WO2014167496A1 - Dispositivo e método de análises de sangue por processamento de imagem - Google Patents

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WO2014167496A1 PCT/IB2014/060531 IB2014060531W WO2014167496A1 WO 2014167496 A1 WO2014167496 A1 WO 2014167496A1 IB 2014060531 W IB2014060531 W IB 2014060531W WO 2014167496 A1 WO2014167496 A1 WO 2014167496A1
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Ana Patrícia DA SILVA FERRAZ
Vítor Hugo MENDES DA COSTA CARVALHO
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Universidade Do Minho
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Definitions

  • the present invention relates to an immunological agglutination detection device. More specifically, it is a device that enables the detection of different blood groups as well as some blood diseases through the agglutination of blood cells by image processing techniques.
  • the present invention is directed to the determination of certain antigens and antibodies present in the patient's blood, using methods that are suitable for emergency situations in order to make the determination faster.
  • Red blood cells have on their surface a variety of antigens relevant to blood transfusion. These antigens are grouped into systems such as ABO, D (Rh), Kell, Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran, Kidd and Xg, with ABO and D (Rh) systems being the most relevant in the field of transfusions.
  • ABO and D (Rh) systems being the most relevant in the field of transfusions.
  • the transfused person often became ill and occasionally died after the transfusion.
  • the ABO system is then described, and includes types A, B, AB, and O.
  • Type A individuals have antigen A in their red blood cells, while their plasma contains anti-B antibodies.
  • Type B individuals have anti-A type B antibodies in their red blood cells.
  • Type AB individuals have both Type A and Type B antigens and do not have antibodies in their plasma.
  • type O or more correctly type 0 (zero) individuals, do not have red blood cell antigens and have anti-A and anti-B antibodies in their plasma.
  • the D (Rh) system is the second most important transfusion system and is usually described in conjunction with the ABO system with the suffix "positive” or “negative”, such as AB positive, O negative. Its importance is due to its great ability to create agglutination when administered to an incompatible type, such as administering a Rh positive to an Rh negative individual. Apart from these two most significant systems for blood transfusion there are many others that are present on the surface of red blood cells. There are some antigens that are extremely rare while others can be found in most of the population. The Kell system is among the least rare, followed by Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran and Xg.
  • Blood type tests are based on the agglutination reaction.
  • the subject's blood is mixed with specific reagents which, for example, identify the antigens present in the blood, such as anti-A, anti-B, anti-AB and anti-D reagents.
  • specific reagents which, for example, identify the antigens present in the blood, such as anti-A, anti-B, anti-AB and anti-D reagents.
  • red blood cells present in the individual's blood will carry certain antigens which, in contact with each antibody-containing reagent, will trigger reactions according to the type of antigen present.
  • Each of the reactions occurred is observable to the naked eye and through image processing in the case of this work.
  • US 8,318,439 discloses a system capable of performing blood type analyzes such as ABO and D (Rh) determination, phenotypes, reverse testing, cross-testing, antibody screening, and identification of certain diseases such as malaria, typhoid.
  • blood type analyzes such as ABO and D (Rh) determination, phenotypes, reverse testing, cross-testing, antibody screening, and identification of certain diseases such as malaria, typhoid.
  • optical detection which may include transmittance and reflectance spectroscopy, turbidimetry - where light is measured at an angle of 180 degrees from incident nephelometry - where light is measured at 90 degrees from incidents, or some other from an angle from the incident beam, including the front dispersion and back - laser scattering spectroscopy, or visual observation. It is found that this system, besides being different from the present invention, is a longer process and does not identify the antigens present in the blood of the individual. It is further verified that this system requires its use only in the
  • US 8,053,226 discloses a system that performs phenotypes and antibody identification with lateral flow assays. Results are read by the naked eye or through a CCD camera. The difference between the new invention and this document is that it describes a lateral flow test while the new invention refers to a slide test.
  • EP 1397679 relates to an intelligent diagnostic medical device for diagnosing diseases according to associated symptoms, but also for performing ABO and Rh blood tests. It also performs phenotype testing and identification of diseases such as HIV and syphilis. This device uses microarray and adapts to the technologies currently used in laboratories. It is found that the methodology and its technology are different from the new invention.
  • EP 1797426 discloses a system using a technology based on microbalance detection of quartz crystal (quartz crystal microbalance QCM). This technology is used for rapid monitoring of direct and indirect blood types, as well as hepatitis testing. The system is totally different from what is intended to patent.
  • the documents by Moreira, V. et al refer to a portable blood tester that incorporates a camera that captures the image that is reflected by a mirror that is in a lateral position to the plate. analyze.
  • the analysis plate is in turn moved by a meat - placed vertically, coupled to a horizontal shaft of a rotary electric motor - that when rotating at constant speed, the respective profile causes the horizontal plate to oscillate in a movement of rise and fall so that mixing takes place.
  • the system differs from the present invention in that the image acquisition is made using a mirror between the chamber and the sample plate. This may lead to reading inaccuracies (distortion of the acquired image and not compensated by the system), which may then lead to analysis with possible lapses.
  • the present invention is a new system that allows the reading and interpretation of results to be automated, which are one of the major sources of errors in the administration of Incompatible blood. Determination time is shorter compared to previously identified documents as it utilizes slide testing in conjunction with image processing techniques which also do not add time to testing.
  • the slide test is the blood type test that gives results in a shorter time frame and with a fairly simple procedure:
  • each reagent droplet is added one drop of whole blood, 1/4 the size of the reagent droplet, or plasma depending on the test in question;
  • the reagent and blood or plasma over an area of 2.5 cm2 are uniformly mixed;
  • agglutination occurs within a few seconds, but in order not to omit weaker antigens or antibodies, the results are interpreted after only 2 minutes as indicated in the slide label procedure reference leaflet. The interpretation of the results is dependent on the type of test under analysis, but is basically determined by the combination of occurrence or non-occurrence of agglutination.
  • agglutination identifies the antigen or antibody under analysis, whereas non-occurrence means that the antigen or antibody under study is not present in the blood analyzed.
  • the occurrence of agglutination means that there will be a reaction between donor and recipient and therefore it will not be indicated to perform that blood transfusion. Since the results are currently analyzed with the naked eye, that is, in a visual way, and there may be a possibility of misinterpreting the result, it is proposed the device developed so that by capturing the results in image form and from a computer program developed for this purpose, the correct agglutination identification is obtained.
  • This technology also allows the identification of some diseases such as Typhoid Fever, Brucella, Tick Fever, Syphilis, Mononucleosis, Hospital Infections, Streptococcus Bacteria, Meningitis and Pneumonia that although other systems are able to detect some of them, the methodology and equipment are different and in the case of Brucela, Tick Fever, Mononucleosis, Meningitis and Pneumonia diseases, no system was found to allow this. quick analysis.
  • a portable immunological agglutination detection device for blood samples which allows the identification of some antigens and antibodies present in the blood, comprising:
  • the device further features a connection to the laptop or other mobile device via USB, Wireless or Bluetooth, such as a portable phone (smartphone) or a tablet.
  • the chamber (3) of said device focuses directly on the rotating platform (6).
  • the upper part (1) and the lower part (5) of the device are connected by a hinge on one side and a lock on the opposite side.
  • the chamber (3) focuses directly on the analysis plate (8).
  • the analysis plate (8) is sealed and transparent, is an entire piece and comprises separate circular containers (9), which are made of a sealing and impermeable material and have holes (10).
  • the analysis plate (8) is sealed and transparent having a removable lid (11) which is fitted to the base with the containers by a screw mechanism that joins and secures the two pieces ( lid and base with containers) and seal the liquid outlet.
  • the analysis plate (8) used has 6 containers (9).
  • the assay plate is also centrifuge (12) having deep and circular containers (13).
  • the number of LEDs (4) will range from 4 to 6.
  • the device power supply described above is a battery.
  • the method of detecting immunological agglutination of blood samples using the device described above comprises the following steps:
  • Each reagent is placed in the respective containers on the assay plate and then the blood of the patient to be analyzed, both in their respective proportions.
  • the device activates the camera (3), the LEDS (4) and the motor (7) according to the following steps:
  • the motor (7) rotates the platform (6) for a period of 60 to 130 seconds, during which time the reaction takes place;
  • the camera image is sent to a mobile device, which in turn stores this image
  • the classification algorithm classifies the occurrence or non-occurrence of agglutination according to the standard deviation value obtained in each of the test containers.
  • the ratio of blood to reagents is a drop of whole blood one quarter the size of the reagent drop.
  • the image processing techniques employed comprise the following steps:
  • the classification algorithm classifies as agglutinated.
  • the classification algorithm classifies as unglued.
  • the results are sent by SMS or email.
  • the detection of blood type by ABO and Rh determination tick fever, Syphilis; Mononucleosis; hospital infections; streptococcal bacteria; Meningitis and pneumonia.
  • the present invention is a novel device and method of use for identifying certain antigens and antibodies present in the blood.
  • any blood transfusion expert prior to administering a blood transfusion, it is essential to perform some pre-transfusion tests, such as the ABO and D (Rh) determination; performing the ABO reverse test; Rh (C, c, E and e) and Kell (K) phenotype; complete phenotype (Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran, Kidd and Xg); antibody screening; antibody identification (if antibody screening is positive) and cross-proof.
  • Rh ABO and D
  • Rh Rh (C, c, E and e) and Kell (K) phenotype
  • complete phenotype Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran, Kidd and Xg
  • antibody screening antibody identification (if antibody screening is positive) and cross-proof.
  • this methodology will reduce the time to obtain results for each of these tests, allowing them to be adapted to emergency situations where time is of prime importance; It will also enable the physical reduction of the final system to be developed.
  • the system developed is small in size so that it is portable and inexpensive.
  • this system was developed in two ways, one with the incorporation of a portable computer, such as a tablet or mini-pc and another with the possibility of operating only with a portable phone (smartphone), which with a developed application will perform all analysis of the test performed and results obtained.
