基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统及方法与流程

本发明涉及远程急救的技术领域，尤其涉及一种基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统及方法。

背景技术：

免疫胶体金层析试纸具备诸多优点，如快速诊断、结果可靠、无需特殊设备和复杂操作技巧等，被普遍应用于生物学、医学的许多领域，以及化学制剂、食品药品检验检疫等方面。由于胶体金试纸条检测结果主要通过目测判断，在实际应用中存在一些缺陷：(1)只能进行定性检测，无法实现定量测量；(2)检测物浓度介于临界值时，显示结果难以使用肉眼判读，存在主观误判的可能；(3)测量过程可能会出现漏检或检测失败的情况，如假阳性和假阴性；(4)传统测量结果需要手工记录，不利于胶体金快速检测推广使用，尤其是艾滋病、毒品等特殊检测物品，根据规定应进行结果实时记录以及留存证据。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统及方法，能够随时随地利用分析出胶体金试纸条上生物标志物的含量检测结果，避免由于主观或误差而导致检测结果偏差，并对检测结果进行保存，方便随时查询。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统，应用于云平台服务器中，所述云平台服务器通过通信网络与移动通信设备建立通信连接，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统包括：

图像获取模块，用于通过所述移动通信设备的摄像头扫描胶体金试纸条上的二维码获得胶体金试纸条的二维码信息，以及通过所述摄像头从胶体金试纸条上的检测带摄取生物标志物的检测结果图像；

二维码识别模块，用于根据胶体金试纸条的二维码信息识别出所述生物标志物的类型；

图像处理模块，用于从生物标志物的检测结果图像中定位出生物标志物的反应色带位置，以及根据生物标志物的反应色带位置从所述检测结果图像中分割出生物标志物的反应色带区域；

定量分析模块，用于提取所述反应色带区域的特征值，根据提取的特征值计算该反应色带区域的灰度值，将反应色带区域的灰度值与标准品灰度值进行比较，以及根据预定比较规则对比较结果进行数值量化得到生物标志物的含量检测结果。

优选地，所述图像获取模块还用于将生物标志物的检测结果图像中的污染杂质点进行清除处理。

优选地，所述的基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统还包括数据保存模块，该数据保存模块用于将所述生物标志物的含量检测结果存储在云平台服务器中的存储单元中。

优选地，所述胶体金试纸条包括二维码以及检测带，所述二维码固化有二维码信息，该二维码信息包括生物标志物的类型、生产日期、有效期信息，所所述检测带上设置有白色的硝酸纤维膜，用于检测生物标志物的含量浓度。

优选地，所述预定比较规则定义如下：若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为深色，则该生物标志物的含量浓度高；若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为浅色或颜色未发生变化，则该生物标志物的含量浓度低。

本发明还提供了一种基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法，应用于云平台服务器中，所述云平台服务器通过通信网络与移动通信设备建立通信连接，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法包括步骤：

通过所述移动通信设备的摄像头扫描胶体金试纸条上的二维码获得胶体金试纸条的二维码信息，并通过所述摄像头从胶体金试纸条上的检测带摄取生物标志物的检测结果图像；

根据胶体金试纸条的二维码信息识别出所述生物标志物的类型；

从生物标志物的检测结果图像中定位出生物标志物的反应色带位置；

根据生物标志物的反应色带位置从所述检测结果图像中分割出生物标志物的反应色带区域；

提取所述反应色带区域的特征值，并根据提取的特征值计算该反应色带区域的灰度值；

将反应色带区域的灰度值与标准品灰度值进行比较，并根据预定比较规则对比较结果进行数值量化得到生物标志物的含量检测结果。

优选地，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法还包括步骤：将生物标志物的检测结果图像中的污染杂质点进行清除处理。

优选地，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法还包括步骤：将所述生物标志物的含量检测结果存储在云平台服务器中的存储单元中。

优选地，所述胶体金试纸条包括二维码以及检测带，所述二维码固化有二维码信息，该二维码信息包括生物标志物的类型、生产日期、有效期信息，所所述检测带上设置有白色的硝酸纤维膜，用于检测生物标志物的含量浓度。

优选地，所述预定比较规则定义如下：若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为深色，则该生物标志物的含量浓度高；若该生物标志物的反应色带区域的颜色为浅色或颜色未发生变化，则所述生物标志物的含量浓度低。

