, 여기에 도시된 바와 같이, 제2 검사 패드(130)의 일부분은 전단되어 더 이상 존재하지 않는다. 전단된 부분은 제2 기준 마크(도시되지 않음)를 포함하였고, 따라서 제2 검사 패드(130)의 제2 기준 마크는 이제 누락되어 있다.

임의의 다양한 기술이 검사 패드 상에 기준 마크를 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 기준 마크는 잉크 마크 또는 잉크 라인(실선, 점선 또는 파선)일 수 있다. 일부 경우에, 기준 마크는 잉크 구역으로 지칭될 수 있다. 일부 경우에, 기준 마크는 검사 패드의 2개의 상이한 또는 서로 반대편 측부들 또는 부분들에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 기준 마크(122) 및 제2 기준 마크(124)는 제1 검사 패드(120)의 폭(W)의 2개의 서로 반대편 측부들(120a, 120b)에 배치될 수 있다. 따라서, 검사 패드가 패드 폭을 가질 수 있고 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치된다는 것을 알 수 있다. 일부 경우에, 연속적인 인쇄 공정이 패드 상에 마크 또는 라인(예컨대, 잉크 구역)을 배치하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 라인이 제거되었거나 달리 존재하지 않는 경우에 패드의 전단을 나타낼 수 있는 검사 스트립을 제공하기 위해, 마크 또는 라인에 대한 특정 색상이 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에 따르면, 패드(120, 130)는 제1 색상을 가질 수 있고, 기준 마크(122, 124, 132)(예컨대, 잉크)는 제1 색상과 상이한 제2 색상을 가질 수 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 잉크 구역 또는 기준 마크는 폭((w))을 가질 수 있고, (w)는 약 0.02 인치 내지 약 0.03 인치 범위 내의 값을 가질 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 스트립 기재 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다. 여기에 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 하나 이상의 검사 패드(220a, 220b)를 조명하는 광원(210)을 포함한다. 검사 패드는 검사 스트립(240)의 기재(230)와 결합되거나 그에 접착된다. 검사 패드(예컨대, 검사 패드(220a 및/또는 220b))는 패드 폭(W)을 가질 수 있는데, 패드의 폭(W)의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역(260a, 260b) 상에 잉크가 배치된다. 시스템(200)은 또한, 검사 패드로부터의 반사 신호(272)를 검출하고 잉크 구역의 픽셀 기반 이미지를 생성하기 위한 광학 유닛 또는 검출기(270)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 유닛 또는 검출기는 카메라 또는 다른 이미지 획득 디바이스일 수 있다. 광학 유닛 또는 검출기는, 예를 들어, CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)와 같은 이미지 센서를 포함할 수 있다. 전형적으로, 광학 유닛(270)은 픽셀 기반 이미지와 같은 디지털 이미지를 획득하도록 구성된다. 예시적인 디지털 이미지 유형에는 GIF, JPEG, PNG, TIFF, BMP, 및 다른 이미지 파일 포맷이 포함된다. 일부 경우에, 광학 유닛(270)은, 예를 들어, CCD를 사용하여 이미지를 수집하도록 구성된 광학 고해상도 이미징 디바이스이다.

시스템(200)은 또한 이미지 프로세서와 같은 프로세서(280)를 포함한다. 일부 경우에, 프로세서(280)는 광학 유닛으로부터의 이미지 또는 픽셀 데이터를, 입력으로서, 수신할 수 있다. 프로세서(280)는 (예컨대, 기준 마크 또는 잉크 구역에 대응하는) 연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 잉크 구역들 각각의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 미리결정된 임계치는 2 픽셀이다. 프로세서(280)는 또한 2개의 잉크 구역들이 패드 폭 내에서 검출되면 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 프로세서(280)는 RGB 색 공간에서 한 세트의 임계치들을 적용함으로써 반사 신호를 이진 이미지로 변환하도록, 이진 이미지를 클리닝하도록, 그리고 노이즈에 대응하는 이미지의 작은 영역들을 필터링하도록 구성된다. 일부 실시 형태에 따르면, 시스템(200)이 스트립의 이미지를 캡처하는 경우, (예컨대, 프로세서(280)에 의해 실행되는) 알고리즘이 패드 내의 구역들 또는 라인들의 존재를 검출하도록 동작할 수 있다. 구역들 또는 라인들이 검출되지 않으면, 패드는 전단된 것으로 추정된다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 방법(300)의 태양을 도시한다. 방법(300)은, 단계(310)에 의해 나타낸 바와 같이, 검사 패드를 갖는 검사 스트립을 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 검사 패드가 패드 폭을 가질 수 있고 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치된다. 방법(300)은 또한, 단계(320)에 의해 나타낸 바와 같이, 검사 패드를 광원으로 조명하는 단계, 및 단계(330)에 의해 나타낸 바와 같이, 검사 패드로부터의 반사 신호들을 검출하는 단계를 포함한다. 추가로, 방법(300)은, 단계(340)에 의해 나타낸 바와 같이, 반사 신호들에 기초하여 2개의 잉크 구역들 중 하나 또는 둘 모두의 픽셀들로 구성된 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 이미지(340)를 생성하는 단계는 RGB 색 공간에서 한 세트의 임계치들을 적용함으로써 반사 신호들을 이진 이미지로 변환하는 단계, 이진 이미지를 클리닝하는 단계, 및 노이즈에 대응하는 이미지의 작은 영역들을 필터링하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, RGB 색 공간 내의 한 세트의 임계치들은 적색에 대해 0 내지 50이고, 녹색에 대해 40 내지 255이고, 청색에 대해 50 내지 255이다. 방법(300)은 또한, 단계(350)에 의해 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 잉크 구역들 중 하나 또는 둘 모두의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 미리결정된 임계치는 2 픽셀이다. 더욱이, 방법(300)은, 단계(360)에 의해 나타낸 바와 같이, 소정 개수의 (예를 들어, 2개의) 잉크 구역들이 패드 폭 내에서 검출되면 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 패드 폭은 약 0.2 인치이다. 일부 경우에, 패드 폭은 약 0.197 인치이다. 일부 경우에, 패드는 제1 색상을 갖고, 잉크는 제1 색상과 상이한 제2 색상을 갖는다. 일부 경우에, 제2 색상은 프탈로 블루일 수 있다. 일부 경우에, 제2 색상은 에메랄드일 수 있다. 일부 경우에, 잉크는 프탈로 블루 (516)일 수 있고, 패드는 레몬 황색 (346)일 수 있다. 일부 경우에, 잉크는 에메랄드 (235)일 수 있고, 패드는 레몬 황색 (346)일 수 있다. 일부 경우에, 패드는 프탈로 블루 (516)일 수 있다. 일부 경우에, 잉크는 프탈로 블루 (516)일 수 있고, 패드는 따뜻한 회색 (134)일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 패드(400)의 단면을 도시한다. 여기에 도시된 바와 같이, 패드(400)는 상부 표면(410), 하부 표면(420), 및 상부 표면(410)과 하부 표면(420) 사이의 거리에 의해 한정되는 패드 두께(T)를 갖는다. 일부 경우에, 패드(400)는 흡수성이거나 흡수성 재료로 구성된다. 기준 마크 또는 잉크 구역(440)은 소정 깊이(D)에 이르기까지 패드 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 여기에 도시된 바와 같이, 기준 마크는 잉크가 패드 두께(T)의 약 20%인 깊이(D)(즉, 상부 표면(410)으로부터의 거리)로 패드(400) 내로 흡수되도록 하는 잉크를 포함한다.