  • This application may be used with the system, which will perform all tests automatically, or may also be used without the system, where for example in underdeveloped countries they could acquire the application and even if they performed the test manually, they would always have a non-subjective result, not subject to the error of human interpretation.
  • the device of the present invention consists of a portable device composed of two parts, the upper part (1), closed by a lid (2), and the lower part (5).
  • the upper part (1) comprises a digital camera (3) which is fixed in the center of the upper part, focusing directly on the region of the sample to be analyzed, surrounded by illumination, and may have between 4 and 6 LEDs (4) for a good image visualization and consequently of the occurrence or not of agglutination.
  • the LEDs will illuminate the analysis plate (8) at the bottom of the device (5), specifically the rotating platform (6).
  • the lower part of the device (5) comprises a motor (7), which is connected to the rotating platform (6), which securely fits the respective plate containing the sample to be analyzed (8).
  • the rotating platform (6) securely fits the closed analysis plate (8) with six separate containers, which are sealed and impermeable and have a hole (10).
  • the camera is connected to a laptop or other mobile device, such as a phone (smartphone) or tablet via USB, Wireless or Bluetooth, which analyzes images captured using image processing techniques.
  • a laptop or other mobile device such as a phone (smartphone) or tablet via USB, Wireless or Bluetooth, which analyzes images captured using image processing techniques.
  • the method of detecting immunological agglutination of blood samples uses the device described above and comprises the following steps: (a) Each reagent is placed in the respective containers on the assay plate (8) and then the patient's blood one wants to analyze both in their respective proportions, ie 50 ⁇ l of each reagent and 1 small drop of whole blood, 1/4 the size of the reagent drop; (b) The test plate (8) is then placed on the device and secured to the rotating platform (6) so that it cannot move during the process as engine speeds (7) are high. .
  • the device is closed by joining the upper part of the device (1) with the lower part (5) and the device is switched on; d) The device activates the camera (3), the LEDS (4) and the motor (7) according to the following steps: i. Motor (7) rotates platform
  • the motor (7) stops and the LEDs (4) are switched on; iii.
  • Camera (3) captures the image only after 2 minutes so that weaker reactions are not hidden; e) LEDs (4) are off; f)
  • the camera image is sent to a mobile device, which in turn stores this image; g)
  • the image is processed by image processing techniques; h)
  • the classification algorithm classifies the occurrence or non-occurrence of agglutination according to the standard deviation value obtained in each of the test containers.
  • the image processing techniques used in the above-described device blood analysis method comprise the following steps: (a) Extract the green planes from the captured image, transforming the original 32-bit image into an 8-bit image for use; b) Blood and reagent mixtures were separated into two regions, designated particle region and background region, by assigning the value 1 (one) to all pixels belonging to an established range of values and assigning the value 0 ( zero) to all other pixels in the image that do not fall within this established range c) Calculate the threshold value for each pixel based on statistics of the adjacent pixel using a default 32-bit wide kernel.
  • the value 1 (one) is assigned to the holes in the particles corresponding to the mixtures of blood and reagent; e) The particles of 1 (one) are then removed to remove background noise from the image and ensure that only particles from the test containers are left at the end; (f) the particles at the boundaries of the image are removed by filling the position with the same value as the adjacent pixel to ensure that only particles remaining in the test containers are left to analyze; g) Calculate the image metrics CenterofMassX and CenterofMassY, which together give the coordinates of the center of mass of each particle in the image; (h) Extract the light planes from the original image and transform the image into an 8-bit image which may be used by other functions.
  • the object is referenced in the image that constitutes an identifying mark of the order in which the test was performed, keeping a profile of this object and looking for that object in each of the images that the program analyzes, presenting its coordinates and calculating the distances to other objects; j) Six containers are identified in each image and the coordinates of each one are presented in order to calculate the distances mentioned above; k) A particular region of the image defined by the programmer is quantified using each of the container coordinates given in the previous function to quantify a set of metrics such as pixel mean, minimum value, maximum value, standard deviation and analyzed area as the value the standard deviation determines whether or not agglutination occurred in each of the test containers;
  • the classification algorithm classifies as unglued. On the other hand, if the standard deviation calculated by is greater than 16, the classification algorithm classifies as agglutinated.
  • this system utilizes the slide test which is a quick test for results and is perfectly suited to emergency situations; mixing is performed completely automatically, with no user intervention or associated human errors; given the construction of the assay plate and containers, there is no contamination between samples; The whole process of reading and interpreting results is also automatic and optimized, which again reduces the human errors associated with the test procedure.
  • the entire procedure takes approximately 3 minutes and the results are reliable and accurate, with no associated human errors.
  • the device due to its construction, the device has small dimensions, perfectly suited to emergency situations.
  • Figure 1 shows a representation of the device where (5) corresponds to the lower part, (1) to the upper part; (3) the chamber; (4) LEDs; (8) the analysis plate; (6) the rotary platform; (7) the engine and (2) the bonnet.
  • Figure 2 illustrates an analysis plate representation (8).
  • FIG. 3 illustrates Representation of the analysis plate (8) and its cover (11).
  • FIG 4 illustrates a representation of the centrifuge plate (12) with its containers (13).
  • Figure 5 illustrates a representation of the lid centrifuge plate (11).
  • the device of the present invention consists of a portable device consisting of two parts, the upper (1) and the lower (5).
  • the upper part (1) comprises a digital camera (3) which is fixed in the center of the upper part, focusing directly on the region of the sample to be analyzed, surrounded by illumination, and may have between 4 and 6 LEDs (4) for a good image visualization and consequently of the occurrence or not of agglutination.
  • the LEDs will illuminate the analysis plate (8) at the bottom of the device (5), specifically the rotating platform (6).
  • the lower part of the device (5) comprises a motor (7), which is connected to the rotating platform (6), which securely fits the respective plate containing the sample to be analyzed (8).
  • the board may be test (8) or centrifuge (12), ie the containers are deeper.
  • the camera is connected to a laptop or other mobile device, such as a phone (smartphone) or tablet via USB, Wireless or Bluetooth, which analyzes images captured using image processing techniques.
  • a laptop or other mobile device such as a phone (smartphone) or tablet via USB, Wireless or Bluetooth, which analyzes images captured using image processing techniques.
  • the device is closed due to the existence of a lid (2), with no ambient light entering, which prevents the existence of interferences of artifacts in the image, which could compromise all the analysis performed, giving a wrong blood type result. .
  • the rotating platform (6) securely fits its closed analysis plate (8) with six separate containers, which have holes made of a sealing and impermeable material (10).
  • the upper part (1) and the lower part (5) of the device may be connected by a hinge on one side and a lock on the opposite side.
  • the engine can reach speeds between 0 and 13446 rpm.
  • Motor mixing and activation is performed via a push button and there is a potentiometer to adjust the engine speed for analysis or centrifugation and a timer to control the timing of each test.
  • the rotating platform is the base part of the system that helps to promote the mixing of the components that are in the plate, since it is directly connected to the motor.
  • This base piece has a simple snap-in system to allow entry and exit of test and centrifuge plates.
  • the camera and LEDs are adequately protected by a snap-on housing that allows easy access to both for later LED repairs and replacements if required.
  • both the system and the camera require power, which is easily solved with a battery.
  • the plates have two possibilities for introducing liquids: one in which the plate is completely fixed and has in each container a small hole sealed by an impermeable material allowing only the passage of a syringe for the introduction of blood and reagent, not allowing blood to escape even during the mixing process where speeds are high; another where the plate is detachable and has a lid that comes out and allows the introduction of blood and reagent, and can be fitted again, through a thread in which turning the lid on the piece fixes the pieces, so that there is no blood leakage. and reagent, or mixtures between containers.
  • the sealing mechanism consists of a thread that allows to join both parts (lid and base with containers) completely sealing the liquid outlet.
  • Both plates are properly sealed so that there is no contamination or mixing between blood containers and reagents and are transparent so that the image is easily captured.
  • Containers are separated and watertight (insulated), which allows no contamination between samples - in the claimed device, blood will only be introduced through the small holes that each container has, and it is not necessary to open the assay plate;
  • the motor Given the speed at which the motor can reach, if the blood needs to be centrifuged, it can be done on the device to obtain plasma separated from its components and use it for some tests. For this, a centrifuge plate is used.
  • Container walls are circular so that if blood and reagents are deposited, they will always have a tendency to drip / sink to the bottom of the container and deposit / accumulate there. Thus, the liquid will always be deposited at the base of the container and a good area with the reaction to analyze.
  • the base of the containers may not be completely round.
  • the base of the container is flat or flat to facilitate visualization of reactions between the blood and the reagent.
  • the plate is in its present shape, with some concavity, having the base of the flat container it is possible to use the same plate completely straight.
  • a drop of blood 1/4 the size of the reagent drop or plasma should be introduced, depending on the test in question.
  • the method of analysis of the blood sample comprises the following steps: (a) Each reagent is placed in the respective containers (9) of the assay plate (8) and then the blood to be analyzed, both in their proportions. ; (b) The analytical plate (8) is then placed on the device and attached to the rotating platform (6) to that there is no possibility of moving during the process as motor speeds (7) are high. c) The device is closed by joining the upper part of the device (1) with the lower part (5) and the device is turned on, adjusting the speed as recommended for the test; d) The device activates the camera (3), the LEDS (4) and the motor (7) according to the following steps: i. Motor (7) rotates platform
  • the motor (7) stops and the LEDs (4) are switched on; iii.
  • Camera (3) captures the image only after 2 minutes so that weaker reactions are not hidden; e) LEDs (4) are off; f)
  • the camera image is sent to a mobile device, which in turn stores this image; g)
  • the image is processed by image processing techniques; h)
  • the classification algorithm classifies the occurrence or non-occurrence of agglutination according to the value of standard deviation obtained in each of the test containers.