相较于现有技术，本发明所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统及方法通过摄取胶体金检测试纸条上的检测结果图像，即可对生物标志物的含量结果进行定量检测，无须专业人员读取胶体金检测试纸条上的检测色带的判读技巧或培训即可给出客观结果，避免人为误差，防止漏检；检测结果直接保存于健康管理云平台上，方便用户实时查询；利用移动通信终端(例如智能手机)及无线网络，方便易携带，可实现随时随地进行检测。此外，在胶体金检测试纸条上加入二维码，方便系统进行识别匹配，因此可利用不同类型的胶体金试纸条来检测不同生物标志物的含量浓度。

附图说明

图1是本发明基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统优选实施例的应用架构示意图；

图2是本发明基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法优选实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及优选实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1所示，图1是本发明基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统优选实施例的应用架构示意图。在本实施例中，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统10运行于云平台服务器1，所述云平台服务器1还包括通信单元11、存储单元12以及处理单元13。所述云平台服务器1通过通信网络3与移动通信设备2建立通信连接。所述云平台服务器1是一种云平台中的一台服务器，通过云平台服务器1的数据传输能力及数据处理能力，可以更好地处理与传输生物标志物的检测结果图像。

所述移动通信设备2包括摄像头20，该摄像头20用于扫描已检测过生物标志物的胶体金试纸条4上的二维码(QR Code)41以及检测带(Test area)42摄取生物标志物的检测结果图像。所述移动通信设备2将胶体金试纸条4的生物标志物的检测结果图像发送至云平台服务器1。在本实施例中，所述移动通信设备2可以是带有摄像模块的智能手机、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、个人电脑、移动通信终端等其它任意合适的便携式电子通讯设备。所述通信网络3可以是一种有线通信网络或无线通信网络。在本实施例中，所述通信网络3优选为无线通信网络，包括但不限于，GSM网络、GPRS网络、CDMA网络、TD-SCDMA网络、WiMAX网络、TD-LTE网络、FDD-LTE网络等无线传输网络。

所述胶体金试纸条4包括二维码(QR Code)41以及检测带(Test area)42，所述二维码41固化有二维码信息，该二维码信息包括检测生物标志物的类型(即该胶体金试纸条用于检测生物标志物的类型，例如艾滋病毒、乙肝病毒)、生产日期、有效期等信息。所述检测带42的数量可以为一个，也可以为多个，不同的检测带42用于检测不同的生物标志物(Biomarker)，即一个检测带42只检测一种生物标志物，所述生物标志物可以为艾滋病毒的HIV抗原、乙肝病毒的HBV抗原等。所述检测带42上设置有白色或无色的硝酸纤维膜，用于检测所述生物标志物的含量浓度。

所述通信单元11为一种具有远程无线通讯功能或近场通讯功能的无线通讯接口，例如，支持GSM、GPRS、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WiMAX、TD-LTE、FDD-LTE等通讯技术的通讯接口，所述通信单元11用于从移动通信设备2发送的生物标志物的检测结果图像。所述存储单元12可以为一种只读存储单元ROM，电可擦写存储单元EEPROM、快闪存储单元FLASH或固体硬盘等。所述处理单元13可以为一种中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器(MCU)、数据处理芯片、或者具有数据处理功能的信息处理单元。

在本实施例中，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统10包括，但不局限于，图像获取模块101、二维码识别模块102、图像处理模块103、定量分析模块104以及数据保存模块105。本发明所称的模块是指一种能够被所述云平台服务器1的处理单元13执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序指令段，其存储在所述云平台服务器1的存储单元12中。

所述图像获取模块101用于通过移动通信设备2的摄像头20扫描胶体金试纸条40上的二维码41获得胶体金试纸条40的二维码信息，以及从胶体金试纸条40上的检测带42摄取生物标志物的检测结果图像。在本实施例中，所述移动通信设备2通过摄像头20扫描胶体金试纸条4上的二维码41获得胶体金试纸条40的二维码信息以及从胶体金试纸条40上的检测带42摄取生物标志物的检测结果图像，并通过通信网络3将胶体金试纸条40的二维码信息和生物标志物的检测结果图像发送至云平台服务器1。

