СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ КАЛИБРОВКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАМЕРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНАЛИТА В ПРОБЕ Российский патент 2021 года по МПК G01N21/27 G01N21/78 G01N33/50 G01N21/84 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу калибровки, предназначенному для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе. Изобретение также относится к способу определения, предназначенному для определения аналита в пробе, и к компьютерной программе, содержащей программные средства для осуществления вышеупомянутых способов калибровки или определения. Кроме того, изобретение относится к калибровочной системе для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе при помощи камеры, к аналитической системе для определения аналита в пробе при помощи по меньшей мере одного тест-элемента и к системе для определения аналита в пробе. Предлагаемые в настоящем изобретении способы, компьютерные программы и системы могут использоваться в медицинской диагностике для качественного или количественного определения одного или нескольких аналитов в одной или нескольких физиологических жидкостях. Настоящее изобретение может использоваться и в других областях.

Уровень техники

Медицинская диагностика во многих случаях требует определения одного или нескольких аналитов в пробах физиологической жидкости, такой как кровь, интерстициальная жидкость, моча, слюна, или физиологической жидкости иного рода. Примерами таких подлежащих определению аналитов являются глюкоза, триглицериды, лактат, холестерин или другие виды аналитов, обычно присутствующие в этих физиологических жидкостях. Как правило, в известных специалисту устройствах и способах для определения аналитов обычно используются тест-элементы, содержащие один или несколько индикаторных (аналитических) реагентов, также называемых тест-реагентами, которые в присутствии определяемого аналита способны участвовать в одной или нескольких обнаруживаемых, например оптически обнаруживаемых, аналитических реакциях. В отношении примеров таких индикаторных реагентов можно сослаться, например, на статью J. Hones и соавт.: The Technology Behind Glucose Meters: Test Strips (Технические средства глюкометров: тест-полоски), Diabetes Technology & Therapeutics, том 10, дополнение 1, 2008, стр. 10-26. В соответствии с концентрацией аналита и/или его наличием при необходимости может быть выбрано надлежащее лечение.

Обычно за индикаторным реагентом наблюдают для анализа одного или нескольких происходящих в нем оптически обнаруживаемых изменений, по которым можно судить о концентрации по меньшей мере одного определяемого аналита. Как известно, для обнаружения по меньшей мере одного изменения оптических свойств тестового поля применяются различные типы приемников (детекторов) света. При этом известны различные типы источников света для освещения тестовых полей, а также различные типы приемников светового излучения. Помимо специализированных приемников излучения, разработанных специально для оптической регистрации изменений в индикаторном реагенте, содержащемся в соответствующих тест-элементах, существуют недавние разработки, нацеленные на использование с этой целью широко распространенных устройств, таких как смартфоны.

Например, в статье Li Shen и соавт.: "Point-of-care colorimetric detection with smartphone" (Колориметрический анализ при помощи смартфона на месте предоставления медицинских услуг), Lab Chip, 2012, 12, 4240-4243, "The Royal Society of Chemistry" и в соответствующем электронном дополнительном материале (ESI) для микрожидкостной технологии, "The Royal Society of Chemistry", предлагается проводить колориметрический анализ с помощью смартфона. Цвета результатов колориметрических анализов квантифицируют при помощи смартфона, обеспечивающего высокоточные измерения в широком диапазоне условий окружающей среды. Вместо непосредственного использования интенсивностей красного, зеленого и синего (RGB) в снятом смартфоном цветном изображении, для построения калибровочных кривых концентраций аналита предложено использовать значения хроматичности. Кроме того, чтобы сделать этот подход применимым в различных условиях освещенности был разработан метод калибровки для компенсации погрешностей измерения, обусловленных изменчивостью освещенности окружающей среды.

Как правило, при использовании смартфонов или других бытовых электронных устройств, имеющих камеру, с целью оценки результатов аналитических измерений, требуется индивидуальная калибровка камеры. Так, в статье Ali K. Yetisen и соавт.: "A smartphone algorithm with inter-phone repeatability for the analysis of colorimetric tests" (Воспроизводимый на разных смартфонах алгоритм для анализа колориметрических измерений), Sensors и Actuators В 196 (2014) 156-160, предлагается воспроизводимый на разных смартфонах алгоритм для анализа колориметрических измерений, требующий от пользователя входить в режим калибровки путем ввода в смартфон информации и захвата камерой смартфона изображения различных калибровочных точек. Такую калибровку нужно выполнять в заданных условиях. После этого колориметрические измерения можно проводить в условиях, точно соответствующих условиям выполнения калибровки. Приложение вычисляет окончательный результат измерения путем сравнения целевых значений данных относительно калибровочной кривой. Это достигается посредством интерполяционного алгоритма, подобного задаче ближайшего соседа в вычислительной геометрии.

Еще один подход к калибровке предложен в публикации WO 2014/037820 А2, раскрывающей систему и способ для анализа колориметрических тест-полосок и управления заболеванием. Система может содержать элемент оснастки, функционально связанный с мобильным устройством, способным получать и/или анализировать изображения колориметрических тест-полосок. Элемент оснастки в виде лайтбокса может крепиться на мобильном устройстве съемным образом или может оставаться закрепленным на мобильном устройстве, но с возможностью его удаления из поля обзора камеры для проведения обычной съемки. В других вариантах изображение, содержащее известные калибровочные цвета и области реагента, получают без лайтбокса для сравнения с предыдущим калибровочным изображением для моделирования изменений в условиях освещенности окружающей среды и определения функции коррекции цвета. Коррекцию можно применять к зарегистрированным цветам области реагента для согласования зарегистрированных цветов области реагента с опорными цветами на карте опорных цветов.

Несмотря на преимущества, связанные с калибровкой и использованием камеры, например камеры, имеющейся в устройстве бытовой электроники, с целью определения аналита в пробе, остаются актуальными несколько технических проблем. Как правило, представление цветов в снабженных камерами системах адаптировано к созданию изображений, оптимизированных с точки зрения восприятия цветов человеком, например путем внутренней постобработки исходных данных, захваченных камерой. Однако такая постобработка, ориентированная на человеческое цветовосприятие, может быть неидеальной при необходимости точного определения концентраций аналитов в пробе. Кроме того, на определение концентраций аналита могут влиять нелинейные факторы, например различия в условиях освещенности или индивидуальные технические и оптические особенности огромного числа предлагаемых на рынке камер, что диктует необходимость учета таких факторов.

Решаемая задача

Поэтому требуется предложить способы, компьютерные программы и системы, решающие вышеупомянутые технические проблемы калибровки камер для определения аналита в пробе, например калибровки камер, имеющихся в мобильных устройствах, таких как мобильные устройства бытовой электроники, в частности многоцелевые мобильные устройства, специально не предназначенные для аналитических измерений, такие как смартфоны или планшетные компьютеры. В частности, требуется предложить способы компьютерные программы и системы, которые могли бы широко использоваться применительно к имеющимся камерам и подходили бы для повышения точности измерений и удобства для пользователя.

Раскрытие сущности изобретения

Эта задача решается в способах, компьютерных программах и системах, охарактеризованных признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения, которые могут быть реализованы в отдельности или в любой комбинации, указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В тексте описания и формулы изобретения термины "имеет", "содержит", "включает (в себя)" или любые их грамматические разновидности употребляются неисключительным образом, оставляя соответствующие формулировки открытыми. Таким образом, эти термины могут использоваться как в ситуации, в которой в соответствующем объекте в контексте изобретения отсутствуют какие-либо иные признаки, кроме признака, вводимого этими терминами, так и в ситуации, в которой также присутствует один или несколько других признаков. Например, выражения "А имеет Б", "А содержит Б" и "А включает в себя Б" могут использоваться как в ситуации, в которой в объекте А отсутствуют другие элементы, кроме Б (т.е. в ситуации, в которой А состоит из Б и только из Б), так и в ситуации, в которой в объекте А, помимо Б, присутствует один или несколько других элементов, например, элемент В, элементы Г и Д или другие дополнительные элементы.

Далее следует отметить, что выражения "по меньшей мере один", "один или несколько" или аналогичные выражения, указывающие на то, что речь может идти об одном или более чем одном признаке или элементе, ниже обычно употребляются только однажды - при введении соответствующего признака или элемента. В большинстве случаев при последующем указании соответствующего признака или элемента выражения "по меньшей мере один" или "один или несколько" не повторяются, несмотря на то, что речь может идти об одном или более чем одном соответствующем признаке или элементе.

Далее, ниже по тексту выражения "предпочтительно", "более предпочтительно", "особенно", "преимущественно", "в частности", "прежде всего" или аналогичные выражения используются в отношении факультативных признаков, не ограничивая альтернативных возможностей. Поэтому признаки, вводимые этими выражениями, являются факультативными, т.е. необязательными, и предполагается, что они никоим образом не ограничивают объема патентных притязаний. Как должно быть понятно специалисту, осуществление изобретения возможно с использованием альтернативных признаков. Аналогичным образом, признаки, вводимые выражением "в одном варианте осуществления изобретения" или аналогичными выражениями, предполагаются факультативными и не подразумевают каких бы то ни было ограничений в отношении альтернативных вариантов осуществления изобретения, в отношении объема правовой охраны изобретения и в отношении возможностей комбинирования вводимых таким образом признаков с другими факультативными или обязательными признаками изобретения.

В первом аспекте настоящего изобретения предложен способ калибровки, предназначенный для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе. Способ включает в себя следующие шаги, которые, в частности, могут выполняться в указанном порядке. Вместе с тем, возможен и другой порядок выполнения соответствующих действий. Кроме того, два или более шага способа могут выполняться полностью или частично одновременно. Также возможно однократное или многократное выполнение одного, нескольких или даже всех шагов способа. Способ может включать в себя дополнительные шаги, не указанные в перечне. Предлагаемый в изобретении способ калибровки в общем случае включает в себя следующие шаги:

а) обеспечение набора систем цветовых координат, включающего в себя различные системы цветовых координат, позволяющие описать цвет объекта;

б) обеспечение набора проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях;

в) нанесение проверочных проб на набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для каждой из проверочных проб образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле;

г) получение посредством камеры изображений окрашенных тестовых полей;

д) генерирование цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей, выполняемое посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат;

е) обеспечение набора функций кодирования, включающего в себя функции кодирования для преобразования цветовых координат тестового поля в соответствующую концентрацию аналита в пробе;

ж) преобразование набора цветовых координат, сгенерированного на шаге д), в набор измеренных концентраций, выполняемое посредством набора функций кодирования; и

з) сравнение набора измеренных концентраций с известными концентрациями в проверочных пробах из набора проверочных проб и определение наиболее подходящей системы цветовых координат из набора систем цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям.

Термин "способ калибровки, предназначенный для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к процессу определения отношения (связи или зависимости) между выдаваемой камерой информацией и присутствием либо отсутствием или концентрацией одного или нескольких конкретных аналитов в пробе. Так, камера обычно генерирует информацию, например электронную информацию (т.е. информацию в электронной форме), такую как одно или несколько изображений, в частности одно или несколько изображений по меньшей мере одного тестового поля, как подробнее поясняется ниже. Как правило, может существовать некоторое соотношение между вышеупомянутой информацией или ее частью и присутствием аналита, отсутствием аналита или концентрацией аналита в пробе, например, при съемке камерой одного или нескольких изображений тестового поля, смоченного пробой. Процесс определения этого соотношения можно назвать способом калибровки. Осуществление способа калибровки позволяет установить это соотношение, например, путем определения одного или нескольких из по меньшей мере одного уравнения, характеризующего это соотношение, путем составления по меньшей мере одной таблицы, например по меньшей мере одной справочной таблицы, характеризующей это соотношение, или путем построения по меньшей мере одной графической зависимости, например по меньшей мере одной калибровочной кривой.

Термин "камера" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к устройству, выполненному с возможностью регистрации пространственно-разрешенной оптической информации, например с возможностью съемки одного или нескольких изображений. Камера, в частности, может содержать один или несколько чипов (интегральных схем) или устройств формирования сигналов изображения, например один или несколько чипов на приборах с зарядовой связью (ПЗС) и/или с КМОП-структурой. Камера в общем случае может содержать одномерную или двумерную матрицу датчиков изображения, таких как пиксели. Например, камера может содержать по меньшей мере 10 пикселей по меньшей мере в одном измерении, например по меньшей мере 10 пикселей в каждом измерении. Вместе с тем, следует заметить, что могут использоваться и другие камеры. Осуществление изобретения, в частности, возможно применительно к камерам, обычно используемым в мобильных технических средствах, таких как переносные компьютеры (ноутбуки), планшетные компьютеры и особенно сотовые телефоны, например смартфоны. Так, в частности, камера может быть частью мобильного устройства, которое, помимо по меньшей мере одной камеры, содержит одно или несколько устройств обработки данных, например один или несколько процессоров для обработки данных. Вместе с тем, могут использоваться и другие камеры. Камера, помимо по меньшей мере одного датчика изображения или чипа, формирующего изображение, может содержать дополнительные элементы, например один или несколько оптических элементов, в частности одну или несколько линз. Например, камера может быть камерой с фиксированным фокусом, имеющей по меньшей мере одну линзу, выставленную неподвижно относительно приемника изображения. Вместе с тем, в качестве альтернативы, камера также может содержать одну или несколько переменных линз, которые могут регулироваться, автоматически или вручную.