  • the recommended amount of blood is placed in a centrifuge plate in each of the required containers;
  • the system is opened and the centrifuge plate (12) is placed in it, well fitted so that it does not leave its place;
  • Image processing techniques for detecting the occurrence of agglutination and thereby determining the test result under analysis comprise the following steps: (a) Extract the green planes from the captured image, transforming the original 32-bit image into an 8-bit image for use; b) Blood and reagent mixtures were separated into two regions, designated particle region and background region, by assigning the value 1 (one) to all pixels belonging to an established range of values and assigning the value 0 ( zero) to all other pixels in the image that do not belong to this set range; c) The threshold value for each pixel is calculated based on statistics of the adjacent pixel using a default 32-wide and 32-high kernel with a default deviation factor of 0.20; d) In the image, the value 1 (one) is assigned to the holes in the particles corresponding to the mixtures of blood and reagent; e) The particles of 1 (one) are then removed to remove background noise from the image and ensure that only particles from the test containers are left at the end; (f) the particles at the boundaries of the image are removed
  • Extracting the light planes from the original image transforms the image into an 8-bit image that can be used by other functions;
  • a certain region of the programmer-defined image is quantified using each of the container coordinates given in the previous function to quantify a set of metrics such as pixel mean, minimum value, maximum value, standard deviation, and analyzed area because the deviation value It is the pattern that determines whether or not agglutination has occurred in each of the test containers.
  • Image processing techniques are developed with Labview software as well as the C # and C programming language so that they can be used by different mobile devices. The ability to have the app on a mobile device enables it to be used anywhere in the world.
  • the software developed, as referred to, uses image processing techniques to detect agglutination and classification algorithms to determine the results of the tests performed.
  • the application has as main functions:
  • Image Buffer Store a copy - allows you to save the original image captured by the camera to keep it intact for later use;
  • RGB Green Plane extracts green color planes from the captured image, allowing you to transform the original 32-bit image into an 8-bit image so that it can be used for further processing functions;
  • Auto Threshold Clustering This function applies a threshold based on statistical techniques called clustering and is used to separate blood and reagent mixtures into two regions, called a "particle region" and a "background region”. .
  • This process consists of changing all pixels that belong to a certain established value range (called threshold range) by changing all other pixels in the image to zero (0). It is important to note that the function is automatic and that you do not have to specify the range values.
  • To set the threshold the function automatically uses the histogram values; Local Threshold: Niblack - In this function the threshold value for each pixel is calculated based on statistics of the adjacent pixel. A 32 wide and 32 high default kernel is used, with a default deviation factor of 0.20. This function is extremely important for isolating the particles to be analyzed. At the end of the application of this function there are then particles corresponding to the mixtures of blood and reagent isolated from the rest of the image;
  • Particle Analysis - This function is extremely useful as it provides a series of metrics about the image, such as CenterofMassX and CenterofMassY, which together give the center of mass coordinates of each particle in the image; the center of mass X is a coordinate that together with the center of mass y give a position on the particle (blood / reagent mixture) that corresponds to the center of mass of that particle - is The particle pixel mass is averaged and the value is obtained according to the following formulas: r, * v m ii + ⁇ 2 ⁇ 2 + m 3 x 3 + - + m n x n
  • Image Buffer retrieve Copy - to return the original image stored in the first function presented for use by the following functions;
  • HSL Luminance Plane extracts light planes from the original image and allows you to once again transform the image into an 8-bit image that can be used by other functions;
  • Pattern Matching This function is central to determining the test result. It basically consists of referencing an object in the image that actually constitutes an identifying mark of the order in which the test was performed. The function saves a profile of this object and will try to search for that object in each of the images that the program analyzes. Once it finds the reference object it returns its coordinates and allows them to calculate distances to other objects (in this case each of the particles corresponding to the test containers). Knowing the distances, you order them and you have the correct order of test analysis and the result of the test performed, which will then be given by the classification algorithm; Geometric Matching - This function associated with the previous one helps in determining the test result.
  • the function will identify in each image six containers and return the coordinates of each one. Through the coordinates of each of them, the distances referred to above (from the reference object to each container) are calculated. Thus the correct order of test analysis is known;
  • Classification Algorithm The classification algorithm classifies whether or not agglutination occurs according to the standard deviation value obtained in each of the test containers. If standard deviation is greater than 16, classifies as agglutinated, if standard deviation is less than 16, classifies as unglued. Furthermore, depending on the combination of results between agglutination and non-agglutination, for each test performed, it is possible to identify the result of the test, whether it be a blood group, an antibody, a compatibility or a disease.
  • the boundary particle removal function eliminates particles that touch the image boundaries, that is, the outer boundaries of the image. That is, if the particle touches the borders of the image on the sides, it is eliminated. This is used to eliminate the circle made by the base of the system that is captured by the camera and that does not count for image analysis. No values are used, just touch those borders of the image.
  • the developed Image Processing techniques and other algorithms can be used in mobile devices such as tablets and portable phones with Windows Phone, Android and iOS operating system. These applications are essentially based on the capture of an image by the mobile device and the processing of that image using the developed image processing techniques; or there is the possibility of the image capture being performed by the system camera and sent by Bluetooth / Wireless to the mobile device, where the image processing of the image sent with the developed application is performed there.
  • the software described above also allows the sending of electronic message and sms to a mobile phone with the results of the tests performed, allowing that, in case the tests are being performed outside the laboratory, the preparation of a unit can be anticipated. compatible blood
  • results are presented for the ABO and RhD group test and for the RhD phenotype determination.
  • the test for group ABO and RhD considering that the occurrence of agglutination identifies the present antigen, we have a set of possible results, some of which are presented in table 1.
  • Analyzing table 1 we have which for Example 1, for example, agglutinated in the presence of Anti-A, Anti-AB and Anti-D Reagent, indicating the presence of antigens A and D. As D indicates whether it is Rh positive or Rh negative, the occurrence of agglutination indicates positivity, the result of this test is then A Positive. The same logic will apply to the remaining examples.
  • Example 4 results in The Positive, because the only reagent with which the blood agglutinated was in the presence of the Anti-D reagent, indicating Rh positivity and indicating that the remaining antigens are not present, so they are treated. if it is a positive O or zero.
  • RhD phenotype test the procedure is similar. Agglutination identifies the presence of antigen and as such by analyzing one of the examples, for example Example 2, taking into account that it agglutinated in the presence of Anti-D, Anti-C, Anti-c and Anti-e reagents, not binding to The remaining phenotype is the DcCe. Table 2 - Results for phenotype testing with the classification algorithm

Abstract

O presente pedido descreve um novo dispositivo e respetivo método de utilização, que permite a identificação de alguns antigénios e anticorpos presentes no sangue. O dispositivo da presente invenção consiste num dispositivo fechado, composto por duas partes, em que a parte superior (1) compreende uma câmara (3), rodeada de LEDs (4) que iluminam a placa de análise (8) que se encontra suportada pela plataforma rotativa (6). Por sua vez a plataforma rotativa está ligada a um motor (7) que irá promover a rotação da mesma para mistura dos reagentes com o sangue. Após um período de tempo, a câmara (3) irá captar a imagem resultante e enviar para um programa de computador que irá analisar a mesma, através de técnicas de processamento de imagem.

Description

DESCRIÇÃO
"DISPOSITIVO E MÉTODO DE ANÁLISES DE SANGUE POR
PROCESSAMENTO DE IMAGEM"
Domínio técnico
A presente invenção refere-se um dispositivo de deteção de aglutinação imunológica. Mais especificamente, consiste num dispositivo que permite a deteção dos diferentes grupos sanguíneos, assim como de algumas doenças sanguíneas através da aglutinação das células sanguíneas através de técnicas de processamento de imagem.
Antecedentes
Atualmente, a determinação do grupo sanguíneo, em situações de emergência, é um teste moroso tendo em conta a necessidade imediata de sangue. Nestas situações, a prática corrente consiste em administrar o tipo de sangue O Negativo, dado constituir menor risco de incompatibilidade pois é considerado o dador universal. No entanto, apesar de o risco ser menor, ainda existem possíveis reações que podem ser evitadas com a administração de um tipo de sangue compatível com o do paciente, desde a primeira unidade de sangue a transfundir.
A presente invenção msere-se na area determinação alguns antigénios e anticorpos presentes no sangue paciente, utilizando métodos que se adequam a situações emergência de forma a tornar a determinação mais rápida.
Os glóbulos vermelhos possuem na sua superfície uma variedade de antigénios relevantes para a transfusão de sangue. Estes antigénios estão agrupados em sistemas como ABO, D (Rh) , Kell, Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran, Kidd e Xg, sendo os sistemas ABO e D (Rh) os mais relevantes no âmbito das transfusões.
A transfusão de sangue de um individuo para outro, há décadas atrás, permitiu verificar a importância das transfusões e as incompatibilidades existentes. A pessoa transfundida frequentemente ficava doente e ocasionalmente acabava por morrer após a transfusão. Assim, descobriu-se que existiam diferentes antigénios na superfície dos glóbulos vermelhos e anticorpos no plasma e que a transfusão de sangue de indivíduos com diferentes antigénios resultava na aglutinação do sangue devido à ocorrência de reação antigénio-anticorpo . O sistema ABO é então descrito, e inclui os tipos A, B, AB e O. Indivíduos com tipo A têm nos seus glóbulos vermelhos o antigénio A, enquanto no seu plasma contém anticorpos anti-B. Indivíduos do tipo B possuem nos glóbulos vermelhos antigénios do tipo B e no seu plasma anticorpos do tipo anti-A. Indivíduos do tipo AB possuem quer antigénios do tipo A, quer antigénios do tipo B e não possuem anticorpos no seu plasma. E finalmente, indivíduos do tipo O, ou mais corretamente tipo 0 (zero), não possuem antigénios nos glóbulos vermelhos e possuem anticorpos anti-A e anti-B no seu plasma.