所述二维码识别模块102用于根据胶体金试纸条4的二维码信息识别出生物标志物的类型。由于每一种胶体金试纸条4包括有固化有二维码信息的二维码41，该二维码信息包括了检测生物标志物的类型，因此二维码识别模块102通过识别胶体金试纸条4的二维码信息就可获得生物标志物的类型，例如，艾滋病毒的HIV抗原、乙肝病毒的HBV抗原等类型。

所述图像处理模块103用于将生物标志物的检测结果图像中的污染杂质点进行清除处理。具体地，图像处理模块103利用一种中值滤波法对检测结果图像中的污染杂质点进行清除处理，使检测结果图像尽量接近原目标图像，从而得到干净的检测结果图像。所述中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号图像处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的像素值用该点的一个邻域中各点像素值的中值代替，让周围的像素值接近真实值，从而消除图像中孤立的噪声点使图像尽量接近原目标图像。

所述图像处理模块103还用于从所述检测结果图像中定位出生物标志物的反应色带位置，以及根据生物标志物的反应色带位置从检测结果图像中分割出生物标志物的反应色带区域。在本实施例中，图像处理模块103在检测结果图像中定位出胶体金试纸条4的检测带图像即可定位出生物标志物的反应色带位置。图像处理模块103将检测结果图像分成为多个区域使生物标志物的反应色带与未反应带相分离，由于胶体金试纸条4的检测带42设置有检测生物标志物的硝酸纤维膜，该硝酸纤维膜未涂有生物标志物时呈现反应白色的，当涂有生物标志物反应时出现暗红色反应色带。本实施例对检测结果图像进行反应色带区域分割，目的就是将没有反应的白色背景与出现颜色变化的显色带进行分离，有利于后续提取反应色带的特征值。

所述定量分析模块104用于提取反应色带区域的特征值，并根据提取的特征值计算该反应色带区域的灰度值。在本实施例中，所述反应色带区域的特征值是指反应色带区域的像素值(pixel)，定量分析模块10根据反应色带区域的像素值计算该反应色带区域的灰度值。所述定量分析模块104还用于将反应色带区域的灰度值与标准品灰度值进行比较，以及根据预定比较规则对比较结果进行数值量化得到生物标志物的含量检测结果。在本实施例中，所述标准品灰度值是指在检测生物学或医学领域中的生物标志物时，未产生病变的生物标志物与胶体金试纸条40上产生反应色带的图像灰度值，其定义了图像灰度值与生物标志物浓度的数值关系。所述预定比较规则定义如下：若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为深色(例如由白色变为深红色)，则所述生物标志物的含量浓度高；若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为浅色(例如由白色变为浅红色)或颜色未发生变化，则所述生物标志物的含量浓度低。定量分析模块10根据所述预定比较规则和比较结果即可对生物标志物的含量进行数值量化(例如采用数值等级量化)即可得到生物标志物的浓度。

所述数据保存模块105用于将生物标志物的含量检测结果存储在云平台服务器1中的存储单元12中以供医生日后进行查询参考，为医生诊断某种疾病(例如乙肝病毒)作为辅助依据。在本实施例中，所述数据保存模块105将生物标志物的含量检测结果存储在健康管理云平台服务器中，方便日后查询参考，同时，用户也可以登录健康管理云平台实时查询检测结果。

为实现本发明目的，本发明还提供了一种基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法，应用于如图1所示的云平台服务器1中。如图2所示，图2是本发明基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法优选实施例的流程图。在本实施例中，所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测方法包括如下步骤S21至步骤S28：

步骤S21，通过移动通信设备的摄像头扫描胶体金试纸条的二维码获得二维码信息，从胶体金试纸条的检测区摄取生物标志物的检测结果图像；具体地，图像获取模块101通过移动通信设备2的摄像头20扫描胶体金试纸条40上的二维码41获得胶体金试纸条40的二维码信息，以及从胶体金试纸条40上的检测带42摄取生物标志物的检测结果图像。

步骤S22，根据胶体金试纸条的二维码信息识别出生物标志物的类型；具体地，二维码识别模块102根据胶体金试纸条4的二维码信息识别出生物标志物的类型。由于每一种胶体金试纸条4包括有固化有二维码信息的二维码41，该二维码信息包括了检测生物标志物的类型，因此二维码识别模块102通过识别胶体金试纸条4的二维码信息就可获得生物标志物的类型，例如，艾滋病毒的HIV抗原、乙肝病毒的HBV抗原等类型。

