RU2692062C1 - Method of producing a color pattern and a method of analyzing colorimetric test strips using said pattern - Google Patents
Method of producing a color pattern and a method of analyzing colorimetric test strips using said pattern Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692062C1 RU2692062C1 RU2018122270A RU2018122270A RU2692062C1 RU 2692062 C1 RU2692062 C1 RU 2692062C1 RU 2018122270 A RU2018122270 A RU 2018122270A RU 2018122270 A RU2018122270 A RU 2018122270A RU 2692062 C1 RU2692062 C1 RU 2692062C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- color
- test strip
- calibration
- concentration
- determined
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/29—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using visual detection
- G01N21/293—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using visual detection with colour charts, graduated scales or turrets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/90—Determination of colour characteristics
Abstract
Description
Способ относится к области медицины и аналитической техники, и применяется для изготовления цветового шаблона с калибровочными зонами, цвет которых определяется в соответствии с процедурой калибровки по одно- и многокомпонентными смесям реагентов. Цветовой шаблон может быть использован для анализа результатов колориметрических тест-полосок с помощью мобильного устройства с применением встроенной камеры и специализированного программного обеспечения (ПО), обрабатывающего изображение тест-полоски и цветового шаблона. Способ может быть применен для изготовления калибровочного цветового шаблона, который является вспомогательным элементом в процедуре проведения анализа биологических жидкостей (мочи, слюны) и пищевых продуктов с использованием коммерчески доступных сертифицированных тест-полосок на основе метода «сухой химии» без использования специализированных устройств, что представляет ценность для проведения скрининговых амбулаторных измерений при проведении медицинских анализов и для бытовых нужд (например, при определении качества воды, pH, сахара в напитках и проч.).The method relates to the field of medicine and analytical technology, and is used for the manufacture of a color pattern with calibration zones, the color of which is determined in accordance with the calibration procedure using single- and multi-component mixtures of reagents. The color template can be used to analyze the results of colorimetric test strips using a mobile device using an integrated camera and specialized software (software) processing the image of the test strip and a color template. The method can be applied for the manufacture of a calibration color template, which is an auxiliary element in the procedure for analyzing biological fluids (urine, saliva) and food using commercially available certified test strips based on the dry chemistry method without using specialized devices that represents value for screening outpatient measurements during medical tests and for household needs (for example, in determining the quality of water, pH, sugar in drinks and so on.).
Использование тест-полосок для анализа жидких биоматериалов является наиболее применяемым методом в клинической лабораторной диагностике для получения полуколичественных результатов, при этом принцип действия тест-систем основан на колориметрии, то есть, на изменении цвета индикаторов при взаимодействии с молекулами определенного типа (метод «сухой химии»). Для анализа результатов при этом используются специализированные приборы, в которых измеряется спектр отражения в нескольких (обычно четырех) спектральных каналах (патентная заявка США USSN 20170023542 А1, патент США USP 9686540 В2).The use of test strips for the analysis of liquid biomaterials is the most used method in clinical laboratory diagnostics for obtaining semi-quantitative results, with the principle of operation of test systems based on colorimetry, that is, on a change in the color of indicators when interacting with molecules of a certain type (dry chemistry method "). To analyze the results, specialized instruments are used in which the reflection spectrum is measured in several (usually four) spectral channels (US patent application USSN 20170023542 A1, US patent USP 9686540 B2).
