生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体
【課題】 発現プロファイル画像データを基に、未知の励起光強度を推定する。
【解決手段】
第１の発現プロファイル画像データの第１のスポットの蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量は、第２の発現プロファイル画像データの第１のスポットの蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量と等しく（図中βで示される値）、第１の発現プロファイル画像データの第２のスポットの蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量は、第２の発現プロファイル画像データの第２のスポットの蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量と等しい（図中αで示される値）。そして、第１の発現プロファイル画像データの全てスポットでは、変換式hybridizew(pf)を用いてハイブリダイズ量を求めることが可能であり、第２の発現プロファイル画像データの全てのスポットでは、の変換式hybridizes(pf)を用いてハイブリダイズ量を求めることが可能である。
【解決手段】
第１の発現プロファイル画像データの第１のスポットの蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量は、第２の発現プロファイル画像データの第１のスポットの蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量と等しく（図中βで示される値）、第１の発現プロファイル画像データの第２のスポットの蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量は、第２の発現プロファイル画像データの第２のスポットの蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量と等しい（図中αで示される値）。そして、第１の発現プロファイル画像データの全てスポットでは、変換式hybridizew(pf)を用いてハイブリダイズ量を求めることが可能であり、第２の発現プロファイル画像データの全てのスポットでは、の変換式hybridizes(pf)を用いてハイブリダイズ量を求めることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、生体物質の生体反応状態を示す画像データを得たときの励起光強度を推定することができるようにした、生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡチップ、または、ＤＮＡマイクロアレイ（以下、本明細書では両者を個々に区別する必要がない場合、まとめて単にＤＮＡチップと称する）の実用化が進んでいる。ＤＮＡチップは、多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖を、検出用核酸として基板表面に集積して固定したものである。ＤＮＡチップを用いて、基板表面のスポットに固定されたプローブと、細胞などから採取したサンプル中のターゲットとのハイブリダイゼーションを検出することにより、採取した細胞内における遺伝子発現を網羅的に解析することができる。
【０００３】
ＤＮＡチップなどによって得られた遺伝子発現量の解析方法、補正方法などに関する先行文献として、例えば、特許文献１乃至特許文献３がある。
【特許文献１】特開２００２−７１６８８号公報
【特許文献２】特表２００２−２６７６６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ＤＮＡチップにおけるターゲットのプローブに対するハイブリダイズ量を測定する場合、ＤＮＡチップのハイブリダイゼーションに伴うスポットの蛍光画像がディスプレイに表示される。ハイブリダイズ量は、スポット領域内の蛍光強度の平均値に基づいて判定される。
【０００５】
スポット領域内の蛍光強度は、蛍光画像を得るときにハイブリダイズ済みのＤＮＡチップに照射される励起光の強度によって異なる。
【０００６】
したがって、例えば、異なる装置によって撮像された蛍光画像を解析する場合など、ハイブリダイズ済みのＤＮＡチップに照射された励起光強度が不明である場合には、ハイブリダイズ量を判定することができなかった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ハイブリダイズ済みのＤＮＡチップに照射された励起光強度が不明である場合に、励起光強度を推定することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生体情報処理装置は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する第１の取得手段と、第１の取得手段により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第１の生体物質と第２の生体物質とが生体反応して得られる蛍光強度と、第１の生体物質と第２の生体物質との生体反応の状態との関係を示す関数を取得する第２の取得手段を更に備えさせるようにすることができ、励起光強度推定手段には、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光の強度の推定値を算出させるようにすることができる。
【００１０】
励起光強度推定手段には、第１の取得手段により取得された複数の画像情報において、基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する励起光強度関係推定手段と、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光強度関係推定手段により基板に照射された励起光の強度の大小関係が推定された複数の画像情報における励起光の強度の推定値を算出する推定値算出手段とを備えさせるようにすることができる。
【００１１】
励起光強度関係推定手段には、第１の取得手段により取得された複数の画像情報における蛍光強度の積算値を算出することにより、基板に照射された励起光強度の大小関係を推定させるようにすることができる。
【００１２】
基板上に複数の反応領域が設けられるようにすることができ、推定値算出手段には、複数の画像情報における反応領域の蛍光強度と関数とを基に、複数の反応領域の組合せによって、励起光の強度の候補値を複数検出する候補値検出手段と、候補値検出手段により検出された複数の候補値の平均値を算出する平均値算出手段とを備えさせるようにすることができる。
【００１３】
第１の生体物質と第２の生体物質は、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質であるものとすることができる。
【００１４】
本発明の生体情報処理方法は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置の生体情報処理方法であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する取得ステップと、取得ステップの処理により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明のプログラム、および、記録媒体に記録されているプログラムは、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報の取得を制御する取得制御ステップと、取得制御ステップの処理により取得が制御された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップとを含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させる。
【００１６】
本発明の生体情報処理装置および生体情報処理方法、並びに、プログラムにおいては、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定するために、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報が取得され、取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値が算出される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体反応の状態を測定することができ、特に、第１の生体物質と第２の生体物質が生体反応した状態（例えば、ハイブリダイズ済み）の蛍光強度を表す画像情報において、照射された励起光強度が不明である場合に、励起光強度を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。したがって、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１９】
さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００２０】
請求項１に記載の生体情報処理装置（例えば、図１の生体情報処理装置）は、基板上に設けられた反応領域（例えば、図２のスポット１２）に固定された第１の生体物質（例えば、図２の発現解析用プローブ１１２）と、第１の生体物質に対して生体反応（ハイブリダイズ）する第２の生体物質（例えば、図１２のターゲット１１２Ａ）との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する第１の取得手段（例えば、図１０のデータ取得部１０１）と、第１の取得手段により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定手段（例えば、図１０の蛍光強度積算値算出部１０２、励起光強度候補値検出処理部１０４、および、平均値算出部１０５）とを備えることを特徴とする。
【００２１】
第１の生体物質と第２の生体物質とが生体反応して得られる蛍光強度と、第１の生体物質と第２の生体物質との生体反応の状態（例えば、ハイブリダイズ量）との関係を示す関数（例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式）を取得する第２の取得手段（例えば、図１０の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３）を更に備えることができ、励起光強度推定手段は、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光の強度の推定値を算出することができる。
【００２２】
励起光強度推定手段は、第１の取得手段により取得された複数の画像情報において、基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する励起光強度関係推定手段（例えば、図１０の蛍光強度積算値算出部１０２）と、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光強度関係推定手段により基板に照射された励起光の強度の大小関係が推定された複数の画像情報における励起光の強度の推定値を算出する推定値算出手段（例えば、図１０の励起光強度候補値検出処理部１０４、および、平均値算出部１０５）とを備えることができる。
【００２３】
基板上に複数の反応領域を設けることができ、推定値算出手段は、複数の画像情報における反応領域の蛍光強度と関数とを基に、複数の反応領域の組合せによって、励起光の強度の候補値を複数検出する候補値検出手段（例えば、図１０の励起光強度候補値検出処理部１０４）と、候補値検出手段により検出された複数の候補値の平均値を算出する平均値算出手段（例えば、図１０の平均値算出部１０５）とを備えることができる。
【００２４】
請求項７に記載の生体情報処理方法は、基板上に設けられた反応領域（例えば、図２のスポット１２）に固定された第１の生体物質（例えば、図２の発現解析用プローブ１１２）と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質（例えば、図１２のターゲット１１２Ａ）との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置（例えば、図１の生体情報処理装置）の生体情報処理方法であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する取得ステップ（例えば、図６のステップＳ３１の処理）と、取得ステップの処理により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップ（例えば、図６のステップＳ３３の処理）とを含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載のプログラムおよび請求項９に記載の記録媒体に記録されているプログラムは、基板上に設けられた反応領域（例えば、図２のスポット１２）に固定された第１の生体物質（例えば、図２の発現解析用プローブ１１２）と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質（例えば、図１２のターゲット１１２Ａ）との生体反応の状態を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報の取得を制御する取得制御ステップ（例えば、図６のステップＳ３１の処理）と、取得制御ステップの処理により取得が制御された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップ（例えば、図６のステップＳ３３の処理）とを含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させる。