O sistema D (Rh) é o segundo mais importante no âmbito das transfusões, sendo normalmente descrito em conjunto com o sistema ABO com o sufixo "positivo" ou "negativo", como por exemplo, AB positivo, O negativo. A sua importância deve-se à sua grande capacidade de criar aglutinação quando administrado a um tipo incompatível, como por exemplo, administrar um Rh positivo a um indivíduo Rh negativo. Para além destes dois sistemas mais significativos para a transfusão de sangue há muitos outros que estão presentes na superfície dos glóbulos vermelhos. Há alguns antigénios que são extremamente raros, enquanto outros podem ser encontrados na maioria da população. O sistema Kell encontra-se entre os menos raros, seguindo-se o Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran e Xg.
Os testes de determinação de tipos de sangue têm como base a reação de aglutinação. Nestes testes, o sangue do indivíduo é misturado com reagentes específicos que, por exemplo, identificam os antigénios presentes no sangue, como no caso dos reagentes anti-A, anti-B, anti-AB e anti- D. Assim, os glóbulos vermelhos presentes no sangue do indivíduo vão possuir determinados antigénios que em contacto com cada um dos reagentes, que contém anticorpos, vão despoletar reações conforme o tipo de antigénios presentes. Cada uma das reações ocorrida é observável a olho nu e através de processamento de imagem, no caso deste trabalho .
De modo a evitar problemas aquando a transfusão sanguínea, tem-se vindo a desenvolver um variado número de soluções. De acordo com o pedido de patente US 6,330,058, o sistema desenvolvido realiza a análise de sangue ABO e D (Rh) através de um método espectrofotométrico .
O pedido de patente US 8,318,439 apresenta um sistema capaz de realizar análises de tipo de sangue tais como determinação ABO e D (Rh) , fenótipos, prova reversa, prova cruzada, pesquisa de anticorpos e identificação de algumas doenças como malária, febre tifóide. Para tal utiliza deteção óptica que pode incluir transmitância e espectroscopia de refletância, turbidimetria - onde a luz é medida a um ângulo de 180 graus a partir incidente nefelometria - onde a luz é medida a 90 graus a partir de incidentes, ou algum outro de um ângulo a partir do feixe incidente, incluindo a frente dispersão e costas - laser espectroscopia de espalhamento, ou observação visual. Verifica-se que este sistema, para além de ser diferente da presente invenção, é um processo mais moroso e não identifica os antigénios presentes no sangue do individuo. Verifica-se ainda que este sistema requer a sua utilização apenas em laboratório, não se adequando a situações de emergências .
O documento de patente US 8,053,226 refere um sistema que realiza fenótipos e identificação de anticorpos com testes de fluxo lateral. A leitura dos resultados é realizada a olho nu ou através de uma câmara CCD. A diferença entre a nova invenção e este documento consiste no facto de, descrever um teste de fluxo lateral enquanto a nova invenção refere um teste em lâmina.
O documento de patente EP 1397679, refere-se a um dispositivo clinico de diagnóstico inteligente para diagnosticar doenças de acordo com sintomas associados, mas também para realizar análises de sangue ABO e Rh. Para além disso realiza testes de fenótipos e de identificação de doenças como HIV e sífilis. Este dispositivo utiliza microarrays e adapta-se às tecnologias utilizadas atualmente em laboratórios. Verifica-se que a metodologia e respetiva tecnologia são diferentes da nova invenção.
O documento de patente EP 1797426 apresenta um sistema que utiliza uma tecnologia baseada numa deteção microbalança de cristal de quartzo (quartz crystal microbalance QCM) . Esta tecnologia é utilizada para obter uma monitorização rápida dos tipos de sangue diretos e indiretos, realizando também o teste da hepatite. O sistema é totalmente diferente do que se pretende patentear.
Por sua vez, os documentos de Moreira, V. et al, referem-se a um dispositivo portátil de análise sanguíneas que incorpora no seu interior uma câmara que capta a imagem que é refletida por um espelho que se encontra numa posição lateral à placa a analisar. A placa de análise por sua vez é movimentada por uma carne - colocada na direção vertical, acoplada a um veio horizontal de um motor elétrico rotativo - que ao rodar, a velocidade constante, o respetivo perfil faz com que a placa horizontal oscile num movimento de subida e descida de forma que a mistura se realize. O sistema difere da presente invenção dado a aquisição de imagem ser feita com recurso a um espelho entre a câmara e a placa de amostras. Tal facto poderá levar à ocorrência de imprecisões de leitura (distorção da imagem adquirida e que não é compensada pelo sistema) , que depois poderão levar a uma análise com possíveis lapsos. Acrescenta-se ainda que a colocação da placa tem que obedecer a um guiamento mecânico da placa e parte da placa de análise não fica abrangida na totalidade o que levará a que as reações para análise também não fiquem abrangidas, resultando numa análise equívoca e problemática para o paciente. Acrescenta-se ainda que a invenção descrita nesses documentos refere que a seleção da área a analisar é manual.
A presente invenção consiste num novo sistema que permite automatizar a leitura e interpretação de resultados, que são uma das grandes fontes de erros na administração de sangue incompatível. O tempo de determinação é menor face aos documentos identificados anteriormente, uma vez que utiliza o teste em lâmina conjugado com técnicas de processamento de imagem que também não constituem um acréscimo de tempo à realização do teste.
O teste em lâmina é o teste de determinação de tipos de sangue que apresenta resultados num intervalo de tempo mais curto e com um procedimento bastante simples:
Coloca-se nas lâminas de vidro limpas as letras convenientes de forma a identificar o teste a realizar;
2. Pipeta-se uma gota de cada um dos reagentes nas lâminas ;
Ao lado de cada gota de reagente adiciona-se uma gota de sangue total, com 1/4 das dimensões da gota de reagente, ou plasma dependendo do teste em causa;
Utilizando uma vareta de mistura, mistura-se uniformemente o reagente e o sangue, ou plasma numa área de 2,5 cm2 ;
5. Verifica-se macroscopicamente os resultados, de forma a detetar sinais de aglutinação enquanto se faz rodar a lâmina .
Na maioria dos casos, a aglutinação ocorre em poucos segundos, mas para não omitir antigénios ou anticorpos mais fracos, interpreta-se os resultados passados apenas 2 minutos, tal como indicado na bula de referência do procedimento de teste em lâmina. A interpretação dos resultados está dependente do tipo de teste em análise, mas basicamente é determinada pela combinação de ocorrência ou não ocorrência de aglutinação.
A ocorrência de aglutinação identifica o antigénio ou anticorpo em análise, enquanto a não ocorrência significa que no sangue analisado não está presente o antigénio ou anticorpo em estudo. No caso da prova cruzada, a ocorrência de aglutinação significa que irá ocorrer reação entre o dador e o recetor pelo que não será indicado realizar aquela transfusão de sangue. Uma vez que atualmente se analisa os resultados a olho nu, isto é, de um modo visual, podendo existir a possibilidade de se ter uma interpretação errada do resultado, propõe-se o dispositivo desenvolvido para que através da captura dos resultados em forma de imagem e de um programa de computador desenvolvido para o efeito, se obtenha a correta identificação da aglutinação.
Não obstante, a contemplação de novos testes, como prova reversa, prova cruzada, fenótipos, pesquisa e identificação de anticorpos que são igualmente necessários e essenciais para a realização de uma transfusão de sangue, mesmo em situações de emergência, ainda não foi publicada nem revelada à comunidade cientifica, e apesar de já haver vários esforços para automatizar estas técnicas, como se pode ver nas patentes acima citadas, estes sistemas apresentam ainda tempos de obtenção de resultados superiores aos esperados com a metodologia apresentada.
Esta tecnologia permite ainda a identificação de algumas doenças, tais como, Febre tifóide, Brucela, Febre da carraça, Sífilis, Mononucleose, Infeções hospitalares, Bactéria streptococcus , Meningite e Pneumonia que embora outros sistemas sejam capazes de detetar algumas delas, a metodologia e o equipamento são diferentes sendo que no caso das doenças Brucela, Febre da Carraça, Mononucleose, Meningite e Pneumonia, não foi encontrado qualquer sistema que permita esta análise rápida.
Sumário
No presente pedido é descrito num dispositivo portátil de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas, que permite a identificação de alguns antigénios e anticorpos presentes no sangue, caracterizado por compreender :
uma parte superior (1) fechada com uma tampa (2), composta por uma câmara (3) que se encontra centrada, rodeada de LEDS (4) e ligada a um computador portátil ou outro dispositivo móvel que analisa as imagens captadas através de técnicas de processamento de imagem;
- uma parte inferior (5), que por sua vez compreende uma plataforma rotativa (6) ligada a um motor (7) onde se fixa a placa de análise (8);
- uma fonte de alimentação.
Numa forma de realização preferencial, o dispositivo apresenta ainda uma ligação ao computador portátil ou outro dispositivo móvel ser efetuada via USB, Wireless ou Bluetooth, nomeadamente um telefone portátil (smartphone) ou um tablet.
Numa outra forma de realização preferencial, a câmara (3) do referido dispositivo incide diretamente sobre a plataforma rotativa (6) . Ainda numa outra forma de realização preferencial, a parte superior (1) e a parte inferior (5) do dispositivo estão ligadas por uma dobradiça de um dos lados e por um fecho no lado oposto.
Numa forma de realização preferencial, a câmara (3) incide diretamente sobre a placa de análise (8) .
Numa outra forma de realização preferencial, a placa de análise (8) é vedada e transparente, é uma peça inteira e compreende contentores circulares (9) separados, que são constituídos por um de material vedante e impermeável e que possuem orifícios (10) .
Ainda numa outra forma de realização preferencial, a placa de análise (8) é vedada e transparente, possuindo uma tampa (11) amovível, que é encaixada na base com os contentores através de um mecanismo de rosca que junta e fixa as duas peças (tampa e base com contentores) e veda a saída de líquido .
Numa forma de realização preferencial, a placa de análise (8) utilizada possui 6 contentores (9) .
Numa outra forma de realização preferencial, a placa de análise é também de centrifugação (12), possuindo contentores circulares e profundos (13) .
Ainda numa forma de realização preferencial, o número de LEDs (4) variar entre 4 a 6. Numa forma de realização preferencial, a fonte de alimentação do dispositivo descrito anteriormente é uma bateria .