도 1을 참조하여 앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 실시 형태는 패드의 일부분이 전단되었기 때문에(예컨대, 검사 패드(130)) 라인들 중 하나가 누락된 상황을 처리한다. 본 발명의 실시 형태는 또한, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 패드가 온전하고 라인들 둘 모두가 여전히 존재하지만 패드의 하나의 에지가 기재로부터 분리된 상황을 처리한다. 구체적으로, 도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 스트립(500)의 태양을 도시한다. 여기에 도시된 바와 같이, 검사 스트립(500)은 기재(510) 및 검사 패드(520)를 포함한다. 검사 패드(520)는 기재(510)와 결합되거나 그에 접착되고, 제1 기준 마크(522) 및 제2 기준 마크(524)를 포함한다. 제1 마크(522)를 포함하는 검사 패드(520)의 일부분은, 화살표(A)로 나타낸 바와 같이, 기재(510)로부터 약간 분리되어 있다. 일부 실시 형태에 따르면, 마크들 또는 라인들(522, 524) 둘 모두가 검출될 것이고, 패드(520)는 "전단된" 것으로 검출 또는 판독되지 않을 것이다. 일부 실시 형태에 따르면, 패드(520)는 패드의 존재 및/또는 유효성을 검출하기 위해 "정상"으로 간주될 것이다.

본 명세서의 다른 곳에서 언급되는 바와 같이, 예시적인 기술은 반사 신호들에 기초하여 검사 스트립의 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 반사 측광법(reflectance photometry)의 소정 태양이 도 6에 제공되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 입사 광선(610)(예컨대, 광의 빔(beam))이 검사 패드(620)를 향해 지향될 수 있다. 결과적으로, 제1 양의 광(630)이 검사 패드의 표면에서 반사되고, 제2 양의 광(640)이 검사 패드를 통해 굴절된다. 일부 실시 형태에 따르면, 반사된 광(630)의 양은 이미지로 캡처되거나, 또는 광검출기에 의해 달리 검출되어, 그에 따라서 분석 또는 정량화될 수 있는 정보 또는 신호를 제공할 수 있다.

일부 실시 형태에 따르면, 검사 패드(620)는 임의의 다양한 재료로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 검사 패드는 Macherey-Nagel로부터 입수가능한, 등급 MN 818, 무게 180, 두께 0.45 mm, 여과 속도 8 s, 매끄러운 표면을 갖는 필터 종이를 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 그러한 종이는 강한 흡수성일 수 있다. 일부 경우에, 검사 패드는 Macherey-Nagel로부터 입수가능한, 등급 MN 215, 무게 145, 두께 0.35 mm, 이동 거리 10 min, 매끄러운 표면을 갖는 필터 종이를 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 그러한 종이는 고도로 흡수성일 수 있다. 일부 경우에, 검사 패드를 제조하는 데 사용되는 재료는 굽힘 저항 또는 강성, 명도(예를 들어, 반사율이 높을수록, 외관이 더 밝음), 파열 강도, 파열 계수, 압축성, 연신율, 광택, 평량, 경도, 수분 함량, 불투명도, 인쇄성, 인쇄 품질, 겹 접합, 탄성, 테이버(Taber) 강성, 표면 강도, 인열 저항, 인장 강도, 두께, 수분 흡수성, 습윤성, 백색도, 및/또는 색상을 제한 없이 포함하는 다양한 인자들 중 임의의 것에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 경우에, 색상은 색 공간의 관점에서 측정되거나 특정될 수 있다. 도 7은 예시적인 색 시스템을 도시하는데, 여기서 L은 백색도의 측정치를 나타내고 완전한 백색의 경우인 100에서 완전한 흑색의 경우인 0으로 가변하며, A는 적색도 내지 녹색도를 나타내고, B는 황색도 내지 청색도를 나타낸다.

임의의 다양한 방법이 패드 기준 마커 검출을 위해 원하는 색상을 선택하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 패드 재료의 손실을 검출하기 위한 하나의 접근법은 기준 형상(즉, 점, 라인 등)의 인쇄를 수반한다. 패드 내의 기준 마크의 결여는 상부 층들 중 일부가 누락되고 따라서 패드가 추가의 사용 또는 분석으로부터 배제될 필요가 있다는 것을 나타낼 것이다. 자동 이미지 프로세싱 및 기준 마크의 검출을 용이하게 하기 위해, 마크의 식별을 용이하게 하는 색상 특징부를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

투여 또는 미투여 조건들 하에서 이미지 해상도, 광 조건, 기구 설정, 및/또는 패드 본 색상(true pad color)은 많은 수의 고유 색상을 생성할 수 있다. 상이한 조건들 하에서 가능한 패드 색상들의 알려진 팔레트(palette)로부터 가능한 한 상이한 색상을 갖는 기준 마크를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 패드 색상들의 데이터베이스로부터 획득된 알려진 색상 팔레트까지의 거리를 최대화하는 색상의 선택을 자동화하기 위해 하기의 접근법이 사용될 수 있다.