Термин "определение аналита в пробе", часто также называемый "аналитическим измерением", является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к качественному и/или количественному определению по меньшей мере одного аналита в пробе. Результатом аналитического измерения может быть, например, концентрация аналита и/или присутствие либо отсутствие определяемого аналита.

Термин "изображение" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к записываемым при помощи камеры данным или информации, например к множеству электронных значений, снимаемых с формирователя изображения, в частности пикселей чипа камеры. Так, например, изображение может включать в себя одномерный или двумерный массив данных. Таким образом, само изображение может включать в себя пиксели, которые, например, соотносятся с пикселями чипа камеры. Следовательно, при упоминании "пикселей" речь идет либо о единицах графической информации, генерируемых отдельными пикселями чипа камеры, либо о самих отдельных пикселях чипа камеры.

Камера может быть, в частности, камерой для цветной съемки. Таким образом, камера может выдавать или генерировать, например на каждый пиксель, цветовую информацию, например значения цвета для трех цветов R, G, В. Также может выдаваться большее число значений цвета, например четыре цвета на каждый пиксель. Камеры для цветной съемки в целом известны специалисту. Так, например, каждый пиксель чипа камеры может иметь три или более различных датчиков цвета, таких как регистрирующие цвета пиксели, например один пиксель для красного (R), один пиксель для желтого (G) и один пиксель для синего (В) цвета. Для каждого из пикселей, например пикселей R, G, В, пикселями могут регистрироваться значения, например цифровые значения в диапазоне от 0 до 255, в зависимости от интенсивности соответствующего цвета. Вместо использования трехцветных систем, таких как R, G, В, могут использоваться, например, четырехцветные системы, такие как С, М, Y, K. Цветочувствительность пикселей можно обеспечивать при помощи цветофильтров или соответствующей собственной чувствительности чувствительных элементов, используемых в пикселях камеры. Эти методы в целом известны специалисту.

Термин "аналит" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к одному или нескольким конкретным химическим соединениям и/или к другим параметрам, подлежащим определению и/или измерению. Например, по меньшей мере один аналит может быть химическим соединением, участвующим в метаболизме, в частности, может представлять собой одно или несколько соединений из числа глюкозы, холестерина или триглицеридов. В дополнение к указанным выше или в качестве альтернативы им, можно определять другие типы аналитов или параметров, например значение рН.

Термин "проба" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к некоторому количеству подлежащего анализу материала, например жидкого, твердого и/или газообразного материала. В частности, этот термин может относиться к количеству физиологической жидкости, например крови, интерстициальной жидкости, мочи и/или слюны и т.п. Вместе с тем, в дополнение к физиологическим жидкостям или в качестве альтернативы им могут использоваться и другие виды проб, такие как вода.

Термин "система цветовых координат" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к любой системе координат, посредством которой можно охарактеризовать, например математически или физически, цвет объекта, например цвет тестового поля или цвет снятого камерой изображения. Специалисту в целом известны различные системы цветовых координат, например системы цветовых координат, установленные CIE (Международной комиссией по освещению МКО). Цветовые координаты в совокупности могут перекрывать или определять цветовое пространство, например путем определения трех или четырех базисных векторов.

Для обеспечения систем цветовых координат эти системы цветовых координат могут храниться, например, в устройстве хранения данных (запоминающем устройстве) или в базе данных и/или могут определяться общей для систем координат формулой, имеющей один или несколько параметров. Обеспечение систем цветовых координат может осуществляться автоматически или путем выполнения действия человеком. Системы цветовых координат могут представлять собой входную информацию для способа калибровки, обеспечиваемую пользователем способа калибровки.

Термин "проверочная (контрольная) проба" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к пробе, содержащей аналит в определенном(-ой) или определимом(-ой) количестве или концентрации.

Далее, в контексте термин "набор" в общем случае относится определенному количеству, или группе, одинаковых или сходных объектов или элементов, каждый из которых имеет известные или определимые свойства. Так, каждый набор в общем случае может содержать два или более, предпочтительнее - три или более, объекта или элемента. Набор может содержать конечное число объектов или элементов либо бесконечное число объектов или элементов.

Так, например, набор проверочных проб в общем случае может включать в себя группу по меньшей мере из двух определенных или определимых количеств пробы. Например, набор проверочных проб может включать в себя первое количество проверочной пробы, содержащее аналит в первой известной или определимой концентрации, а также по меньшей мере одно второе количество проверочной пробы, содержащее аналит во второй известной или определимой концентрации, отличной от первой концентрации. При необходимости в набор проверочных проб может входить третье, четвертое и т.д. по порядку количества проверочной пробы, содержащие аналит в третьей, четвертой и т.д. по порядку концентрациях. Таким образом, например, входящие в набор проверочные пробы могут содержать аналит в трех или более различных концентрациях. Например, набор проверочных проб может обеспечиваться в ампулах, флаконах или других емкостях. Известность концентраций аналита в проверочных пробах может обеспечиваться предварительным определением этих концентраций, например при помощи сертифицированных или достоверных средств и методов лабораторного анализа и/или приготовлением проверочных проб с использованием известных количеств компонентов. В качестве альтернативы, концентрации аналита в проверочных пробах могут становиться известными в более поздний момент времени, например за счет последующей обработки проверочных проб путем проведения в отношении них последующего анализа при помощи сертифицированных или достоверных методов лабораторного анализа.

Обеспечение проверочных проб может включать в себя приготовление проверочных проб или использование других средств обеспечения этих проверочных проб, например приобретение этих проверочных проб у соответствующего поставщика. Возможны и другие средства обеспечения проверочных проб.

Способ также может включать в себя обеспечение набора тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию.

Термин "тест-элемент" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к произвольному элементу или устройству, выполненному для определения аналита в пробе, в частности в смысле приведенного выше определения. Тест-элемент, например, может иметь по меньшей мере одну подложку, в частности по меньшей мере один носитель, на который нанесено или в который встроено по меньшей мере одно тестовое поле. Например, по меньшей мере один носитель может иметь полосообразную форму, в результате чего тест-элемент выполнен в виде тест-полоски. Такие тест-полоски получили широкое распространение и являются общедоступными. Одна тест-полоска может быть носителем одного тестового поля или нескольких тестовых полей, содержащих одинаковые или разные индикаторные реагенты. Из уровня техники известны различные тест-элементы, содержащие по меньшей мере один индикаторный реагент, также называемый тест-реагентом, на которых в присутствии по меньшей мере одного определяемого аналита протекает окрашивающая реакция. Некоторые базовые принципы, касающиеся тест-элементов и реагентов, которые также могут использоваться в рамках осуществления настоящего изобретения, описаны, например, в работе J. Hones и соавт.: "Diabetes Technology and Therapeutics" ("Технология и лечение диабета"), том 10, дополнение 1, 2008, стр. 10-26.

В данном контексте термин "тестовое поле" является широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к количеству индикаторного реагента в виде связной фигуры, например площадки, в частности круглой, многоугольной или прямоугольной площадки, и имеющему один или несколько слоев материала, по меньшей мере в одном из которых содержится индикаторный реагент. Могут иметься и другие слои, обеспечивающие особые оптические свойства, например свойства отражения, свойства распределения пробы или задерживающие свойства, например для отделения от пробы компонентов в виде частиц, например клеточных компонентов.

Термин "индикаторный реагент", также известный как аналитический реагент, является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к химическому соединению или нескольким химическим соединениям, например к смеси химических соединений, способным в присутствии аналита участвовать в аналитической реакции, поддающейся обнаружению определенными средствами, например обнаруживаемой оптически. Аналитическая реакция может быть, в частности, специфической в отношении определяемого аналита. В данном случае индикаторным реагентом может быть, в частности, оптический индикаторный реагент, например индикаторный реагент, изменяющий цвет в присутствии аналита. Изменение цвета, в частности, может зависеть от присутствующего в пробе количества аналита. Индикаторный реагент может включать в себя, например, по меньшей мере один фермент, такой как глюкозооксидаза и/или глюкозодегидрогеназа. Кроме того, могут присутствовать другие компоненты, такие как один или несколько красителей, медиаторов и т.п. Индикаторные реагенты в целом известны специалисту, и в этом отношении можно опять же сослаться на работу J. Hones и соавт.: "Diabetes Technology and Therapeutics" ("Технология и лечение диабета"), том 10, дополнение 1, 2008, стр. 10-26. Вместе с тем, могут использоваться и другие индикаторные реагенты.

Набор тест-элементов может включать в себя, в частности, группу по меньшей мере из трех тест-элементов, например по меньшей мере трех тест-элементов одинаковой конструкции или структуры. При этом конструкция тест-элемента может определяться конкретной архитектурой, включающей в себя определенную подложка, определенную геометрию, а также определенную поверхность тестового поля, содержащую один или несколько определенных индикаторных реагентов. В частности, тест-элемент, входящий в набор тест-элементов, может выбираться из одной производственной партии, чем обеспечивается максимально возможная степень одинаковости тест-элементов.

Шаг в) способа включает в себя нанесение проверочных проб на набор тест-элементов. Так, например, на тестовые поля можно наносить каплю проверочных проб, или тестовые поля можно смачивать проверочными пробами иными средствами, например погружением тест-элементов в проверочные пробы. В результате получают, например, набор смоченных тест-элементов нанесенными на их тестовые поля проверочными пробами, причем в такой набор входит, например, по меньшей мере три тест-элемента, на соответствующие тестовые поля которых нанесены различные проверочные пробы. Например, может быть получен(-о) первый тест-элемент или первое тестовое поле с нанесенной на него первой проверочной пробой, второй тест-элемент или второе тестовое поле с нанесенной на него второй проверочной пробой и третий тест-элемент или третье тестовое поле с нанесенной на него третьей проверочной пробой. На дополнительные тест-элементы или тестовые поля могут быть нанесены дополнительные проверочные пробы. В результате после нанесения проверочных проб набор тест-элементов может содержать множество тестовых полей одного типа, причем по меньшей мере на три тестовых поля нанесены различные проверочные пробы, а значит эти тестовые поля после протекания на них аналитической реакции окрасятся в различные цвета. Таким образом, термин "окрашенное тестовое поле" в общем случае может относиться, в частности, к тестовому полю, на котором после нанесения пробы или проверочной пробы произошла аналитическая реакция, причем цвет тестового поля определяется результатом аналитической реакции.

Кроме того, в данном контексте термин "получение посредством камеры изображений окрашенных тестовых полей", используемый для описания шага г), в общем случае относится к процессу регистрации или записи камерой по меньшей мере одного изображения в соответствии с приведенным выше определением. При этом, в частности, для каждого из полученных на шаге в) окрашенных тестовых полей может быть получено по меньшей мере одно изображение. Вместе с тем, одно или несколько тестовых полей также может быть оставлено неснятым. В общем случае на шаге г) может быть создан набор изображений, содержащий по меньшей мере одно изображение по меньшей мере одного первого тестового поля с нанесенной на него по меньшей мере одной первой проверочной пробой, по меньшей мере одно изображение по меньшей мере одного второго тестового поля с нанесенной на него по меньшей мере одной второй проверочной пробой, а предпочтительно и по меньшей мере одно дополнительное изображение по меньшей мере одного дополнительного тестового поля, например по меньшей мере одно изображение по меньшей мере одного третьего тестового поля, с нанесенной на него по меньшей мере одной дополнительной проверочной пробой, например по меньшей мере одной третьей проверочной пробой.

На шаге д) генерируют цветовые координаты для изображений окрашенных тестовых полей посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат. Так, например, для каждого тестового поля, смоченного проверочной пробой, а значит - превратившегося в окрашенное тестовое поле, могут быть сгенерированы цветовые координаты в соответствии с системами цветовых координат из набора систем цветовых координат. В частности, для каждого из изображений окрашенных тестовых полей, или для каждого из по меньшей мере одного изображения каждого из окрашенных тестовых полей, могут быть сгенерированы цветовые координаты, каждая из которых описывает окраску соответствующего окрашенного тестового поля. Например, могут быть сгенерированы цветовые координаты (F_ij, m_ij, b_ij), (A_ij, B_ij, С_ij) или (A_ij, B_ij, С_ij, D_ij), где i указывает конкретную систему цветовых координат из набора систем цветовых координат, a j конкретное окрашенное тестовое поле и/или конкретную проверочную пробу. При этом может использоваться каждая система цветовых координат из набора таких систем или поднабор (подмножество), содержащий(-ее) выборку систем цветовых координат из набора таких систем. Кроме того, анализироваться может каждое из изображений или поднабор (подмножество) изображений.