Numa forma de realização preferencial, o método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas, utilizando o dispositivo descrito anteriormente compreende os seguintes passos:
a) Coloca-se cada um dos reagentes nos respetivos contentores da placa de análise e, de seguida, o sangue do paciente que se quer analisar, ambos nas respetivas proporções ;
b) De seguida, coloca-se a placa de análise (8) no dispositivo, fixando-a na plataforma rotativa (6);
c) Fecha-se o dispositivo, unindo a parte superior do dispositivo (1) com a parte inferior (5) e liga-se o dispositivo ;
d) O dispositivo ativa a câmara (3), os LEDS (4) e o motor (7), segundo as seguintes etapas:
i. O motor (7) movimenta rotativamente a plataforma (6) por um período entre 60 a 130 segundos, período no qual decorre a reação;
ii. O motor (7) pára e os LEDs (4) são ligados;
iii. Passados 2 minutos, a câmara (3) capta a imagem; e) Os LEDs (4) são desligados;
f) A imagem da câmara é enviada para dispositivo móvel, que por sua vez armazena essa imagem;
g) A imagem é tratada através de técnicas de processamento de imagem;
h) O algoritmo de classificação classifica a ocorrência ou não ocorrência de aglutinação conforme o valor de desvio padrão obtido em cada um dos contentores de teste. Numa outra forma de realização preferencial, a proporção entre sangue e reagentes consistir em uma gota de sangue total com um quarto das dimensões da gota de reagente.
Ainda numa outra forma de realização preferencial, as técnicas de processamento de imagem utilizadas compreendem as seguintes etapas:
a) Extração dos planos de cor verde da imagem captada, transformando a imagem original de 32 bits numa imagem de 8 bits para que possa ser utilizada;
b) Separação das misturas de sangue e reagente em duas regiões, designadas de região partícula e região fundo, através da atribuição do valor 1 (um) a todos os pixéis que pertencem a um intervalo de valores estabelecido e atribuindo o valor 0 (zero) a todos os outros pixéis na imagem que não pertencem a esse intervalo estabelecido;
c) Cálculo do valor de limite para cada pixel com base em estatísticas do pixel adjacente, utilizando uma matriz (kernel) por defeito, de 32 de largura e 32 de altura, com um fator de desvio que por defeito é 0.20;
d) Na imagem, atribuição do valor 1 (um) de pixel aos buracos existentes nas partículas correspondentes às misturas de sangue e reagente;
e) Em seguida eliminação as partículas com o valor de 1 (um) pixel para retirar o ruído de fundo da imagem e garantir que no final só restam as partículas referentes aos contentores de testes;
f) Remoção das partículas que estão nas fronteiras da imagem, preenchendo a posição com o mesmo valor do pixel adjacente, de forma a garantir que apenas restam para analisar as partículas referentes aos contentores de testes ; g) Cálculo das métricas acerca da imagem CenterofMassX e CenterofMassY, que juntas dão as coordenadas do centro de massa de cada uma das partículas na imagem;
h) Extração dos planos de luz da imagem original e transformação da imagem numa imagem de 8 bits, que passa a poder ser utilizada por outras funções;
i) Referenciação do objeto na imagem que constitui uma marca identificadora da ordem pela qual o teste foi realizado, guardando um perfil desse objeto e procurando por esse objeto em cada uma das imagens que o programa analisar, apresentando as suas coordenadas e calculando as distâncias aos outros objetos;
j) Identificação em cada imagem seis contentores e apresentação das coordenadas de cada um deles de modo a calcular as distâncias anteriormente referidas;
k) Quantificação de uma determinada região da imagem definida pelo programador, utilizando cada uma das coordenadas dos contentores dada na função anterior para quantificar um conjunto de métricas como média dos pixéis, valor mínimo, valor máximo, desvio padrão e área analisada pois o valor do desvio padrão é que determina se ocorreu ou não aglutinação em cada um dos contentores de teste.
Numa forma de realização preferencial, se o desvio padrão for superior a 16, o algoritmo de classificação classifica como aglutinado.
Numa outra forma de realização preferencial, se o desvio padrão for inferior a 16, o algoritmo de classificação classifica como não aglutinado.
Ainda numa outra forma de realização preferencial, os resultados são enviados por SMS ou e-mail. Numa forma de realização preferencial, a deteção do tipo de sangue através de determinação ABO e Rh; febre da carraça, Sífilis; Mononucleose; infeções hospitalares; bactérias Estreptococos; Meningite e Pneumonia.
Descrição geral
A presente invenção consiste num novo dispositivo e respetivo método de utilização, que permite a identificação de alguns antigénios e anticorpos presentes no sangue.
Como é do conhecimento de qualquer especialista na área de transfusão de sangue, antes de administrar uma transfusão sanguínea é essencial realizar alguns testes pré- transfusionais, como por exemplo a determinação ABO e D (Rh) ; realização da prova reversa ABO; fenótipo Rh (C, c, E e e) e Kell (K) ; fenótipo completo (Duffy, Kidd, Lewis, P, MNS, Lutheran, Kidd e Xg) ; pesquisa de anticorpos; identificação de anticorpos (se a pesquisa de anticorpos der positiva) e prova cruzada. Estes testes são fundamentais para que não ocorra qualquer tipo de problema derivado da transfusão.
Com o objetivo de desenvolver um sistema que permita obter os resultados dos testes indicados anteriormente de uma forma rápida, assim como de obter resultados relativos aos testes à febre tifóide; brucela; febre da carraça; sífilis; mononucleose; infeções hospitalares; bactéria streptococcus ; meningite e pneumonia, desenvolveu-se um novo dispositivo que utiliza a metodologia da lâmina. Estas doenças poderão ser detetadas neste novo dispositivo e metodologia, recorrendo também aos testes já existentes para cada doença, nomeadamente: teste Widal; teste Wright; teste Weil-Felix (febre da carraça) ; VDRL (Sífilis); Mononucleose; Slidex MRSA e MSSA (infeções hospitalares); Slidex Stepto Plus (bactéria streptococcus ); Slidex Meningite-Kit5 (Meningite) e Slidex pneumo-Kit (Pneumonia) .
Comparativamente com documentos e sistemas já existentes, esta metodologia permitirá diminuir os tempos de obtenção de resultados para a realização de cada um destes testes, permitindo a sua adequação a situações de emergência em que o tempo é um fator de primordial importância; possibilitará também a diminuição física do sistema final a desenvolver.
Permite também a realização de testes rápidos de algumas doenças que os atuais sistemas não compreendem. Para além disso, o facto de a aplicação estar desenvolvida para diferentes sistemas operativos permitirá a sua utilização por uma maior gama de dispositivos o que irá permitir a adequação desta metodologia a qualquer parte do mundo, quer seja esta uma região subdesenvolvida ou desenvolvida. Dessa forma, pretende-se em poucos minutos ter um perfil completo do tipo de sangue do indivíduo e compatibilidades sanguíneas, bem como o estudo de algumas doenças que podem ser úteis dependendo do cenário clínico em que se encontre.
O sistema desenvolvido é de reduzidas dimensões para que seja portátil e de baixo custo. Assim, este sistema foi desenvolvido em duas vertentes, uma com a incorporação de um computador portátil, como um tablet ou mini-pc e outra com a possibilidade de funcionamento apenas com um telefone portátil ( smartphone ) , que com uma aplicação desenvolvida realizará toda a análise do teste realizado e obtenção dos resultados. Esta aplicação poderá ser utilizada com o sistema, que realizará todos os testes automaticamente, ou também poderá ser utilizada sem o sistema, em que por exemplo, em países subdesenvolvidos poderiam adquirir a aplicação e mesmo que realizassem o teste manualmente, teriam sempre um resultado não subjetivo, não sujeito ao erro de interpretação humana.
Dispositivo
O dispositivo da presente invenção consiste num dispositivo portátil composto por duas partes, a superior (1), fechada por uma tampa (2) , e a parte inferior (5) . A parte superior (1) compreende uma câmara digital (3) que se encontra fixa no centro da parte superior, incidindo diretamente sobre a região da amostra a analisar, rodeada de iluminação, podendo ter entre 4 a 6 LEDS (4) para uma boa visualização da imagem e consequentemente da ocorrência ou não de aglutinação. Os LEDS irão iluminar a placa de análise (8) que se encontra na parte inferior do dispositivo (5), mais especificamente na plataforma rotativa (6) . A parte inferior do dispositivo (5) compreende um motor (7), que está ligado à plataforma rotativa (6), onde se encaixa, de forma segura, a respetiva placa que possui a amostra a analisar ( 8 ) .
Na plataforma rotativa (6) encaixa, de forma segura, a placa de análise (8) fechada e com seis contentores separados, constituídos por material vedante e impermeável e que possuem um orifício (10) .
A câmara está ligada a um computador portátil ou a outro dispositivo móvel, como um telefone (smartphone) ou tablet através de USB, Wireless ou Bluetooth, que analisa as imagens captadas através de técnicas de processamento de imagem.
A incorporação de uma câmara ligada à internet com USB, Wireless ou Bluetooth permite o envio da imagem captada para os equipamentos mencionados no parágrafo anterior. Através de uma aplicação desenvolvida para diferentes sistemas operativos, a imagem vai poder ser utilizada em qualquer um desses equipamentos.
Métodos de análise
O método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas utiliza o dispositivo acima descrito e compreende os seguintes passos: a) Coloca-se cada um dos reagentes nos respetivos contentores da placa de análise (8) e, de seguida, o sangue do paciente que se quer analisar, ambos nas respetivas proporções, isto é 50 i de cada um dos reagentes e 1 gota pequena de sangue total, com ¼ das dimensões da gota de reagente; b) De seguida, coloca-se a placa de análise (8) no dispositivo, fixando-a na plataforma rotativa (6), para que não haja a possibilidade de se deslocar durante o processo dado as velocidades do motor (7) serem elevadas . c) Fecha-se o dispositivo, unindo a parte superior do dispositivo (1) com a parte inferior (5) e liga-se o dispositivo ; d) O dispositivo ativa a câmara (3), os LEDS (4) e o motor (7), segundo as seguintes etapas: i. O motor (7) movimenta rotativamente a plataforma
(6) por um período entre 60 a 130 segundos, período no qual decorre a reação; ii. O motor (7) pára e os LEDs (4) são ligados; iii. A câmara (3) capta a imagem somente após 2 minutos, para que não sejam ocultadas reações mais fracas; e) Os LEDs (4) são desligados; f) A imagem da câmara é enviada para dispositivo móvel, que por sua vez armazena essa imagem; g) A imagem é tratada através de técnicas de processamento de imagem; h) O algoritmo de classificação classifica a ocorrência ou não ocorrência de aglutinação conforme o valor de desvio padrão obtido em cada um dos contentores de teste .
