便攜式醫(yī)學(xué)診斷系統(tǒng)以及使用移動(dòng)裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明概括地說，有關(guān)于流體樣品分析的裝置，例如醫(yī)學(xué)診斷裝置，更具體地說， 有關(guān)于使用相機(jī)的比色測試條的分析，所述相機(jī)例如是智能手機(jī)或者其它移動(dòng)裝置上提供 的相機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 糖尿病是全世界最主要的死因之一。單單在印度，有接近5千萬的糖尿病患者，根 據(jù)世衛(wèi)組織，該數(shù)字2030年之前有望上升到8千萬。
[0003] 糖尿病患者一般要每天幾次自己監(jiān)測他們血液中的葡萄糖水平。葡萄糖水平能夠 使用電化學(xué)條評(píng)估，該電化學(xué)條目前對(duì)于世界各地的大部分糖尿病患者來說貴得嚇人。比 色條也是可用的，但是只有電化學(xué)條成本的一小部分。
[0004] 比色測試條也能用于其它幾個(gè)血液和尿液參數(shù)，例如膽固醇，血紅蛋白和酮，以及 完全不同的應(yīng)用，例如水質(zhì)測試。能夠?qū)嵤┮徽资褂酶鞣N比色條進(jìn)行測試的模塊化低成 本裝置將會(huì)是一個(gè)有影響力的發(fā)明。
[0005] 與此同時(shí)，可用的移動(dòng)裝置或者移動(dòng)平臺(tái)已經(jīng)變得普遍。移動(dòng)裝置的例子包括，但 不限于，功能拍照手機(jī)，智能手機(jī)，具有編程能力的數(shù)字手機(jī)以及平板電腦。
[0006] 在移動(dòng)平臺(tái)中使用了更加成本高效的比色條的低成本裝置，在滿足葡萄糖監(jiān)視和 其它體液監(jiān)視增長需求的方面，將會(huì)是受歡迎的新選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的各種實(shí)施例提供了用于比色測試條分析以及使用由該分析所產(chǎn)生的讀 數(shù)的疾病管理的移動(dòng)平臺(tái)。更具體的，移動(dòng)裝置的相機(jī)能被用來自動(dòng)檢測比色條一個(gè)或多 個(gè)試劑區(qū)域的顏色。這些一個(gè)或多個(gè)顏色與一套已知的或者標(biāo)準(zhǔn)的顏色相比較，所述顏色 以前在初始的校準(zhǔn)中檢測自基準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)顏色圖表，并且儲(chǔ)存在移動(dòng)裝置的存儲(chǔ)器中。 這些標(biāo)準(zhǔn)顏色的每一個(gè)能伴隨一個(gè)具體的測試結(jié)果讀數(shù)，使用該讀數(shù)比色條進(jìn)行測試。這 些一個(gè)或者多個(gè)檢測值接著被應(yīng)用在移動(dòng)裝置上的疾病管理平臺(tái)。在某些實(shí)施例中，平臺(tái) 和另外的信息一道記錄和存儲(chǔ)這些值，并且將這些值和信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器上的數(shù)據(jù) 庫，這樣醫(yī)護(hù)人員能夠存取來提供用于疾病管理的反饋。對(duì)于病人的反饋能夠通過分析和 可視化移動(dòng)裝置上所收集的數(shù)據(jù)，以及通過從醫(yī)護(hù)人員處接收個(gè)人化反饋來自動(dòng)提供。
[0008] 為了本公開的目的，"標(biāo)準(zhǔn)顏色"是一種在受控制或者標(biāo)準(zhǔn)的光照環(huán)境中具有已知 顏色特性的顏色，其中"基準(zhǔn)顏色"和"校準(zhǔn)顏色"為子集。"基準(zhǔn)顏色"指使用在用于決定 在可視比較中最接近匹配的手動(dòng)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)顏色。"校準(zhǔn)顏色"為用于校準(zhǔn)數(shù)字相機(jī)反應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)顏色，并且能夠表示特別適合于生成準(zhǔn)確顏色校正功能的顏色范圍。在一些實(shí)施例 中，一種基準(zhǔn)顏色或者多種基準(zhǔn)顏色也能使用為一種校準(zhǔn)顏色或者多種校準(zhǔn)顏色。