Кроме того, набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат может содержать, например, цветовые координаты (F, m, b) для каждого окрашенного тестового поля или проверочной пробы в каждой системе цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего получают число цветовых координат, равное по меньшей мере произведению p⋅q, где р число окрашенных тестовых полей или проверочных проб, a q число цветовых координат в наборе систем цветовых координат, причем одно окрашенное тестовое поле можно также снимать несколько раз, т.е. получать несколько изображений одного окрашенного тестового поля, в результате чего число р увеличится. Возможны и другие варианты.

На шаге е) обеспечивают набор функций кодирования, включающий в себя функции кодирования для преобразования цветовых координат тестового поля в соответствующую концентрацию аналита в пробе.

Термин "функция кодирования" является в данном контексте широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к произвольному алгоритму преобразования для преобразования цветовых координат тестового поля, в частности тестового поля, окрашенного анализируемой пробой, в соответствующую концентрацию аналита в пробе. С этой целью функции кодирования могут включать в себя, например, одну или несколько аналитических функций, таких как функция преобразования одной, нескольких или всех цветовых координат, измеренных камерой, снявшей изображение окрашенного тестового поля, в концентрацию по меньшей мере одного аналита в пробе. В качестве дополнения или альтернативы функции кодирования могут включать в себя один или несколько матричных алгоритмов или операций для преобразования вектора цветовых координат в концентрацию по меньшей мере одного аналита. Опять же в качестве дополнения или альтернативы, функции кодирования также могут включать в себя одну или несколько характеристик, например одну или несколько одномерных, двумерных, трехмерных или четырехмерных характеристик, для преобразования цветовых координат в концентрацию аналита. Кроме того, в качестве дополнения или альтернативы, функции кодирования также могут включать в себя одну или несколько справочных таблиц или других таблиц, соотносящих концентрации аналита с соответствующими значениями или диапазонами значений цветовых координат.

Набор функций кодирования, как подробнее поясняется ниже, может быть определен, в частности, путем снабжения подобных функций одним или несколькими указываемыми параметрами. Так, в частности, набор функций кодирования может определяться одним или несколькими параметрами, которые могут задаваться таким образом, чтобы характеризовать конкретную функцию кодирования из набора функций кодирования. Ниже приводятся соответствующие примеры.

На шаге ж) набор цветовых координат, сгенерированный на шаге д), преобразуют в набор измеренных концентраций посредством набора функций кодирования. В данном контексте термин "измеренная концентрация" может относиться в общем случае к экспериментально полученному результату, указывающему концентрацию в пробе и основанному на одном или нескольких элементах экспериментальных данных, например на одном или нескольких измеренных значениях, в данном конкретном случае - на одной или нескольких цветовых координатах. Таким образом, на шаге ж) к цветовым координатам, сгенерированным на описанном выше шаге д), применяют функции кодирования из набора функций кодирования, обеспеченного на шаге е). При этом функции кодирования могут применяться ко всем цветовым координатам, сгенерированным на шаге д), или могут применяться лишь к поднабору (подмножеству) этих цветовых координат, сгенерированных на шаге д). Кроме того, к цветовым координатам могут применяться все функции кодирования или только поднабор функций кодирования из набора функций кодирования, обеспеченного на шаге е). Так, например, в случае, если функции кодирования определены одним или несколькими параметрами, из набора функций кодирования может применяться только поднабор возможных функций кодирования, например поднабор, определенный одним или более из диапазона параметров для одного или нескольких или даже всех параметров и/или определенный конечным числом значений по меньшей мере одного параметра, например за счет разбиения диапазонов параметров на отдельные ступени. В общем случае на шаге ж) генерируется набор измеренных концентраций. Так, например, для нескольких проверочных проб, содержащих аналит в различных концентрациях, может генерироваться по меньшей мере одна измеренная концентрация, например для каждой функции кодирования из набора функций кодирования или для каждой функции кодирования из поднабора функций кодирования. Например, в случае оценки n изображений окрашенных тестовых полей и/или в случае оценки n проверочных проб с различными концентрациями путем смачивания соответствующих тестовых полей и генерирования их цветовых координат, с получением в результате n цветовых координат или n векторов цветовых координат, и если в наборе функций кодирования или в используемом для оценки поднаборе функций кодирования содержится m функций кодирования, на шаге ж) может быть сгенерировано число измеренных концентраций, равное произведению n⋅m.

На шаге з) набор измеренных концентраций сравнивают с известными концентрациями в проверочных пробах из набора проверочных проб. В данном контексте термин "сравнение" является широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к любого рода определению качественного или количественного отношения или степени сходства между по меньшей мере одним первым сравниваемым элементом и по меньшей мере одним вторым сравниваемым элементом. В результате сравнения может генерироваться, например, по меньшей мере один элемент информации, указывающий степень сходства или тождественности между по меньшей мере двумя сравниваемыми элементами. Например, по меньшей мере один элемент информации, указывающий степень сходства или тождественности, может включать в себя по меньшей мере один элемент статистической информации, например стандартное отклонение. Например, элемент статистической информации, указывающий степень сходства или тождественности между набором измеренных концентраций и набором известных концентраций, может включать в себя следующее выражение:

где Δ_ij - мера степени сходства между измеренными концентрациями для i-й функции кодирования и j-й системы цветовых координат и соответствующими известными концентрациями где k - число, указывающее концентрацию из набора проверочных проб. Вообще могут использоваться и другие виды сравнения, в целом известные специалисту. Для графического представления результатов сравнения, например, на графике можно отразить измеренные концентрации относительно концентрации аналита в соответствующих проверочных пробах, что в результате дает, например, группу измеренных концентраций для каждой известной концентрации соответствующих проверочных проб.

Шаг з) также включает в себя определение наиболее подходящей системы цветовых координат из набора систем цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям. В данном контексте термин "соответствие" является широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к схожести или одинаковости двух или более элементов. Следовательно, в данном контексте термин "наилучшее соответствие" является широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к выборке элементов, принадлежащих по меньшей мере двум наборам (множествам) элементов, результат сравнения которых - в поясняемом смысле определения - указывает на наивысшую степень сходства или тождественности, включая тот возможный вариант, что сравниваемые элементы совпадают в пределах заданного диапазона. Так, например, в случае использования приведенной выше формулы наиболее подходящей i*-й функцией кодирования и наиболее подходящей j*-й системой цветовых координат могут быть функция кодирования из набора функций кодирования и система цветовых координат из набора цветовых координат, для которых вышеупомянутый статистический индикатор Δ_ij сведен к минимуму. В целом же в области статистики известны и другие средства определения наилучшего соответствия, которые также могут использоваться на шаге з)

Таким образом, результатом осуществления способа калибровки может быть указание наиболее подходящей функции кодирования и указание наиболее подходящей системы цветовых координат. Этот результат, в частности, может быть специфичным для камеры и специфичным для типа используемого тест-элемента. Следовательно, осуществление способа калибровки может требоваться для каждого типа камеры, например, для каждого портативного устройства или смартфона, имеющего конкретную камеру, и может требоваться для каждого типа тест-элемента, например, для каждой производственной партии тест-элементов. Способ калибровки может быть выполняться предварительно, например, для каждого известного типа предполагаемого к использованию смартфона и для каждого типа предполагаемого к использованию тест-элемента, а следовательно, результаты осуществления способа калибровки могут быть уже заранее запрограммированы или заложены в соответствующую компьютерную программу, например в соответствующее приложение, предполагаемое к использованию на конкретном смартфоне. Приложение или компьютерное программное обеспечение также может быть выполнено с возможностью определения типа смартфона или портативного устройства, на котором оно выполняется, и может выбирать соответствующую функцию кодирования и систему цветовых координат, которые, как известно, наилучшим образом подходят к используемым тест-элементу и камере.

Как указано выше, камерой может быть, в частности, камера портативного электронного устройства, например камера переносного компьютера, в частности камера ноутбука или планшета. Вместе с тем, особенным случаем камеры является камера смартфона, поскольку многие пользователи носят смартфон в течение дня, а значит смартфон может быть постоянно находящимся при себе измерительным прибором, который может быть очень целесообразно использовать для определения аналитов, например для определения глюкозы в крови.

Как указано выше, термин "набор", в том значении, как он используется в различных местах данной заявки, в общем случае может относиться к конечному или бесконечному числу элементов. В пояснявшемся выше контексте систем цветовых координат набор систем цветовых координат может определяться, в частности, набором параметризованных функций для преобразования цветовых координат, т.е., в частности, одной или несколькими функциями, имеющими один или несколько параметров. В частности, одна или несколько параметризованных функций может использоваться для преобразования цветовых координат, выдаваемых камерой, в преобразованные цветовые координаты. Преобразованные цветовые координаты могут представлять собой, в частности, независимые от камеры преобразованные цветовые координаты. В общем случае каждую из систем цветовых координат может характеризовать набор из одного или нескольких параметров параметризованных функций.

Шаг д) способа, предусматривающий генерирование цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей, выполняемое посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, и создание набора цветовых координат для проверочных проб и для систем координат, может выполняться в один прием или может включать в себя несколько подшагов. В частности, этот шаг может включать в себя сначала преобразование цветовых координат полученных камерой изображений, которые обычно являются зависимыми от камеры, в независимые цветовые координаты. Так, например, камера может содержать чип, который после записи им оценки изображения создает цветовые координаты (R, G, В) или цветовые координаты в четырехцветной системе, которые в общем случае зависят от физических свойств чипа камеры, оптической схемы камеры или электронных компонентов для записи изображения. Так, например, чувствительность чипа камеры может зависеть от спектрального диапазона. Соответственно, предлагаемый в изобретении способ может включать в себя содержать шаг преобразования выдаваемых камерой цветовых координат в независимые от камеры цветовые координаты, например, в цветовые координаты, выведенные из-под влияния спектральной чувствительности камеры и поддающиеся сравнению в том смысле, что при оценке изображений одного и того же окрашенного тестового поля различными камерами эти изображения будут, с заданным допуском, идентичными или по меньшей мере сопоставимыми. Следовательно, независимыми от камеры цветовыми координатами в контексте изобретения могут быть цветовые координаты, получаемые с различных изображений одного и того же окрашенного тестового поля, снятых различными камерами. При этом в общем случае могут использоваться стандартизованные независимые от камеры системы цветовых координат, например системы цветовых координат CIE. Вместе с тем, как указано выше, шаг д) способа может включать в себя следующие подшаги:

д1) генерирование для изображений окрашенного тестового поля зависимых от камеры цветовых координат;

д2) преобразование зависимых от камеры цветовых координат в независимые от камеры цветовые координаты, выполняемое посредством первого алгоритма преобразования;

д3) преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты для систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, выполняемое посредством второго алгоритма преобразования, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат.

В данном контексте термин "зависимые от камеры цветовые координаты" в общем случае относится к цветовым координатам, сгенерированным посредством камеры для изображения окрашенного объекта, результат которого является зависимым от конкретных свойств камеры и/или содержащегося в ней чипа, например чипа на ПЗС и/или чипа с КМОП-структурой. Например, чип камеры может содержать колориметрические датчики (датчики цвета), регистрирующие значения каждого цвета, например в трехцветной системе координат, такой как RGB, или в четырехцветной системе координат, такой как CMYK, причем полученные значения являются зависимыми от чувствительности чипа камеры. Таким образом, при регистрации (записи) различными камерами изображений одного и того же окрашенного объекта зависимые от камеры цветовые координаты, сгенерированные этими камерами, могут различаться.

Таким образом, шаг д1) в общем случае включает в себя оценку изображений окрашенных тестовых полей, т.е. тестовых полей, смоченных проверочными пробами и окрасившихся в результате последующего протекания на тестовом поле аналитической реакции. Например, оцениваться может по меньшей мере одно изображение каждого окрашенного тестового поля, например каждое изображение каждого окрашенного тестового поля, для получения его зависимых от камеры цветовых координат. В результате, например, может быть сгенерировано множество зависимых от камеры цветовых координат (R_i, G_i, В_i), где i - целое число от 1 до р, причем р - число оцененных окрашенных тестовых полей или проверочных проб.