제1 단계는 상이한 조건들 하에서 캡처된 색상들의 다양성을 커버하기 위해 스트립들의 큰 데이터세트를 선택하는 단계를 수반한다. 스트립 이미지들이 분석되고, 각각의 스트립에 속하는 각각의 패드 상에 중심설정된 w×h 이미지 윈도우가 추출된다. w 및 h의 값은 각각 행 및 열 픽셀들의 수에 대응한다. 일부 실시 형태에 따르면, w 및 h는 20과 동일하였으며, 적절한 것으로 밝혀졌다. 특정 색 공간(즉, HSV, RGB 등)이 주어지면, 3차원 데이터 구조는 크기 n×n×n의 3차원 히스토그램을 저장하도록 생성될 수 있는데, 여기서 n은 대응하는 색상 성분 내의 고유 값의 최대 수이다. 일부 실시 형태에 따르면, RGB 색 공간은 색상 검색을 위해 선택될 수 있고, n은 255로 설정될 수 있다. w ×h 패드 윈도우에 속하는 각각의 픽셀로부터 추출된 각각의 색상은 3D 히스토그램에 기록 및 축적될 수 있다. 색상 가변성을 완화시키기 위해 이러한 점에서 대비(contrast), 명도 조절 또는 백색 밸런싱과 같은 색 보정 기술이 적용될 수 있다. 도 8은 스트립들의 데이터세트에 대한 생성된 3D 히스토그램을 도시한다.

이어서, 3D 히스토그램이 내비게이팅될 수 있고, 미리정의된 횟수 미만의 이벤트들을 포함하는 빈(bin)들이 히스토그램으로부터 제거될 수 있다(즉, 그 특정 색상 조합 또는 RGB). 이러한 공정은 드문 색상들을 제거하고 복잡성을 감소시키려고 시도하는 노이즈 제거 공정이다. 일부 실시 형태에 따르면, 250,000,000개의 비고유 색상의 데이터세트에 대해 1000개 미만의 엔트리(entry)를 갖는 빈들이 적절한 것으로 밝혀졌다.

다음으로, 3D 히스토그램 내의 색상들의 분포로부터 가장 먼 색상에 대한 검색이 수행될 수 있다. 3D 히스토그램을 6개의 면을 갖는 3D 큐브(cube)로서 시각화함으로써, 가장 먼 색상이 6개의 면 중 하나에 속할 것이라는 것을 알 수 있다. 이어서, 3D 큐브 내의 면은 모든 색상들 γ= {R,G,B}로서 정의되며, 여기서 색상 성분들 중 하나는 0 또는 n으로 고정되는 한편, 다른 성분들은 그들의 범위 내에서 가변한다. 각각의 큐브 면(i, 1≤i≤6)상의 각각의 픽셀에 대해, 3D 히스토그램 내의 모든 {R,G,B}가 남아 있는 양의(positive) 엔트리들까지의 최소 거리들의 세트δi={d_1,…,d_(n×n)}를 계산한다. 일부 실시 형태에 따르면, 유클리드 거리는 거리 측정치로서 적절한 것으로 밝혀졌다. 3D 히스토그램까지 가장 먼 색상은 δi 중에서 최대 거리를 갖는 {R,G,B} 색 조합으로서 정의된다. 일부 실시 형태에 따르면, 각각 제공된 0, 255 및 255의 R, G, B 값들을 갖는 순색인 청록색을 가장 먼 색상으로 선택하였다. 도 9는 스트립들의 데이터베이스로부터 색상들의 특정 팔레트의 상부에서 (하부 좌측 코너에서 상부 우측 코너로, 그리고 상부 좌측 코너에서 하부 우측 코너로의 대각선 라인들에서) 청록색을 도시한다.

추가의 실시 형태가 본 발명에 의해 포괄된다. 예를 들어, 라인 색상의 선택과 관련하여, 자동 이미지 프로세싱 및 마크의 검출을 용이하게 하기 위해, 마크의 식별을 용이하게 하는 색상 특징부를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 1회 오프라인 공정일 수 있고, 스트립들의 확장된 데이터베이스에서 수행될 수 있다. 대부분의 구별가능한 색상에 대한 검색은 몇몇 단계들로 구성된다. 스트립들의 특정 데이터세트에 대한 생성된 3D 히스토그램의 예가 본 명세서의 다른 곳에서 논의된다. 3D 큐브 차트 내의 각각의 도트는 3D 히스토그램 내의 빈에 대응한다. 각각의 도트의 색상은 R, G 및 B 좌표들에 대응한다.

색상 선택 공정은, 예를 들어, Matlab 프로그래밍 언어를 사용함으로써 자동화될 수 있다. 구현된 코드는 메모리 내의 스트립 이미지들을 판독 및 로딩하고, 계속해서 본 명세서에서 약술된 정보를 계산 및 추출한다.

제조 동안 그리고 추후에 스트립 소모재의 실제 사용 동안, 스트립 상의 착색된 인쇄 라인은 스트립 제조 공정에 통합된 기구 품질 체크로서 역할한다. 이러한 품질 체크 포인트는 스트립의 패드 상태의 검사를 위한 체크 포인트 및 리던던시(redundancy)를 제공한다.

본 발명의 실시 형태는 누락된 또는 전단된 패드들을 식별하기 위한 라인 마크들의 검출을 위한 다양한 기술을 포괄한다. 누락된 패드들을 식별하기 위해 라인 마크들을 사용하는 한 가지 접근법에서, 스트립 제조 동안 각각의 패드는 그의 좌측 및 우측 경계들에 가까운 표면 상에 2개의 수직 라인들로 인쇄된다. 스트립이 소변검사를 위해 사용되는 경우, 라인 마크들은 패드들 상의 존재에 대해 체크될 수 있다. 정상 패드는 샘플 분석을 위해 사용되는 경우에 제공되는 라인 마크들 둘 모두를 가져야 한다. 반대로, 패드가 전단된 경우, 패드의 표면 상에 인쇄된 라인 마크들은, 그의 상부 층들이 누락된 결과로서, 손상되거나 완전히 사라질 것이다. 도 9a는 2개의 스트립들로부터의 정상 패드 및 전단된 패드의 예를 도시한다. 각각의 스트립은 양 경계 상에 청록색으로 착색된 라인으로 마킹된 12개의 패드를 갖는다. 상부 행 상의 스트립은 전단된 패드를 갖지 않는 반면, 하부 스트립 상의 모든 패드는 전단되며, 이는 라인 마크의 존재 또는 누락된 라인 마크에 의해 각각 나타낸 바와 같다.