【００２６】
以下に本明細書において使用する用語の意味を説明する。
【００２７】
プローブとは、ＤＮＡチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質であって、ターゲットと生体反応するものをいう。
【００２８】
ターゲットとは、ＤＮＡチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質に生体反応する生体物質をいう。
【００２９】
生体物質とは、蛋白質、核酸、糖などの生体内において生成される物質の他、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質を含む。
【００３０】
生体反応とは、２以上の生体物質が生化学的に反応することをいう。その代表例は、ハイブリダイゼーションである。
【００３１】
ハイブリダイゼーションとは、相補的な塩基配列構造を備える核酸間の相補鎖（二本鎖）形成反応をいう。
【００３２】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態の生体情報処理装置の構成例を表している。この生体情報処理装置１は、ＤＮＡチップ１１、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、ハイブリダイズ量推定部２４、発現量計算部２５、標準化部２６、出力部２７、発現プロファイルデータ記憶部２８、表示部２９Ａを有するユーザインターフェース（UI）部２９、および、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０により構成されている。
【００３４】
ＤＮＡチップ１１は、スポット１２とガイド１３を有している。図２は、ＤＮＡチップ１１のより詳細な構成例を表している。
【００３５】
ＤＮＡチップ１１は、その基板１１Ａ上に、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２を有している。基板１１Ａの図中下側の端部には、直線状の開始位置ガイド１３Ａが設けられ、図中上側の端部には、終了位置ガイド１３Ｂが設けられている。図１のガイド１３は、具体的には、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂにより構成される。
【００３６】
発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２は、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間に配置されている。
【００３７】
発現解析用反応槽１０１には、反応領域としての複数のスポット１２が形成されており、各スポット１２には、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１１、発現解析用プローブ１１２、並びに発現標準化用コントロールプローブ１１３が固定されている。発現解析用反応槽１０１にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１１Ａがハイブリダイズする。同様に、発現解析用プローブ１１２には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１２Ａがハイブリダイズする。また、発現標準化用コントロールプローブ１１３には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１３Ａがハイブリダイズする。
【００３８】
細胞数計数用反応槽１０２においては、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１４と細胞数計数用コントロールプローブ１１５が、それぞれ反応領域としてのスポット１２に取り付けられている。細胞数計数用反応槽１０２にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１４Ａがハイブリダイズし、細胞数計数用コントロールプローブ１１５には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１５Ａがハイブリダイズする。
【００３９】
ハイブリダイズした（生体反応した）生体物質としてのプローブとターゲットには、インターカレータ１１６が結合されている。インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。
【００４０】
図２には、このように、各プローブに対してターゲットがハイブリダイズした状態が示されている。なお、図２には便宜上、１つのスポット１２に１つのプローブのみが示されているが、実際には１つのスポット１２に対して同一種類の複数のプローブが固定されている。また、各反応槽には同一種類のプローブが固定された任意の数のスポットが、予め定められた所定の位置に配置されている。
【００４１】
図１のピックアップ部２１は、蛍光強度取得用ピックアップ４１、ガイド信号取得用ピックアップ４２、コントロール部４３、対物座標計算部４４、および畳み込み展開部４５で構成されている。
【００４２】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、図２のＤＮＡチップ１１の発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の画像を取得するピックアップである。これに対して、ガイド信号取得用ピックアップ４２は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂを読み取るためのピックアップである。
【００４３】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、対物レンズ５１、プリズム５２、半導体レーザ５３、およびフォトダイオード５４を有している。半導体レーザ５３より出射されたレーザ光（励起光）は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、入射されたレーザ光を基板１１Ａ（スポット１２）上に照射する。対物レンズ５１はまた、スポット１２からの光を、プリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射する。各スポット１２には、複数のプローブが固定されており、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションした場合、さらに両者にはインターカレータ１１６が結合される。すなわち、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションしていない場合には、両者の間にインターカレータ１１６は存在せず、ハイブリダイゼーションした場合においてのみ、両者の間にインターカレータ１１６が存在する。インターカレータ１１６は、励起光が照射されると蛍光を発生する。対物レンズ５１により集光された蛍光はプリズム５２により励起光と分離されて、フォトダイオード５４に入射される。
【００４４】
ハイブリダイゼーションしている量が多ければ、それだけインターカレータ１１６の量も多く、したがって、そこから発生する蛍光量も多い。したがって、蛍光の強度に基づいて、ハイブリダイゼーションの状態を測定する（ハイブリダイゼーションの情報を得る）ことが可能となる。
【００４５】
コントロール部４３は、半導体レーザ５３の電流制御を行い、その励起光の強度を調整する。また、コントロール部４３は、フォトダイオード５４の出力（電流量変化）を読み取る。
【００４６】
畳み込み展開部４５は、フォトダイオード５４より出力された電流量変化に基づく信号をコントロール部４３から受け取り、ピクセル単位の画像データを生成する。
【００４７】
ガイド信号取得用ピックアップ４２は、対物レンズ６１、プリズム６２、半導体レーザ６３、およびフォトダイオード６４により構成されている。半導体レーザ６３は、コントロール部４３からの制御に基づいて、レーザ光を発生する（このレーザ光は、ガイド検出光として機能する）。プリズム６２は、半導体レーザ６３からのレーザ光を対物レンズ６１に入射し、対物レンズ６１はこのレーザ光を基板１１Ａに照射する。対物レンズ６１は、基板１１Ａからの反射光を受光し、プリズム６２はこの反射光を照射光から分離してフォトダイオード６４に出射する。フォトダイオード６４は、プリズム６２より入射された反射光を光電変換し、ガイド信号としてコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、フォトダイオード６４より入力されたガイド信号を対物座標計算部４４に出力する。ガイド１３（開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂ）は、基板１１Ａの他の領域に較べて反射率が高く（または低く）なるように形成されている。対物座標計算部４４は、コントロール部４３を介して、ガイド信号取得用ピックアップ４２より供給されたガイド信号のレベルに基づいて、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの位置、並びに開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂに向けて等速度で移動されるガイド信号取得用ピックアップ４２の位置（座標）を計算する。
【００４８】
コントロール部４３は、対物座標計算部４４により計算されたガイド信号取得用ピックアップ４２の位置に基づいて、蛍光強度取得用ピックアップ４１（対物レンズ５１）の位置を制御する。ガイド信号取得用ピックアップ４２と蛍光強度取得用ピックアップ４１は、相互に所定の位置関係に固定されており、蛍光強度取得用ピックアップ４１を図２における開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間における所定の位置に配置することは、とりもなおさずガイド信号取得用ピックアップ４２を開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間の所定の位置に配置することになる。
【００４９】
蛍光強度取得部２２は、蛍光強度取得用ピックアップ４１のフォトダイオード５４が出力した各スポット１２（その座標（ｘ，ｙ））からの蛍光強度（ｐｆx,y）の入力を受け、この蛍光強度に関する蛍光強度データをハイブリダイズ量推定部２４の励起光強度推定部８１に出力する。蛍光強度取得部２２からハイブリダイズ量推定部２４の励起光強度推定部８１に供給される蛍光強度データには、座標（ｘ，ｙ））からの蛍光強度（ｐｆx,y）を示す蛍光画像（または、発現量を求めるために用いられる発現プロファイル画像とも称される）が含まれており、蛍光強度データの詳細に関しては、図７を用いて後述する。
【００５０】
蛍光強度取得部２２はまた、蛍光強度取得用ピックアップ４１の対物レンズ５１の基板１１Ａ上の対物座標（ｘ，ｙ）、対物面積半径（ｒ）、並びに励起光強度を制御する制御信号をコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、この制御信号に基づいて対物レンズ５１を制御する。これにより、対物レンズ５１が基板１１Ａ上の所定の座標（ｘ，ｙ）に配置され、対物レンズ５１より出射されるレーザ光の照射範囲の半径（対物面積半径）（ｒ）が所定の値に制御され、そのレーザ光の強度（励起光強度）が所定の値に調整される。
【００５１】
蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３から供給された蛍光強度を、励起光強度計算部２３に出力する。励起光強度計算部２３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている変換式に基づいて、プリスキャン時に蛍光強度取得部２２から入力された蛍光強度に基づいて、最適な励起光強度を計算し、その計算して得られた励起光強度を蛍光強度取得部２２に出力する。本スキャン時、蛍光強度取得部２２は、この励起光強度計算部２３からの励起光強度に基づいて半導体レーザ５３の電流を制御し、所定の強さの励起光を半導体レーザ５３より出射させる。
【００５２】
ハイブリダイズ量推定部２４は、励起光強度推定部８１、画像処理部８２、検証部８３、並びにハイブリダイズ量計算部８４により構成されている。
【００５３】
反応領域の画像情報を入力する入力手段としての励起光強度推定部８１は、蛍光強度取得部２２より供給された蛍光強度データ、または発現プロファイルデータ記憶部２８に予め記憶されている発現プロファイルデータの入力を受け、必要に応じて励起光強度を推定する処理を行う。励起光強度推定部８１の詳細については、図１０を用いて後述する。