Далее, в данном контексте термин "независимые от камеры цветовые координаты" является широким термином, подлежащим толкованию в его обычном значении, привычном для среднего специалиста, и не должен ограничиваться каким-либо частным или специализированным значением. В частности, этот термин может относиться, без ограничения, к цветовым координатам, которые, по меньшей мере в пределах заданного допуска, не зависят от чувствительности камеры или чипа камеры. Иначе говоря, в пределах допустимого отклонения независимые от камеры цветовые координаты одного и того же объекта не зависят от чувствительности используемой камеры.

Для выполнения шага д2) может использоваться процесс калибровки или может применяться заданная функция калибровки. Например, первый алгоритм преобразования может включать в себя матричную операцию с использованием матрицы М, в частности матричную операцию для преобразования зависимых от камеры цветовых координат (R, G, В) в независимые от камеры цветовые координаты (X, Y, Z) посредством следующего преобразования:

При этом М может означать матрицу преобразования, которая может быть сгенерирована путем выполнения независимого процесса калибровки. Например, для калибровки камеры и для нахождения матрицы преобразования М и/или коэффициентов этой матрицы преобразования могут использоваться опорные цветовые поля. Независимыми от камеры цветовыми координатами X, Y, Z могут быть, например, координаты, основанные на восприятии цветов человеческим глазом, например цветовые координаты CIE. Матричное преобразование, аналогичное указанному в уравнении (1), может использоваться и в случае четырехцветных систем координат. Матричные преобразования цветовых координат в целом известны, например, из работы "Die Charakterisierung von Farbsensoren" ("Характеристика датчиков цвета"), диссертация, Logos Verlag, Berlin, 2001, стр. 48-49.

На шаге д2) набор зависимых от камеры цветовых координат (R_i, G_i, В_i), где i=1…р, причем р - число оцененных окрашенных тестовых полей или проверочных проб, может быть преобразован в независимые от камеры цветовые координаты (X_j, Y_j, Z_j). Аналогичным образом преобразования возможны и для четырехцветных систем цветовых координат.

Второй алгоритм преобразования может включать в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат, таких как координаты X, Y, Z, в цветовые координаты из набора цветовых координат, выполняемое посредством параметризованных функций. Таким образом, например, второй алгоритм преобразования может включать в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат (X, Y, Z) в набор цветовых координат (F, m, b) посредством следующих параметризованных функций:

где:

и где P₁-Р₁₁ - параметры, в частности вещественные числа и/или рациональные числа.

При этом, если на шаге д2) генерируется набор независимых от камеры цветовых координат (X_i, Y_i, Z_i), где i=1…р, причем р - число оцененных окрашенных тестовых полей или проверочных проб, результатом выполнения шага д3) может быть набор параметризованных цветовых координат (Fi, mi, bi)***.

Независимыми от камеры цветовыми координатами могут быть, в частности, цветовые координаты, основанные на чувствительности человеческого глаза, в частности цветовые координаты, соответствующие стандарту, прежде всего стандарту CIE. В частности, независимые от камеры цветовые координаты могут представлять собой тристимульные значения.

Второй алгоритм преобразования также может учитывать освещенность тестовых полей. А именно, второй алгоритм преобразования может учитывать освещенность тестовых полей, в частности за счет регистрации по меньшей мере одного опорного цвета, в частности опорного цвета белого поля. Так, например, зависимые от освещенности цветовые координаты (F, m, b) можно преобразовывать в относительные цветовые координаты (F_rel, m_rel, b_rel) с использованием одного или нескольких из следующих уравнений:

где (F_R, m_R, b_R) цветовые координаты, полученные от изображения освещенного опорного поля.

Таким образом можно сгенерировать набор относительных цветовых координат (Fi,rel, mi,rel, bi,rel), где i=1…р, причем р - число оцененных окрашенных тестовых полей или проверочных проб.

Первый алгоритм преобразования, в частности матрицу М, можно определять в процессе калибровки камеры путем получения по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного опорного цветового поля, имеющего известные независимые от камеры цветовые координаты. Так, например, можно обеспечить несколько опорных цветовых полей, имеющих известные независимые от камеры цветовые координаты, например цветовых полей, соответствующих определенной шкале цветности, или иных аналогичных цветовых полей. Можно записать изображения этих опорных цветовых полей и таким образом создать систему уравнений для получения коэффициентов матрицы М или для любого другого алгоритма преобразования. В частности, известные цветовые координаты опорных цветовых полей опять же могут представлять собой известные координаты CIE и/или тристимульные значения. Вместе с тем, возможны и другие варианты осуществления изобретения.

Как указано выше, на шаге з) набор измеренных концентраций сравнивают с известными концентрациями в проверочных пробах из набора проверочных проб и определяют наиболее подходящую систему цветовых координат из набора систем цветовых координат и наиболее подходящую функцию кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям. При этом, в частности, шаг з) может выполняться так, чтобы в заданном диапазоне измерения концентраций пробы с эквидистантными концентрациями приводили к цветовым координатам в наиболее подходящей системе цветовых координат, имеющим по существу эквидистантные цветовые разности. Таким образом, одну из идей фотометрических систем координат, таких как система координат CIE, также можно перенести на измерение концентраций. В частности, в заданном диапазоне измерения нанесение на тестовые поля проверочных проб с различными концентрациями с_р, с_v аналита может привести к тому, что окрашенные тестовые поля будут иметь цветовые координаты (F_p, m_р, b_р), (F_v, m_v, b_v) с цветовой разностью:

где ∈ - заданный диапазон. Точное значение ∈ может зависеть от выбранного цветового пространства. Например, существуют цветовые пространства, нормализованные по абсолютному значению 100, тогда как другие цветовые пространства могут быть нормализованы по абсолютному значению 1. Для придания координатам F, m и b одного веса цветовые координаты можно даже взвешивать посредством весовых коэффициентов. Вообще е может выбираться значительно меньшим, чем const, т.е. может описываться выражением: ∈ << const, например следующими выражениями ∈<0,1 ⋅ const, е<0,01 • const, ∈ < 0,001 ⋅ const, или иным аналогичным образом. Точное значение ∈ для осуществления способа обычно не задается или не требуется.

Система цветовых координат из набора систем цветовых координат и функция кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям, могут образовывать, в частности, пару, включающую в себя наиболее подходящую систему цветовых координат и наиболее подходящую функцию кодирования. Эта пара, в частности, может быть специфичной для камеры и может предоставляться содержащему камеру мобильному устройству, например посредством приложения или иного программного обеспечения.

Набор функций кодирования, как указано выше, может, в частности, включать в себя параметризованные полиномиальные функции цветовых координат. Например, параметризованные полиномиальные функции могут выбираться из группы, состоящей из:

где c(F, m, b) - измеренная концентрация аналита, когда окрашенное тестовое поле имеет цвет (F, m, b), N - положительные целые числа, а aijk*** - параметры полиномиальных функций. Однако следует заметить, что могут использоваться и другие виды функций кодирования, а набор функций кодирования также может содержать смесь различных типов функций кодирования, в которых имеются параметры. Вместе с тем, применение полиномиальных функций упрощает вычисления и при измерениях аналита дает хорошие результаты, как подробнее поясняется ниже.

Как уже было указано выше, тест-элементы из набора тест-элементов, используемого на шаге в), могут быть, в частности, одного типа, например, все тест-элементы могут быть одинаковыми, в частности по исполнению. В частности, такие тест-элементы могут быть из одной производственной партии. Способ калибровки также может включать в себя задание по меньшей мере одного стандартного исполнения тест-элемента, определяющего по меньшей мере один тип индикаторного реагента для по меньшей мере одного тестового поля, содержащего по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию. Стандартное исполнение тест-элемента также может включать в себя заданную подложку, на которую нанесен индикаторный реагент.

Как указано выше, набор проверочных проб может, в частности, включать в себя по меньшей мере три различные проверочные пробы, содержащие аналит по меньшей мере в трех различных концентрациях. В частности, эти концентрации могут быть распределены по диапазону измерения эквидистантно. Аналит может представлять собой, в частности, глюкозу. Вместе с тем, как указано выше, определять можно и другие виды аналитов. Пробой может быть, в частности, физиологическая жидкость, такая как кровь или интерстициальная жидкость. Вместе с тем, следует заметить, что могут использоваться и другие виды проб. Набор проверочных проб может содержать проверочные пробы с различными концентрациями аналита, находящимися в заданном диапазоне измерения, составляющем от 0 до 600 мг/дл. Так, например, в случае проб крови или интерстициальной жидкости, в которых определяемым аналитом является глюкоза, диапазон измерения может составлять от 0 до 600 мг/дл, и концентрации аналита в проверочных пробах могут быть распределены по этому диапазону измерения, например распределены эквидистантно.

Как подробнее поясняется ниже, способ калибровки может выполняться, в частности, посредством компьютера или компьютерной сети. Так, в частности, по меньшей мере один из шагов а), г), д), е), ж) или з) может выполняться посредством компьютера или компьютерной сети и/или может быть закодирован в программном обеспечении.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложен способ определения, предназначенный для определения аналита в пробе. Как подробнее поясняется ниже, при осуществлении этого способа используется рассмотренный выше способ калибровки. Следовательно, в отношении возможных определений и вариантов осуществления изобретения можно сослаться на раскрытие, приведенное выше или подробнее излагаемое ниже. Способ включает в себя следующие шаги, которые, в частности, могут выполняться в указанном порядке. Вместе с тем, возможен и другой порядок выполнения соответствующих действий. Кроме того, два или более шага способа могут выполняться полностью или частично одновременно. Также возможно однократное или многократное выполнение одного, нескольких или даже всех шагов способа. Способ может включать в себя дополнительные шаги, не указанные в перечне. Способ определения аналита в пробе в общем случае включает в себя следующие шаги:

A) обеспечение камеры;

Б) калибровку камеры посредством способа калибровки;

B) нанесение пробы на тест-элемент, имеющий по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для нанесенной пробы образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле;

Г) получение по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного окрашенного тестового поля;

Д) генерирование цветовых координат тестового поля посредством наиболее подходящей системы цветовых координат;

Е) преобразование цветовых координат в измеренную концентрацию аналита в пробе посредством наиболее подходящей функции кодирования.

Что касается шагов А) и Б) способа, в целом можно сослаться на приведенное выше описание способа калибровки. Что касается шага В) способа, этот шаг может выполняться в целом аналогично описанному выше шагу в) способа, за исключением того, что исследуемая проба не является проверочной, и содержание аналита в ней неизвестно. Тест-элемент, используемый на шаге В) способа, может быть, в частности, одинаковым или однотипным с тест-элементом, используемым на описанном выше шаге в) способа, а в предпочтительном случае эти тест-элементы взяты из одной производственной партии. Благодаря тому, что в присутствии определяемого аналита протекает аналитическая реакция, тестовое поле тест-элемента превращается в окрашенное тестовое поле в зависимости, например, от концентрации аналита в пробе, включая возможность отсутствия аналита в пробе. В общем случае по меньшей мере одной пробой можно смачивать одно или несколько тестовых полей.

Что касается шага Г) способа, в целом можно сослаться на приведенное выше описание шага г) способа. Получение изображения на шаге Г) способа может выполняться аналогичным образом.

Что касается шагов Д) и Е) способа, при их выполнении используются наиболее подходящая система цветовых координат и наиболее подходящая функция кодирования, определенные на описанном выше шаге з). Генерирование цветовых координат тестового поля опять же может представлять собой процесс, выполняемый в один прием или в несколько приемов. Во втором случае, например, камера сначала может сгенерировать для тестового поля зависимые от камеры цветовые координаты, такие как (R, G, В), аналогично описанному выше шагу д1). Затем эти зависимые от камеры цветовые координаты могут быть преобразованы в независимые от камеры цветовые координаты, причем в отношении такого преобразования можно сослаться на приведенное выше описание шага д2). Так, например, для окрашенного тестового поля могут быть сгенерированы независимые от камеры координаты (X, Y, Z). Кроме того, затем независимые от камеры цветовые координаты могут быть преобразованы в цветовые координаты наиболее подходящей системы цветовых координат, например в (F, m, b), в частности посредством одного или нескольких из приведенных выше уравнений (2.1-2.3) или (3.1-3.6), с использованием наиболее подходящего набора параметров Р. Затем на шаге Е) цветовые координаты могут быть преобразованы в измеренную концентрацию аналита, например посредством приведенного выше уравнения (5), с использованием наиболее подходящих параметров.

В частности, шаги В)-Е) могут выполняться многократно. Шаг Б) может выполняться либо только единожды вначале для множества повторений шагов В)-Е), либо каждый раз перед выполнением шагов В)-Е).