Метод "сухой химии" заключается в анализе цветов областей с реагентами, специфичными по отношению к конкретным компонентам, которые могут присутствовать в образце жидкости. По степени и характеру окрашивания каждой из областей делается вывод о содержании данного компонента на основе сравнения с эталонной калибровочной палитрой (метод колориметрии, т.е. определения цвета). При визуальном сопоставлении вывод о том, какая концентрация вещества (из предложенного ряда) имеет место в данном образце, делается на основе субъективного сопоставления цветов человеческим глазом. При инструментальном анализе, который требует наличия специальных считывающих устройств (ридеров), определяются показатели отражения поверхности окрашенных ячеек на нескольких длинах волн. Данный метод является усложненным и дорогостоящим из-за необходимости иметь специальные приборы. При этом метод "сухой химии" используется как полуколичественный метод: это означает, что определяющую роль играет факт наличия или отсутствия определяемого компонента в исследуемом образце либо превышение нормы, установленной для данного компонента, поэтому использование точных дорогостоящих приборов не всегда является оправданным. Колориметрия реагентных областей тестовых полосок может быть осуществлена при помощи фотокамер, в том числе, с помощью встроенных камер мобильных телефонов. При этом фотокамеры различных устройств значительным образом различаются в своих спектральных характеристиках, и для компенсации этих различий требуется наличие на фотографии откалиброванного цветового шаблона, у которого цвета калибровочных зон соответствуют различным концентрациям веществ, определяемых с помощью реагентных областей тестовой полоски. Следует также отметить, что калибровочные палитры, предоставляемые производителем, не всегда позволяют проводить анализ со степенью точности, сравнимой с промышленными мочевыми станциями.The "dry chemistry" method consists in analyzing the colors of areas with reagents that are specific to specific components that may be present in a fluid sample. According to the degree and nature of staining of each of the areas, it is concluded that the content of this component is based on a comparison with the reference calibration palette (colorimetric method, i.e. color determination). In visual comparison, the conclusion about what concentration of a substance (from the proposed series) takes place in a given sample is made on the basis of a subjective comparison of colors with the human eye. When instrumental analysis, which requires special reading devices (readers), the surface reflection characteristics of the colored cells at several wavelengths are determined. This method is complicated and expensive due to the need to have special devices. In this case, the dry chemistry method is used as a semi-quantitative method: this means that the presence or absence of the component being determined in the sample under test or the excess of the rate established for this component plays a decisive role, therefore the use of precise expensive instruments is not always justified. The colorimetry of the reagent areas of the test strips can be carried out with the help of cameras, including using the built-in cameras of mobile phones. At the same time, the cameras of various devices differ significantly in their spectral characteristics, and to compensate for these differences, a calibrated color pattern in the photograph is required in which the colors of the calibration zones correspond to different concentrations of substances determined using the reagent areas of the test strip. It should also be noted that the calibration palettes provided by the manufacturer do not always allow analysis with a degree of accuracy comparable to industrial urinary stations.
Задачей изобретения является создание способа изготовления калибровочного цветового шаблона, позволяющего осуществить способ колориметрического анализа тест-полосок и документировать его результаты с использованием мобильных устройств без необходимости применения дополнительного оборудования с точностью, не уступающей промышленным устройствам (ридерам, мочевым станциям).The objective of the invention is the creation of a method of manufacturing a calibration color template, allowing to carry out the method of colorimetric analysis of test strips and to document its results using mobile devices without the need to use additional equipment with accuracy not inferior to industrial devices (readers, urinary stations).
Технический результат заключается в создании способа, позволяющего изготавливать калибровочные цветовые шаблоны, которые могут быть использованы в совокупности с мобильными устройствами для определения концентрации компонентов в растворе с использованием коммерчески доступных тест-полосок с чувствительностью, специфичностью и воспроизводимостью не хуже, чем при использовании коммерчески доступных устройств (ридеров). Способ может быть применен для полуколичественного определения концентрации реагентов, для которых имеются соответствующие аналитические области на тест-полосках. Способ может найти применение в биомедицинской диагностике, оперативном анализе мочи, воды, слюны и пищевых продуктов.The technical result consists in creating a method for producing calibration color templates that can be used in conjunction with mobile devices to determine the concentration of components in a solution using commercially available test strips with sensitivity, specificity and reproducibility not worse than when using commercially available devices. (readers). The method can be applied for semi-quantitative determination of the concentration of reagents for which there are relevant analytical areas on the test strips. The method can be used in biomedical diagnostics, operational analysis of urine, water, saliva and food.
Цель способа - осуществление колориметрического анализа тест-полосок на основе изготовления цветового шаблона для определения концентраций (или диапазонов концентраций) реагентов с использованием тест-полосок, основанного на колориметрическом принципе измерения с помощью мобильных устройств (смартфонов и планшетов со встроенной фотокамерой и специализированным ПО).The purpose of the method is the implementation of colorimetric analysis of test strips based on the manufacture of a color template to determine concentrations (or concentration ranges) of reagents using test strips based on the colorimetric principle of measurement using mobile devices (smartphones and tablets with integrated camera and specialized software).
Решение данной задачи достигается за счет использования цветовых шаблонов, откалиброванных с использованием одно- или многокомпонентных смесей и аппаратного определения истинного цвета, а также программного обеспечения, позволяющего считывать показания тест-полосок с учетом цветов калибровочных областей цветового шаблона на полученном изображении с использованием методов компьютерного зрения.The solution to this problem is achieved through the use of color templates calibrated using single or multicomponent mixtures and true color hardware determination, as well as software that allows you to read test strips taking into account the colors of the calibration areas of the color pattern on the resulting image using computer vision techniques .
Заявляемый способ поясняется следующими рисунками, гдеThe inventive method is illustrated by the following figures, where
на рис. 1 приведено изображение ряда цветов для индикаторов глюкозы (GLU, верхний ряд, от 0 до 56 ммоль/л) и белка (PRO, нижний ряд, от 0 до 20 г/л). Верхняя из двух ячеек соответствует цвету на пенале производителя Dirui, нижняя - цвету после процедуры калибровки.in fig. 1 shows the image of a series of colors for glucose indicators (GLU, top row, from 0 to 56 mmol / l) and protein (PRO, bottom row, from 0 to 20 g / l). The top of the two cells corresponds to the color on the case of the manufacturer Dirui, the bottom - the color after the calibration procedure.