[0009] 同樣的，出于公開的目的，"初始的校準(zhǔn)"為當(dāng)觀察到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顏色時(shí)，被執(zhí)行一次 來測量數(shù)字相機(jī)的反應(yīng)（所生成的顏色值）的校準(zhǔn)。"原位校準(zhǔn)"為初始校準(zhǔn)之后，并且考 慮到變化條件所實(shí)施的校準(zhǔn)，所述變化條件例如周圍光照以及由數(shù)字相機(jī)所實(shí)施的自動(dòng)反 應(yīng)。
[0010] 比色測試條一個(gè)或者幾個(gè)試劑區(qū)域的顏色檢測不是一個(gè)普通的問題。復(fù)雜性在于 比色條所承受的影響其顯色的各種光照條件。因此，本發(fā)明的各種實(shí)施例能夠執(zhí)行用于分 析過程中比色測試條可能經(jīng)受的各種光照條件的歸一化。
[0011] 本發(fā)明的某些實(shí)施例包括輕便盒子配件，所述輕便盒子配件附裝到或者另外與移 動(dòng)裝置連接，用于比色條數(shù)字圖象的增大。輕便盒子配件覆蓋移動(dòng)電話的相機(jī)，并且限制或 者消除會(huì)另外到達(dá)移動(dòng)裝置相機(jī)的光。輕便盒子配件內(nèi)的光被控制來對(duì)光條以一種一致的 方式來照明。在一個(gè)實(shí)施例中，輕便盒子配件在比色條與移動(dòng)裝置相機(jī)的對(duì)齊方面進(jìn)行協(xié) 助。此外，本發(fā)明各種實(shí)施例中的輕便盒子配件，體積小，具有1到3cm之間的厚度（沿移 動(dòng)裝置相機(jī)光軸的尺寸）。在某些實(shí)施例中，輕便盒子配件或者在使用后能被移除，或者當(dāng) 不使用時(shí)，為移動(dòng)裝置相機(jī)的操作，能夠旋轉(zhuǎn)開或者翻轉(zhuǎn)開。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)方面為，輕便盒子配件和移動(dòng)裝置之間不需要輔助通信裝置。輕便 盒子配件和移動(dòng)裝置之間的所有通信通過由移動(dòng)裝置數(shù)字相機(jī)所獲得的圖象以及轉(zhuǎn)換為 那些圖象的顏色值進(jìn)行。這種性質(zhì)的通信不僅傳遞分析下的比色條的狀態(tài)，而且能檢測該 系統(tǒng)的其他情況，例如低電量情況，溫度溢出情況，以及一般的溢出情況。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方面為移動(dòng)裝置相機(jī)的增大來提供任何比色測試條自動(dòng)可靠的精 確分析。比色測試條，正如名字所指出的，當(dāng)與測試下的液體接觸，改變顏色。在反應(yīng)后，最 終的顏色表明了測試的結(jié)果。比色條一般要求與基準(zhǔn)顏色圖表可視化比較來將結(jié)果顏色解 讀為測試讀數(shù)，這能導(dǎo)致不可靠和不精確的結(jié)果，因?yàn)榻庾x基于依靠人執(zhí)行比較的主觀比 較。這種用于葡萄糖測試的比色測試條的一個(gè)例子為BETACHEK可視條，由澳大利亞，悉尼 的 National Diagnostic Products Pty. Limited 提供。
[0014] 通過在每個(gè)比色測試條上印刷一個(gè)或者多個(gè)校準(zhǔn)色標(biāo)，該問題能夠被解決。該方 法也不同于將整個(gè)基準(zhǔn)顏色圖表包括在每個(gè)比色測試條上，然后發(fā)現(xiàn)最接近的匹配，這在 多數(shù)情況下是不可行的，因?yàn)榛鶞?zhǔn)圖表包含大量基準(zhǔn)顏色，而比色測試條具有較小的物理 尺寸。