【００５４】
なお、発現プロファイルデータ記憶部２８に予め記憶されている発現プロファイルデータには、ハイブリダイズ量推定部２４によりハイブリダイズ量が推定され、後述する発現量計算部２５により発現量が計算されて、標準化部２６により標準化されて、出力部２７により出力されるデータ以外にも、異なる装置において撮像された蛍光画像と、その蛍光画像に関する情報が含まれている場合がある。
【００５５】
画像処理部８２は、入力された画像データである蛍光画像（発現プロファイル画像データ）を処理し、検証部８３とユーザインターフェース部２９に出力する。ユーザインターフェース部２９は、画像処理部８２より入力された画像を表示部２９Ａに表示する。画像処理部８２は、ユーザインターフェース部２９を介して、ユーザより指示される入力に基づいて、例えば、供給された発現プロファイル画像データからデブリ（観測を行う上において障害となる物質）の成分を除去したり、供給された発現プロファイル画像データをスポット１２毎の画像へ分解する処理などを行う。
【００５６】
検証部８３は、画像処理部８２より入力された発現プロファイル画像データのうち、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４のスポット１２におけるハイブリダイズ量に基づいて、ハイブリダイズが正しく行われていることを検証する。
【００５７】
ハイブリダイズ量計算部８４は、ハイブリダイズ量を計算し、計算結果を発現量計算部２５に供給する。ハイブリダイズ量計算部８４は、例えば、スポット内領域を分割し、スポット内領域単位でハイブリダイズ値の計算を行い、スポット単位でのハイブリダイズ値を出力するようにしてもよい。
【００５８】
発現量計算部２５は、ハイブリダイズ量計算部８４からの出力に基づいて、プローブに対するターゲットの結合強度を求めることで、蛍光強度に対応する発現量を推定する。標準化部２６は発現標準化用コントロールプローブ１１３と細胞数計数用コントロールプローブ１１５を利用した標準化処理を行う。出力部２７は標準化されたデータを発現プロファイルデータ記憶部２８に供給する。
【００５９】
発現プロファイルデータ記憶部２８は、出力部２７より供給されたデータを、発現プロファイルデータとして記憶する。さらに、発現プロファイルデータ記憶部２８は、異なる装置において撮像された蛍光画像と、その蛍光画像に関する情報も、発現プロファイルデータとして記憶する。異なる装置において撮像された蛍光画像と、その蛍光画像に関する情報のフォーマットの例については、図８を用いて後述する。発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されたデータは、必要に応じて、ユーザインターフェース部２９に供給され、表示部２９Ａに表示される。発現量計算部２５より出力されたデータも必要に応じて、表示部２９Ａに表示される。
【００６０】
蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０は、図９を参照して後述するように、蛍光強度とそれに対応するハイブリダイズ量との関係を一義的に決定する変換式（必ずしも式を構成せずとも、変換のためのデータであってもよい）を予め記憶している。
【００６１】
遺伝子発現量の定量的な測定は、図３に示される実験過程処理装置１３１により行われる。図１の生体情報処理装置１は、この図３の実験過程処理装置１３１の一部を構成している。
【００６２】
すなわち、実験過程処理装置１３１は、調整部１４１、ハイブリダイズ部１４２、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６、および記憶部１４７により構成されている。このうち、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６および記憶部１４７が、生体情報処理装置１により構成されている。具体的には、取得部１４３は、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、および蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０により構成され、発現量推定部１４４は、ハイブリダイズ量推定部２４、および、発現量計算部２５により構成され、標準化部１４５は標準化部２６により構成され、出力部１４６は出力部２７により構成され、記憶部１４７は発現プロファイルデータ記憶部２８により構成される。
【００６３】
調整部１４１はターゲットの調整を行う。ハイブリダイズ部１４２はプローブとターゲットとのハイブリダイズを行う。取得部１４３は蛍光強度を取得する。発現量推定部１４４は、取得部１４３により取得された蛍光強度、または、記憶部１４７に記憶されている発現プロファイルデータを基に、発現量の推定処理を行う。標準化部１４５はデータの標準化を行う。出力部１４６は発現プロファイルデータを出力する。記憶部１４７は発現プロファイルデータを記憶する。
【００６４】
次に、図３の実験過程処理装置１３１の処理のうち、調整部１４１、ハイブリダイズ部１４２、および、取得部１４３が実行する実験過程の処理１を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
最初に、ステップＳ１において、調整部１４１はターゲットを調整する。具体的には、細胞が含まれるサンプルが取り出され、その中から蛋白質を変性させて除去する処理が行われ、RNA（ribonucleic acid）の抽出、断片化、並びにＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）の抽出、断片化によりターゲット（発現解析用プローブ１１２に対するターゲット１１２Ａ）が生成される。
【００６６】
ステップＳ２において、ハイブリダイズ部１４２はハイブリダイズする処理を実行する。具体的には、ステップＳ１の処理で生成されたターゲットが入った溶液に、さらにハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４に対するターゲット１１１Ａ，１１４Ａ、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対するターゲット１１３Ａ、並びに細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するターゲット１１５Ａが加えられ、この溶液を発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２に滴下することで、ターゲットとプローブとがハイブリダイズされる。そして、インターカレータ１１６が導入され、ハイブリダイズしたターゲットとプローブに結合され、図２に示されるようなＤＮＡチップ１１が得られる。同図に示されるように、発現解析用反応槽１０１のスポット１２では、発現解析用プローブ１１２に対してターゲット１１２Ａがハイブリダイズしている他、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対してターゲット１１３Ａがハイブリダイズしており、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１に対してターゲット１１１Ａがハイブリダイズしている。そして、それらの２本鎖結合したプローブとターゲットの間にはインターカレータ１１６が結合している。
【００６７】
同様に、細胞数計数用反応槽１０２のスポット１２においても、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４に対してターゲット１１４Ａがハイブリダイズしており、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対してターゲット１１５Ａがハイブリダイズしている。そして、これらのハイブリダイズしたプローブとターゲットの間にも、インターカレータ１１６が結合されている。
【００６８】
ステップＳ３において、取得部１４３は蛍光強度を取得する。具体的には、蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３を介して蛍光強度取得用ピックアップ４１を駆動し、半導体レーザ５３にレーザ光を励起光として出射させる。この励起光は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、これを基板１１Ａ上の発現解析用反応槽１０１に照射する。
【００６９】
インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。この蛍光が対物レンズ５１により集光され、プリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射される。フォトダイオード５４は蛍光に対応する電流を出力する。コントロール部４３は、この電流に対応する信号を畳み込み展開部４５により画像信号に変換させ、変換により生成された蛍光強度に対応する信号を、蛍光強度取得部２２に出力する。
【００７０】
コントロール部４３は、対物レンズ５１の位置を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの方向に向けて移動させる。このとき、ガイド信号取得用ピックアップ４２の半導体レーザ６３が出射するガイド検出光としてのレーザ光が、プリズム６２を介して対物レンズ６１に入射され、対物レンズ６１がこのガイド検出光を基板１１Ａに照射する。ガイド検出光の反射光の強度は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂに照射されたとき強くなる。この反射光が対物レンズ６１を介してプリズム６２に入射され、プリズム６２からフォトダイオード６４に入射される。対物座標計算部４４はコントロール部４３を介してフォトダイオード６４からのガイド信号を取得し、この信号に基づいて、ガイド信号取得用ピックアップ４２（したがって、それと一体化している蛍光強度取得用ピックアップ４１）が基板１１Ａの開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間のいずれの位置に位置するのか、その座標を計算する。コントロール部４３はその座標に基づいてガイド信号取得用ピックアップ４２（蛍光強度取得用ピックアップ４１）を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで一定の速度で移動させる（走査させる）。
【００７１】
このようにして、蛍光強度取得用ピックアップ４１が、図２において、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの位置まで移動されるとともに、さらに、その走査位置が、開始位置ガイド１３Ａ（終了位置ガイド１３Ｂ）と平行な方向（図中ｘ座標方向）に１ピッチ分だけ移動され、新たな移動位置において同様に、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで移動される。このようにして、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の全体が走査され、各座標における画像信号が蛍光強度取得用ピックアップ４１より出力される。
【００７２】
次に、図３の実験過程処理装置１３１の処理のうち、発現量推定部１４４、標準化部１４５、および、出力部１４６が実行する実験過程の処理２を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００７３】
ステップＳ１１において、発現量推定部１４４は、発現量推定処理を実行する。この発現量推定処理の詳細は、図６を参照して後述するが、この処理によりハイブリダイズ量の計算が行われ、発現量が計算される。
【００７４】
次に、ステップＳ１２において、標準化部１４５（標準化部２６）により、データを標準化する処理が行われる。この標準化としては、発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化と、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化が行われる。発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化は、次のようにして行われる。すなわち、図２には、発現標準化用コントロールプローブ１１３が１箇所にのみ図示されているが、実際には、この発現標準化用コントロールプローブ１１３は、発現解析用反応槽１０１の予め定められた所定の複数の位置（例えば、発現解析用反応槽１０１の４隅と略中央の５ヶ所）に分散して配置されている。そして、この各位置に配置された発現標準化用コントロールプローブ１１３の蛍光値に基づいて、補正用曲面が、例えば、Ｂスプライン曲面に基づいて演算され、その補正用曲面によって得られる蛍光値により各ピクセルの蛍光値を割り算することで正規化が行われる。この正規化により、発現解析用反応槽１０１内のスポット１２の位置によるハイブリダイゼーションのばらつきが補正される。
【００７５】