на рис. 2 приведено изображение диаграммы размаха отклонений результатов мобильного метода анализа от результатов, определенных с помощью мочевой станции Sysmex UX-2000, выраженные в градациях цветовых шкал.in fig. 2 shows a diagram of the magnitude of deviations of the results of the mobile method of analysis from the results determined by the Sysmex UX-2000 urinary station, expressed in gradations of color scales.
на рис. 3 изображен пример цветового шаблона с калибровочными зонами с лежащей на нем тест-полоской.in fig. 3 shows an example of a color pattern with calibration zones with a test strip lying on it.
Осуществление способа по методу "сухой химии" заключается в анализе цветов областей с реагентами, специфичными по отношению к конкретным компонентам, которые могут присутствовать в образце жидкости. По степени и характеру окрашивания каждой из областей делается вывод о содержании данного компонента на основе сравнения с эталонной калибровочной палитрой (метод колориметрии, т.е. определения цвета). Для анализа цветов используется цветовой шаблон, содержащий калибровочные зоны, цвета которых были получены в результате процедуры калибровки, описанной ниже. В качестве материала, из которого изготовлен шаблон, можно использовать бумагу различного типа (например, фотобумагу), пластик и другие материалы, на которые можно нанести типографическим методом изображение калибровочных зон с передачей цвета, позволяющей воспроизвести окраску полоски, полученную в калибровочных экспериментах. При калибровке цветов на шаблоне для выбранного реагентного состава тест-полоски окрашиваются в соответствии с указаниями производителя путем инкубации в одно- или многокомпонентных растворах измеряемых реагентов с заданными концентрациями, после чего цвет реагентных областей, соответствующих компоненте, по которой производится калибровка, определяется фотометрически (путем измерения спектра отражения в видимой области с использованием спектрометра или набора светофильтров) либо с помощью фотосъемки. В последнем случае при контролируемых условиях освещенности выполняется фотосъемка окрашенной тест-полоски аппаратом высокого качества, позволяющим производить съемку в форматах RAW или DNG (или других, позволяющих проводить обработку исходного изображения до наложения аппаратных и программных фильтров), при этом для коррекции изображения может быть использована сертифицированная цветовая палитра (например, RAL, Pantone, NSC, описанных в (McCamy, C.S., Marcus, Н., and Davidson, J.G., "A Color Rendition Chart," Journal of Applied Photographic Engineering 11(3) (Summer issue, 1976), 95-99) GretagMacbeth ColorChecker и других), т.е. человек, который производит калибровку таким образом, загружает фотоизображение в программу типа Photoshop CS6 и использовать инструменты типа "Пипетка" чтобы получить средние значения цвета.The implementation of the method according to the method of "dry chemistry" is to analyze the colors of areas with reagents that are specific to the specific components that may be present in the sample fluid. According to the degree and nature of staining of each of the areas, it is concluded that the content of this component is based on a comparison with the reference calibration palette (colorimetric method, i.e. color determination). For color analysis, a color pattern is used that contains calibration zones whose colors were obtained as a result of the calibration procedure described below. As the material from which the template is made, you can use different types of paper (for example, photo paper), plastic and other materials, which can be printed by typographical method image calibration areas with color transfer, allowing to reproduce the color of the strip, obtained in the calibration experiments. When calibrating colors on a template for a selected reagent composition, test strips are painted in accordance with the manufacturer's instructions by incubating mono or multicomponent solutions of measured reagents with given concentrations, after which the color of the reagent areas corresponding to the component to be calibrated is determined photometrically (by Measurement of the reflection spectrum in the visible region using a spectrometer or a set of light filters) or using photography. In the latter case, under controlled illumination conditions, a colored test strip is photographed with a high-quality device that allows shooting in RAW or DNG formats (or others that allow processing of the original image before applying hardware and software filters), while for image correction certified color palette (for example, RAL, Pantone, NSC, described in (McCamy, CS, Marcus, N., and Davidson, JG, "A Color Rendition Chart," Journal of Applied Photographic Engineering 11 (3) (Summer issue, 1976 ), 95-99) GretagMacbeth ColorChecker and others) i.e. the person who calibrates this way loads the photo into a Photoshop CS6 program and use the eyedropper tools to get average color values.