Как указано выше, тест-элемент, используемый на шаге В), может быть, в частности, того же типа, что и тест-элемент из набора тест-элементов, используемого на шаге в) способа калибровки. Таким образом, этот тест-элемент может иметь такое же исполнение, что и тест-элемент, используемый для осуществления способа калибровки, или может быть изготовлен в составе той же партии.

Способ определения также может осуществляться с помощью компьютера или компьютерной сети, например компьютера, выполненного в виде портативного устройства, или компьютерной сети, содержащей портативное устройство, например одно или несколько из таких портативных устройств, как планшет, ноутбук или сотовый телефон, например смартфон. В частности, компьютер или компьютерная сеть может использоваться для выполнения одного или нескольких шагов Б), Г), Д) или Е).

Кроме того, в настоящей заявке раскрыта и предложена компьютерная программа, содержащая машиноисполняемые команды для осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению в одном или нескольких вариантах его осуществления, раскрытых в данном описании, при выполнении программы в компьютере или компьютерной сети. Так, как указано выше, компьютерная программа может содержать, в частности, машиноисполняемые команды для осуществления одного, нескольких или даже всех шагов способа калибровки. В частности, компьютерная программа может содержать машиноисполняемые команды для осуществления одного, нескольких или даже всех шагов а), г), д), е), ж) или з) способа калибровки. В дополнение или в качестве альтернативы предложена компьютерная программа, содержащая машиноисполняемые команды для осуществления по меньшей мере некоторых или даже всех шагов способа определения, например один, несколько или даже всех шагов Б), Г), Д) или Е) способа определения. В частности, компьютерная программа может храниться в машиночитаемом носителе данных.

В настоящей заявке также раскрыт и предложен компьютерный программный продукт, имеющий средства программного кода, для осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению в одном или нескольких вариантах его осуществления, раскрытых в данном описании, при выполнении программы в компьютере или компьютерной сети, например для осуществления одного или нескольких шагов способа, описанных выше в контексте компьютерной программы. В частности, средства программного кода могут храниться в машиночитаемом носителе данных.

Кроме того, в настоящей заявке раскрыт и предложен носитель данных с хранящейся в нем структурой данных, которая после загрузки в компьютер или компьютерную сеть, например в оперативное запоминающее устройство или основное запоминающее устройство компьютера или компьютерной сети, обеспечивает осуществление способа в одном или нескольких вариантах его осуществления, раскрытых в данном описании, например путем выполнения одного или нескольких из вышеупомянутых шагов, обсуждаемых в контексте компьютерной программы.

Кроме того, в настоящей заявке раскрыт и предложен компьютерный программный продукт со средствами программного кода, хранящимися в машиночитаемом носителе данных, для осуществления способа в одном или нескольких вариантах его осуществления, раскрытых в данном описании, например одного или нескольких из вышеупомянутых шагов, обсуждаемых в контексте компьютерной программы, при выполнении программы в компьютере или компьютерной сети. В данном контексте компьютерный программный продукт относится к программе как оборотоспособному товару. В общем случае продукт может существовать в любом формате, например в бумажном формате или в машиночитаемом носителе данных. В частности, компьютерный программный продукт может распространяться по сети передачи данных.

Наконец, в настоящей заявке раскрыт и предложен модулированный информационный сигнал, содержащий команды, считываемые компьютерной системой или компьютерной сетью, для осуществления способа в одном или нескольких вариантах его осуществления, раскрытых в данном описании, например одного или нескольких из вышеупомянутых шагов, обсуждаемых в контексте компьютерной программы.

Что касается компьютерно-реализованных аспектов изобретения, один или несколько шагов или даже все шаги осуществления способа в одном или нескольких вариантах его осуществления, раскрытых в данном описании, могут выполняться посредством компьютера или компьютерной сети. Так, в общем случае любой из шагов способа, включая предоставление и/или обработку данных, может выполняться посредством компьютера или компьютерной сети. Такие шаги способа обычно могут включать в себя любые шаги, как правило, за исключением шагов, требующих ручной работы, такой как обеспечение проб и/или некоторые аспекты выполнения собственно измерений.

В частности, раскрытие изобретения также предусматривает возможность его осуществления в следующих формах:

- компьютер или компьютерная сеть, содержащий(-ая) по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью полного или частичного осуществления одного из предлагаемых в изобретении способов в одном из вариантов их осуществления, рассмотренных в данном описании,

- загружаемая в компьютер структура данных, которая при ее выполнении в компьютере обеспечивает полное или частичное осуществление одного из предлагаемых в изобретении способов в одном из вариантов их осуществления, рассмотренных в данном описании,

- компьютерная программа, которая при ее выполнении в компьютере обеспечивает полное или частичное осуществление одного из предлагаемых в изобретении способов в одном из вариантов их осуществления, рассмотренных в данном описании,

- компьютерная программа, содержащая программные средства для полного или частичного осуществления одного из предлагаемых в изобретении способов в одном из вариантов их осуществления, рассмотренных в данном описании, при выполнении компьютерной программы в компьютере или в компьютерной сети,

- компьютерная программа, содержащая программные средства по предыдущему варианту, в котором программные средства хранятся в среде хранения, доступной компьютеру для чтения,

- среда хранения, в которой хранится структура данных, которая после ее загрузки в основное и/или оперативное запоминающее устройство компьютера или компьютерной сети обеспечивает полное или частичное осуществление одного из предлагаемых в изобретении способов в одном из вариантов их осуществления, рассмотренных в данном описании, и

- компьютерный программный продукт, имеющий средства программного кода, которые могут храниться или хранятся в среде хранения и при их выполнении в компьютере или в компьютерной сети обеспечивают полное или частичное осуществление одного из предлагаемых в изобретении способов в одном из вариантов их осуществления, рассмотренных в данном описании.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена калибровочная система для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе при помощи камеры. Калибровочная система содержит по меньшей мере один компьютер или компьютерную сеть. Калибровочная система выполнена с возможностью осуществления предлагаемого в настоящем изобретении способа калибровки в одном из рассмотренных в описании вариантов его осуществления, например посредством соответствующего программирования программного обеспечения компьютера или компьютерной сети. Кроме того, калибровочная система может содержать набор проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях, и набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле. Кроме того, калибровочная система может содержать камеру.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена аналитическая система для определения аналита в пробе при помощи по меньшей мере одного тест-элемента, имеющего по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию. Аналитическая система содержит по меньшей мере одну камеру, например камеру мобильного устройства, такого как смартфон. Аналитическая система также содержит по меньшей мере один компьютер или компьютерную сеть, в частности по меньшей мере один смартфон. Аналитическая система выполнена с возможностью осуществления способа определения в одном из рассмотренных в данном описании вариантов его осуществления. Кроме того, аналитическая система может содержать по меньшей мере одну пробу и по меньшей мере один тест-элемент, имеющий по меньшей мере одно тестовое поле. Кроме того, аналитическая система может содержать набор проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях, и набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле.

Кроме того, предложена компьютерная программа, содержащая команды, которые при выполнении компьютерной программы калибровочной системой, описанной выше или подробнее рассматриваемой ниже, или аналитической системой, описанной выше или подробнее рассматриваемой ниже, обеспечивают выполнение калибровочной системой, описанной выше или подробнее рассматриваемой ниже, или аналитической системой, описанной выше или подробнее рассматриваемой ниже, соответственно, шагов способа калибровки, описанного выше или подробнее рассматриваемого ниже, или способа определения, описанного выше или подробнее рассматриваемого ниже.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена компьютерная программа, содержащая команды, которые при выполнении компьютерной программы компьютером или компьютерной сетью обеспечивают выполнение компьютером или компьютерной сетью по меньшей мере одного из шагов а), г), д), е), ж) или з) способа калибровки либо одного или нескольких шагов Б), Г), Д) или Е) способа определения, описанных выше или подробнее рассматриваемых ниже.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена система для определения аналита в пробе. Система содержит калибровочную систему и аналитическую систему, предлагаемые в настоящем изобретении.

Предлагаемые в изобретении способы, компьютерные программы и системы могут обеспечивать множество преимуществ перед известными техническими решениями для калибровки камеры и/или ее использования с целью определения аналита в пробе. Так, в частности, настоящее изобретение позволяет повысить точность определения значения концентрации аналита. В частности, настоящее изобретение позволяет получить цветовое пространство, специфически адаптированное для применения в алгоритме определения концентрации аналита в пробе, например определения концентрации глюкозы в крови. В частности, настоящее изобретение позволяет получить специфически адаптированное цветовое пространство, создающее линейную зависимость между цветом тест-полоски и концентрацией аналита, в частности линейную зависимость между цветом тест-полоски и его результирующим численным представлением. Линейная зависимость, обеспечиваемая таким адаптированным цветовым пространством, позволяет достичь равномерной точности во всем диапазоне измеряемых значений. Кроме того, в качестве альтернативы, настоящее изобретение позволяет получить особенно высокую точность определения концентрации аналита в определенном диапазоне измеряемых значений, в частности в заданном диапазоне измеряемых значений.

Кроме того, настоящее изобретение позволяет повысить достоверность (валидность) оптического определения значения концентрации аналита. В частности, достоверность оптического измерения может быть повышена по сравнению с техническими решениями, известными из уровня техники. В частности, специфически адаптированное цветовое пространство, обеспечиваемое в настоящем изобретении, может быть построено на основе концентраций аналита, определенных внешними средствами. В частности, предлагаемые в изобретении способы, компьютерные программы и системы могут обеспечивать специфически адаптированное цветовое пространство путем оптимизации и адаптации цветового пространства по концентрации аналита, определенной внешними средствами, например по концентрациям аналита, определенным в лаборатории, чем, в частности, достигается особенно высокая достоверность (валидность) определенной концентрации аналита, что повышает достоверность концентрации аналита, оптически определенной с использованием адаптированного цветового пространства. В отличие от предлагаемого в изобретении подхода, известные из уровня техники решения обычно ориентируются на оптимизацию, основанную на человеческом цветовосприятии.

Кроме того, предлагаемые в изобретении способы, компьютерные программы и системы позволяют учитывать нелинейные факторы, влияющие на определение аналита в пробе, в противоположность другим методам, известным из уровня техники. Так, настоящее изобретение позволяет минимизировать или даже устранить влияние нелинейных факторов на определение аналита в пробе. В частности, предлагаемые в изобретении способы, компьютерные программы и системы позволяют учитывать такие нелинейные факторы, как различные или изменяющиеся условия освещенности или индивидуальные технические и оптические свойства огромного числа камер, имеющихся на рынке.

В качестве обобщения ниже приведены предлагаемые варианты осуществления настоящего изобретения, не исключающие других возможных вариантов:

Вариант 1: Способ калибровки, предназначенный для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе, включающий в себя:

а) обеспечение набора систем цветовых координат, включающего в себя различные системы цветовых координат, позволяющие описать цвет объекта;

б) обеспечение набора проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях;

в) нанесение проверочных проб на набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для каждой из проверочных проб образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле;

г) получение посредством камеры изображений окрашенных тестовых полей;

д) генерирование цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей, выполняемое посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат;

е) обеспечение набора функций кодирования, включающего в себя функции кодирования для преобразования цветовых координат тестового поля в соответствующую концентрацию аналита в пробе;

ж) преобразование набора цветовых координат, сгенерированного на шаге д), в набор измеренных концентраций, выполняемое посредством набора функций кодирования; и

з) сравнение набора измеренных концентраций с известными концентрациями в проверочных пробах из набора проверочных проб и определение наиболее подходящей системы цветовых координат из набора систем цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям.

Вариант 2: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором камера представляет собой камеру смартфона.

Вариант 3: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором набор систем цветовых координат определяется набором параметризованных функций для преобразования цветовых координат, в частности для преобразования цветовых координат, выдаваемых камерой, в преобразованные цветовые координаты, прежде всего в независимые от камеры преобразованные цветовые координаты, причем каждую из систем цветовых координат характеризует набор параметров параметризованных функций.

Вариант 4: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором шаг д) включает в себя:

д1) генерирование для изображений окрашенного тестового поля зависимых от камеры цветовых координат;

д2) преобразование зависимых от камеры цветовых координат в независимые от камеры цветовые координаты, выполняемое посредством первого алгоритма преобразования;

д3) преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты для систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, выполняемое посредством второго алгоритма преобразования, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат.

Вариант 5: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором первый алгоритм преобразования включает в себя матричную операцию с использованием матрицы М, в частности матричную операцию для преобразования зависимых от камеры цветовых координат (R, G, В) в независимые от камеры цветовые координаты (X, Y, Z) посредством следующего преобразования:

Вариант 6: Способ калибровки по одному из двух предыдущих вариантов, в котором второй алгоритм преобразования включает в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты из набора цветовых координат, выполняемое посредством параметризованных функций.