본 발명의 실시 형태는 이미지 세그먼트화를 위한 다양한 기술을 포괄한다. 예를 들어, 예시적인 패드는 패드 색상 및 백색 스트립 배경(background)으로부터 고유한 청록색으로 마킹될 수 있고, 색상 정보를 사용한 이미지 세그먼트화 스테이지가 먼저 적용되어 이미지로부터 라인 마크 영역들을 세그먼트화할 수 있다. RGB 색 공간은 세그먼트화를 위해 사용된다. 모든 적색, 녹색 및 청색 채널 정보를 사용하는 컬러 필터가 이미지 상의 모든 픽셀에 적용된다:

Rmin < Red < Rmax 및

Gmin < Green < Gmax 및

Bmin < Blue < Bmax

여기서, Rmin, Gmin, Bmin은 적색, 녹색 및 청색 채널에서의 하한 임계값이고, Rmin, Gmin, Bmin는 각각 적색, 녹색 및 청색 채널에서의 상한 임계값이다. 적색, 녹색, 및 청색 이미지 채널 값은 0 내지 255의 스케일에 있다. 필터를 통과한 픽셀은 라인 마크 영역 상에 있는 것으로 여겨진다.

도 9b 내지 도 9e는 예시적인 세그먼트화 공정의 태양을 도시한다. 먼저, 도 9b에 도시된 바와 같은 RGB 라인 컬러 필터(라인 영역 세그먼트화를 위해 사용되는 컬러 필터)가 도 9c에 도시된 스트립 이미지(원래 패드 이미지)에 적용된다. 도 9d에서 입증되는 바와 같이 컬러 필터를 통과한 픽셀만이 남아 있으며(컬러 필터를 적용한 후에 남아 있는 영역), 여기서 필터를 통과하지 못한 픽셀은 배경으로 설정된다. 도 9e(세그먼트화된 영역이 마스킹된 이진 이미지)는 도 9d의 이진 버전이며, 여기서 필터를 통과한 영역 내의 픽셀은 전경(foreground)으로서 1로 라벨링되고, 다른 모든 픽셀은 배경으로서 0으로 라벨링된다.

본 발명의 실시 형태는 전단된 패드의 검출을 위한 다양한 기술을 포괄한다. 하나의 예시적인 실시 형태에서, 후속 라인 패턴 검출 스테이지가 세그먼트화된 이진 패드 이미지 상에 적용될 수 있다. 각각의 패드에 대해, 패드 영역 상에 중심설정된 45 × 55 윈도우가 2개의 라인 패턴의 존재에 대해 검사된다. 첫째로, 이진 패드 이미지의 수직 프로파일 투영이 다음과 같이 계산된다.

여기서, 프로파일 p(x)은 수평 x축의 함수이고, b(y, x)는 이진 이미지이며, 이때 b(y, x) = 1은 전경 픽셀을 나타내고 0은 배경을 나타낸다. 그 후에, 프로파일은 중간으로부터 좌측 및 우측 부분들로 분리되고, 이들 각각은 라인 패턴에 대해 검색된다. 프로파일 상의 [a b]으로서 나타낸 영역이 존재하면 라인 패턴이 검출되며, 이때 모든 프로파일 값 p(x) > 30, x ∈ [a b] b - a > 2이다. 패드는 라인들이 그의 프로파일의 좌측 및 우측 부분 둘 모두에서 검출되면 법선으로서 분류된다.

도 9fa, 도 9fb, 및 도 9fc은 본 발명의 실시 형태에 따른 예시적인 라인 패턴 검출 기술의 태양을 도시한다.

본 발명의 실시 형태는 마킹 기하형상의 선택 및 위치설정을 위한 기술을 추가로 포괄한다. 예를 들어, 마킹 기하형상의 제조능력 및 개별 패드 상에서의 그의 배치를 용이하게 하기 위해, 스트립 생산에 사용되는 연속적인 제조 공정의 임의의 제약을 조사하는 것이 바람직할 수 있다. 조사에 대한 다른 제약은, 제조, 고객 상호작용, 및 기구 이미지 프로세싱과 관련하여 스트립 기하형상의 이용을 조사할 때 마킹 기하형상을 단순화함으로써 검출 알고리즘 개발에 대한 영향을 최소화하는 것을 포함한다. 예시적인 제조 공정은, 흑색으로 착색된 미리인쇄된 제품 고유 식별자를 포함하는 백색 마일라 배킹(backing)에 개별적으로 접착된 12개의 화학적으로 함침되고 착색된 분석물 패드 재료로 이루어진 비절단 스트립의 연속 롤의 생성을 수반한다. 이어서, 개별 스트립으로의 연속 롤의 절단 공정은, 개별 스트립을 한정하기 위해 절단부들 사이의 고정된 거리에만 의존하여, 임의의 특정 시작점과는 무관하게 발생한다. 도 9g는 본 발명의 실시 형태에 따른 연속 스트립 롤 및 개별 스트립을 도시한다.

결과에 대한 부정적인 영향을 방지하기 위하여, 패드 및 스트립의 기하형상에 대해 허용오차 분석을 수행하였다. 이것은 각각의 개별 패드에 대한 공칭 위치 거리, 허용가능한 위치 거리 가변성, 공칭 패드 크기 거리, 및 허용가능한 패드 크기 가변성의 적층된 효과의 평가를 수반하였다. 허용오차 분석은 마킹 기하형상의 치수 허용량을 제공하였다. 스트립으로부터 결과를 생성하는 것을 담당하는 소변검사 기구는, 스트립, 및 후속하여 각각의 개별 분석물 패드의 제한된 관찰이 가능하다. 각각의 기구가 스트립의 이미지를 캡처하는 센서의 능력에 의해 제한되기 때문에, 균일한 마킹 기하형상은 알고리즘 개발에 대한 가장 큰 유연성을 생성한다.