Цветовой шаблон представляет собой специально изготовленную карточку, содержащую место для размещения используемой при анализе тест-полоски, а также непосредственно цветовые зоны. Отличием настоящего изобретения является способ получения цветовых зон, который заключается в следующем. Предварительно решают, какие именно вещества и какие именно их градации будут подлежать анализу. В зависимости от количества выбранных веществ на карточке располагают цветовые ряды, подразделенные на зоны. Каждый цветовой ряд соответствует определенному веществу, а каждая зона ряда соответствует определенной концентрации данного вещества. Готовят подлежащее анализу вещество, иными словами, целевой компонент, создают его водный раствор определенной выбранной концентрации, опускают в указанный водный раствор стандартную тест-полоску, содержащую реагентные области. Выдерживают и затем просушивают стандартную тест-полоску до ее окрашивания в течение времени, указанного ее производителем. Далее устанавливают цвет калибровочной зоны цветового шаблона. Для этого:The color template is a specially made card containing a place to place the test strip used in the analysis, as well as directly color zones. The difference of the present invention is a method of obtaining color zones, which consists in the following. Pre-decide which substances and which grades will be analyzed. Depending on the number of selected substances on the card have color rows, divided into zones. Each color range corresponds to a specific substance, and each zone of the series corresponds to a specific concentration of the substance. A substance to be analyzed is prepared, in other words, the target component, an aqueous solution of a certain selected concentration is created, and a standard test strip containing reagent areas is dipped into the specified aqueous solution. Stand and then dry the standard test strip before staining for the time specified by its manufacturer. Next, set the color of the calibration zone of the color pattern. For this:
1. полученную тест-полоску с окрашенной реагентной областью размещают рядом со стандартной сертифицированной цветовой палитрой;1. The resulting test strip with a colored reagent area is placed next to the standard certified color palette;
2. окрашенную реагентную область тестовой полоски вместе с наиболее близкой по цвету сертифицированной цветовой палитрой фотографируют при контролируемых условиях освещенности в форматах, позволяющих проводить обработку исходного изображения до наложения аппаратных и программных фильтров;2. the colored reagent area of the test strip together with the color-grained certified color palette is photographed under controlled lighting conditions in formats that allow processing of the original image before applying hardware and software filters;
3. на полученном фотоизображении окрашенной реагентной области цифровым способом производят корректировку ее цвета согласно цвету сертифицированной цветовой палитры;3. on the received photographic image of the colored reagent area, digitally adjust its color according to the color of the certified color palette;
4. фиксируют полученный цвет реагентной области как соответствующий заданной концентрации выбранного целевого компонента в растворе;4. fix the obtained color of the reagent area as corresponding to a given concentration of the selected target component in the solution;
5. зафиксированный цвет реагентной области, соответствующий заданной концентрации компонента в растворе, наносят на соответствующую калибровочную зону цветового шаблона, устанавливая таким образом цвет для данной конкретной концентрации анализируемого вещества.5. The recorded color of the reagent area corresponding to a given concentration of the component in the solution is applied to the appropriate calibration zone of the color pattern, thus setting the color for this particular concentration of the analyte.
Возможно для установки цвета калибровочной зоны использование спектрометра, при этом измеряют спектр отражения реагентной области с помощью приемо-передающего оптического волокна или любым другим аналогичным способом измерения спектра; полученный спектр отражения в видимом диапазоне длин волн 380-700 нм переводят в цветовые координаты RGB или CMYK для нанесения на калибровочную зону цветового шаблона путем свертки исходного спектра отражения с функциями цветового соответствия, заданные стандартами CIE XYZ (т.е. расчета соответствующего интеграла); далее переводят из цветового пространства XYZ в цветовое пространство RGB или CMYK.It is possible to set the color of the calibration zone using a spectrometer, while measuring the reflection spectrum of the reagent region using a receiving-transmitting optical fiber or any other similar method of measuring the spectrum; The resulting reflection spectrum in the visible 380-700 nm wavelength range is converted to RGB or CMYK color coordinates for applying a color pattern to the calibration zone by convolving the original reflection spectrum with color matching functions specified by the CIE XYZ standards (ie, calculating the corresponding integral); then transferred from the XYZ color space to the RGB or CMYK color space.
Аналогичным образом на цветовом шаблоне получают цвета других калибровочных зон, соответствующих цвету окрашивания реагентной области полоски для других концентраций целевого компонента, до получения цветов всех необходимых градаций концентрации компонента в растворе.Similarly, the colors of the other calibration zones, which correspond to the color of the reagent area of the strip for other concentrations of the target component, are obtained on the color template to obtain the colors of all the necessary gradations of the concentration of the component in the solution.
