用于纸基传感器的稳健比色处理方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]纸基传感(即纸基测试装置)是相对于传统测试条带在成本和多路复用(multiplexing)方面具有优点的新兴技术。对于纸基传感器和纸质测试条带归因于比色测量的不良精确性的关注限制了其定量应用。在现有测试条带应用中，使用者必须人工地将所得颜色与参考卡上的一组颜色相比较。这既对使用者不友好也不可靠。最近，一些公司开发了使用手机摄像头使测试条带读取过程自动化的手机‘应用’。
【发明内容】
[0002]本发明提供一种用于纸基传感器的比色处理方法，其包含:拍摄用于比色反应的比色纸质传感器的照片；通过图像处理来鉴别纸质传感器的类型；鉴别染料和参考颜色均具有近零吸收的一个颜色通道和其中染料和所述参考颜色均具有吸收的颜色通道；鉴别每一颜色通道中的所述染料与所述参考颜色之间的已知吸收比率；隔开所述通道中的每一测试区域与非测试区域；通过所述近零吸收通道归一化每一吸收通道以去除空间差异；用所述合成图像中的所述参考颜色和衬底白色校准所述测试区域读数；并且基于在每一测试区域中的所述校准读数来报告测试物质被分析物的浓度。
[0003]本发明进一步提供用于纸基传感器的比色处理方法，其包含:使用摄像头并拍摄用于比色反应的比色纸质传感器的照片；通过图像处理来鉴别纸质传感器的类型；鉴别染料和参考颜色均具有近零吸收的一个颜色通道和其中所述染料和所述参考颜色均具有吸收的颜色通道；鉴别每一颜色通道中的所述染料与所述参考颜色之间的已知吸收比率；隔开所述通道中的每一测试区域与非测试区域；并且通过所述近零吸收通道归一化每一吸收通道以去除空间差异。所述比色纸质传感器是生物医学纸质传感器。所述纸质传感器包括多个轴向辐射测试区，其中所述轴向辐射测试区中的每一者由蜡质墨阻挡壁分隔。所述轴向辐射测试区中的每一者中可以含有独特测试试剂。参考区环绕所述多个轴向辐射测试区，其中所述参考区包括校准颜色区域，所述校准颜色区域包括用于与所述轴向辐射测试区中的一或多者相比较的可预定颜色。
[0004]本发明进一步提供一种用于纸基传感器的比色处理方法，其包含:拍摄用于比色反应的比色纸质传感器的照片；通过图像处理来鉴别纸质传感器的类型；鉴别染料和参考颜色均具有近零吸收的一个颜色通道和其中所述染料和所述参考颜色均具有吸收的颜色通道；鉴别每一颜色通道中的所述染料与所述参考颜色之间的已知吸收比率；隔开所述通道中的每一测试区域与非测试区域；并且通过所述近零吸收通道归一化每一吸收通道以去除空间差异。所述比色纸质传感器是生物医学纸质传感器。所述纸质传感器可包括多个轴向辐射测试区，其中所述轴向辐射测试区中的每一者由蜡质墨阻挡壁分隔。所述轴向辐射测试区中的每一者中可以含有独特测试试剂。参考区可环绕所述多个轴向辐射测试区。总装置区域可包括参考区区域和所述轴向辐射测试区区域的组合区域。所述轴向辐射测试区面积可为所述总装置面积的至少37.5%。所述参考区区域进一步包括隔开所述轴向辐射测试区区域与所述校准颜色区域的衬底区。
[0005]本发明再进一步提供一种用于纸基传感器的比色处理方法，其包含:拍摄用于比色反应的比色纸质传感器的照片；通过图像处理来鉴别纸质传感器的类型；鉴别染料和参考颜色均具有近零吸收的一个颜色通道和其中所述染料和所述参考颜色均具有吸收的颜色通道；鉴别每一颜色通道中的所述染料与所述参考颜色之间的已知吸收比率；隔开所述通道中的每一测试区域与非测试区域；并且通过所述近零吸收通道归一化每一吸收通道以去除空间差异。所述比色纸质传感器是生物医学纸质传感器。
【附图说明】