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括了歸一化光照條件的方法。移動(dòng)裝置的相機(jī)通過[拍攝 基準(zhǔn)圖表的照片同步檢測一套基準(zhǔn)顏色以及一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)顏色。所有這些顏色被存儲(chǔ)在 移動(dòng)裝置存儲(chǔ)器中作為被檢測的，作為初始的校準(zhǔn)。初始的校準(zhǔn)步驟僅需要在每個(gè)移動(dòng)裝 置上進(jìn)行一次以考慮移動(dòng)裝置相機(jī)的具體屬性。
[0016] 為了使光照條件歸一化成為可能，除了一個(gè)或多個(gè)試劑區(qū)域，每個(gè)比色條能夠包 括和前文所描述的基準(zhǔn)圖表中相同的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)顏色。試劑區(qū)域和"原位"校準(zhǔn)顏色 能被移動(dòng)裝置的相機(jī)同步檢測。光照條件歸一化過程估計(jì)了顏色校正函數(shù)，該功能使用初 始校正步驟與比色測試條分析步驟之間的一個(gè)或多個(gè)"原位"校準(zhǔn)顏色的所檢測值中的變 化來建模光照條件。該顏色校正函數(shù)接著能被應(yīng)用到一個(gè)或多個(gè)試劑區(qū)域的所檢測顏色 值。歸一化的試劑區(qū)域顏色與來自儲(chǔ)存在移動(dòng)裝置存儲(chǔ)器中基準(zhǔn)圖表的標(biāo)準(zhǔn)顏色比較以發(fā) 現(xiàn)最接近的匹配。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，這種比較分別針對(duì)每個(gè)試劑區(qū)域來執(zhí)行，并且一旦這種匹配被 建立，最接近的基準(zhǔn)顏色測試結(jié)果讀數(shù)能被分配給指定的試劑區(qū)域。當(dāng)為數(shù)字值時(shí)，獲得試 劑區(qū)域測試結(jié)果讀數(shù)的另一種方法為計(jì)算最接近匹配測試讀數(shù)的加權(quán)平均值，或者基準(zhǔn)顏 色值的插值或者推算。這些結(jié)果接著能被使用在移動(dòng)裝置上的疾病管理平臺(tái)中。
[0018] 在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，比色測試條分析方法包括兩個(gè)階段：光照條件歸一階 段，其也能被稱為色彩校正，以及顏色匹配階段。顏色校正能夠需要數(shù)字相機(jī)中的簡單白平 衡到存在與正如在高級(jí)相機(jī)校正算法中所發(fā)現(xiàn)的更復(fù)雜的顏色校正。
[0019] 本發(fā)明的一些實(shí)施例描繪了比色測試條與移動(dòng)裝置相機(jī)，類似掃描二維碼，使用 裝載在移動(dòng)裝置處理器中的軟件應(yīng)用來執(zhí)行比色條的分析。比色條能被保持在相機(jī)的前 方，或者使用夾持器將給定的比色條沿重復(fù)的方向夾持在相機(jī)的前方。顏色圖案能被印刷 在每個(gè)條上以使得補(bǔ)償變化光照條件的軟件應(yīng)用成為可能。
[0020] 其他實(shí)施例提供了光照條件的更多控制。已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)跨越廣泛的光照條件范圍維 持高精度的結(jié)果可能是有問題的。同樣的，至少對(duì)于條不需要手就能保持在相機(jī)前的實(shí)施 例，完全新的用戶體驗(yàn)是必須的。用戶習(xí)慣于將測試條插入葡萄糖測量儀中，這樣不需要 手的技術(shù)展示了一個(gè)挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)為不得不教用戶為了最優(yōu)結(jié)果怎樣恰當(dāng)?shù)囟ㄏ虮壬珳y試 條。