Точно таким же способом производят определение цвета реагентной области тест-полоски при наличии влияния нецелевых компонентов на реагентную область. В этом случае готовят многокомпонентный раствор тестовой полоски, в котором присутствует целевая компонента и нецелевая компонента, влияние которой на реагентную область требуется определить. Как описано выше определяют цвет реагентной области одним из указанных выше способов и наносят его на выбранную для него зону шаблона.In exactly the same way, the color of the reagent area of the test strip is determined in the presence of non-target components on the reagent area. In this case, a multicomponent test strip solution is prepared in which the target component and the non-target component are present, the effect of which on the reagent area is to be determined. As described above, determine the color of the reagent area by one of the above methods and put it on the template area selected for it.
Калибровка по многокомпонентным смесям необходима для коррекции на взаимное влияние детектируемых реагентов на окраску соответствующих цветовых областей, например, в случае билирубина и уробилиногена при анализе мочи.Calibration by multicomponent mixtures is necessary for correcting the mutual influence of the detected reagents on the color of the corresponding color areas, for example, in the case of bilirubin and urobilinogen in urine analysis.
Таким образом, с помощью указанного метода на калибровочные области цветового шаблона будут нанесены цвета, соответствующие цветам окрашивания реагентной области тестовой полоски при наличии определенного компонента в растворе с заданной концентрацией. Преимущество такого получения цветового шаблона заключается в том, что нанесенные цвета позволяют проводить количественное определение концентрации компонента в растворе с помощью камеры смартфона и специализированного ПО для считывания цветов с шаблона. Точность определения концентрации компонента в растворе с использованием получаемого цветового шаблона в среднем выше, чем в случае применения цветовой палитры, предоставленной производителем,Thus, using the specified method, the colors corresponding to the colors of the reagent area of the test strip in the presence of a specific component in a solution with a given concentration will be applied to the calibration regions of the color pattern. The advantage of obtaining such a color pattern is that the applied colors allow the quantitative determination of the concentration of a component in a solution using the camera of a smartphone and specialized software for reading colors from the pattern. The accuracy of determining the concentration of a component in a solution using the resulting color pattern is on average higher than in the case of applying the color palette provided by the manufacturer,
Реализация способа анализа результатов окрашенных тест-полосок состоит в фотографировании данной тест-полоски, размещенной на шаблоне, и дальнейшей обработке фото с помощью мобильного устройства смартфона или планшета со встроенной камерой и операционной системой Android или iOS. На полученном фото производят определение положения шаблона (с использованием стандарта распознавания меток QR-кода или иным образом), затем идентифицируют калибровочные цветовые зоны (с использованием координатной привязки или иным образом) и распознавание тест-полоски и реагентных областей на ней (с использованием алгоритма поиска контуров, например, описанных в работе (Suzuki, Satoshi. "Topological structural analysis of digitized binary images by border following." Computer vision, graphics, and image processing 30.1 (1985): 32-46), дополнительной предобработки в виде фильтрации (например, медианной, морфологических операций (операциинад бинаризованными изображениями, например, морфологического открытия, закрытия, эрозия и др.), преобразований координат, проверок качества распознавания (по площади, соотношению сторон, общей освещенности или иных)). Далее на пред обработанном изображении производят расчет усредненных по каждой реагентной области цветовых координат в заданном цветовом пространстве (RGB, HSV, HSL, CIE 1976 L*a*b*, XYZ или других), после чего методом ближайшего соседа или другим методом классификации, например, с использованием решающего дерева, определяют соответствующую цвету реагентной области цветовую зону на калибровочном шаблоне. Результатом является концентрация (или диапазон концентраций) реагента, соответствующая измеренному цвету реагентной области.The implementation of a method for analyzing the results of colored test strips consists in photographing this test strip placed on a template and further processing the photo using a mobile device of a smartphone or tablet with an integrated camera and operating system Android or iOS. On the received photo, the position of the template is determined (using the QR code tag recognition standard or otherwise), then the calibration color zones are identified (using a coordinate reference or otherwise) and the test strip and reagent areas on it are identified (using the search algorithm contours, for example, described in the work (Suzuki, Satoshi. "The following are the patterns." Computer vision, graphics, and image processing 30.1 (1985): 32-46), additional preprocessing in the form of filtering (for example , median, morfol ophysical operations (operations on binarized images, for example, morphological discovery, closure, erosion, etc.), coordinate transformations, recognition quality checks (by area, aspect ratio, total illumination or others). Next, on the pre-processed image, averaged over each reagent region of color coordinates in a given color space (RGB, HSV, HSL, CIE 1976 L * a * b *, XYZ or others), then by the nearest neighbor method or another classification method, for example, using a decisive method a roar, determine the color zone corresponding to the color of the reagent area on the calibration pattern. The result is a concentration (or concentration range) of the reagent corresponding to the measured color of the reagent area.