Técnicas de processamento de imagem
As técnicas de processamento de imagem utilizadas no método de análise de sangue através do dispositivo acima descrito compreendem as seguintes etapas: a) Extraem-se os planos de cor verde da imagem captada, transformando a imagem original de 32 bits numa imagem de 8 bits para que possa ser utilizada; b) Separaram-se as misturas de sangue e reagente em duas regiões, designadas de região partícula e região fundo, através da atribuição do valor 1 (um) a todos os pixéis que pertencem a um intervalo de valores estabelecido e atribuindo o valor 0 (zero) a todos os outros pixéis na imagem que não pertencem a esse intervalo estabelecido c) Calcula-se o valor de limite para cada pixel com base em estatísticas do pixel adjacente, utilizando uma matriz (kernel) por defeito, de 32 de largura e 32 de altura, com um fator de desvio que por defeito é 0.20; d) Na imagem, atribui-se o valor 1 (um) aos buracos existentes nas partículas correspondentes às misturas de sangue e reagente; e) Em seguida eliminam-se as partículas com o valor de 1 (um) para retirar o ruído de fundo da imagem e garantir que no final só restam as partículas referentes aos contentores de testes; f) Removem-se as partículas que estão nas fronteiras da imagem, preenchendo a posição com o mesmo valor do pixel adjacente, de forma a garantir que apenas restam para analisar as partículas referentes aos contentores de testes; g) Calculam-se as métricas acerca da imagem CenterofMassX e CenterofMassY, que juntas dão as coordenadas do centro de massa de cada uma das partículas na imagem; h) Extraem-se os planos de luz da imagem original e transforma-se a imagem numa imagem de 8 bits, que passa a poder ser utilizada por outras funções; i) Referencia-se o objeto na imagem que constitui uma marca identificadora da ordem pela qual o teste foi realizado, guardando um perfil desse objeto e procurando por esse objeto em cada uma das imagens que o programa analisar, apresentando as suas coordenadas e calculando as distâncias aos outros objetos; j) Identificam-se em cada imagem seis contentores e apresentam-se as coordenadas de cada um deles de modo a calcular as distâncias anteriormente referidas; k) Quantifica-se uma determinada região da imagem definida pelo programador, utilizando cada uma das coordenadas dos contentores dada na função anterior para quantificar um conjunto de métricas como média dos pixéis, valor mínimo, valor máximo, desvio padrão e área analisada pois o valor do desvio padrão é que determina se ocorreu ou não aglutinação em cada um dos contentores de teste;
Algoritmo de classificação e resultados
Se o desvio padrão calculado pelo for inferior a 16, o algoritmo de classificação classifica como não aglutinado. Por outro lado, se o desvio padrão calculado pelo for superior a 16, o algoritmo de classificação classifica como aglutinado .
Vantagens do sistema
As grandes vantagens deste sistema baseiam-se nos seguintes aspetos : utiliza o teste em lâmina que é um teste rápido em obtenção de resultados e que se adequa perfeitamente a situações de emergência; a mistura é realizada de forma totalmente automática, não havendo intervenção do utilizador, nem erros humanos associados; atendendo à construção da placa de análise e dos contentores, não existem contaminações entre amostras; todo o processo de leitura e interpretação de resultados também é automático e otimizado, o que mais uma vez reduz os erros humanos associados ao procedimento de teste.
Assim, todo o procedimento demora aproximadamente 3 minutos e os resultados são fiáveis e precisos, não existindo erros humanos associados. Além disso, devido à sua construção, o dispositivo apresenta reduzidas dimensões, adequando-se perfeitamente a situações de emergência.
Breve descrição das figuras
Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem limitar o objeto do presente pedido.
A figura 1 ilustra uma representação do dispositivo em que (5) corresponde à peça inferior, (1) à peça superior; (3) a câmara; (4) aos LEDS; (8) à placa de análise; (6) à plataforma rotativa; (7) ao motor e (2) à tampa.
A figura 2 ilustra uma representação de placa de análise (8) .
A figura 3 ilustra Representação da placa de análise (8) e a respetiva tampa (11) .
A figura 4 ilustra uma representação da placa de centrifugação (12), com os respetivos contentores (13) . A figura 5 ilustra uma representação da placa de centrifugação com tampa (11) .
Descrição de formas de realização
Dispositivo
O dispositivo da presente invenção consiste num dispositivo portátil composto por duas partes, a superior (1) e a inferior (5) . A parte superior (1) compreende uma câmara digital (3) que se encontra fixa no centro da parte superior, incidindo diretamente sobre a região da amostra a analisar, rodeada de iluminação, podendo ter entre 4 a 6 LEDS (4) para uma boa visualização da imagem e consequentemente da ocorrência ou não de aglutinação. Os LEDS irão iluminar a placa de análise (8) que se encontra na parte inferior do dispositivo (5), mais especificamente na plataforma rotativa (6) . A parte inferior do dispositivo (5) compreende um motor (7), que está ligado à plataforma rotativa (6), onde se encaixa, de forma segura, a respetiva placa que possui a amostra a analisar (8) . A placa poderá ser de testes (8) ou de centrifugação (12), isto é os contentores são mais profundos.
A câmara está ligada a um computador portátil ou a outro dispositivo móvel, como um telefone (smartphone) ou tablet através de USB, Wireless ou Bluetooth, que analisa as imagens captadas através de técnicas de processamento de imagem.
A incorporação de uma câmara ligada à internet com USB, Wireless ou Bluetooth permite o envio da imagem captada para os equipamentos mencionados no parágrafo anterior. Através de uma aplicação desenvolvida para diferentes sistemas operativos, a imagem vai poder ser utilizada em qualquer um desses equipamentos.
O dispositivo é fechado, devido à existência de uma tampa (2), não havendo entrada de luz ambiente, o que previne a existência nem interferências de artefactos na imagem, que poderiam comprometer toda a análise efetuada, fornecendo um resultado errado do tipo de sangue.
O facto de a câmara incidir diretamente sobre as amostras possibilita a captação de uma imagem completa e consequentemente, de uma análise completa de todas as reações .
A plataforma rotativa (6) encaixa, de forma segura, a respetiva placa de análise (8) fechada e com seis contentores separados, que possuem orifícios constituídos por um de material vedante e impermeável (10) . A parte superior (1) e a parte inferior (5) do dispositivo poderão estar ligadas por uma dobradiça de um dos lados e por um fecho no lado oposto.
0 motor pode atingir velocidades entre os 0 e as 13446 rpm.
A mistura e ativação do motor é realizada através de um botão e existe um potenciómetro, para regular a velocidade do motor, conforme se trate de uma análise ou de centrifugação e um temporizador, para controlar o tempo de execução de cada um dos testes.
A plataforma rotativa é a peça base do sistema que auxilia na promoção da mistura dos componentes que se encontram na placa, uma vez que está diretamente ligada ao motor. Esta peça base tem um sistema de encaixe simples para permitir a entrada e saída das placas de teste e centrifugação.
A câmara e os LEDs estão devidamente protegidos por um encaixe que permite o fácil acesso a ambos para posteriores reparações e substituições de LEDs, se necessário.
É importante salientar que tanto o sistema como a câmara requerem alimentação, o que facilmente se resolve com uma bateria .
As placas têm duas possibilidades de introdução dos líquidos : uma em que a placa é inteira com tampa fixa e possui em cada um dos contentores um pequeno orifício vedado por um material impermeável permitindo apenas a passagem de uma seringa para a introdução do sangue e reagente, não permitindo a saída de sangue mesmo durante o processo de mistura onde as velocidades são elevadas; outra em que a placa é desmontável e possui uma tampa que sai e permite a introdução do sangue e reagente, podendo ser novamente encaixada, através de uma rosca em que girando a tampa na peça fixa as peças, de forma a não existir fugas de sangue e reagente, nem misturas entre os contentores.
Nesta última placa o mecanismo de vedação consiste numa rosca que permite juntar ambas as peças (tampa e base com contentores) vedando completamente a saída de líquido.
Ambas as placas estão devidamente vedadas de forma a não haver contaminações nem mistura entre contentores de sangue e reagentes e são transparentes para que a imagem seja facilmente captada.
Os contentores são separados e estanques (isolados), o que possibilita que não existam contaminações entre amostras - no dispositivo reivindicado, apenas se introduzirá o sangue pelos pequenos orifícios que cada contentor possui, não sendo necessário abrir a placa de análise;
Dada a velocidade que o motor consegue atingir, caso seja necessário centrifugar o sangue, o mesmo pode ser realizado no dispositivo, de forma a se obter o plasma separado dos seus componentes e utilizá-lo para a realização de alguns testes. Para isso, utiliza-se uma placa de centrifugação
(12) , na qual os contentores terão de ser mais profundos
(13) dado que deverá conter uma quantidade de sangue (liquido total) superior à placa que é utilizada nos testes .
As paredes dos contentores são circulares, pelo que, no caso do sangue e reagentes se depositarem, estes terão sempre a tendência a escorrer/descer para o fundo do contentor e depositar-se/acumular-se nesse local. Assim, o liquido ficará sempre depositado na base do contentor e uma boa área com a reação para analisar.