また、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化は、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するハイブリダイズ量の値（細胞数計数用コントロール１１５に基づく蛍光値）により、細胞数計数用反応槽１０２上の各スポット１２上のピクセルの蛍光値を割り算することにより行われる。細胞数計算用コントロールプローブ１１５としては、発現解析用プローブ１１２を抽出した生体のゲノム中の反覆配列（例えば、人間でいえばAlu配列）が用いられる。この処理により、取得された遺伝子の発現量を一定の細胞数当たりの値に換算することができる。
【００７６】
さらに、ステップＳ１３において、出力部１４６（出力部２７）は、発現プロファイルデータを出力する。具体的には、以上のようにして得られた発現プロファイル画像データとそれに関する情報が、記憶部１４７（発現プロファイルデータ記憶部２８）に供給され、記録される。
【００７７】
次に、図６のフローチャートを参照して、図５のステップＳ１１において実行される、発現量推定処理について説明する。
【００７８】
ステップＳ３１において、励起光強度推定部８１は画像情報を入力する。具体的には、励起光強度推定部８１は、蛍光強度取得部２２から図４を用いて説明した処理により得られる蛍光強度データの供給を受けるか、または、発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されている発現プロファイルデータの供給を受ける。
【００７９】
ステップＳ３２において、励起光強度推定部８１は、ステップＳ３１で入力された画像情報に励起光強度情報があるか（含まれているか）を判定する。
【００８０】
励起光強度推定部８１が供給を受けるデータのフォーマットは、例えば、図７または図８に示されるものである。蛍光強度取得部２２より供給される蛍光強度データは、図７に示されるように、蛍光強度を取得したときに照射された励起光の強度と、ＤＮＡチップ１１のそれぞれのプローブとして用いられている遺伝子の一覧であるプローブ遺伝子インデックス、縦横ピクセル数、および、蛍光画像を少なくとも含むものである。
【００８１】
これに対して、発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されている発現プロファイルデータは、蛍光強度取得部２２より供給される蛍光強度データと異なり、別の装置によって求められたものである可能性があり、図８に示されるように、画像データ１８１と共通データ１８２により構成されている。発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されている発現プロファイルデータは、図７を用いて説明した蛍光強度データを基に、ハイブリダイズの推定、発現量の計算、または、標準化などの処理が施されて作成されるデータであるか、または、他の装置により取得された蛍光画像に、生体情報処理装置１で実行される各種処理に必要なデータを付加したものである。すなわち、画像データ１８１は、セットとなる画像の枚数の他、蛍光強度取得時に照射された励起光強度、縦横ピクセル数、および蛍光画像により構成されている。共通データ１８２は、生体情報処理装置１で実行される各種処理に必要な、蛍光画像以外のデータであり、例えば、画像処理を実行する場合に、ＤＮＡチップのスポット位置を確定するために用いられるスポット位置テンテンプレート画像、スポット数、プローブ遺伝子インデックスなどにより構成されている。
【００８２】
したがって、励起光強度推定部８１が供給を受けるデータが蛍光強度取得部２２より供給される蛍光強度データの場合、励起光強度計算部２３の処理により計算されて設定された励起光強度において得られた蛍光画像が含まれているので、蛍光強度データには、励起光強度情報が含まれている。これに対して、発現プロファイルデータ記憶部２８から発現プロファイルデータが供給される場合、それが蛍光強度取得部２２から供給され、各種処理が施された後に記憶されたデータである場合には上述したように励起光強度情報が存在するが、そうでない場合（例えば、他の装置から供給された画像データである場合）には、発現プロファイルデータに励起光強度情報が存在しないことがある。
【００８３】
ステップＳ３２において、励起光強度情報が存在しないと判定された場合、ステップＳ３３において、励起光強度推定部８１は、図１３を用いて後述する励起光強度推定処理を実行する。
【００８４】
この励起光強度を推定する処理は、少なくとも２つの異なる強度の励起光に基づいて測定が行われた画像データが存在する場合に実行可能となる。このため、異なる少なくとも２つの励起光強度に基づく画像データが存在しない場合には、ステップＳ３３の処理はスキップされる。
【００８５】
図９は、各スポットの蛍光強度pfとハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）を表している。同図に示されるように、蛍光強度が与えられると対応するハイブリダイズ量は関数（曲線１９１乃至曲線１９４）に基づき一義的に決定される（ハイブリダイゼーションの情報は、第１の生体物質と第２の生体物質とがハイブリダイズして得られる蛍光強度から関数に基づき一義的に決定される）。
【００８６】
すなわち、図９に示される曲線群から、画像データが得られたときにＤＮＡチップ１１に照射された励起光強度に対応する曲線を選択し、得られた画像データのうち、ハイブリダイズ量を求めたいスポットの単位面積あたりの蛍光強度から、ハイブリダイズ量を求めることが可能となる。
【００８７】
ただし、同図に示されるように、図中最も上側に示される曲線１９１が、励起光強度のレベルが最も弱い場合の曲線を表し、以下、より下側の曲線１９２、曲線１９３と、順次励起光強度のレベルが強くなり、最も下側の曲線１９４が励起光強度のレベルが最も強い場合の曲線を表している。
【００８８】
各曲線１９１乃至１９４は、いずれも図中左側の端部の領域の部分１９１Ａ乃至１９４Ａと、図中右側の端部の領域の部分１９１Ｂ乃至１９４Ｂにおいて、蛍光強度のわずかな変化に対して、ハイブリダイズ量が著しく変化しているので、これらの領域においては、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量を一義的に決定することが困難になる。したがって、これらの部分１９１Ａ乃至１９４Ａ、並びに部分１９１Ｂ乃至１９４Ｂを除く中央の部分だけが、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量の演算に利用される。
【００８９】
ここでは、曲線１９１乃至曲線１９４の４本の曲線が図示されているが、各スポットの蛍光強度pfとハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）は、多くの励起光強度における場合について予め求められている。また、予め求められていない蛍光強度に対応する式hybridize（pf）を、例えば、補間処理などにより推定することも可能である。
【００９０】
すなわち、ハイブリダイズ量は、図９を用いて説明した、励起光強度に対応する関数hybridize（pf）を基に求められるものであるので、蛍光画像を得たときにＤＮＡチップに照射された励起光強度が明らかではない場合、蛍光画像を取得し、各スポットの蛍光強度pfが分かっても、ハイブリダイズ量を求めることができない。
【００９１】
したがって、励起光強度情報が存在しないと判定された場合、図１３を用いて後述する励起光強度推定処理が実行されて、励起光強度が求められ、それを用いて、ハイブリダイズ量が推定されるようになされている。
【００９２】
ステップＳ３２において、励起光強度情報が存在していると判定された場合、または、ステップＳ３３の処理の終了後、すなわち、励起光強度情報が存在または推定された状態で、ステップＳ３４において、画像処理部８２は画像処理を行う。この処理により、供給された画像データに対して、例えば、デブリ領域が除去されたり、スポット毎の画像に分解されるなどの画像処理が施される。
【００９３】
ステップＳ３５において、検証部８３は、ハイブリダイズを検証する処理を実行する。具体的には、図２に示されるように、発現解析用反応槽１０１にはハイブリダイズ検証用プローブ１１１が、また細胞数計数用反応槽１０２にはハイブリダイズ検証用プローブ１１４が、それぞれスポット１２に固定されている。ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４としては、実験対象としている生物種にない遺伝子配列が用いられる。例えば、実験対象が動物である場合（発現解析用プローブ１１２が動物の遺伝子である場合）には、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４として植物の葉緑素遺伝子が用いられ、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａとしては、その相補配列が用いられる。すなわち、このハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４と、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａは、発現解析用プローブ１１２とそのターゲット１１２Ａのハイブリダイズとは無関係に、確実にハイブリダイズを起こすものが用いられる。しかも、その実験対象とは全く異なる種のものが用いられるため、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしている場合には、この実験において（測定において）ハイブリダイズが確実に起きていることを検証することができる。逆に、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしていない場合には、この測定は何らかの原因によりハイブリダイズが発生し難い環境になっている可能性がある。そこで、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４の蛍光値を測定することで、その蛍光値が、例えば予め設定されている基準値以上であれば、正しいハイブリダイズ処理が行われていることを検証することができる。
【００９４】
ステップＳ３６において、ハイブリダイズ量計算部８４は、ハイブリダイズ量を求める処理を実行する。すなわち、ハイブリダイズ量計算部８４は、図９を用いて説明した各スポットの蛍光強度pfとハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）に対応する曲線群から、画像データが得られたときにＤＮＡチップ１１に照射された励起光強度に対応する曲線を選択し、得られた画像データのうち、ハイブリダイズ量を求めたいスポットの単位面積あたりの蛍光強度から、ハイブリダイズ量を求める。
【００９５】
ステップＳ３７において、発現量計算部２５は、ステップＳ３６の処理で、ハイブリダイズ量計算部８４により計算されたハイブリダイズ値に基づいて、発現量を計算する処理を実行する。この処理に基づいて、計算された（取得された）蛍光値に対応する発現量が計算される。
【００９６】
図１０は、励起光強度推定部８１の機能的構成例を表している。同図に示されるように、励起光強度推定部８１は、データ取得部１０１、蛍光強度積算値算出部１０２、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３、励起光強度候補値検出処理部１０４、および、平均値算出部１０５により構成されている。
【００９７】
データ取得部１０１は、蛍光強度取得部２２から供給された蛍光強度データ、または、発現プロファイルデータ記憶部２８から供給された発現プロファイルデータを取得し、これらのデータに、励起光強度情報が含まれているか否かを判断する（上述した図６のステップＳ３２の処理）。取得されたデータに蛍光強度情報が含まれている場合、データ取得部１０１は、取得されたデータを画像処理部８２に供給する。しかしながら、取得されたデータに蛍光強度情報が含まれていない場合、データ取得部１０１は、同一のハイブリダイズ状態のＤＮＡチップ１１に対して複数の強度の励起光を照射した場合に得られる発現プロファイル画像データを含む蛍光強度データまたは発現プロファイルデータを取得し、蛍光強度積算値算出部１０２に供給する。
【００９８】
ここで、同一のハイブリダイズ状態のＤＮＡチップ１１に対して複数の強度の励起光を照射した場合とは、例えば、同一のスポット構成を有する複数のＤＮＡチップを用意し、それら複数のＤＮＡチップに対して同一のサンプルが滴下されて同一の状況でハイブリダイズが行われ、これらにそれぞれ異なる複数の強度の励起光を照射した場合であっても良いし、ハイブリダイズ済みの１枚のＤＮＡチップ１１に対して異なる複数の強度の励起光を照射した場合であっても良く、いずれの場合においても、得られる複数の発現プロファイル画像データは、同一のハイブリダイズ状態でありながら、異なる蛍光強度を示すものとなる。
【００９９】
蛍光強度積算値算出部１０２は、少なくとも２種類の、それぞれ励起光強度が異なる場合に得られた発現プロファイル画像データを含む蛍光強度データまたは発現プロファイルデータの供給を受け、それぞれの発現プロファイル画像データの蛍光強度の積算値を算出し、算出結果を蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３に供給する。
【０１００】