도 9h는 본 발명의 실시 형태에 따른, 치수 및 허용오차의 개별 패드 영향의 기구 도면을 도시한다. 각각의 패드는 샘플 결과를 계산하는 데 이용되는 패드의 중심 부근에 위치된 (소변검사 기구에 의해 보이는 바와 같은) 감지 영역을 포함한다. 마킹 기하형상의 배향은 각각의 패드의 상부 및 하부 경계 부근에서, 이러한 감지 영역의 외부에 존재하도록 선택되었다. 상기 제약으로 인해, 마킹 기하형상은 현재의 제조 생산에서 연속 스트립 롤 운동의 방향을 따라 연속 라인으로서 선택되었다. 12개의 분석물 패드 각각이 전단되기 쉽고 동일한 상대적 허용오차 분석 결과를 갖기 때문에, 12개의 분석물 패드 전부가 유사한 마킹 기하형상 및 상대적 마킹 위치설정을 요구한다. 기구 검출의 용이함을 위해, 모든 마킹 기하형상은 동등한 치수 및 허용오차로 설정된다. 도 9i는 중첩된 마킹을 갖는 개별 패드의 기구 도면을 도시한다.

본 발명의 실시 형태는 방법 및 마킹 재료의 선택을 위한 다양한 접근법을 포괄한다. 예를 들어, 전단 문제에 대한 부정적인 영향을 방지하기 위해, 잉크젯 인쇄의 비접촉 마킹 공정이 선택될 수 있다. 스트립의 기구 취급을 다루기 위해, 적층 방법(즉, 왁스 층 적용 등)은 영향의 가능성으로 인해 고려 사항에서 제외될 수 있다. 임의의 주어진 패드에 대한 전단의 정도의 조사에 기초하여, 전단이 거의 전적으로 분석물의 깊이의 50 내지 80%에 위치된 2차원 평면을 따라 발생한다는 것이 발견되었다. 구매가능한 잉크에 대한 조사는 안료형 잉크의 선택을 가져왔다. 선택된 안료형 잉크는 비반응성 용매 중에 현탁된 미세한 고콘트라스트 착색 입자로 이루어진다. 이러한 미세한 착색 입자는 고콘트라스트 표면 층으로서 침착되고, 수불용성이다. 안료형 잉크 내에 존재하는 최소량의 용매로 인해, 설계에 의한 신뢰성은 분석물 패드 상의 색상의 "블리딩(bleeding)" 또는 페이딩(fading)을 방지한다. 안료형 잉크의 인쇄 적용으로 인한 침투 깊이는 인쇄 파라미터의 제어를 통해 15%를 초과하지 않도록 제한된다.

구매가능한 산업용 연속 잉크젯 프린터를 선택하였다. 원하는 마킹 기하형상 및 배향을 달성하기 위해, 다수의 인자들을 결정하였다: 인쇄 헤드 배향, 인쇄 헤드 거리, 및 인쇄 주파수. 멀티 도트 인쇄 헤드를 이용하기 위하여, 이를 그의 전형적인 적용으로부터 90도 회전시켰다. 이러한 회전은 다수의 "도트"가 합쳐져서 원하는 마킹 기하형상을 형성하게 한다. 연속 마킹 기하형상을 생성하기 위해, 샤프트 인코더의 사용을 통해 인쇄 주파수를 제어하였다. 이러한 샤프트 인코더는 연속 스트립 롤에 의해 이동된 선형 거리를 "PPR(Pulse per Revolution)"의 조절가능한 파라미터로 변환한다. 이것은 가변 속도 제조 공정을 통한 마킹 재료의 연속적으로 조절된 스케일링을 제공한다. 변환식은 다음과 같다:

PPR = d × (인치당 스트로크)

여기서, d = 샤프트의 회전당 스트립 롤 이동의 거리

인치당 스트로크 = (문자당 스트로크) × (인치당 문자 수)

하기 파라미터를 고려할 수 있다. 인쇄 헤드 거리(분석물 패드로부터의 인쇄 헤드 거리는 x.xx" 증분으로 특징지어질 수 있음); 시각 시스템(적절한 위치설정의 자동 검출 + 품질 체크); 자동 조절(적절한 위치로의 인쇄 헤드의 자동 이동 + 정밀한 이동 디바이스, 즉, 스테퍼 구동형 리드 스크류).

표 1은 본 발명의 실시 형태에 따른, 검사 패드를 분석하는 경우 얻어질 수 있는 다양한 결과의 설명을 제공한다.

[표 1]

일부 실시 형태에 따르면, 느슨하고, 전단되고, 그리고/또는 누락된 검사 패드는 임의의 분석물(들)에 대한 위음성 결과, 또는 거짓 낮은 또는 거짓 높은 pH를 가져올 수 있지만, 상이한 메커니즘 및 모듈을 통해 분석되는 색상, 투명도, 및 비중에 적용되지 않을 수 있다. 이는 위험하여, 의사에 의해 수신되거나 의사에게 제공되는 잠재적인 잘못된 결과로 이어질 수 있다.

본 발명의 실시 형태는 임의의 다양한 실패 유형을 처리할 수 있다. 일부 경우에, 분석물 패드는 검사 스트립 포일 기재 재료와의 접착력을 상실할 수 있고, 검사 스트립으로부터 완전히 떨어질 수 있다. 일부 경우에, 분석물 패드 접착제 접합 접착력은 손실될 수 있고, 분석물 패드는 검사 스트립 마일라 기재 재료로부터 완전히 분리될 수 있다.

본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 실시 형태는, 예를 들어 굴절률을 사용하여 파장 반사율 및 비중에 의해 판독되는 검사 스트립을 사용한 소변 및 관련 화학 성분의 분석을 위한 시스템 및 방법을 포괄한다.

반사 측광법은 소변 검사 스트립의 시약 영역들로부터 반사된 광의 강도 및 색상을 분석할 수 있다. 예를 들어, 3개의 LED 및 하나의 흑색 및 백색 CMOS 카메라를 사용하여, 광학 시스템은 샘플이 적용된 후에 소변 스트립에서의 색 변화를 판독할 수 있다. 화학 스트립 상의 분석물의 측정은 분석물 농도에 비례하는 발색 반응을 겪는 시약 패드 상에 플래싱된 가시광의 % 반사율의 광학 측정에 기초할 수 있다. 센서는 CMOS 디지털 카메라 조립체일 수 있다. 패드 상의 색상 변화는, 예를 들어 3색 LED(적색, 녹색 및 청색)에 의해 조명 후에 이미지가 캡처되는 스트립 판독 모듈에서 측정될 수 있다. 일부 경우에, 패드의 색상 변화는 15초 증분으로 8개의 시점에서 3개의 색상으로 측정될 수 있다. 예시적인 자동화 시스템은, 예를 들어 빌리루빈, 우로빌리노겐, 케톤, 아스코르브산, 글루코스, 단백질, 혈액, pH, 아질산염, 백혈구 에스테라아제, 비중, 색상, 투명도 등을 포함하는, 소변의 특성 또는 그 안에서의 다양한 분석물의 시험관 내 측정을 위해 사용될 수 있다.