A base dos contentores poderá não ser completamente redonda. A base do contentor é lisa ou plana para facilitar a visualização das reações entre o sangue e o reagente. Deste modo, apesar de neste momento a placa estar no formato em que se apresenta, com alguma concavidade, tendo a base do contentor lisa é possível utilizar a mesma placa totalmente reta.
De acordo com a metodologia do teste em lâmina, deverá ser introduzida uma gota de sangue com 1/4 das dimensões da gota de reagente, ou plasma, dependendo do teste em causa.
Método de análise
O método de análise da amostra sanguínea compreende os seguintes passos: a) Coloca-se cada um dos reagentes nos respetivos contentores (9) da placa de análise (8) e, de seguida, o sangue que se quer analisar, ambos nas respetivas proporções ; b) De seguida, coloca-se a placa de análise (8) no dispositivo, fixando-a na plataforma rotativa (6), para que não haja a possibilidade de se deslocar durante o processo dado as velocidades do motor (7) serem elevadas . c) Fecha-se o dispositivo, unindo a parte superior do dispositivo (1) com a parte inferior (5) e liga-se o dispositivo, regulando a velocidade de acordo com a recomendada para o teste; d) O dispositivo ativa a câmara (3), os LEDS (4) e o motor (7), segundo as seguintes etapas: i. O motor (7) movimenta rotativamente a plataforma
(6) por um período entre 60 a 130 segundos, período no qual decorre a reação; ii. O motor (7) pára e os LEDs (4) são ligados; iii. A câmara (3) capta a imagem somente após 2 minutos, para que não sejam ocultadas reações mais fracas; e) Os LEDs (4) são desligados; f) A imagem da câmara é enviada para dispositivo móvel, que por sua vez armazena essa imagem; g) A imagem é tratada através de técnicas de processamento de imagem; h) O algoritmo de classificação classifica a ocorrência ou não ocorrência de aglutinação conforme o valor de desvio padrão obtido em cada um dos contentores de teste .
No caso da realização de uma centrifugação, procede-se da seguinte forma:
Numa placa de centrifugação coloca-se a quantidade de sangue recomendada em cada um dos contentores necessários ;
Abre-se o sistema e coloca-se o placa de centrifugação (12) no mesmo, bem encaixada para que não sai do seu lugar;
Seguidamente fecha-se o sistema, regula-se a velocidade de acordo com a recomendada para o teste e carrega-se no botão para ligar o sistema e promover a agitação;
Terminada a centrifugação abre-se o sistema para remover a placa de centrifugação e extrair o plasma;
Por fim deita-se a placa de centrifugação fora em local apropriado .
No caso do teste para grupo ABO e RhD são utilizados 4 contentores e para o fenótipo RhD são utilizados 6 contentores .
Técnicas de processamento de imagem
As técnicas de processamento de imagem para detetar a ocorrência de aglutinação e, consequentemente, determinar o resultado do teste em análise compreendem as seguintes etapas : a) Extraem-se os planos de cor verde da imagem captada, transformando a imagem original de 32 bits numa imagem de 8 bits para que possa ser utilizada; b) Separaram-se as misturas de sangue e reagente em duas regiões, designadas de região partícula e região fundo, através da atribuição do valor 1 (um) a todos os pixéis que pertencem a um intervalo de valores estabelecido e atribuindo o valor 0 (zero) a todos os outros pixéis na imagem que não pertencem a esse intervalo estabelecido; c) Calcula-se o valor de limite para cada pixel com base em estatísticas do pixel adjacente, utilizando uma matriz (kernel) por defeito, de 32 de largura e 32 de altura, com um fator de desvio que por defeito é 0.20; d) Na imagem, atribui-se o valor 1 (um) aos buracos existentes nas partículas correspondentes às misturas de sangue e reagente; e) Em seguida eliminam-se as partículas com o valor de 1 (um) para retirar o ruído de fundo da imagem e garantir que no final só restam as partículas referentes aos contentores de testes; f) Removem-se as partículas que estão nas fronteiras da imagem, preenchendo a posição com o mesmo valor do pixel adjacente, de forma a garantir que apenas restam para analisar as partículas referentes aos contentores de testes; Calculam-se as métricas acerca da imagem CenterofMassX e CenterofMassY, que juntas dão as coordenadas do centro de massa de cada uma das partículas na imagem;
Extraem-se os planos de luz da imagem original transforma-se a imagem numa imagem de 8 bits, que pas a poder ser utilizada por outras funções;
Referencia-se o objeto na imagem que constitui uma marca identificadora da ordem pela qual o teste foi realizado, guardando um perfil desse objeto e procurando por esse objeto em cada uma das imagens que o programa analisar, apresentando as suas coordenadas e calculando as distâncias aos outros objetos;
Identificam-se em cada imagem seis contentores apresentam-se as coordenadas de cada um deles de modo calcular as distâncias anteriormente referidas;
Quantifica-se uma determinada região da imagem definida pelo programador, utilizando cada uma das coordenadas dos contentores dada na função anterior para quantificar um conjunto de métricas como média dos pixéis, valor mínimo, valor máximo, desvio padrão e área analisada pois o valor do desvio padrão é que determina se ocorreu ou não aglutinação em cada um dos contentores de teste.
As técnicas de processamento de imagem estão desenvolvidas com o software Labview e também com a linguagem de programação C# e C, para que possam ser utilizadas por diferentes dispositivos móveis. A possibilidade de ter a aplicação num dispositivo móvel possibilita que esta seja utilizada em qualquer parte do mundo. O software desenvolvido, tal como referido, utiliza técnicas de processamento de imagem para detetar a aglutinação e algoritmos de classificação para determinar os resultados dos testes realizados.
A aplicação tem como principais funções:
Image Buffer: Store a copy - que permite guardar a imagem original captada pela câmara, de forma a mantê- la intacta para se poder usá-la mais tarde;
Color Plane Extraction: RGB Green Plane - extrai os planos de cor verde da imagem captada, permitindo transformar a imagem original de 32 bits numa imagem de 8 bits para que possa ser utilizada por funções seguintes necessárias ao processamento;
Auto Threshold Clustering - esta função aplica um limite (limiar, do inglês threshold) com base em técnicas estatísticas denominadas de clustering e é usada para separar as misturas de sangue e reagente em duas regiões, designadas de "região partícula" e "região fundo". Este processo consiste em mudar todos os pixéis que pertencem a um determinado intervalo de valores estabelecido (designado intervalo de threshold) alterando todos os outros pixéis na imagem para zero (0) . É importante referir que a função é automática e que o utilizador não terá de especificar os valores do intervalo. Para definir o threshold, a função usa automaticamente os valores do histograma; Local Threshold: Niblack - nesta função o valor de limite pra cada pixel é calculada com base em estatísticas do pixel adjacente. É utilizado uma matriz (kernel) por defeito, de 32 de largura e 32 de altura, com um fator de desvio que por defeito é 0.20. Esta função é extremamente importante para isolar as partículas que serão analisadas. No final da aplicação desta função têm-se então as partículas correspondentes às misturas de sangue e reagente isoladas do resto da imagem;
Adv. Morphology: Fill holes - que permite preencher totalmente os buracos existentes nas partículas;
Adv. Morphology: Remove small objects - que tal como o nome indica remove as partículas de pequenas dimensões, retirando o lixo de fundo que está a estragar a imagem e garantindo que no final só restem as partículas referentes aos contentores de testes;
Adv. Morphology: Remove border objects - remove as partículas que estão nas fronteiras da imagem, mais uma vez de forma a garantir que apenas restam para analisar as partículas referentes aos contentores de testes;
Particle Analysis - esta função é de extrema utilidade já que permite obter uma série de métricas acerca da imagem, como CenterofMassX e CenterofMassY, que juntas dão as coordenadas do centro de massa de cada uma das partículas na imagem; o centro de Massa X é uma coordenada que juntamente com o centro de Massa Y dão uma posição na partícula (mistura sangue/reagente) que corresponde ao centro de massa dessa partícula - é feita uma média da massa dos pixéis da partícula e obtém-se o valor, de acordo com as seguintes fórmulas: r , * v mi i + πι2χ2 + m3x3 + - + mnxn
CenterofmassX =
mi + m2 + m3 +— l~ mn r , * v ™1y1 + m2y2 + m3y3 + - + mnyn
CenterofmassY =
mi + m2 + m3 +— I" mn
Image Buffer: Retrieve Copy - para retornar a imagem original guardada na primeira função apresentada de forma que seja utilizada pelas funções seguintes;
Color Plane Extraction: HSL Luminance Plane - extrai os planos de luz da imagem original e permite mais uma vez transformar a imagem numa imagem de 8 bits que passa a poder ser utilizada por outras funções;
Pattern Matching - esta função é fulcral para a determinação do resultado do teste. Basicamente consiste em referenciar um objeto na imagem que na verdade constitui uma marca identificadora da ordem pela qual o teste foi realizado. A função guarda um perfil desse objeto e vai tentar procurar por esse objeto em cada uma das imagens que o programa analisar. Assim que encontra o objeto referência devolve as suas coordenadas e permite que a partir delas se calculem distâncias aos outros objetos (neste caso a cada uma das partículas correspondentes aos contentores de teste) . Sabendo as distâncias ordena-se as mesmas e tem-se a ordem correta de análise do teste e o resultado do teste realizado, que será dado de seguida pelo algoritmo de classificação; Geometric Matching - esta função associada à anterior ajudam na determinação do resultado do teste. Neste caso, dado o perfil de cada um dos contentores de teste, a função vai identificar em cada imagem seis contentores e vai devolver as coordenadas de cada um deles. Através das coordenadas de cada um deles, são calculadas as distâncias anteriormente referidas (do objeto referência a cada um dos contentores) . Assim sabe-se a ordem correta de análise do teste;
Quantify - quantifica uma determinada região da imagem definida pelo programador, utilizando cada uma das coordenadas dos contentores dada na função anterior. A quantificação permite obter um conjunto de métricas como média dos pixeis, valor mínimo, valor máximo, desvio padrão e área analisada. Neste caso, o valor do desvio padrão é a métrica importante para o trabalho dado ser com base neste valor que se determina se ocorreu ou não aglutinação em cada um dos contentores de teste.