Способ измерения показаний тест-полоски с помощью цветового шаблона осуществляется следующим образом:The method of measuring the test strip readings using a color template is as follows:
1. Тестовую полоску опускают на время, указанное производителем, в образец.1. The test strip is lowered by the time specified by the manufacturer into the sample.
2. Тестовую полоску выдерживают на воздухе в течение времени, указанного в инструкции производителя. Время выдержки контролируют с помощью таймера, реализованного в ПО на мобильном устройстве.2. The test strip is kept in air for the time specified in the manufacturer’s instructions. The exposure time is controlled using a timer implemented in the software on the mobile device.
3. Тестовую полоску размещают на предназначенном для нее месте цветового шаблона (Рис. 1).3. The test strip is placed on the place of the color pattern intended for it (Fig. 1).
4. С помощью камеры мобильного устройства, например, телефона, делают снимок тестовой полоски, лежащей на специально подготовленном шаблоне. Шаблон содержит ряды калибровочных зон, цвет которых соответствует различным степеням окрашивания реагентных областей на полоске в зависимости от концентраций исследуемых компонентов в образце.4. Using the camera of a mobile device, for example, a phone, take a snapshot of the test strip lying on a specially prepared template. The template contains rows of calibration zones, the color of which corresponds to different degrees of staining of the reagent areas on the strip, depending on the concentrations of the studied components in the sample.
5. Автоматически производят обработку полученного изображения с помощью ПО на мобильном устройстве: на фотографии распознают шаблон и тест-полоску, при необходимости производят фильтрацию изображения и дополнительные проверки качества распознавания. Далее определяют цвет каждой реагентной области на тестовой полоске и калибровочном шаблоне и устанавливают максимальное совпадение цвета реагентной области и цвета калибровочной зоны после чего на основании найденного совпадающего цвета калибровочной зоны делают вывод о концентрации или диапазоне концентраций проверяемого компонента.5. Automatically process the received image using software on a mobile device: recognize the pattern and test strip in the photo, if necessary, filter the image and perform additional recognition quality checks. Next, determine the color of each reagent area on the test strip and the calibration pattern and establish the maximum match of the color of the reagent area and the color of the calibration zone, after which, based on the matching color of the calibration zone found, the concentration or range of concentrations of the tested component is determined.
6. Полученные данные по концентрациям реагентов и изображения шаблона и лежащей на нем тест-полоски сохраняются на мобильном устройстве и при необходимости могут быть проанализированы ретроспективно и в динамике, отправлены на другое устройство, а также могут быть проанализированы для выводов о превышении допустимых концентраций.6. The obtained data on the concentrations of reagents and the image of the template and the test strips lying on it are stored on the mobile device and, if necessary, can be analyzed retrospectively and in dynamics, sent to another device, and can also be analyzed for conclusions about exceeding the permissible concentrations.
Пример использованияUsage example
В данном примере описана калибровка цветового шаблона шкал для индикаторов белка (PRO) и глюкозы (GLU).This example describes the calibration of a color pattern of scales for protein indicators (PRO) and glucose (GLU).
В данном примере продемонстрирован результат калибровки цветового шаблона для тест-полосок для анализа мочи (Dirui H10, Китай). Для калибровки были приготовлены серии образцов с различным содержанием исследуемых компонентов. В качестве модельного белка использовался бычий сывороточный альбумин (БСА), помещенный в фосфатный буфер (pH 7.4), содержание белка в образцах ряда соответствовало ряду концентраций в шкале для тестовых полосок Dirui H10: 0, 0.3, 1.0, 3.0, 20.0 (г/л). В ряду образцов глюкозы концентрации составляли 0, 5.6, 14, 28, 56 (ммоль/л). Диапазоны концентраций совпадают с диапазонами, для которых производителем тест-полосок DIRUI приводятся цветовые.This example shows the result of calibrating a color pattern for urine test strips (Dirui H10, China). For calibration, a series of samples were prepared with different contents of the studied components. Bovine serum albumin (BSA) placed in phosphate buffer (pH 7.4) was used as a model protein, the protein content in the samples of the series corresponded to a number of concentrations in the scale for Dirui H10 test strips: 0, 0.3, 1.0, 3.0, 20.0 (g / l ). In a series of glucose samples, the concentrations were 0, 5.6, 14, 28, 56 (mmol / l). The concentration ranges coincide with the ranges for which the manufacturer of the test strips DIRUI gives color.