Вариант 7: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором второй алгоритм преобразования включает в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат (X, Y, Z) в набор цветовых координат (F, m, b) посредством следующих параметризованных функций:

где:

и где P₁-Р₁₁ параметры, в частности вещественные числа и/или рациональные числа.

Вариант 8: Способ калибровки по одному из четырех предыдущих вариантов, в котором второй алгоритм преобразования учитывает освещенность тестовых полей.

Вариант 9: Способ калибровки по одному из пяти предыдущих вариантов, в котором независимые от камеры цветовые координаты представляют собой цветовые координаты, основанные на чувствительности человеческого глаза, в частности цветовые координаты, соответствующие стандарту, прежде всего стандарту CIE.

Вариант 10: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором независимые от камеры цветовые координаты представляют собой тристимульные значения.

Вариант 11: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором второй алгоритм преобразования учитывает освещенность тестовых полей, в частности за счет регистрации по меньшей мере одного опорного цвета, в частности опорного цвета белого поля.

Вариант 12: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором зависимые от освещенности цветовые координаты (F, m, b) преобразуют в относительные цветовые координаты (F_rel, m_rel, b_rel) с использованием одного или нескольких из следующих уравнений:

где (F_R, m_R, b_R) - цветовые координаты, полученные от изображения освещенного опорного поля.

Вариант 13: Способ калибровки по одному из девяти предыдущих вариантов, в котором первый алгоритм преобразования, в частности матрицу М, определяют в процессе калибровки камеры путем получения по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного опорного цветового поля, имеющего известные независимые от камеры цветовые координаты, в частности известные координаты CIE и/или тристимульные значения.

Вариант 14: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором шаг з) выполняют так, чтобы в заданном диапазоне измерения концентраций пробы с эквидистантными концентрациями приводили к цветовым координатам в наиболее подходящей системе цветовых координат, имеющим по существу эквидистантные цветовые разности.

Вариант 15: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором в заданном диапазоне измерения нанесение на тестовые поля проверочных проб с различными концентрациями с_р, c_v аналита приводит к тому, что окрашенные тестовые поля имеют цветовые координаты (F_p, m_р, b_р), (F_v, m_v, b_v) с цветовой разностью:

где ∈ - заданный диапазон.

Вариант 16: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором система цветовых координат из набора систем цветовых координат и функция кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям, образуют пару, включающую в себя наиболее подходящую систему цветовых координат и наиболее подходящую функцию кодирования.

Вариант 17: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором набор функций кодирования включает в себя параметризованные полиномиальные функции цветовых координат.

Вариант 18: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором параметризованные полиномиальные функции выбирают из группы, состоящей из:

где c(F, m, b) - измеренная концентрация аналита, когда окрашенное тестовое поле имеет цвет (F, m, b), N - положительные целые числа, а a_ijk - параметры полиномиальных функций.

Вариант 19: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором все тест-элементы из набора тест-элементов, используемого на шаге в), являются тест-элементами одного типа, предпочтительно являются одинаковыми.

Вариант 20: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, также включающий в себя задание по меньшей мере одного стандартного исполнения тест-элемента, определяющего по меньшей мере один тип индикаторного реагента для по меньшей мере одного тестового поля, содержащего по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию.

Вариант 21: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором стандартное исполнение тест-элемента также включает в себя заданную подложку, на которую нанесен индикаторный реагент.

Вариант 22: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором набор проверочных проб включает в себя по меньшей мере три различные проверочные пробы, содержащие аналит по меньшей мере в трех различных концентрациях.

Вариант 23: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, в котором аналит представляет собой глюкозу.

Вариант 24: Способ калибровки по предыдущему варианту, в котором проба представляет собой физиологическую жидкость.

Вариант 25: Способ калибровки по одному из двух предыдущих вариантов, в котором набор проверочных проб содержит проверочные пробы с различными концентрациями аналита, находящимися в заданном диапазоне измерения, составляющем от 0 до 600 мг/дл.

Вариант 26: Способ калибровки по одному из предыдущих вариантов, выполняемый посредством компьютера или компьютерной сети, в частности для выполнения по меньшей мере один из шагов а), г), д), е), ж) или з).

Вариант 27: Способ определения, предназначенный для определения аналита в пробе, включающий в себя:

A) обеспечение камеры;

Б) калибровку камеры посредством способа калибровки по одному из предыдущих вариантов;

B) нанесение пробы на тест-элемент, имеющий по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для нанесенной пробы образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле;

Г) получение по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного окрашенного тестового поля;

Д) генерирование цветовых координат тестового поля посредством наиболее подходящей системы цветовых координат;

Е) преобразование цветовых координат в измеренную концентрацию аналита в пробе посредством наиболее подходящей функции кодирования.

Вариант 28: Способ определения по предыдущему варианту, в котором тест-элемент, используемый на шаге В), является тест-элементом того же типа, что и тест-элементы из набора тест-элементов, используемого на шаге в) способа калибровки.

Вариант 29: Способ определения по одному из предыдущих вариантов, относящихся к способу определения, в котором шаги В)-Е) выполняют многократно, а шаг Б) выполняют либо только единожды вначале для множества повторений шагов В)-Е), либо каждый раз перед выполнением шагов В)-Е).

Вариант 30: Способ определения по одному из предыдущих вариантов, относящихся к способу определения, выполняемый посредством компьютера или компьютерной сети, в частности для выполнения одного или нескольких шагов Б), Г), Д) или Е).

Вариант 31: Компьютерная программа, содержащая команды, которые при выполнении компьютерной программы компьютером или компьютерной сетью обеспечивают выполнение компьютером или компьютерной сетью шагов способа калибровки по одному из предыдущих вариантов, относящихся к способу калибровки, или способа определения по одному из предыдущих вариантов, относящихся к способу определения.

Вариант 32: Калибровочная система для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе при помощи камеры, содержащая по меньшей мере один компьютер или компьютерную сеть и выполненная с возможностью осуществления способа калибровки по одному из предыдущих вариантов, относящихся к способу калибровки.

Вариант 33: Калибровочная система по предыдущему варианту, также содержащая набор проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях, и набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле.

Вариант 34: Калибровочная система по одному из двух предыдущих вариантов, также содержащая камеру.

Вариант 35: Аналитическая система для определения аналита в пробе при помощи по меньшей мере одного тест-элемента, имеющего по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, причем аналитическая система содержит по меньшей мере одну камеру, в частности камеру смартфона, по меньшей мере один компьютер или компьютерную сеть, в частности по меньшей мере один смартфон, и выполнена с возможностью осуществления способа определения по одному из предыдущих вариантов, относящихся к способу определения.

Вариант 36: Аналитическая система по предыдущему варианту, также содержащая по меньшей мере одну пробу и по меньшей мере один тест-элемент, имеющий по меньшей мере одно тестовое поле.

Вариант 37: Аналитическая система по одному из двух предыдущих вариантов, также содержащая набор проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях, и набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле.

Вариант 38: Система для определения аналита в пробе, содержащая калибровочную систему и аналитическую систему по двум предыдущим вариантам.

Краткое описание чертежей

Другие факультативные признаки изобретения и возможности его осуществления подробнее раскрываются в приведенном ниже описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения, предпочтительно во взаимосвязи с зависимыми пунктами его формулы. При этом соответствующие факультативные признаки могут быть реализованы, как это понятно специалисту, по отдельности, а также в любой произвольной комбинации. Объем охраны изобретения не ограничивается предпочтительными вариантами его осуществления. Варианты осуществления изобретения представлены на чертежах схематически. На чертежах одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым или функционально сопоставимым элементам. На чертежах показано:

на фиг. 1 вариант осуществления выполнения системы, вариант выполнения аналитической системы и вариант выполнения калибровочной системы;

на фиг. 2 и 3 - блок-схема способа калибровки в одном варианте его осуществления;

на фиг. 4 - блок-схема способа определения;

на фиг. 5 часть блок-схемы способа калибровки в одном варианте его осуществления;

на фиг. 6 - диаграмма, показывающая зависимость между фактическими значениями глюкозы в крови и независимой от камеры цветовой координаты X;

на фиг. 7А-7Д варианты диаграмм, показывающих зависимость между фактическими значениями глюкозы в крови и выбранными координатами CIE; и

на фиг. 8А и 8Б - варианты диаграмм, показывающих зависимость между фактическими значениями глюкозы в крови и значениями глюкозы в крови, определенными посредством обычных способов и систем (фиг. 8А) для определения значений глюкозы в крови и посредством предлагаемых в изобретении способов и систем (фиг. 8Б) для определения значений глюкозы в крови.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 показан вариант выполнения системы 110, содержащей калибровочную систему 112 и аналитическую систему 114. Калибровочная система 112, показанная на фиг. 1, выполнена для калибровки камеры 116, например камеры, содержащейся в смартфоне 118. Калибровочная система 112 содержит по меньшей мере один компьютер 119 или компьютерную сеть 120. В показанном варианте выполнения калибровочной системы 112 компьютером 119 может быть, в частности, стационарный компьютер или компьютерная сеть 120. В качестве альтернативы, компьютером 119 может быть, например, компьютерная сеть с мобильным или портативным устройством, например одним или несколькими из следующих устройств: планшет, ноутбук или сотовый телефон, например смартфон 118. Калибровочная система 112 также выполнена с возможностью осуществления способа калибровки, в частности способа калибровки, иллюстрируемого на фиг. 2 и 3. Кроме того, на фиг. 1 показан набор 122 проверочных проб, в частности набор 122 проверочных проб, содержащий более одной проверочной пробы 124. Проверочными пробами 124 могут быть, в частности, пробы физиологической жидкости, например крови или мочи. Проверочные пробы 124, входящие в набор 122 проверочных проб, могут, в частности, содержать аналит в различных концентрациях. В частности, каждая проверочная проба 124 может иметь известную концентрацию аналита, в частности при калибровке камеры 116. Кроме того, на фиг.1 показан набор 126 тест-элементов 128, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле 130, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле 130.

Аналитическая система 114, показанная на фиг. 1, выполнена с возможностью определения аналита в пробе 131 при помощи по меньшей мере одного тест-элемента 128, имеющего по меньшей мере одно тестовое поле 130. Проба 131, например, может быть одиночной пробой, предназначенной для определения концентрации аналита, и поэтому, в частности, концентрация аналита в пробе 131 может быть неизвестной. В частности, аналитическая система 114 может быть выполнена для определения аналита в пробе 131, показанной на фиг. 1 отдельно от набора 122 проверочных проб. Аналогичным образом, тест-элементом 128, имеющим тестовое поле 130, может быть тест-элемент 128, показанный на фиг. 1 отдельным от набора 126 тест-элементов. Тестовое поле 130 содержит по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию. Аналитическая система 114 содержит по меньшей мере одну камеру 116, в частности камеру 116 смартфона 118. Кроме того, аналитическая система 114 содержит по меньшей мере один компьютер 119 или компьютерную сеть 120. В показанном варианте выполнения аналитической системы 114 компьютером 119 может быть, в частности, смартфон 118. Аналитическая система также выполнена с возможностью осуществления способа определения, в частности способа определения, иллюстрируемого на фиг. 4.

Обычно при калибровке камеры с целью определения оптически обнаруживаемых аналитических реакций могут возникать типичные трудности. Например, один подход к определению единицы измерения для измерения цветовой разности, используемого для калибровки камеры, может включать в себя три следующих шага.

Первый шаг может включать в себя, например, выполнение первоначального преобразования. В частности, первый шаг может включать в себя преобразование зависимых от камеры цветовых координат, например координат (R, G, В), в независимые от камеры цветовые координаты, например координаты (X, Y, Z). В качестве примера, первоначальное преобразование может служить цели установления связи между физическим размером электромагнитного спектра и физиологическим цветовым зрением. Например, при первоначальном преобразовании может использоваться уравнение (1), приведенное выше. В частности, для определения матрицы М преобразования, используемой в уравнении (1), могут использоваться стандартные алгоритмы, например стандартные алгоритмы, основанные на измерении опорного цвета. В этом отношении можно опять же сослаться на работу "Die Charakterisierung von Farbsensoren" ("Характеристика датчиков цвета"), диссертация, Logos Verlag, Berlin, 2001, стр. 48-49.