なお、励起光強度推定部８１は、複数の強度の励起光を照射した場合に得られる発現プロファイル画像データを含む蛍光強度データまたは発現プロファイルデータを取得して処理するが、少なくとも２種類の、それぞれ励起光強度が異なる場合に得られた発現プロファイル画像データがあれば、励起光強度の推定は可能であるので、以下、２種類の励起光強度において得られた発現プロファイル画像データを基に励起光強度を推定する場合について説明する。
【０１０１】
すなわち、蛍光強度積算値算出部１０２は、例えば、図１１に示されるように、弱い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３１と、発現プロファイル画像データ１３１における場合よりも強い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３２の供給を受ける。発現プロファイル画像データ１３１の取得に用いられたＤＮＡチップ１１を仮にＤＮＡチップ１１−１とし、発現プロファイル画像データ１３２の取得に用いられたＤＮＡチップ１１を仮にＤＮＡチップ１１−２とした場合、ＤＮＡチップ１１−１とＤＮＡチップ１１−２とは、同一のＤＮＡチップであるか、または、スポット１２の配置が同一である異なるＤＮＡチップに同一のサンプルが滴下されているものである。
【０１０２】
したがって、ＤＮＡチップ１１−１とＤＮＡチップ１１−２とのそれぞれのスポットにおけるハイブリダイズ量は、基本的に同一であるから、得られた発現プロファイル画像データ１３１および発現プロファイル画像データ１３２における蛍光強度の差は、励起光強度によって発生するといえる。具体的には、図１１における発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１におけるハイブリダイズ量hybridizew(pj)と、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２におけるハイブリダイズ量hybridizes(pj)は同一であるが、励起光強度が弱い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)は、励起光強度が強い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)よりも弱い。また、同様にして、図１１における発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１におけるハイブリダイズ量hybridizew(pi)と発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２におけるハイブリダイズ量hybridizes(pi)は同一であるが、励起光強度が弱い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)は、励起光強度が強い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)よりも弱い。
【０１０３】
すなわち、蛍光強度積算値算出部１０２により求められた蛍光強度の積算値が小さい場合、励起光強度は弱かったものと推定可能であり、蛍光強度の積算値が大きい場合、励起光強度は強かったものと推定可能である。
【０１０４】
蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）を全て取得し、励起光強度候補値検出処理部１０４に供給する。
【０１０５】
励起光強度候補値検出処理部１０４は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３から供給された蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）を基に、発現プロファイル画像データ１３１を得るために照射された励起光強度値Ｗと、発現プロファイル画像データ１３２を得るために得られた励起光強度値Ｓの候補となる値をそれぞれ検出し、検出結果を平均値算出部１０５に供給する。
【０１０６】
図９を用いて説明したように、同一の励起光強度において得られた蛍光強度とハイブリダイズ量との関係は、同一の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）によって表される、すなわち、図９において同一の曲線で示されるものである。そして、図１１を用いて説明したように、発現プロファイル画像データ１３１と発現プロファイル画像データ１３２とでは、同一のスポットにおけるハイブリダイズ量は同一である。
【０１０７】
すなわち、図１２に示されるように、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量と等しく（図中βで示される値）、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量と等しい（図中αで示される値）。そして、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量を求めるための変換式hybridizew(pf)を用いて、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量を求めることが可能（同一の曲線状にプロットされる値）であり、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量を求めるための変換式hybridizes(pf)を用いて、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量を求めることが可能（同一の曲線状にプロットされる値）である。
【０１０８】
したがって、励起光強度候補値検出処理部１０４は、図１１に示される、弱い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３１と、発現プロファイル画像データ１３１における場合よりも強い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３２のそれぞれにおいて、上述した関係を満たす励起光強度の候補値を、全てのスポットの組合せにおいて求め、得られた２つの励起光強度の候補値を、平均値算出部１０５に供給する。
【０１０９】
平均値算出部１０５は、励起光強度候補値検出処理部１０４から供給される２つの励起光強度の候補値の平均値をそれぞれ求め、算出された値を、それぞれの励起光強度の推定値とし、発現プロファイルデータにおいて空欄であった励起光強度情報に、励起光強度の推定値を記載して、画像処理部８２に供給する。
【０１１０】
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１０の励起光強度推定部８１が、図６のステップＳ３３において実行する励起光強度推定処理について説明する。
【０１１１】
ステップＳ６１において、データ取得部１０１は、同一のサンプルが滴下された同一の配列のスポット１２を有するＤＮＡチップ１１から取得され、かつ、蛍光強度積算値が異なる２つの発現プロファイル画像データを取得し、蛍光強度積算値算出部１０２に供給する。
【０１１２】
なお、ここでは、同一のサンプルが滴下された同一の配列のスポット１２を有するＤＮＡチップ１１から取得され、かつ、蛍光強度積算値が異なる２つの発現プロファイル画像データが取得されるものとして説明するが、上述したように、同一のＤＮＡチップ１１に異なる強度の励起光を照射することによって得られる、蛍光強度積算値が異なる２つの発現プロファイル画像データが取得されるものとしてもよい。
【０１１３】
ステップＳ６２において、蛍光強度積算値算出部１０２は、ステップＳ６１において得られた２つの発現プロファイル画像データのそれぞれの蛍光強度積算値を算出し、蛍光強度積算値が小さな発現プロファイル画像データを画像データＷとし、蛍光強度積算値が大きな発現プロファイル画像データを画像データＳとする。
【０１１４】
ステップＳ６３において、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から、蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）を読み込む。
【０１１５】
ステップＳ６４において、励起光強度候補値検出部１０４は、図１４のフローチャートを用いて後述する励起光強度候補値検出処理を実行する。
【０１１６】
ステップＳ６５において、平均値算出部１０５は、得られた励起光強度の候補値の平均を求め、励起光強度の推定値とし、処理は、図６のステップＳ３３に戻り、ステップＳ３４に進む。
【０１１７】
このような処理により、蛍光画像に対応する励起光強度が不明である場合にも、励起光強度を推定することができる。
【０１１８】
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ６４において実行される、励起光強度候補値検出処理について説明する。
【０１１９】
ステップＳ９１において、励起光強度候補値検出部１０４は、第１のスポットとして注目するスポット番号を示す変数i（１≦ｉ≦スポット数）を、ｉ＝１とする。
【０１２０】
ステップＳ９２において、励起光強度候補値検出部１０４は、第２のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｊ（１≦ｊ≦スポット数）を、ｊ＝１とする。
【０１２１】
ステップＳ９３において、励起光強度候補値検出部１０４は、ｉ＝ｊであるか否かを判断する。ステップＳ９３において、ｉ＝ｊである、すなわち、第１のスポットと第２のスポットが等しいと判断された場合、処理は、後述するステップＳ９６に進む。
【０１２２】
ステップＳ９３において、ｉ＝ｊではない、すなわち、第１のスポットと第２のスポットが異なるスポットであると判断された場合、ステップＳ９４において、励起光強度候補値検出部１０４は、供給された蛍光画像から、画像データＷのｉ番目のスポットにおける蛍光強度（pfw(pi)）、画像データＳのｉ番目のスポットにおける蛍光強度（pfs(pi)）、画像データＷのｊ番目のスポットにおける蛍光強度（pfw(pj））、および、画像データＳのｊ番目のスポットにおける蛍光強度（pfs(pj)）を取得する。
【０１２３】
ステップＳ９５において、励起光強度候補値検出部１０４は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３により取得されている変換式のうち、画像データＷに対応する変換式をhybridizew（pfw）とし、画像データＳに対応する変換式をhybridizes（pfs）として、hybridizew（pfw（pi))＝hybridizes（pfs（pi))、および、hybridizew（pfw（pj))＝hybridizes（pfs（pj)）が成り立つ２つの変換式を抽出し、抽出された変換式から励起光強度の候補値を抽出し、それぞれ保存する。
【０１２４】
すなわち、図９を用いて説明したように、同一の励起光強度において得られた蛍光強度とハイブリダイズ量との関係は、同一の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）によって表される、すなわち、図９において同一の曲線で示されるものである。そして、図１１を用いて説明したように、同一のハイブリダイズ状態である発現プロファイル画像データ１３１と発現プロファイル画像データ１３２とでは、励起光強度が異なるために蛍光強度が異なっているが、同一のスポットにおけるハイブリダイズ量は同一である。
【０１２５】
すなわち、図１２に示されるように、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量と等しく（図中βで示される値）、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量と等しい（図中αで示される値）。そして、発現プロファイル画像データ１３１のそれぞれのスポットでは、同一の変換式hybridizew(pf)を用いて、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量を求めることが可能であり、発現プロファイル画像データ１３２のそれぞれのスポットでは、同一の変換式hybridizes(pf)を用いて、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量を求めることが可能である。
【０１２６】
したがって、励起光強度候補値検出部１０４は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３により取得されている変換式から、この条件に最も合致している変換式を選び、対応する励起光強度を励起光強度の候補値として得ることができる。
【０１２７】
ステップＳ９３において、ｉ＝ｊであると判断された場合、または、ステップＳ９５の処理の終了後、ステップＳ９６において、励起光強度候補値検出部１０４は、第２のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｊをｊ←ｊ＋１とする。
【０１２８】