[0006]图1表示一种类型的纸基传感器或测试装置；
[0007]图2表示图1的纸基传感器的放大的部分剖面；
[0008]图3展示例示性纸基测试装置的顶部正视图，所述例示性纸基测试装置包括一个参考校准颜色区域、多个测试区、多个墨阻挡体以及一个标记区域；
[0009]图4展示图3中所示的例示性纸基测试装置的底部正视图；
[0010]图5是根据本发明的纸基传感器的分解视图；
[0011]图6是例示性甘油三酯测试纸质传感器；
[0012]图7是纸质传感器装置的一个代表性显示和一种使用方法的描述；
[0013]图8表示来自第一手机摄像头的包括其相关红色、绿色和蓝色通道或光谱范围的多个传感器图像；
[0014]图9是可用于找到测试区域的红色通道的二值图；
[0015]图10是归一化图像(根据红色通道归一化的蓝色通道)和其相关分段式测试区域；
[0016]图11是来自另一或第二手机摄像头的与图8中所示相同的传感器图像；
[0017]图12是绘制来自第一手机摄像头和第二手机摄像头的经处理的摄像头读数的所得信号相对于甘油三酯浓度的图式。
【具体实施方式】
[0018]如图1和2中所示的纸基传感器或纸基测试装置10是由纸、蜡以及试剂制成的小型生物医学装置，所述生物医学装置可以分析测试流体或测试液体(如血液、尿液和唾液)中的生物分析。疏水性阻挡壁16、18由渗透穿过纸质20 (即，亲水性基质)全部厚度以产生和隔开(即，分隔)各种流体组件的蜡制成，所述流体组件如一系列测试区30、31、32、33、34、35、36、37，流体入口 40、41、42、43、44、45、46、47，输送通道 50、51、52、53、54、55、56、57以及混合器或试剂。输送通道50-57可以是延伸穿过亲水性基质纸20的疏水性(即，蜡质)通道。具有各种和/或不同浓度的各种试剂可以预沉积在测试区30-37上。在诊断过程期间，毛细力将测试流体70的部分拉到相关多个测试区30-37中，并且在接触预沉积的试剂时，与测试流体70的相应部分反应。如果在测试流体70中存在特定被分析物，那么生成信号、颜色改变或色差；举例来说，在颜色密度由于被分析物浓度而变化的情况下产生色差或颜色改变。颜色改变或色差可以由成像装置(如智能手机或摄像头手机)采集和记录，并且随后可以通过算法处理以基于装置的校准曲线或色标来计算每一种被分析物的浓度。诊断结果和/或原始数据(如果图像处理和诊断分析在服务器端上进行)可以被上载到数据服务器中，其中可以存储使用者或患者的历史以用于查询并且可以进行高阶数据分析，其可以帮助检测和预防不良健康状况/疾病。应了解，使用者的数据分析结果或预测分析结果可以用于倾向监测、健康状况筛选、风险评估等；其结果可以包括非不良健康状况。
[0019]纸基传感器与传统测试条带相比具有若干优点。测试条带是单次使用(每个条带一次测试)，而纸质传感器可以多路复用(在一个装置上多次测试)。传统测试条带需要比纸质传感器相对更多的测试流体。测试条带由类似技术制造，而纸质传感器可以用数字方式印刷并且定量分析，其使得能够实现更大的客户化和个人化。
[0020]使用纸基传感器是相对于传统测试条带在成本和多路复用方面提供优点的新兴技术。目前的纸基传感器需要使用者提供一定量的测试液体(血液、尿液等)以确保测试的精确性。多路复用的水平通常受到印刷分辨率和所印刷蜡质垂直壁/阻挡体的笔直性限制。另外，目前读取比色信息的方法使用独立手册参考卡或使用在市场中可获得的移动应用，其可能受到个别读取装置变化性(摄像头、照明、光照条件、周围光照条件等)的影响。至关重要的是提出用于纸基传感器的新颖设计，所述设计可以实现比目前在市场中可获得的装置更高的多路复用水平，并且