Второй шаг может включать в себя дополнительное преобразование. В частности, второй шаг может включать в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат, например координат (X, Y, Z), в выбранное цветовое пространство, например цветовое пространство, пригодное для оптимизации цветовых разностей, например цветовых разностей, соответствующих человеческому цветовосприятию, в частности цветовое пространство, созданное CIE. Приведенные ниже уравнения в качестве примера показывают вычисление преобразования независимых от камеры цветовых координат в цветовое пространство CIE L*a*b*.

где:

Третий шаг может включать в себя вычисление и/или определение единицы измерения для измерения разности между цветами, например цветовой разности. Например, цветовая разность, в частности разность между цветами двух проб р и v, базирующаяся на цветовом пространстве L*a*b*, может определяться посредством следующего уравнения:

В частности, могут использоваться и другие математические выражения или уравнения для определения единиц измерения, например нелинейные уравнения, в частности более сложные нелинейные уравнения, учитывающие возможные нелинейные эффекты, влияющие на цветовую разность. В частности, для определения единицы измерения при измерении цветовой разности могут использоваться нелинейные уравнения, учитывающие возможное влияние на цветовую разность окружающей освещенности, например ΔЕ₉₄ и ΔЕ₀₀.

Использование вышеупомянутых методов в приложении к аналитическим измерениям обычно сопряжено с рядом проблем. Так, следует принимать во внимание, что математические выражения, например математические выражения для задания единиц измерения, на основе рекомендаций CIE, могут быть направлены на установление связи или отношения между человеческим цветовосприятием и физическими основами цветового стимула и поэтому могут приводить к изменчивым или нелинейным представлениям эквидистантных данных, например эквидистантных концентраций аналита. В частности, указанные нелинейные представления могут приводить, например, к нелинейности или изменчивости точности определения концентрации аналита при использовании такого определения для калибровки камеры 116 с целью определения аналита. Таким образом, предлагаемый в настоящем изобретении способ калибровки камеры 116 с целью определения аналита в пробе 131 может выполняться, в частности, так, чтобы в заданном диапазоне измерения концентраций пробы с эквидистантными концентрациями приводили к цветовым координатам, имеющим по существу эквидистантные цветовые разности. Блок-схема одного варианта осуществления способа калибровки камеры 116 с целью определения аналита в пробе 131 показана на фиг. 2.

На фиг. 2 представлен предлагаемый в настоящем изобретении способ калибровки. Способ калибровки, показанный на фиг. 2, включает в себя шаг а) (шаг 132 на блок-схеме) обеспечения набора систем цветовых координат, включающего в себя различные системы цветовых координат, позволяющие описать цвет объекта. Способ калибровки также включает в себя шаг б) (шаг 134 на блок-схеме) обеспечения набора 122 проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях. В частности, можно обеспечить набор 122 проверочных проб, показанный на фиг. 1.

Кроме того, способ калибровки включает в себя шаг в) (шаг 136 на блок-схеме) нанесения проверочных проб 124 на набор 126 тест-элементов. В частности, проверочные пробы 124 можно наносить на набор 126 тест-элементов, показанный на фиг. 1. В частности, каждую из проверочных проб 124, входящих в набор 122 проверочных проб, можно наносить на соответствующий тест-элемент 128 из набора 126 тест-элементов. Каждый тест-элемент 128 имеет по меньшей мере одно тестовое поле 130, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для каждой из проверочных проб 124 образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле 130.

Способ калибровки также включает в себя шаг г) (шаг 138 на блок-схеме) получения посредством камеры 116 изображений окрашенных тестовых полей 130. В частности, для получения изображения окрашенных тестовых полей 130 может использоваться камера 116, содержащаяся в смартфоне 118, как показано на фиг.1. Кроме того, способ калибровки включает в себя шаг д) (шаг 140 на блок-схеме) генерирования цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей 130, выполняемого посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат.

Кроме того, способ калибровки включает в себя шаг е) (шаг 142 на блок-схеме) обеспечения набора функций кодирования. Набор функций кодирования включает в себя функции кодирования для преобразования цветовых координат тестового поля 130 в соответствующую концентрацию аналита в проверочной пробе 124. Способ калибровки также включает в себя шаг ж) (шаг 144 на блок-схеме) преобразования набора цветовых координат, сгенерированного на шаге д), в набор измеренных концентраций, выполняемого посредством набора функций кодирования.

Кроме того, способ калибровки включает в себя шаг з) (шаг 146 на блок-схеме) сравнения набора измеренных концентраций с известными концентрациями в проверочных пробах 124 и определения наиболее подходящей системы цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям. В частности, способ калибровки в особом случае может выполняться так, чтобы пробы 124 с эквидистантными концентрациями приводили к цветовым координатам в наиболее подходящей системе цветовых координат, имеющим по существу эквидистантные цветовые разности.

Например, одну, более чем одну цветовую координату или все цветовые координаты можно взять из различных систем цветовых координат, в частности из различных систем цветовых координат, входящих в набор систем цветовых координат, и можно использовать для перекрытия, или задания, наиболее подходящей системы цветовых координат. В частности, наиболее подходящая система цветовых координат может состоять из более чем одной цветовой координаты, предпочтительно - из более чем двух цветовых координат. В частности, множество цветовых координат может называться многомерным параметром. В качестве примера, для определения наиболее подходящей системы цветовых координат может минимизироваться, в частности, несоответствие, например расхождение, между измеренными концентрациями и известными концентрациями, например между результатом измерения и результатом-ориентиром. В частности, такое расхождение может минимизироваться, например, путем адаптации значения параметров, например коэффициентов, системы цветовых координат, например цветового пространства. Кроме того, набор функций кодирования может, в частности, включать в себя более чем одну функцию кодирования, называемую, в частности, функцией многомерного кодирования. Например, функция многомерного кодирования может использоваться для вычисления результата, например для определения концентрации аналита в пробе 131.

На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления способа калибровки, который по большей части соответствует способу, представленному на фиг. 2. Поэтому для большинства шагов способа можно сослаться на приведенное выше описание фиг. 2. Как показано на фиг. 3, в этом варианте осуществления способа калибровки шаг д) (шаг 140 на блок-схеме) может включать в себя три подшага. В частности, первый подшаг д1) (шаг 148 на блок-схеме) генерирования для изображений окрашенного тестового поля 130 зависимых от камеры цветовых координат, второй подшаг д2) (шаг 150 на блок-схеме) преобразования зависимых от камеры цветовых координат в независимые от камеры цветовые координаты, выполняемого посредством первого алгоритма преобразования, и третий подшаг д3) (шаг 152 на блок-схеме) преобразования независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты для систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, выполняемого посредством второго алгоритма преобразования, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат.

На фиг. 4 приведена блок-схема варианта осуществления способа определения, предназначенного для определения аналита в пробе 124. Способ определения включает в себя шаг А) (шаг 154 на блок-схеме) обеспечения камеры 116. В частности, можно обеспечить камеру 116, показанную на фиг. 1. Кроме того, способ определения включает в себя шаг Б) (шаг 156 на блок-схеме) калибровки камеры 116 посредством способа калибровки. В частности, для калибровки камеры 116 может использоваться способ калибровки, показанный на фиг. 2 или 3.

Кроме того, способ определения включает в себя шаг В) (шаг 158 на блок-схеме) нанесения пробы на тест-элемент 128, имеющий по меньшей мере одно тестовое поле 130, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для нанесенной пробы 131 образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле 130. В частности, на тест-элемент 128, в особенности на тест-элемент 128, показанный на фиг. 1 отдельным от набора 126 тест-элементов, можно нанести пробу 131, показанную на фиг. 1 отдельной от набора 122 проверочных проб 124.

Кроме того, способ определения включает в себя шаг Г) (шаг 160 на блок-схеме) получения по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного окрашенного тестового поля 130. Способ определения также включает в себя шаг Д) (шаг 162 на блок-схеме) генерирования цветовых координат тестового поля 130 посредством наиболее подходящей системы цветовых координат. В частности, наиболее подходящая система цветовых координат может состоять из трех или четырех цветовых координат из различных систем цветовых координат, входящих в набор систем цветовых координат. Кроме того, способ определения включает в себя шаг Е) (шаг 164 на блок-схеме) преобразования цветовых координат в измеренную концентрацию аналита в пробе 131 посредством наиболее подходящей функции кодирования.

На фиг. 5 показана часть блок-схемы варианта осуществления способа калибровки, предназначенного для калибровки камеры 116 с целью определения аналита в пробе 124. Этот вариант осуществления изобретения может рассматриваться как часть конкретного варианта осуществления способа, показанного на фиг. 2 или 3. В частности, на фиг. 5 может иллюстрироваться часть блок-схемы варианта осуществления способа калибровки, включающая подшаги д2) и д3) (шаги 150 и 152 на блок-схеме) и шаги е), ж) и з) (шаги 142, 144 и 146 на блок-схеме).

Первый алгоритм преобразования, используемый на шаге д2) (шаг 150 на блок-схеме), может, например, включать в себя матричную операцию. В частности, первый алгоритм преобразования может включать в себя матричную операцию с использованием матрицы М, в частности матричную операцию для преобразования зависимых от камеры цветовых координат (R, G, В) в независимые от камеры цветовые координаты (X, Y, Z). Первый алгоритм преобразования может использовать, в частности, преобразование, выраженное уравнением (1), в частности, как показано на фиг. 5 в первой слева рамке.

Второй алгоритм преобразования, используемый на шаге д3) (шаг 152 на блок-схеме), может, например, включать в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты из набора цветовых координат, выполняемое посредством параметризованных функций. В частности, независимые от камеры цветовые координаты (X, Y, Z) можно преобразовывать в набор цветовых координат (F, m, b) посредством преобразований, выраженных уравнениями 2.1, 2.2 и 2.3. Как показано на фиг. 5, преобразование независимых от камеры цветовых координат (X, Y, Z) в набор цветовых координат (F, m, b) может выполняться после выполнения первого алгоритма преобразования. Второй алгоритм преобразования также может учитывать освещенность тестовых полей, в частности за счет регистрации по меньшей мере одного опорного цвета, в частности опорного цвета белого поля. В частности, зависимые от освещенности цветовые координаты (F, m, b) можно преобразовывать в относительные цветовые координаты (F_rel, m_rel, b_rel) с использованием одного или нескольких из уравнений 3.1-3.6, показанных на фиг. 5 в третьей слева рамке.

Затем могут выполняться шаги е) ж) и з) (шаги 142, 144 и 146 на блок-схеме). В частности, шаг з) (шаг 146 на блок-схеме) может выполняться так, чтобы в заданном диапазоне измерения концентраций пробы 124 пробы с эквидистантными концентрациями приводили к цветовым координатам в наиболее подходящей системе цветовых координат, имеющим по существу эквидистантные цветовые разности. Например, в крайней справа рамке на фиг. 5 иллюстрируется идеальный пример, в котором между фактической концентрацией (с) аналита в пробах 124 (ось Y) и по существу эквидистантными цветовыми разностями (АЕ) проб 124 (ось X) существует линейная зависимость.

Кроме того, на фиг.6 приведена диаграмма, показывающая зависимость между фактическими значениями (с) глюкозы в крови, например заданными значениями глюкозы в проверочных пробах 124 крови, и отношением X/(X+Y) независимых от камеры цветовых координат (X, Y, Z). В показанном примере цветовая координата Z установлена на ноль: Z=0. В частности, по оси Y приведенной на фиг.6 диаграммы отложено отношение а₀ ⋅ X / (a₁ ⋅ X + a₂ ⋅ Y) независимых от камеры цветовых координат, где параметры а₀, a₁ и а₂ в качестве примера заданы равными единице: а₀=1, a₁=1 и а₂=1. По оси X отложена концентрация аналита в пробе 124, например фактические значения (с) глюкозы в крови, выраженные, в частности, в миллиграммах на децилитр (мг/дл). В частности, эта диаграмма демонстрирует нелинейную зависимость между отношением независимых от камеры цветовых координат и фактическими значениями глюкозы в крови. Таким образом, в представленном примере пробы с эквидистантными концентрациями в выбранной системе цветовых координат (X, Y, Z) не приводят к по существу эквидистантным цветовым разностям. Поэтому выбранная система цветовых координат не может быть наиболее подходящей, и может потребоваться дальнейшее выполнение способа калибровки, представленного, например, на фиг. 2 и 3.