В каждый образец опускались поочередно четыре тестовых полоски, далее они выкладывались на белый лист бумаги, и по истечении 60 секунд (время, необходимое для равномерного окрашивания реагентной области тестовой полоски, указанное производителем) производилась фотосъемка фотоаппаратом Nikon D5100. Далее снимки всех образцов для обеих серий обрабатывались следующим образом: сначала применялась операция коррекции баланса белого с помощью инструмента Curves в программе Adobe Photoshop CS6, далее с помощью инструмента Eyedropper Tool выполнялось считывание среднего значения цвета в пространстве RGB каждой из интересующих ячеек, для чего диаметр инструмента был выбран примерно равным ширине одной ячейки. Т.к. на одном снимке присутствовали 4 тестовых полоски, в качестве итогового значения бралось среднее по четырем точкам. Сравнение цветов исходной палитры от производителя и полученных описанным выше методом цветов приведены на рис. 1.Four test strips were placed alternately into each sample, then they laid out on a white sheet of paper, and after 60 seconds (the time required for uniform staining of the reagent area of the test strip, specified by the manufacturer), the Nikon D5100 was photographed. Next, the images of all samples for both series were processed as follows: first, the white balance correction operation was applied using the Curves tool in Adobe Photoshop CS6, then the Eyedropper Tool reads the average color value in the RGB space of each of the cells of interest, for which the tool diameter was chosen approximately equal to the width of one cell. Because 4 test strips were present on one picture, the average of four points was taken as the final value. A comparison of the colors of the original palette from the manufacturer and the colors obtained using the method described above is shown in fig. one.
После корректировки цветовых шкал шаблона для индикаторов GLU и PRO была проведена серия экспериментов, в которой производилось сравнение результатов мобильного анализа используемых тест-полосок (Dirui H10) с использованием скорректированной калибровочной шкалы и использованием шкалы производителя.After adjusting the color scales of the pattern for the GLU and PRO indicators, a series of experiments were conducted in which the results of the mobile analysis of the used test strips (Dirui H10) were compared using the corrected calibration scale and the manufacturer's scale.
С помощью мобильного телефона Xiaomi Redmi Note 4 с ОС Android 7.1 с предустановленным ПО, в котором был реализован описанный способ, производился анализ 25 образцов мочи с использованием скорректированного цветового шаблона и с использованием шаблона без корректировки цветов. Набор образцов предварительно анализировался мочевой станцией Sysmex UX-2000 (использует специальные тестовые полоски того же производителя Meditape II 9U).Using a mobile phone Xiaomi Redmi Note 4 with Android 7.1 OS with pre-installed software, which implemented the described method, 25 urine samples were analyzed using a corrected color pattern and using a pattern without color correction. A set of samples was previously analyzed by the urinary station Sysmex UX-2000 (using special test strips from the same manufacturer Meditape II 9U).
По итогам исследования результаты мобильного анализа с использованием скорректированного и нескорректированного шаблона сравнивались по отношению к эталонному методу (результатам анализа этих же образцов, полученных с помощью мочевой станции Sysmex UX-2000). На рис. 2 приведены диаграммы размаха отклонений результатов анализов, полученных с помощью мобильного метода, описанного выше, от результатов анализов, полученных с помощью мочевой станции (приведенных в единицах градации цветовой шкалы).According to the results of the study, the results of the mobile analysis using the corrected and uncorrected pattern were compared with the reference method (the results of the analysis of the same samples obtained using the Sysmex UX-2000 urinary station). In fig. 2 shows diagrams of the magnitude of deviations of the results of analyzes obtained using the mobile method described above from the results of analyzes obtained using the urinary station (given in units of the gradation of the color scale).
В таблице 1 приведены средние значения и СКО отклонений результатов мобильного метода анализа при использовании нескорректированного скорректированного цветового шаблона от результатов анализа, проведенного с помощью мочевой станции. По этим же данным были построены диаграммы размаха на рис. 2. Как видно, среднее значение отклонения результатов мобильного метода от результатов мочевой станции (принимаемых за эталон), а также погрешность отклонения снижается при использовании описанного способа калибровки цветового шаблона.Table 1 shows the mean values and the MSE of the deviations of the results of the mobile method of analysis when using the uncorrected corrected color pattern from the results of the analysis performed using the urinary station. According to the same data, the scale diagrams in fig. 2. As can be seen, the average value of the deviation of the results of the mobile method from the results of the urinary station (taken as a standard), as well as the deviation error decreases when using the described method of calibrating the color pattern.