ステップＳ９７において、励起光強度候補値検出部１０４は、第２のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｊについて、ｊ＞スポット数であるか否かを判断する。ステップＳ９７においてｊ＞スポット数ではないと判断された場合、処理は、ステップＳ９３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０１２９】
ステップＳ９７においてｊ＞スポット数であると判断された場合、ステップＳ９８において、励起光強度候補値検出部１０４は、第１のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｉを、ｉ←ｉ＋１とする。
【０１３０】
ステップＳ９９において、励起光強度候補値検出部１０４は、第１のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｉについて、ｉ＞スポット数であるか否かを判断する。ステップＳ９９において、ｉ＞スポット数ではないと判断された場合、処理は、ステップＳ９２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。ステップＳ９９において、ｉ＞スポット数であると判断された場合、処理は、図１３のステップＳ６４に戻り、ステップＳ６５に進む。
【０１３１】
このような処理により、全てのスポットの組合せにおいて、励起光強度の候補値を求めることが可能となる。
【０１３２】
そして、図１５に示されるように、ハイブリダイズ量計算部８４において、得られた励起光強度の推定値（図１３のステップＳ６５の処理により算出される励起光強度の候補値の平均値）を基に、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）が選択され、選択された変換式と、スポットごとの蛍光強度を基に、スポットiおよびスポットjにおけるハイブリダイズ量が求められ、同様にして、全てのスポットにおける蛍光強度から、対応するハイブリダイズ量が求められる。
【０１３３】
このようにして、蛍光画像に対応する励起光強度が不明である場合にも、励起光強度を推定し、ハイブリダイズ量を求めることが可能となる。
【０１３４】
以上、ＤＮＡチップのハイブリダイゼーションを測定する場合の実施形態を説明したが、本発明はＤＮＡチップに限らず、各種の生体物質が、他の所定の生体物質と生体結合したかどうかを測定する場合に適用することが可能である。
【０１３５】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、生体情報処理装置１は、図１６に示されるようなパーソナルコンピュータ９０１により構成される。
【０１３６】
図１６において、CPU（Central Processing Unit）９２１は、ROM（Read Only Memory）９２２に記憶されているプログラム、または記憶部９２８からRAM（Random Access Memory）９２３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM９２３にはまた、CPU９２１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１３７】
CPU９２１、ROM９２２、およびRAM９２３は、バス９２４を介して相互に接続されている。このバス９２４にはまた、入出力インタフェース９２５も接続されている。
【０１３８】
入出力インタフェース９２５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部９２６、CRT（Cathode Ray Tube)、LCD（Liquid Crystal display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部９２７、ハードディスクなどより構成される記憶部９２８、モデムなどより構成される通信部９２９が接続されている。通信部９２９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１３９】
入出力インタフェース９２５にはまた、必要に応じてドライブ９３０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリムーバブルメディア９３１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部９２８にインストールされる。
【０１４０】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１４１】
この記録媒体は、図１６に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disk-Read Only Memory)，DVD（Digital Versatile Disk）を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア９３１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM９２２や、記憶部９２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１４２】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１４３】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置（または特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合したものを意味し、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは問わない。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施形態としての生体情報処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図２】ＤＮＡチップの構成例を表す斜視図である。
【図３】実験過程処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図４】実験過程１の処理を説明するフローチャートである。
【図５】実験過程２の処理を説明するフローチャートである。
【図６】発現量推定処理を説明するフローチャートである。
【図７】入力データのフォーマットの例を示す図である。
【図８】入力データのフォーマットの例を示す図である。
【図９】蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す図である。
【図１０】図１の励起光強度推定部の構成を示すブロック図である。
【図１１】異なる励起光が照射されることによって得られる発現プロファイル画像について説明するための図である。
【図１２】蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式と、異なる励起光が照射されることによって得られる発現プロファイル画像におけるそれぞれのスポットの蛍光強度との関係について説明するための図である。
【図１３】励起光強度推定処理について説明するためのフローチャートである。
【図１４】励起光強度候補値検出処理について説明するためのフローチャートである。
【図１５】推定された励起光強度を基に、ハイブリダイズ量を求めることについて説明するための図である。
【図１６】パーソナルコンピュータの構成例を表すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１ 生体情報処理装置， １１ ＤＮＡチップ， ２１ ピックアップ部， ２２ 蛍光強度取得部， ２３ 励起光強度計算部， ２４ ハイブリダイズ量推定部， ２５ 発現量計算部， ２８ 発現プロファイルデータ記憶部， ２９ ユーザインターフェース部， ３０ 蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部， ８１ 励起光強度推定部， ８２ 画像処理部， ８３ 検証部， ８４ ハイブリダイズ量計算部， データ取得部１０１， １０２ 蛍光強度積算値算出部， １０３ 光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部， １０４ 励起光強度候補値検出処理部， １０５ 平均値算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、生体物質の生体反応状態を示す画像データを得たときの励起光強度を推定することができるようにした、生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡチップ、または、ＤＮＡマイクロアレイ（以下、本明細書では両者を個々に区別する必要がない場合、まとめて単にＤＮＡチップと称する）の実用化が進んでいる。ＤＮＡチップは、多種・多数のＤＮＡオリゴ鎖を、検出用核酸として基板表面に集積して固定したものである。ＤＮＡチップを用いて、基板表面のスポットに固定されたプローブと、細胞などから採取したサンプル中のターゲットとのハイブリダイゼーションを検出することにより、採取した細胞内における遺伝子発現を網羅的に解析することができる。
【０００３】
ＤＮＡチップなどによって得られた遺伝子発現量の解析方法、補正方法などに関する先行文献として、例えば、特許文献１乃至特許文献３がある。
【特許文献１】特開２００２−７１６８８号公報
【特許文献２】特表２００２−２６７６６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ＤＮＡチップにおけるターゲットのプローブに対するハイブリダイズ量を測定する場合、ＤＮＡチップのハイブリダイゼーションに伴うスポットの蛍光画像がディスプレイに表示される。ハイブリダイズ量は、スポット領域内の蛍光強度の平均値に基づいて判定される。
【０００５】
スポット領域内の蛍光強度は、蛍光画像を得るときにハイブリダイズ済みのＤＮＡチップに照射される励起光の強度によって異なる。
【０００６】
したがって、例えば、異なる装置によって撮像された蛍光画像を解析する場合など、ハイブリダイズ済みのＤＮＡチップに照射された励起光強度が不明である場合には、ハイブリダイズ量を判定することができなかった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ハイブリダイズ済みのＤＮＡチップに照射された励起光強度が不明である場合に、励起光強度を推定することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生体情報処理装置は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する第１の取得手段と、第１の取得手段により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第１の生体物質と第２の生体物質とが生体反応して得られる蛍光強度と、第１の生体物質と第２の生体物質との生体反応の状態との関係を示す関数を取得する第２の取得手段を更に備えさせるようにすることができ、励起光強度推定手段には、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光の強度の推定値を算出させるようにすることができる。
【００１０】
励起光強度推定手段には、第１の取得手段により取得された複数の画像情報において、基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する励起光強度関係推定手段と、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光強度関係推定手段により基板に照射された励起光の強度の大小関係が推定された複数の画像情報における励起光の強度の推定値を算出する推定値算出手段とを備えさせるようにすることができる。
【００１１】
励起光強度関係推定手段には、第１の取得手段により取得された複数の画像情報における蛍光強度の積算値を算出することにより、基板に照射された励起光強度の大小関係を推定させるようにすることができる。
【００１２】
基板上に複数の反応領域が設けられるようにすることができ、推定値算出手段には、複数の画像情報における反応領域の蛍光強度と関数とを基に、複数の反応領域の組合せによって、励起光の強度の候補値を複数検出する候補値検出手段と、候補値検出手段により検出された複数の候補値の平均値を算出する平均値算出手段とを備えさせるようにすることができる。
【００１３】
第１の生体物質と第２の生体物質は、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質であるものとすることができる。
【００１４】
本発明の生体情報処理方法は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置の生体情報処理方法であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する取得ステップと、取得ステップの処理により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明のプログラム、および、記録媒体に記録されているプログラムは、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報の取得を制御する取得制御ステップと、取得制御ステップの処理により取得が制御された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップとを含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させる。