Кроме того, на фиг. 7А-7Д приведены варианты диаграмм, показывающих зависимость между фактическими значениями (с) глюкозы в крови и отдельными координатами CIE, например: L* - на фиг. 7А, а* - на фиг. 7Б, b* - на фиг. 7В, u' - на фиг. 7Г и v' - на фиг. 7Д. Диаграммы показывают различные зависимости между фактическими значениями глюкозы в крови и координатами CIE для каждой координаты CIE. В частности, как показано на диаграммах, различные цветовые координаты имеют различные степени пригодности в плане их соответствия фактической концентрации глюкозы в крови. В частности, для каждой из фиг. 7А-7Д пробы с эквидистантными концентрациями были одни и те же, но не для всех координат CIE, показанных на этих диаграммах, пробы с эквидистантными концентрациями приводят к по существу эквидистантным цветовым разностям. Например, диаграмма на фиг. 7Г показывает более линейную зависимость между цветовой координатой u' и концентрацией аналита в пробах, чем диаграмма на фиг. 7Б, основанная на цветовой координате а*.

На фиг. 8А приведен вариант диаграммы, показывающей зависимость между фактическими значениями глюкозы в крови и значениями глюкозы в крови, определенными посредством обычных способов и систем для определения значений глюкозы в крови. В частности, диаграмма на фиг. 8А показывает зависимость между фактическими значениями (с) глюкозы в крови и значениями глюкозы в крови (изм. ГК), определенными или измеренными с использованием системы цветовых координат CIE L*a*b*.

В отличие от фиг. 8А, на фиг. 8Б приведен вариант диаграммы, показывающей зависимость между фактическими значениями глюкозы в крови и значениями глюкозы в крови, определенными посредством предлагаемых в изобретении способов и систем для определения значений глюкозы в крови. В частности, диаграмма на фиг. 8Б показывает зависимость между фактическими значениями (с) глюкозы в крови и измеренными значениями глюкозы в крови (изм. ГК), определенными с использованием наиболее подходящей системы цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования. В частности, сравнение фиг. 8А и 8Б показывает, что использование наиболее подходящей системы цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования повышает точность, в отличие от использования обычных подходов к определению концентрации глюкозы в крови. В частности, использование наиболее подходящей системы цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования позволяет достичь меньшего разброса определенных значений глюкозы в крови.

Кроме того, на фиг. 8А и 8Б показаны зоны А-Е номограммы, используемой при анализе методом сетки ошибок, в частности зоны А-Е номограммы, используемой при анализе методом сетки ошибок Парке (также известном как метод согласованной сетки ошибок), количественно выражающем клиническую точность определения концентрации глюкозы в крови по сравнению с фактической концентрацией глюкозы в крови. Например, значения глюкозы в крови, оказывающиеся в:

- зоне А, содержат значения, отклоняющиеся от значений референсного сенсора не более чем на 20%;

- зоне В, содержат значения, отклоняющиеся более чем на 20%, но не приводящие к ненадлежащему лечению;

- зоне С, содержат значения, ведущие к ненадлежащему лечению;

- зоне D, содержат значения, способные повлечь потенциально опасное нераспознание гипогликемии или гипергликемии, и

- зоне Е, содержат значения, способные повлечь ошибочное лечение гипогликемии вместо гипергликемии и наоборот.

Более подробно анализ методом сетки ошибок освещается в работе Clarke WL, Сох D, Gonder-Frederick LA, Carter W, Pohl SL: "Evaluating clinical accuracy of systems for self-monitoring of blood glucose" (Оценка клинической точности систем самоконтроля гликемии". Diabetes Care 10:622-628, 1987.

Для определения значений глюкозы в крови, представленных на фиг. 8А и 8Б, использовались одни и те же пробы, в частности один и тот же набор проверочных проб. В таблице 1 приведено распределение чисел определенных значений глюкозы в крови, представленных на фиг. 8А и 8Б, по соответствующим зонам.

В частности, как показано на фиг. 8А и 8Б и как следует из количественных данных по определенным значениям глюкозы в крови, приведенным выше в таблице, использование наиболее подходящей системы цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования позволяет улучшить точность и погрешность определенных значений глюкозы в крови по сравнению с использованием обычных подходов к определению концентрации глюкозы в крови.

Перечень ссылочных обозначений:

110 система

112 калибровочная система

114 аналитическая система

116 камера

118 смартфон

119 компьютер

120 компьютерная сеть

122 набор проверочных проб

124 проверочная проба

126 набор тест-элементов

128 тест-элемент

130 тестовое поле

131 проба

132 шаг а): обеспечение набора систем цветовых координат

134 шаг б): обеспечение набора проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях

136 шаг в): нанесение проверочных проб на набор тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле, содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для каждой из проверочных проб образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле

138 шаг г): получение посредством камеры изображений окрашенных тестовых полей

140 шаг д): генерирование цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей, выполняемое посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат

142 шаг е): обеспечение набора функций кодирования, включающего в себя функции кодирования для преобразования цветовых координат тестового поля в соответствующую концентрацию аналита в пробе

144 шаг ж): преобразование набора цветовых координат, сгенерированного на шаге д), в набор измеренных концентраций, выполняемое посредством набора функций кодирования

146 шаг з): сравнение набора измеренных концентраций с известными концентрациями в проверочных пробах и определение наиболее подходящей системы цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям

148 шаг д1): генерирование для изображений окрашенного тестового поля зависимых от камеры цветовых координат

150 шаг д2): преобразование зависимых от камеры цветовых координат в независимые от камеры цветовые координаты, выполняемое посредством первого алгоритма преобразования

152 шаг д3): преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты для систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, выполняемое посредством второго алгоритма преобразования, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб и для систем цветовых координат.

Изобретение относится к способу для калибровки камеры с целью определения аналита в пробе. Способ включает в себя: а) обеспечение набора систем цветовых координат; б) обеспечение набора (122) проверочных проб; в) нанесение проверочных проб (124) на набор (126) тест-элементов (128), каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле (130), содержащее индикаторный реагент; г) получение посредством камеры (116) изображений окрашенных тестовых полей (130); д) генерирование цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей (130), выполняемое посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб (124) и для систем цветовых координат; е) обеспечение набора функций кодирования; ж) преобразование набора цветовых координат, сгенерированного на шаге д), в набор измеренных концентраций, выполняемое посредством набора функций кодирования; и з) сравнение набора измеренных концентраций с известными концентрациями в проверочных пробах (124) из набора (122) проверочных проб и определение наиболее подходящей системы цветовых координат. Техническим результатом является повышение точности определения значения концентрации аналита с использованием камер в мобильных устройствах, смартфонах или планшетных компьютерах. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

1. Способ калибровки, предназначенный для калибровки камеры (116) с целью определения аналита в пробе (131), включающий в себя:

а) обеспечение набора систем цветовых координат, включающего в себя различные системы цветовых координат, позволяющие описать цвет объекта;

б) обеспечение набора (122) проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях;

в) нанесение проверочных проб (124) на набор (126) тест-элементов (128), каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле (130), содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для каждой из проверочных проб (124) образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле (130);

г) получение посредством камеры (116) изображений окрашенных тестовых полей (130);

д) генерирование цветовых координат для изображений окрашенных тестовых полей (130), выполняемое посредством систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб (124) и для систем цветовых координат;

е) обеспечение набора функций кодирования, включающего в себя функции кодирования для преобразования цветовых координат тестового поля (130) в соответствующую концентрацию аналита в пробе;

ж) преобразование набора цветовых координат, сгенерированного на шаге д), в набор измеренных концентраций, выполняемое посредством набора функций кодирования; и

з) сравнение набора измеренных концентраций с известными концентрациями в проверочных пробах (124) из набора (122) проверочных проб и определение наиболее подходящей системы цветовых координат из набора систем цветовых координат и наиболее подходящей функции кодирования из набора функций кодирования, при использовании которых набор измеренных концентраций наилучшим образом соответствует известным концентрациям.

2. Способ калибровки по предыдущему пункту, в котором камера (116) представляет собой камеру смартфона.

3. Способ калибровки по одному из предыдущих пунктов, в котором набор систем цветовых координат определяется набором параметризованных функций для преобразования цветовых координат, причем каждую из систем цветовых координат характеризует набор параметров параметризованных функций.

4. Способ калибровки по одному из предыдущих пунктов, в котором шаг д) включает в себя:

д1) генерирование для изображений окрашенного тестового поля (130) зависимых от камеры цветовых координат;

д2) преобразование зависимых от камеры цветовых координат в независимые от камеры цветовые координаты, выполняемое посредством первого алгоритма преобразования;

д3) преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты для систем цветовых координат из набора систем цветовых координат, выполняемое посредством второго алгоритма преобразования, в результате чего создают набор цветовых координат для проверочных проб (124) и для систем цветовых координат.

5. Способ калибровки по предыдущему пункту, в котором второй алгоритм преобразования включает в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат в цветовые координаты из набора цветовых координат, выполняемое посредством параметризованных функций.

6. Способ калибровки по предыдущему пункту, в котором второй алгоритм преобразования включает в себя преобразование независимых от камеры цветовых координат (Χ, Υ, Z) в набор цветовых координат (F, m, b) посредством следующих параметризованных функций:

где:

и где Ρ₁-Р₁₁ - параметры.

7. Способ калибровки по одному из трех предыдущих пунктов, в котором независимые от камеры цветовые координаты являются цветовыми координатами, основанными на чувствительности человеческого глаза, и представляют собой тристимульные значения, а второй алгоритм преобразования учитывает освещенность тестовых полей, причем зависимые от освещенности цветовые координаты (F, m, b) преобразуют в относительные цветовые координаты (F_rel, m_rel, b_rel) с использованием одного или нескольких из следующих уравнений:

где (F_r, m_R, b_R) - цветовые координаты, полученные от изображения освещенного опорного поля.

8. Способ калибровки по одному из четырех предыдущих пунктов, в котором первый алгоритм преобразования определяют в процессе калибровки камеры путем получения по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного опорного цветового поля, имеющего известные независимые от камеры цветовые координаты.

9. Способ калибровки по одному из предыдущих пунктов, в котором шаг з) выполняют так, чтобы в заданном диапазоне измерения концентраций пробы с эквидистантными концентрациями приводили к цветовым координатам в наиболее подходящей системе цветовых координат, имеющим по существу эквидистантные цветовые разности.

10. Способ определения, предназначенный для определения аналита в пробе (131), включающий в себя:

A) обеспечение камеры (116);

Б) калибровку камеры (116) посредством способа калибровки по одному из предыдущих пунктов;

B) нанесение пробы (131) на тест-элемент (128), имеющий по меньшей мере одно тестовое поле (130), содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, в результате чего для нанесенной пробы (131) образуется по меньшей мере одно окрашенное тестовое поле (130);

Г) получение по меньшей мере одного изображения по меньшей мере одного окрашенного тестового поля (130);

Д) генерирование цветовых координат тестового поля (130) посредством наиболее подходящей системы цветовых координат;

Е) преобразование цветовых координат в измеренную концентрацию аналита в пробе (131) посредством наиболее подходящей функции кодирования.

11. Способ определения по предыдущему пункту, в котором шаги В)-Е) выполняют многократно, а шаг Б) выполняют либо только единожды вначале для множества повторений шагов В)-Е), либо каждый раз перед выполнением шагов В)-Е).

12. Калибровочная система (112) для калибровки камеры (116) с целью определения аналита в пробе (131) посредством камеры (116), содержащая по меньшей мере один компьютер (119) или компьютерную сеть (120), набор (122) проверочных проб, содержащих аналит в известных концентрациях, и набор (126) тест-элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере одно тестовое поле (130), причем калибровочная система (112) выполнена с возможностью осуществления способа калибровки по одному из предыдущих пунктов, относящихся к способу калибровки.

13. Аналитическая система (114) для определения аналита в пробе (131) при помощи по меньшей мере одного тест-элемента (128), имеющего по меньшей мере одно тестовое поле (130), содержащее по меньшей мере один индикаторный реагент, способный вступать с аналитом в оптически обнаруживаемую аналитическую реакцию, причем аналитическая система (114) содержит по меньшей мере одну камеру (116), по меньшей мере один компьютер (119) или компьютерную сеть (120), по меньшей мере одну пробу (131) и по меньшей мере один тест-элемент (128), имеющий по меньшей мере одно тестовое поле (130), и выполнена с возможностью осуществления способа определения по одному из предыдущих пунктов, относящихся к способу определения.

14. Система (110) для определения аналита в пробе, содержащая калибровочную систему (112) и аналитическую систему (114) по двум предыдущим пунктам.

15. Машиночитаемый носитель данных, в котором хранится компьютерная программа, содержащая команды, которые при выполнении компьютерной программы калибровочной системой (112) по п. 12 или аналитической системой (114) по п. 13 обеспечивают выполнение калибровочной системой (112) по п. 12 или аналитической системой (114) по п. 13, соответственно, шагов способа калибровки по одному из предыдущих пунктов, относящихся к способу калибровки, или способа определения по одному из предыдущих пунктов, относящихся к способу определения.