Smartphone-based Colorimetric Diagnosis : DEVELOPMENT OF A METHOD FOR AUTOMATIC COMPENSATION OF IMPACT OF LIGHT SETTING

During the last years many mobile health applications have emerged on the market. Most of these collect and compiles physical data that can be followed over time. Now the next generation of health care applications are on their way. With an increasing capacity and high quality sensors, smartphones have the potential to be used as diagnostic tools. Calmark Sweden AB is a company that has developed a smartphone based diagnostic platform for analysis of colorimetric assays integrated on a disposable plastic chip. Their first product, the hilda Neo system is a Point of care test (POCT) for semi quantitative measurement of the biomarker Lac- tate dehydrogenase (LDH). The system consists of a disposable colorimetric LDH test with inte- grated chemical assay, a separate light-box for controlled light conditions and a smartphone appli- cation for image acquisition and test analysis. The purpose of this Master Thesis project was to develop and evaluate a method for smartphone based semi quantitative colorimetric analysis of the hilda Neo LDH test that would work without the light-box in different light settings. The method was to be implementable as an iPhone applica- tion and should be able do correctly determine LDH activity in the four LDH ranges; 0-300, 300- 600, 600-900 and >900 units per litre (U/L). Also, the computed LDH levels among cards run with the same sample were not to have a standard deviation higher than 50 U/L. Two methods based on continuous measurements of the colour stimuli given from the assay site were developed. In both methods, measurements were made by using the iPhone camera for taking an image series following the colour development of the assay over time. The image series was then processed in MATLAB and the LDH level was computed in two different ways. None of the two proposed methods did reach the stated objectives. Neither of the methods gave the correct LDH interval in all evaluation cards and the computed LDH levels had a larger standard deviation then aimed for. However the results indicate that the variation in light settings is not the only factor for the unreached objectives. It is believed that with further studies of the colour proper- ties of the hilda Neo assay and with the continuing development of smartphone technology, it is possible to find a method for smartphone-based colorimetric analysis without having to control the light setting. Under de senaste åren har många hälso-applikationer introducerats på marknaden. De flesta samlar och sammanställer hälso-data som sedan kan följas över tiden. Nu är en ny generation av hälso- applikationer på ingång. Med ökande kapacitet och högkvalitativa sensorer har våra smartphones potential att användas för medicinsk diagnostik. Calmark Sweden AB är ett företag som har utvecklat en smartphone-baserad diagnostisk plattform för analys av kolorimetriska tester i form av plastkort för engångsbruk. Deras första produkt hilda Neo är ett patientnära test för semikvantitativ mätning av biomarkören Lactatdehydrogenas (LDH). Systemet består av det kolorimetriska engångstestet för mätning av LDH, en separat ljus-box för kontrollerade ljusförhållanden och en smartphone applikation för bildtagning och test analys. Målet med detta masterexamensarbete var att utveckla och utvärdera en metod för smartphone- baserad semikvantitativ kolorimetrisk analys av hilda Neo testet som fungerar utan ljus-box i olika ljussättningar. Metoden skulle vara implementerbar som en iPhone applikation och skulle kunna bestämma LDH aktivitet inom fyra intervall; 0-300, 300-600, 600-900 och >900 enheter per liter (U/L). De beräknade LDH nivåerna för kort körda med samma prov skulle inte heller ha en standardavvikelse över 50 U/L. Två metoder baserade på kontinuerlig mätning av provets färgutveckling togs fram. För båda metoderna användes iPhone kameran för att ta en bildserie som följde testets färgutveckling över tiden. Bildserien behandlades sedan i MATLAB och ett LDH värde beräknades med de två olika metoderna. Ingen av de två föreslagna metoderna uppnådde de uppsatta målen. Ingen av metoderna gav rätt LDH intervall för alla kort som användes för utvärdering och de beräknade LDH nivåerna hade en för hög standard avvikelse. Dock indikerade resultaten på att variationer i ljussättningen inte var den enda faktorn som bidrog till de ouppnådda målen. Författaren tror att med fortsatt studerande av hilda Neo testets färgegenskaper och med den fortlöpande utvecklingen av smartphone tekniken, kommer det att vara möjligt att hitta en metod för smartphone-baserad kolorimetrisk analys utan kontrollerad ljussättning.