도 10 및 도 11에서, 분석물 패드 접착제 접합 접착력은 손실되었으며, 여기서 검사 스트립 마일라 기재 재료(1100)의 상부 표면에 그리고 느슨한 분석물 패드 하부 표면 상에 둘 모두에서 접착제(1000)의 층이 여전히 존재한다.

일부 경우에, 분석물 패드는, 패드의 베이스 부분이 검사 스트립 포일 기재 재료에 접착되는 상태로 패드로부터 떨어지거나 벗겨지는 층을 갖는다. 이것은 전단된 또는 분할된 패드로 지칭될 수 있다. 도 12는 전단 패드 실패 모드를 도시하는데, 여기서 분석물 패드(1210)는 분리되었고, 패드 층의 심각한 분리가 있을 때 검사 스트립(1230) 및 분석물 패드의 베이스 층(1220)으로부터 분리될 가능성이 가장 크다. 분석물 패드 베이스 층(1220)은 여전히 검사 스트립 기재 재료(1230)(예컨대, 마일라)에 접착되어 있을 수 있다.

도 13은 개별 패드가 2개의 기준 마크 라인(1330)(예컨대, 0.03 인치)을 갖는, 다수의 패드(1320)를 갖는 검사 스트립(1310)을 도시한다. 연속 잉크젯(continuous inkjet, CIJ) 기술을 포함하는, 임의의 다양한 인쇄 기계 또는 기술이 기준 마크를 패드 상에 인쇄하는 데 사용될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 기준 마크는 0.02 인치의 폭을 갖는 라인으로서 제공될 수 있다. 일부 경우에, 인쇄는 라미네이션 공정과 함께 또는 그의 일부로서 수행될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 기준 마크는 점선(1510)으로서 제공될 수 있다. 여기서, 기준 마크(1510)는 패드(1520) 상에 인쇄되고, 마크의 잉크는 패드를 통해 완전히 침투하지 않는다.

도 16은 화이트아웃 베이스(Whiteout Base) 프탈로 블루 (516) 및 레몬 황색 (346)을 갖는 미투여 실시 형태를 도시한다. 3개의 미투여 스트립은 화이트아웃 베이스를 사용하여 마킹되며, 이때 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11은 프탈로 블루 (516)을 갖고, 패드 4, 패드 12는 레몬 황색 (346)을 갖는다. 관찰된 검출 정확률은 100%였다.

도 17은 화이트아웃 베이스 프탈로 블루 (516) 및 레몬 황색 (346)을 갖는 투여 실시 형태 대조군을 도시한다. CA, CB, CC 투여 스트립은 화이트아웃 베이스를 사용하여 마킹되며, 이때 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11은 프탈로 블루 (516)을 갖고, 패드 4, 패드 12는 레몬 황색 (346)을 갖는다. 관찰된 검출 정확률은 100%였다. CA, CB 및 CC는, 상이한 시약을 갖고 상이한 색상을 제공하는 대조군이다.

도 18은 전단되고 마킹된 패드를 갖는 투여 실시 형태를 도시한다. 하나의 CA 투여 전단된 스트립이 있으며, 이때 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11은 에메랄드 (235)를 갖고, 패드 4, 패드 12는 레몬 황색 (346)을 갖는다. 관찰된 검출 정확률은 약 92%였다.

도 19는 3개의 미투여 전단되고 마킹된 스트립을 갖는 미투여 실시 형태를 도시한다. 제1 스트립은 프탈로 블루 (516)을 갖는 패드 1 내지 패드 12를 포함한다. 제2 스트립은 에메랄드 (235)를 갖는 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11, 및 레몬 황색 (346)을 갖는 패드 4, 패드 12를 포함한다. 제3 스트립은 프탈로 블루 (516)을 갖는 패드 1 내지 패드 3, 패드 5 내지 패드 11, 및 따뜻한 회색 1 (134)을 갖는 패드 4, 패드 12를 포함한다. 관찰된 검출 정확률은 100%였다.

결과가 표 2에 요약되어 있다.

[표 2]

패드 색상과 뚜렷한 콘트라스트를 갖는 마크 색상이 양호한 결과를 제공하는 것으로 관찰되었다. 양호한 이미지 콘트라스트를 달성하기 위해, 상이한 색상을 사용하여 상이한 패드를 마킹하는 것이 바람직할 수 있다. 소정의 폭 또는 소정의 최소 폭을 갖는 마크를 생성하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 이는 이미지 해상도의 어떠한 한계도 극복하는 것을 도울 수 있다. 이는 또한 R, G, B 채널 이미지들 사이의 변환에 관련된 문제를 극복하는 것을 도울 수 있다. 또한, 잉크 마크가 패드 색상과 블렌딩 또는 블리딩하지 않는 스트립을 생성하는 것이 바람직할 수 있다.

도 20은 함침된 화학 패드와 색 보정 패드의 특정 조합을 갖는 예시적인 소변 화학 스트립을 도시한다. 본 발명의 실시 형태는 그러한 스트립 및 그의 사용 및 제조를 포괄하는데, 여기서 스트립은 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 바와 같은 기준 마크를 포함한다.

도 21은 기준 마크(2110, 2120)가 적용될 수 있고 개별 스트립(2130, 2140)이 절단될 수 있는 제조 공정의 태양을 도시한다. 패드 재료 상의 기준 마크의 인쇄는 개별 스트립의 절단 전에 또는 후에 수행될 수 있다.

도 22 내지 도 28은 다양한 실험 공정 및 결과의 태양을 도시한다. 간략하게, 도 22는 실험에 사용되는 데이터세트를 설명하고, 도 23은 데이터세트의 12개의 스트립의 이미지를 도시하고, 도 24는 RGB 컬러 필터가 적용될 때의 세그먼트화 결과를 도시하고, 도 25는 HSV 컬러 필터가 적용될 때의 세그먼트화 결과를 도시하고, 도 26은 미투여 스트립 및 투여 스트립 상에서 RGB 및 HSV 컬러 필터를 사용하는 것으로부터의 전단된 패드 검출 결과를 도시하고, 도 27은 RGB 색상을 사용할 때의 FN(위음성) 검출 예(적색 타원으로 마킹됨)를 도시하고, 도 28은 HSV 색상을 사용할 때의 FN 검출 예(적색 타원으로 마킹됨)를 도시한다. 보다 상세한 설명이 아래에 제공된다.