Пример цветового шаблона, полученного путем реализации заявляемого способа, приведен на рис. 3.An example of a color pattern obtained by implementing the proposed method is shown in Fig. 3
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018122270A RU2692062C1 (en) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | Method of producing a color pattern and a method of analyzing colorimetric test strips using said pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018122270A RU2692062C1 (en) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | Method of producing a color pattern and a method of analyzing colorimetric test strips using said pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2692062C1 true RU2692062C1 (en) | 2019-06-20 |
Family
ID=66947667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018122270A RU2692062C1 (en) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | Method of producing a color pattern and a method of analyzing colorimetric test strips using said pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2692062C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200112U1 (en) * | 2020-01-29 | 2020-10-07 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | COMPARISON MAP FOR QUANTITATIVE INTERPRETATION OF IMMUNOCHROMATOGRAPHIC TEST RESULTS |
| CN113933293A (en) * | 2021-11-08 | 2022-01-14 | 中国联合网络通信集团有限公司 | Concentration detection method and device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102466638B (en) * | 2010-11-12 | 2013-06-19 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Indicator fixation test paper for heavy metal ion detection, preparation thereof and application thereof |
| CN104880440A (en) * | 2015-05-11 | 2015-09-02 | 深圳市天吉新创科技有限公司 | Standard color card, production method of standard color card and biological analysis detection set |
| CN103901034B (en) * | 2014-04-29 | 2016-07-06 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | A kind of detectable bar detecting microalbumin in urine and preparation method thereof |
| US9600878B2 (en) * | 2012-04-06 | 2017-03-21 | Ixensor Inc. | Reading test strip with reaction area, color calibration area, and temperature calibration area |
| US20170184506A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-06-29 | Pritesh Arjunbhai Patel | Reagent test strips comprising reference regions for measurement with colorimetric test platform |
-
2018
- 2018-06-19 RU RU2018122270A patent/RU2692062C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102466638B (en) * | 2010-11-12 | 2013-06-19 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Indicator fixation test paper for heavy metal ion detection, preparation thereof and application thereof |
| US9600878B2 (en) * | 2012-04-06 | 2017-03-21 | Ixensor Inc. | Reading test strip with reaction area, color calibration area, and temperature calibration area |
| CN103901034B (en) * | 2014-04-29 | 2016-07-06 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | A kind of detectable bar detecting microalbumin in urine and preparation method thereof |
| CN104880440A (en) * | 2015-05-11 | 2015-09-02 | 深圳市天吉新创科技有限公司 | Standard color card, production method of standard color card and biological analysis detection set |
| US20170184506A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-06-29 | Pritesh Arjunbhai Patel | Reagent test strips comprising reference regions for measurement with colorimetric test platform |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АНИСИМОВИЧ П.В. СОРБЦИОННО-СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНАЛИТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖЕЛАТИНОВЫХ ПЛЕНОК, МОДИФИЦИРОВАННЫХ 3,4,5-ТРИГИДРОКСИФЛУОРОНАМИ // Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, 2015, Краснодар, стр.118-119. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200112U1 (en) * | 2020-01-29 | 2020-10-07 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | COMPARISON MAP FOR QUANTITATIVE INTERPRETATION OF IMMUNOCHROMATOGRAPHIC TEST RESULTS |
| CN113933293A (en) * | 2021-11-08 | 2022-01-14 | 中国联合网络通信集团有限公司 | Concentration detection method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9506855B2 (en) | Method and system for analyzing a colorimetric assay | |
| EP0953149B1 (en) | Diagnostic system | |
| US11189056B2 (en) | Methods and devices for performing an analytical measurement based on a color formation reaction | |
| US20170184506A1 (en) | Reagent test strips comprising reference regions for measurement with colorimetric test platform | |
| US11781973B2 (en) | Methods and systems for calibrating and using a camera for detecting an analyte in a sample | |
| RU2692062C1 (en) | Method of producing a color pattern and a method of analyzing colorimetric test strips using said pattern | |
| US20230103160A1 (en) | Method of determining the concentration of an analyte in a sample of a body fluid | |
| KR20200025687A (en) | System and method for measuring environmental pollutants or disease tracers using smart device | |
| CN109142763A (en) | A kind of POCT detection device having auto-scaling and its implementation | |
| TW202232935A (en) | A method of controlling auto-exposure settings of a mobile device having a camera | |
| CN106770225B (en) | A kind of Procalcitonin concentration quantitative measurement method and system | |
| Chaplenko et al. | Digital Colorimetry in Chemical and Pharmaceutical Analysis | |
| US10514334B2 (en) | Cell measurement method | |
| CN113906434A (en) | Detection method and detection pad | |
| CN113994196A (en) | Method of determining a concentration of an analyte in a body fluid and mobile device configured for determining a concentration of an analyte in a body fluid | |
| KR102654430B1 (en) | Methods and devices for performing analytical measurements based on color formation reactions | |
| JPWO2019162496A5 (en) | ||
| CN117848963A (en) | Colorimetric quantification-based method and system for detecting component content of object to be detected | |
| KR20200128841A (en) | Method for detecting target substances in the balance | |
| CN108387576A (en) | A kind of fast quantification test method of solid phase synthesis efficiency |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200620 |