【００１６】
本発明の生体情報処理装置および生体情報処理方法、並びに、プログラムにおいては、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定するために、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報が取得され、取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値が算出される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体反応の状態を測定することができ、特に、第１の生体物質と第２の生体物質が生体反応した状態（例えば、ハイブリダイズ済み）の蛍光強度を表す画像情報において、照射された励起光強度が不明である場合に、励起光強度を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。したがって、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１９】
さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００２０】
請求項１に記載の生体情報処理装置（例えば、図１の生体情報処理装置）は、基板上に設けられた反応領域（例えば、図２のスポット１２）に固定された第１の生体物質（例えば、図２の発現解析用プローブ１１２）と、第１の生体物質に対して生体反応（ハイブリダイズ）する第２の生体物質（例えば、図１２のターゲット１１２Ａ）との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する第１の取得手段（例えば、図１０のデータ取得部１０１）と、第１の取得手段により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定手段（例えば、図１０の蛍光強度積算値算出部１０２、励起光強度候補値検出処理部１０４、および、平均値算出部１０５）とを備えることを特徴とする。
【００２１】
第１の生体物質と第２の生体物質とが生体反応して得られる蛍光強度と、第１の生体物質と第２の生体物質との生体反応の状態（例えば、ハイブリダイズ量）との関係を示す関数（例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式）を取得する第２の取得手段（例えば、図１０の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３）を更に備えることができ、励起光強度推定手段は、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光の強度の推定値を算出することができる。
【００２２】
励起光強度推定手段は、第１の取得手段により取得された複数の画像情報において、基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する励起光強度関係推定手段（例えば、図１０の蛍光強度積算値算出部１０２）と、第２の取得手段により取得された関数に基づいて、励起光強度関係推定手段により基板に照射された励起光の強度の大小関係が推定された複数の画像情報における励起光の強度の推定値を算出する推定値算出手段（例えば、図１０の励起光強度候補値検出処理部１０４、および、平均値算出部１０５）とを備えることができる。
【００２３】
基板上に複数の反応領域を設けることができ、推定値算出手段は、複数の画像情報における反応領域の蛍光強度と関数とを基に、複数の反応領域の組合せによって、励起光の強度の候補値を複数検出する候補値検出手段（例えば、図１０の励起光強度候補値検出処理部１０４）と、候補値検出手段により検出された複数の候補値の平均値を算出する平均値算出手段（例えば、図１０の平均値算出部１０５）とを備えることができる。
【００２４】
請求項７に記載の生体情報処理方法は、基板上に設けられた反応領域（例えば、図２のスポット１２）に固定された第１の生体物質（例えば、図２の発現解析用プローブ１１２）と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質（例えば、図１２のターゲット１１２Ａ）との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置（例えば、図１の生体情報処理装置）の生体情報処理方法であって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報を取得する取得ステップ（例えば、図６のステップＳ３１の処理）と、取得ステップの処理により取得された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップ（例えば、図６のステップＳ３３の処理）とを含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載のプログラムおよび請求項９に記載の記録媒体に記録されているプログラムは、基板上に設けられた反応領域（例えば、図２のスポット１２）に固定された第１の生体物質（例えば、図２の発現解析用プローブ１１２）と、第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質（例えば、図１２のターゲット１１２Ａ）との生体反応の状態を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、同一の生体反応の状態にある反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる反応領域の画像情報の取得を制御する取得制御ステップ（例えば、図６のステップＳ３１の処理）と、取得制御ステップの処理により取得が制御された画像情報に基づいて、励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップ（例えば、図６のステップＳ３３の処理）とを含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させる。
【００２６】
以下に本明細書において使用する用語の意味を説明する。
【００２７】
プローブとは、ＤＮＡチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質であって、ターゲットと生体反応するものをいう。
【００２８】
ターゲットとは、ＤＮＡチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質に生体反応する生体物質をいう。
【００２９】
生体物質とは、蛋白質、核酸、糖などの生体内において生成される物質の他、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質を含む。
【００３０】
生体反応とは、２以上の生体物質が生化学的に反応することをいう。その代表例は、ハイブリダイゼーションである。
【００３１】
ハイブリダイゼーションとは、相補的な塩基配列構造を備える核酸間の相補鎖（二本鎖）形成反応をいう。
【００３２】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態の生体情報処理装置の構成例を表している。この生体情報処理装置１は、ＤＮＡチップ１１、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、ハイブリダイズ量推定部２４、発現量計算部２５、標準化部２６、出力部２７、発現プロファイルデータ記憶部２８、表示部２９Ａを有するユーザインターフェース（UI）部２９、および、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０により構成されている。
【００３４】
ＤＮＡチップ１１は、スポット１２とガイド１３を有している。図２は、ＤＮＡチップ１１のより詳細な構成例を表している。
【００３５】
ＤＮＡチップ１１は、その基板１１Ａ上に、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２を有している。基板１１Ａの図中下側の端部には、直線状の開始位置ガイド１３Ａが設けられ、図中上側の端部には、終了位置ガイド１３Ｂが設けられている。図１のガイド１３は、具体的には、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂにより構成される。
【００３６】
発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２は、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間に配置されている。
【００３７】
発現解析用反応槽１０１には、反応領域としての複数のスポット１２が形成されており、各スポット１２には、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１１、発現解析用プローブ１１２、並びに発現標準化用コントロールプローブ１１３が固定されている。発現解析用反応槽１０１にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１１Ａがハイブリダイズする。同様に、発現解析用プローブ１１２には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１２Ａがハイブリダイズする。また、発現標準化用コントロールプローブ１１３には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１３Ａがハイブリダイズする。
【００３８】
細胞数計数用反応槽１０２においては、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１４と細胞数計数用コントロールプローブ１１５が、それぞれ反応領域としてのスポット１２に取り付けられている。細胞数計数用反応槽１０２にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１４Ａがハイブリダイズし、細胞数計数用コントロールプローブ１１５には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１５Ａがハイブリダイズする。
【００３９】
ハイブリダイズした（生体反応した）生体物質としてのプローブとターゲットには、インターカレータ１１６が結合されている。インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。
【００４０】
図２には、このように、各プローブに対してターゲットがハイブリダイズした状態が示されている。なお、図２には便宜上、１つのスポット１２に１つのプローブのみが示されているが、実際には１つのスポット１２に対して同一種類の複数のプローブが固定されている。また、各反応槽には同一種類のプローブが固定された任意の数のスポットが、予め定められた所定の位置に配置されている。
【００４１】
図１のピックアップ部２１は、蛍光強度取得用ピックアップ４１、ガイド信号取得用ピックアップ４２、コントロール部４３、対物座標計算部４４、および畳み込み展開部４５で構成されている。
【００４２】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、図２のＤＮＡチップ１１の発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の画像を取得するピックアップである。これに対して、ガイド信号取得用ピックアップ４２は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂを読み取るためのピックアップである。
【００４３】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、対物レンズ５１、プリズム５２、半導体レーザ５３、およびフォトダイオード５４を有している。半導体レーザ５３より出射されたレーザ光（励起光）は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、入射されたレーザ光を基板１１Ａ（スポット１２）上に照射する。対物レンズ５１はまた、スポット１２からの光を、プリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射する。各スポット１２には、複数のプローブが固定されており、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションした場合、さらに両者にはインターカレータ１１６が結合される。すなわち、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションしていない場合には、両者の間にインターカレータ１１６は存在せず、ハイブリダイゼーションした場合においてのみ、両者の間にインターカレータ１１６が存在する。インターカレータ１１６は、励起光が照射されると蛍光を発生する。対物レンズ５１により集光された蛍光はプリズム５２により励起光と分離されて、フォトダイオード５４に入射される。