步骤S23，将生物标志物的检测结果图像中的污染杂质点进行清除处理；具体地，图像处理模块103利用一种中值滤波法对检测结果图像中的污染杂质点进行清除处理，使检测结果图像尽量接近原目标图像，从而得到干净的检测结果图像。所述中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号图像处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的像素值用该点的一个邻域中各点像素值的中值代替，让周围的像素值接近真实值，从而消除图像中孤立的噪声点使图像尽量接近原目标图像。

步骤S24，从检测结果图像中定位出生物标志物的反应色带位置；具体地，图像处理模块103从所述检测结果图像中定位出生物标志物的反应色带位置。在本实施例中，图像处理模块103在检测结果图像中识别出胶体金试纸条4的检测带图像即可定位出生物标志物的反应色带位置。

步骤S25，根据生物标志物的反应色带位置从检测结果图像中分割出生物标志物的反应色带区域；具体地，图像处理模块103根据生物标志物的反应色带位置从检测结果图像中分割出生物标志物的反应色带区域。在本实施例中，图像处理模块103将检测结果图像分成为多个区域使生物标志物的反应色带与未反应带相分离，由于胶体金试纸条4的检测带42设置有检测生物标志物的硝酸纤维膜，该硝酸纤维膜未涂有生物标志物时呈现反应白色的，当涂有生物标志物反应时出现暗红色反应色带。本实施例对检测结果图像进行反应色带区域分割，目的就是将没有反应的白色背景与出现颜色变化的显色带进行分离，有利于后续提取反应色带的特征值。

步骤S26，提取反应色带区域的特征值，并根据提取的特征值计算该反应色带区域的灰度值；具体地，定量分析模块104提取反应色带区域的特征值，并根据提取的特征值计算该反应色带区域的灰度值。在本实施例中，所述反应色带区域的特征值是指反应色带区域的像素值(pixel)，定量分析模块10根据反应色带区域的像素值计算该反应色带区域的灰度值。

步骤S27，将反应色带区域的灰度值与标准品灰度值进行比较，并根据预定比较规则对比较结果进行数值量化得到生物标志物的含量检测结果；具体地，定量分析模块104将反应色带区域的灰度值与标准品灰度值进行比较，并根据预定比较规则对比较结果进行数值量化得到生物标志物的含量检测结果。在本实施例中，所述标准品灰度值是指在检测生物学或医学领域中的生物标志物时，未产生病变的生物标志物与胶体金试纸条40上产生反应色带的图像灰度值，其定义了图像灰度值与生物标志物浓度的数值关系。所述预定比较规则如下：若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为深色(例如由白色变为深红色)，则所述生物标志物的含量浓度高；若所述生物标志物的反应色带区域的颜色为浅色(例如由白色变为浅红色)或颜色未发生变化，则所述生物标志物的含量浓度低。定量分析模块10根据所述预定比较规则和比较结果即可对生物标志物的含量进行数值量化(例如采用数值等级量化)即可得到生物标志物的浓度。

步骤S28，将生物标志物的含量检测结果存储在云平台服务器中；具体地，数据保存模块105将生物标志物的含量检测结存储在云平台服务器1中的存储单元12中以供医生日后进行查询参考，为医生诊断某种疾病(例如乙肝病毒)作为辅助依据。在本实施例中，所述数据保存模块105将生物标志物的含量检测结果存储在健康管理云平台服务器中，方便日后查询参考，同时，用户也可以登录健康管理云平台实时查询检测结果。

本发明所述基于胶体金试纸条的生物标志物检测系统及方法通过摄取胶体金检测试纸条上的检测结果图像，即可对生物标志物的含量结果进行定量检测，无须专业人员读取胶体金检测试纸条上的检测色带的判读技巧或培训即可给出客观结果，避免人为误差，防止漏检；检测结果直接保存于健康管理云平台上，方便用户实时查询；利用移动通信终端(例如智能手机)及无线网络，方便易携带，可实现随时随地进行检测。此外，在胶体金检测试纸条上加入二维码，方便系统进行识别匹配，因此可利用不同类型的胶体金试纸条来检测不同生物标志物的含量浓度。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。