도 22는 하나의 검출 실험에서 사용되는 12개의 스트립의 데이터세트를 도시한다. 3개의 미투여 스트립, 전단되고 마킹된 패드를 갖는 3개의 미투여 스트립, 3개의 CA, CB, CC 투여 스트립, 및 전단된 패드를 갖는 3개의 CA, CB, CC 투여 스트립이 있다. 12개의 미투여 스트립 및 CA, CB, CC 투여 스트립은 화이트아웃 베이스를 사용하여 마킹되며, 이때 패드 1 내지 패드 12는 프탈로 블루 (516)을 갖는다.

도 23은 도 22에서 설명된 12개의 스트립 데이터세트의 이미지를 도시한다. 3개의 미투여 스트립, 전단되고 마킹된 패드를 갖는 3개의 미투여 스트립, 3개의 CA, CB, CC 투여 스트립, 및 전단된 패드를 갖는 3개의 CA, CB, CC 투여 스트립이 있다. 12개의 미투여 스트립 및 CA, CB, CC 투여 스트립은 화이트아웃 베이스를 사용하여 마킹되며, 이때 패드 1 내지 패드 12는 프탈로 블루 (516)을 갖는다.

도 24는 도 23의 이진 버전을 도시하는데, 여기서 세그먼트화된 영역들이 마스킹되어 있다. RGB 컬러 필터 범위는 다음과 같이 선택될 수 있다: 이 경우에 R = 0 내지 50; G = 50 내지 100; B = 50 내지 250.

도 25는 도 23의 이진 버전을 도시하는데, 여기서 세그먼트화된 영역들이 마스킹되어 있다. HSV 색 공간이 적용되고, 필터 범위는 다음과 같이 선택될 수 있다: 이 경우에 H = 160 내지 220; S = 0.3 내지 1; V = 0.1 내지 1.

도 26은 미투여 스트립 및 투여 스트립 상에 RGB 및 HSV 컬러 필터 둘 모두를 적용할 때의 검출 결과의 표 요약을 도시한다.

도 27은 검출 공정에서 RGB 컬러 필터를 사용할 때의 FN 검출 예(적색 타원으로 마킹됨)를 도시한다.

도 28은 검출 공정에서 HSV 컬러 필터를 사용할 때의 FN 검출 예(적색 타원으로 마킹됨)를 도시한다.

화학 검사 스트립 상의 패드의 존재를 검출하는 예시적인 방법은, 예를 들어, 적어도 하나의 패드를 갖는 검사 스트립을 수용하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 패드는 패드 폭을 갖고, 패드의 에지에 잉크가 마킹된다. 방법은 또한, 광원을 제공하는 단계, 이미지를 캡처하는 단계, 예를 들어 RGB 색 공간에서 임계치를 적용함으로써, 마킹된 라인 영역들을 세그먼트화하는 단계, 이진 세그먼트화된 이미지를 클리닝하는 단계, 노이즈에 대응하는 작은 영역들을 필터링하는 단계, 및 라인의 폭이 2 픽셀 이상인지를 체크하여, 라인이 존재하는지를 확인하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들어, 라인들 둘 모두가 패드 폭 내에 존재하는 경우, 패드는 법선인 것으로 간주될 수 있다. 그렇지 않다면, 패드는 전단된 것으로 간주될 수 있다. 일부 경우에, 패드 폭은 0.197 인치이다. 패드의 깊이는 패드를 제조하는 데 사용된 원소재(raw stock)에 좌우될 수 있다. 일부 경우에, 인쇄된 마크(예컨대, 라인)는 약 0.020 인치 내지 약 0.030 인치 범위 내의 값을 갖는 폭을 가질 수 있다. 일부 경우에, 인쇄된 마크는 패드 두께의 약 20% 미만인 깊이를 가질 수 있다. 일부 경우에, RGB 범위는 다음과 같이 선택될 수 있다: R = 0 내지 50; G = 50 내지 100; B = 50 내지 250. 일부 경우에, RGB 범위는 다음과 같이 선택될 수 있다: R = 0 내지 50; G = 40 내지 255; B = 50 내지 255. 일부 경우에, RGB 범위는 인쇄에 사용되는 잉크에 기초하여 선택될 수 있다.

본 출원에 논의된 모든 특허 출원, 과학 학술지, 서적, 논문, 및 다른 간행물 및 자료는 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된다. 다양한 변형이 본 발명의 범주 내에서 가능하다. 다양한 파라미터, 변수, 인자 등이 예시적인 방법 단계 또는 시스템 모듈에 포함될 수 있다. 특정 실시 형태가 예로서 그리고 이해의 명확화를 위해 일부 상세하게 설명되었지만, 다양한 개조, 변경 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다.

설명되는 시스템들 및/또는 디바이스들의 모든 특징부들은 필요한 부분만 약간 수정하여, 기술되는 방법들에 적용가능하며, 역으로도 성립한다. 본 명세서에 논의된 각각의 계산은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어를 갖는 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 사용하여 수행될 수 있다. 다양한 방법 단계들은 모듈들에 의해 수행될 수 있으며, 이러한 모듈들은 본 명세서에 기술된 방법 단계들을 수행하도록 배열된 매우 다양한 디지털 및/또는 아날로그 데이터 프로세싱 하드웨어 및/또는 소프트웨어 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 이러한 모듈들은 선택적으로 데이터 프로세싱 하드웨어를 포함하는데, 이러한 데이터 프로세싱 하드웨어는 그와 관련된 적절한 기계 프로그래밍 코드를 가짐으로써 이들 단계들 중 하나 이상을 수행하도록 적응되며, 둘 이상의 단계들(또는 둘 이상의 단계 중 일부)을 위한 모듈들은 매우 다양한 분산형 및/또는 통합형 프로세싱 아키텍처들 중 임의의 것에서의 상이한 프로세서 보드들로 분리되거나 또는 단일 프로세서 보드 내에 통합된다. 이들 방법들 및 시스템들은 종종 본 명세서에서 설명된 방법 단계들을 수행하기 위한 명령어들을 갖는 기계 판독가능 코드를 구현하는 유형적 매체를 채용할 것이다. 적합한 유형적 매체는 메모리(휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함함), 저장 매체(예컨대, 플로피 디스크, 하드 디스크, 테이프 등 상의; CD, CD-R/W, CD-ROM, DVD 등과 같은 광학 메모리 상의; 또는 임의의 다른 디지털 또는 아날로그 저장 매체 상의 자기 기록) 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 형태들이 실시예에 의해 그리고 이해의 명료성을 위해 어느 정도 상세히 기술되었지만, 당업자는 다양한 변형, 개조, 및 변경이 채용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