[0021] 在結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明的各種實(shí)施例包括和移動(dòng)裝置一起的用來分析比色條的輕便盒 子配件，該移動(dòng)裝置包括中央處理單元和數(shù)字相機(jī)。所述配件包括具有近側(cè)罩的外殼，周界 壁和遠(yuǎn)端罩，近側(cè)罩展示了近側(cè)面并且包括限定了穿過近側(cè)罩的觀察窗口的結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)端罩 展示了遠(yuǎn)端面。孔結(jié)構(gòu)限定了外殼內(nèi)的孔，孔限定了定中心于此的觀察軸，觀察軸實(shí)質(zhì)垂直 于孔并且近側(cè)罩的觀察窗口實(shí)質(zhì)圍繞觀察軸定中心。在一個(gè)實(shí)施例中，孔結(jié)構(gòu)與至少一個(gè) 周界壁和遠(yuǎn)端罩整體成型。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)限定了用于比色條插入的槽，槽配置用來 定向比色條貫穿觀察軸。原位校準(zhǔn)目標(biāo)能被布置在孔結(jié)構(gòu)內(nèi)，原位校準(zhǔn)目標(biāo)具有預(yù)設(shè)的顏 色特性，在某些實(shí)施例中，至少一種光源被布置在外殼內(nèi)，當(dāng)比色測試條被對(duì)準(zhǔn)在槽內(nèi)，至 少一種光源被安排用于比色測試條的照明。至少一種光源能為發(fā)光二極管。
[0022] 電源能被放置在外殼內(nèi)，并與至少一個(gè)光源可操作地耦合。開關(guān)能被可操作地耦 合在電源和至少一個(gè)光源之間用于至少一個(gè)光源的選擇激活。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)可在 外殼外部接觸到，用于至少一個(gè)光源的手動(dòng)通電。電源能夠包括至少一節(jié)電池。配件被配 置僅僅通過移動(dòng)裝置的數(shù)字相機(jī)與移動(dòng)裝置的中央處理單元通信。
[0023] 輕便盒子配件能夠包括被放置在外殼內(nèi)的微距鏡頭，所述微距鏡頭實(shí)質(zhì)圍繞觀察 軸定中心，并且位于觀察窗口和原位校準(zhǔn)目標(biāo)之間。輕便盒子配件能夠進(jìn)一步包括用于溢 出條件檢測的電路，該電路包括當(dāng)被激活時(shí)，被安排對(duì)原位校準(zhǔn)目標(biāo)照明的彩色光源。在某 些實(shí)施例中，溢出能力包括第一電路和第二電路，第一和第二電路的每一個(gè)都用于溢出條 件的檢測，第一和第二電路的每一個(gè)都包括各自的彩色光源，各自彩色光源的每一個(gè)，當(dāng)被 激活時(shí)，都被安排來對(duì)原位校準(zhǔn)目標(biāo)照明。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電路被配置檢測第一溢出 條件，而第二電路被配置檢測第二溢出條件，由于第一溢出條件不同于第二溢出條件。第一 電路相應(yīng)彩色光源的的顏色能夠不同于第二電路相應(yīng)彩色光源的的顏色。
[0024] 本發(fā)明的各種實(shí)施例包括了用于比色測試條比色分析的方法，該方法實(shí)施了顏色 校正。該方法包括提供包括了數(shù)字相機(jī)和中央處理單元（CPU)的移動(dòng)裝置。所述CPU被 可操作地耦合到存儲(chǔ)介質(zhì)，并且配置接收來自存儲(chǔ)介質(zhì)的指令，并且配置存儲(chǔ)介質(zhì)包括CPU 可讀的指令。在一個(gè)實(shí)施例中，這些指令包括：
[0025] 魯用數(shù)字相機(jī)捕捉多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顏色的至少一個(gè)圖像；
[0026]魯將多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)顏