Classification Algorithm - o algoritmo de classificação classifica a ocorrência ou não de aglutinação conforme o valor de desvio padrão obtido em cada um dos contentores de teste. Se o desvio padrão for superior a 16, classifica como aglutinado, se o desvio padrão for inferior a 16 classifica como não aglutinado. Para além disso, conforme a conjugação de resultados entre aglutinação e não aglutinação permite, para cada um dos testes realizados, identificar o resultado do teste, quer seja um grupo se sangue, um anticorpo, uma compatibilidade ou uma doença. A função que remove as partículas das fronteiras elimina as partículas que toquem nas fronteiras da imagem, isto é, os limites exteriores da imagem. Ou seja, se a partícula tocar nas fronteiras da imagem, nas laterais, é eliminada. Isto é utilizado para eliminar o círculo feito pela base do sistema que é captado pela câmara e que não conta para a análise da imagem. Não são usados valores, basta que toque nas referidas fronteiras da imagem.
As técnicas de Processamento de Imagem desenvolvidas e restantes algoritmos são passíveis de serem utilizados em dispositivos móveis como tablets e telefones portáteis com sistema operativo Windows Phone, Android e iOS . Estas aplicações baseiam-se essencialmente na captação de uma imagem por parte do dispositivo móvel e no processamento dessa imagem através das técnicas de processamento de imagem desenvolvidas; ou existe a possibilidade da captação da imagem ser realizada pela câmara do sistema e ser enviada por Bluetooth/Wireless para o dispositivo móvel, sendo aí realizado o Processamento de Imagem da imagem enviada com a aplicação desenvolvida.
O software acima descrito permite ainda o envio de mensagem eletrónica e mensagens (sms) para um telemóvel com os resultados dos testes realizados, permitindo que, no caso de os testes estarem a ser realizados fora do laboratório, se possa antecipar a preparação de uma unidade de sangue compatível .
Exemplos
No exemplo seguinte, são apresentados os resultados no caso da realização do teste de grupo ABO e RhD e no caso da determinação do fenótipo RhD. No caso do teste para o grupo ABO e RhD, tendo em conta que a ocorrência de aglutinação identifica o antigénio presente, tem-se um conjunto de resultados possíveis, em que alguns são apresentados na tabela 1. Analisando a tabela 1, tem-se que para o Exemplo 1, por exemplo, Aglutinou na presença do Reagente Anti-A, Anti-AB e Anti-D, indicando a presença de antigénios A e D. Como o D indica se é Rh positivo ou Rh negativo, a ocorrência de aglutinação indica a positividade, tem-se que o resultado deste teste é então A Positivo. A mesma lógica vai ser aplicada para os restantes exemplos. Por exemplo, o Exemplo 4, tem como resultado O Positivo, porque o único reagente com a qual o sangue aglutinou foi na presença do reagente Anti-D, indicando a positividade do Rh e indicando que os restantes antigénios não estão presentes, logo trata-se de um O ou zero Positivo.
Tabela 1 - Resultados esperados com o algoritmo de
classificação para o teste de Grupo ABO e RhD
Figure imgf000037_0001
No caso do teste de fenótipo RhD, o procedimento é semelhante. A aglutinação identifica a presença do antigénio e como tal, analisando um dos exemplos, por exemplo o Exemplo 2, tendo em conta que aglutinou na presença dos reagentes Anti-D, Anti-C, Anti-c e Anti-e, não aglutinando nos restantes, o fenótipo presente é o DcCe . Tabela 2 - Resultados para o teste de fenótipos com o algoritmo de classificação
Figure imgf000038_0001

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Dispositivo portátil de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas compreendendo:
uma parte superior (1) fechada com uma tampa (2), composta por uma câmara (3) que se encontra centrada, rodeada de LEDS (4) e ligada a um computador portátil ou outro dispositivo móvel que analisa as imagens captadas através de técnicas de processamento de imagem;
- uma parte inferior (5), que por sua vez compreende uma plataforma rotativa (6) ligada a um motor (7) onde se fixa a placa de análise (8);
- uma fonte de alimentação.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, em que a ligação ao computador portátil ou outro dispositivo móvel é efetuada via USB, Wireless ou Bluetooth.
3. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que o outro dispositivo móvel compreende um telefone portátil (smartphone) ou um tablet.
4. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a câmara (3) incide diretamente sobre a plataforma rotativa ( 6 ) .
5. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a parte superior (1) e a parte inferior (5) do dispositivo estão ligadas por uma dobradiça de um dos lados e por um fecho no lado oposto.
6. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a câmara (3) incide diretamente sobre a placa de análise ( 8 ) .
7. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a placa de análise (8) é vedada e transparente, é uma peça inteira e compreende contentores circulares (9) separados, que são constituídos por um de material vedante e impermeável e que possuem orifícios (10) .
8. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 6, em que a placa de análise (8) é vedada e transparente e possui uma tampa (11) amovível, que é encaixada na base com os contentores através de um mecanismo de rosca que junta e fixa as duas peças (tampa e base com contentores) e veda a saída de líquido.
9. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a placa de análise (8) utilizada possui 6 contentores ( 9 ) .
10. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a placa de análise é também de centrifugação (12), possuindo contentores circulares e profundos (13) .
11. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que o número de LEDs (4) varia entre 4 a 6.
12. Dispositivo de acordo com as reivindicações anteriores, em que a fonte de alimentação é uma bateria.
13. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas, que utiliza o dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 12, compreendendo os seguintes passos :
a) Coloca-se cada um dos reagentes nos respetivos contentores da placa de análise e, de seguida, o sangue do paciente que se quer analisar, ambos nas respetivas proporções;
b) De seguida, coloca-se a placa de análise (8) no dispositivo, fixando-a na plataforma rotativa (6); c) Fecha-se o dispositivo, unindo a parte superior do dispositivo (1) com a parte inferior (5) e liga-se o dispositivo ;
d) O dispositivo ativa a câmara (3), os LEDS (4) e o motor (7), segundo as seguintes etapas:
i. O motor (7) movimenta rotativamente a plataforma (6) por um período entre 60 a 130 segundos, período no qual decorre a reação;
ii. O motor (7) pára e os LEDs (4) são ligados;
iii. Passados 2 minutos, a câmara (3) capta a imagem; e) Os LEDs (4) são desligados;
f) A imagem da câmara é enviada para dispositivo móvel, que por sua vez armazena essa imagem;
g) A imagem é tratada através de técnicas de processamento de imagem;
h) O algoritmo de classificação classifica a ocorrência ou não ocorrência de aglutinação conforme o valor de desvio padrão obtido em cada um dos contentores de teste .
14. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas de acordo com a reivindicação 13, em que a proporção entre sangue e reagentes consiste em uma gota de sangue total com um quarto das dimensões da gota de reagente .
15. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas de acordo com as reivindicações 13 e 14, em que as técnicas de processamento de imagem compreendem as seguintes etapas:
a) Extraem-se os planos de cor verde da imagem captada, transformando a imagem original de 32 bits numa imagem de 8 bits para que possa ser utilizada;
b) Separaram-se as misturas de sangue e reagente em duas regiões, designadas de região partícula e região fundo, através da atribuição do valor 1 (um) a todos os pixéis que pertencem a um intervalo de valores estabelecido e atribuindo o valor 0 (zero) a todos os outros pixéis na imagem que não pertencem a esse intervalo estabelecido;
c) Calcula-se o valor de limite para cada pixel com base em estatísticas do pixel adjacente, utilizando uma matriz (kernel) por defeito, de 32 de largura e 32 de altura, com um fator de desvio que por defeito é 0.20; d) Na imagem, atribui-se o valor 1 (um) de pixel aos buracos existentes nas partículas correspondentes às misturas de sangue e reagente;
e) Em seguida eliminam-se as partículas com o valor de 1 (um) pixel para retirar o ruído de fundo da imagem e garantir que no final só restam as partículas referentes aos contentores de testes;
f) Removem-se as partículas que estão nas fronteiras da imagem, preenchendo a posição com o mesmo valor do pixel adjacente, de forma a garantir que apenas restam para analisar as partículas referentes aos contentores de testes; g) Calculam-se as métricas acerca da imagem CenterofMassX e CenterofMassY, que juntas dão as coordenadas do centro de massa de cada uma das partículas na imagem; h) Extraem-se os planos de luz da imagem original e transforma-se a imagem numa imagem de 8 bits, que passa a poder ser utilizada por outras funções;
i) Referencia-se o objeto na imagem que constitui uma marca identificadora da ordem pela qual o teste foi realizado, guardando um perfil desse objeto e procurando por esse objeto em cada uma das imagens que o programa analisar, apresentando as suas coordenadas e calculando as distâncias aos outros objetos;
j) Identificam-se em cada imagem seis contentores e apresentam-se as coordenadas de cada um deles de modo a calcular as distâncias anteriormente referidas;
k) Quantifica-se uma determinada região da imagem definida pelo programador, utilizando cada uma das coordenadas dos contentores dada na função anterior para quantificar um conjunto de métricas como média dos pixéis, valor mínimo, valor máximo, desvio padrão e área analisada pois o valor do desvio padrão é que determina se ocorreu ou não aglutinação em cada um dos contentores de teste.
16. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas de acordo com as reivindicações 12 a 15, em que se o desvio padrão é superior a 16, o algoritmo de classificação classifica como aglutinado.
17. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas de acordo com as reivindicações 12 a 15, em que se o desvio padrão é inferior a 16, o algoritmo de classificação classifica como não aglutinado.
18. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas de acordo com as reivindicações 12 a
17, em que os resultados são enviados por SMS ou e-mail.
19. Método de deteção de aglutinação imunológica de amostras sanguíneas de acordo com as reivindicações 13 a
18, em que o tipo de sangue é detetado através de determinação ABO e Rh; febre da carraça, Sífilis; Mononucleose; infeções hospitalares; bactérias Estreptococos; Meningite e Pneumonia.
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