본 발명의 방법 및 장치는 그러한 사용을 위한 하나 이상의 키트로 제공될 수 있다. 키트는 소변과 같은 생물학적 샘플을 분석하기 위한 시스템 또는 디바이스, 및 사용 설명서를 포함할 수 있다. 선택적으로, 그러한 키트는 본 발명과 관련하여 설명된 임의의 다른 시스템 컴포넌트 및 본 발명과 관련된 임의의 다른 재료 또는 물품을 추가로 포함할 수 있다. 사용 설명서에는 전술된 바와 같은 방법들 중 임의의 방법이 기재될 수 있다.

상기 내용이 본 발명의 예시적인 실시 형태의 완전한 개시를 제공하지만, 다양한 변형, 대안적인 구성 및 등가물이 원하는 대로 채용될 수 있다. 결과적으로, 실시 형태가 예로서 그리고 이해의 명확화를 위해 일부 상세하게 설명되었지만, 다양한 변형, 변경 및 개조가 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 상기 설명 및 예시가 청구범위에 의해 한정될 수 있는 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

1. 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 방법으로서,
   적어도 하나의 검사 패드를 갖는 검사 스트립을 수용하는 단계 - 각각의 검사 패드는 패드 폭을 갖고, 상기 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치됨 -;
   상기 적어도 하나의 검사 패드를 광원으로 조명하는 단계;
   상기 검사 패드로부터의 반사 신호들을 검출하는 단계;
   상기 반사 신호들에 기초하여 상기 2개의 잉크 구역들의 픽셀들을 포함하는 이미지를 생성하는 단계;
   연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 상기 잉크 구역들 각각의 존재를 검출하는 단계; 및
   2개의 잉크 구역들이 상기 패드 폭 내에서 검출되면 상기 검사 스트립 상의 상기 검사 패드의 존재를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 패드 폭은 약 0.2"(0.51 cm)인, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미리결정된 임계치는 2 픽셀인, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지를 생성하는 단계는,
   RGB 색 공간에서 한 세트의 임계치들을 적용함으로써 상기 반사 신호들을 이진 이미지로 변환하는 단계;
   상기 이진 이미지를 클리닝(cleaning)하는 단계; 및
   노이즈에 대응하는 상기 이미지의 작은 영역들을 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패드는 제1 색상을 갖고, 상기 잉크는 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 갖는, 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 색상은 프탈로 블루(phthalo blue) 또는 에메랄드(emerald)인, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 잉크 구역의 폭은 약 0.02"(0.51 mm) 내지 0.03"(0.76 mm)인, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패드는 상부 표면 및 패드 두께를 갖고 흡수성이며, 상기 잉크는 상기 표면으로부터 상기 패드 두께의 약 20%의 깊이에서 상기 패드 내로 흡수되는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제4항에 또한 종속된 경우, 상기 RGB 색 공간 내의 상기 한 세트의 임계치들은 적색(Red)에 대해 0 내지 50이고, 녹색(Green)에 대해 40 내지 255이고, 청색(Blue)에 대해 50 내지 255인, 방법.
10. 검사 스트립 상의 검사 패드의 존재를 검출하기 위한 시스템으로서,
    검사 패드를 조명하기 위한 광원 - 상기 검사 패드는 패드 폭을 갖고, 상기 패드의 폭의 2개의 서로 반대편 측부들에 있는 2개의 잉크 구역들 상에 잉크가 배치됨 -;
    상기 검사 패드로부터의 반사 신호들을 검출하고 상기 잉크 구역들의 픽셀 기반 이미지를 생성하기 위한 광학 유닛 - 상기 픽셀 기반 이미지는 복수의 픽셀 세트들을 포함하고, 각각의 픽셀 세트는 상기 2개의 잉크 구역들 중 하나에 대응함 -; 및
    연속적인 픽셀들의 수를 미리결정된 임계치와 비교함으로써 상기 잉크 구역들 각각의 존재를 검출하고, 2개의 잉크 구역들이 상기 패드 폭 내에서 검출되면 상기 검사 스트립 상의 상기 검사 패드의 존재를 결정하기 위한 프로세서를 포함하는, 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 패드 폭은 약 0.2"(0.51 cm)인, 시스템.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 미리결정된 임계치는 2 픽셀인, 시스템.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 유닛은 이미지 프로세서를 포함하고, 상기 이미지 프로세서는,
    RGB 색 공간에서 한 세트의 임계치들을 적용함으로써 상기 반사 신호들을 이진 이미지로 변환하도록;
    상기 이진 이미지를 클리닝하도록; 그리고
    노이즈에 대응하는 상기 이미지의 작은 영역들을 필터링하도록 구성되는, 시스템.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패드는 제1 색상을 갖고, 상기 잉크는 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 갖는, 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 제2 색상은 프탈로 블루 또는 에메랄드인, 시스템.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 잉크 구역의 폭은 약 0.02"(0.51 mm) 내지 0.03"(0.76 mm)인, 시스템.
17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패드는 상부 표면 및 패드 두께를 갖고 흡수성이며, 상기 잉크는 상기 표면으로부터 상기 패드 두께의 약 20%의 깊이에서 상기 패드 내로 흡수되는, 시스템.
18. 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 제13항에 또한 종속된 경우, 상기 RGB 색 공간 내의 상기 한 세트의 임계치들은 적색에 대해 0 내지 50이고, 녹색에 대해 40 내지 255이고, 청색에 대해 50 내지 255인, 시스템.
19. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RGB 색 공간 내의 상기 한 세트의 임계치들은 적색에 대해 0 내지 50이고, 녹색에 대해 40 내지 255이고, 청색에 대해 50 내지 255인, 방법.
20. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RGB 색 공간 내의 상기 한 세트의 임계치들은 적색에 대해 0 내지 50이고, 녹색에 대해 40 내지 255이고, 청색에 대해 50 내지 255인, 시스템.

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