【００４４】
ハイブリダイゼーションしている量が多ければ、それだけインターカレータ１１６の量も多く、したがって、そこから発生する蛍光量も多い。したがって、蛍光の強度に基づいて、ハイブリダイゼーションの状態を測定する（ハイブリダイゼーションの情報を得る）ことが可能となる。
【００４５】
コントロール部４３は、半導体レーザ５３の電流制御を行い、その励起光の強度を調整する。また、コントロール部４３は、フォトダイオード５４の出力（電流量変化）を読み取る。
【００４６】
畳み込み展開部４５は、フォトダイオード５４より出力された電流量変化に基づく信号をコントロール部４３から受け取り、ピクセル単位の画像データを生成する。
【００４７】
ガイド信号取得用ピックアップ４２は、対物レンズ６１、プリズム６２、半導体レーザ６３、およびフォトダイオード６４により構成されている。半導体レーザ６３は、コントロール部４３からの制御に基づいて、レーザ光を発生する（このレーザ光は、ガイド検出光として機能する）。プリズム６２は、半導体レーザ６３からのレーザ光を対物レンズ６１に入射し、対物レンズ６１はこのレーザ光を基板１１Ａに照射する。対物レンズ６１は、基板１１Ａからの反射光を受光し、プリズム６２はこの反射光を照射光から分離してフォトダイオード６４に出射する。フォトダイオード６４は、プリズム６２より入射された反射光を光電変換し、ガイド信号としてコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、フォトダイオード６４より入力されたガイド信号を対物座標計算部４４に出力する。ガイド１３（開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂ）は、基板１１Ａの他の領域に較べて反射率が高く（または低く）なるように形成されている。対物座標計算部４４は、コントロール部４３を介して、ガイド信号取得用ピックアップ４２より供給されたガイド信号のレベルに基づいて、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの位置、並びに開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂに向けて等速度で移動されるガイド信号取得用ピックアップ４２の位置（座標）を計算する。
【００４８】
コントロール部４３は、対物座標計算部４４により計算されたガイド信号取得用ピックアップ４２の位置に基づいて、蛍光強度取得用ピックアップ４１（対物レンズ５１）の位置を制御する。ガイド信号取得用ピックアップ４２と蛍光強度取得用ピックアップ４１は、相互に所定の位置関係に固定されており、蛍光強度取得用ピックアップ４１を図２における開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間における所定の位置に配置することは、とりもなおさずガイド信号取得用ピックアップ４２を開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間の所定の位置に配置することになる。
【００４９】
蛍光強度取得部２２は、蛍光強度取得用ピックアップ４１のフォトダイオード５４が出力した各スポット１２（その座標（ｘ，ｙ））からの蛍光強度（ｐｆx,y）の入力を受け、この蛍光強度に関する蛍光強度データをハイブリダイズ量推定部２４の励起光強度推定部８１に出力する。蛍光強度取得部２２からハイブリダイズ量推定部２４の励起光強度推定部８１に供給される蛍光強度データには、座標（ｘ，ｙ））からの蛍光強度（ｐｆx,y）を示す蛍光画像（または、発現量を求めるために用いられる発現プロファイル画像とも称される）が含まれており、蛍光強度データの詳細に関しては、図７を用いて後述する。
【００５０】
蛍光強度取得部２２はまた、蛍光強度取得用ピックアップ４１の対物レンズ５１の基板１１Ａ上の対物座標（ｘ，ｙ）、対物面積半径（ｒ）、並びに励起光強度を制御する制御信号をコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、この制御信号に基づいて対物レンズ５１を制御する。これにより、対物レンズ５１が基板１１Ａ上の所定の座標（ｘ，ｙ）に配置され、対物レンズ５１より出射されるレーザ光の照射範囲の半径（対物面積半径）（ｒ）が所定の値に制御され、そのレーザ光の強度（励起光強度）が所定の値に調整される。
【００５１】
蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３から供給された蛍光強度を、励起光強度計算部２３に出力する。励起光強度計算部２３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている変換式に基づいて、プリスキャン時に蛍光強度取得部２２から入力された蛍光強度に基づいて、最適な励起光強度を計算し、その計算して得られた励起光強度を蛍光強度取得部２２に出力する。本スキャン時、蛍光強度取得部２２は、この励起光強度計算部２３からの励起光強度に基づいて半導体レーザ５３の電流を制御し、所定の強さの励起光を半導体レーザ５３より出射させる。
【００５２】
ハイブリダイズ量推定部２４は、励起光強度推定部８１、画像処理部８２、検証部８３、並びにハイブリダイズ量計算部８４により構成されている。
【００５３】
反応領域の画像情報を入力する入力手段としての励起光強度推定部８１は、蛍光強度取得部２２より供給された蛍光強度データ、または発現プロファイルデータ記憶部２８に予め記憶されている発現プロファイルデータの入力を受け、必要に応じて励起光強度を推定する処理を行う。励起光強度推定部８１の詳細については、図１０を用いて後述する。
【００５４】
なお、発現プロファイルデータ記憶部２８に予め記憶されている発現プロファイルデータには、ハイブリダイズ量推定部２４によりハイブリダイズ量が推定され、後述する発現量計算部２５により発現量が計算されて、標準化部２６により標準化されて、出力部２７により出力されるデータ以外にも、異なる装置において撮像された蛍光画像と、その蛍光画像に関する情報が含まれている場合がある。
【００５５】
画像処理部８２は、入力された画像データである蛍光画像（発現プロファイル画像データ）を処理し、検証部８３とユーザインターフェース部２９に出力する。ユーザインターフェース部２９は、画像処理部８２より入力された画像を表示部２９Ａに表示する。画像処理部８２は、ユーザインターフェース部２９を介して、ユーザより指示される入力に基づいて、例えば、供給された発現プロファイル画像データからデブリ（観測を行う上において障害となる物質）の成分を除去したり、供給された発現プロファイル画像データをスポット１２毎の画像へ分解する処理などを行う。
【００５６】
検証部８３は、画像処理部８２より入力された発現プロファイル画像データのうち、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４のスポット１２におけるハイブリダイズ量に基づいて、ハイブリダイズが正しく行われていることを検証する。
【００５７】
ハイブリダイズ量計算部８４は、ハイブリダイズ量を計算し、計算結果を発現量計算部２５に供給する。ハイブリダイズ量計算部８４は、例えば、スポット内領域を分割し、スポット内領域単位でハイブリダイズ値の計算を行い、スポット単位でのハイブリダイズ値を出力するようにしてもよい。
【００５８】
発現量計算部２５は、ハイブリダイズ量計算部８４からの出力に基づいて、プローブに対するターゲットの結合強度を求めることで、蛍光強度に対応する発現量を推定する。標準化部２６は発現標準化用コントロールプローブ１１３と細胞数計数用コントロールプローブ１１５を利用した標準化処理を行う。出力部２７は標準化されたデータを発現プロファイルデータ記憶部２８に供給する。
【００５９】
発現プロファイルデータ記憶部２８は、出力部２７より供給されたデータを、発現プロファイルデータとして記憶する。さらに、発現プロファイルデータ記憶部２８は、異なる装置において撮像された蛍光画像と、その蛍光画像に関する情報も、発現プロファイルデータとして記憶する。異なる装置において撮像された蛍光画像と、その蛍光画像に関する情報のフォーマットの例については、図８を用いて後述する。発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されたデータは、必要に応じて、ユーザインターフェース部２９に供給され、表示部２９Ａに表示される。発現量計算部２５より出力されたデータも必要に応じて、表示部２９Ａに表示される。
【００６０】
蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０は、図９を参照して後述するように、蛍光強度とそれに対応するハイブリダイズ量との関係を一義的に決定する変換式（必ずしも式を構成せずとも、変換のためのデータであってもよい）を予め記憶している。
【００６１】
遺伝子発現量の定量的な測定は、図３に示される実験過程処理装置１３１により行われる。図１の生体情報処理装置１は、この図３の実験過程処理装置１３１の一部を構成している。
【００６２】
すなわち、実験過程処理装置１３１は、調整部１４１、ハイブリダイズ部１４２、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６、および記憶部１４７により構成されている。このうち、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６および記憶部１４７が、生体情報処理装置１により構成されている。具体的には、取得部１４３は、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、および蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０により構成され、発現量推定部１４４は、ハイブリダイズ量推定部２４、および、発現量計算部２５により構成され、標準化部１４５は標準化部２６により構成され、出力部１４６は出力部２７により構成され、記憶部１４７は発現プロファイルデータ記憶部２８により構成される。
【００６３】
調整部１４１はターゲットの調整を行う。ハイブリダイズ部１４２はプローブとターゲットとのハイブリダイズを行う。取得部１４３は蛍光強度を取得する。発現量推定部１４４は、取得部１４３により取得された蛍光強度、または、記憶部１４７に記憶されている発現プロファイルデータを基に、発現量の推定処理を行う。標準化部１４５はデータの標準化を行う。出力部１４６は発現プロファイルデータを出力する。記憶部１４７は発現プロファイルデータを記憶する。
【００６４】
次に、図３の実験過程処理装置１３１の処理のうち、調整部１４１、ハイブリダイズ部１４２、および、取得部１４３が実行する実験過程の処理１を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
最初に、ステップＳ１において、調整部１４１はターゲットを調整する。具体的には、細胞が含まれるサンプルが取り出され、その中から蛋白質を変性させて除去する処理が行われ、RNA（ribonucleic acid）の抽出、断片化、並びにＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）の抽出、断片化によりターゲット（発現解析用プローブ１１２に対するターゲット１１２Ａ）が生成される。
【００６６】
ステップＳ２において、ハイブリダイズ部１４２はハイブリダイズする処理を実行する。具体的には、ステップＳ１の処理で生成されたターゲットが入った溶液に、さらにハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４に対するターゲット１１１Ａ，１１４Ａ、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対するターゲット１１３Ａ、並びに細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するターゲット１１５Ａが加えられ、この溶液を発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２に滴下することで、ターゲットとプローブとがハイブリダイズされる。そして、インターカレータ１１６が導入され、ハイブリダイズしたターゲットとプローブに結合され、図２に示されるようなＤＮＡチップ１１が得られる。同図に示されるように、発現解析用反応槽１０１のスポット１２では、発現解析用プローブ１１２に対してターゲット１１２Ａがハイブリダイズしている他、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対してターゲット１１３Ａがハイブリダイズしており、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１に対してターゲット１１１Ａがハイブリダイズしている。そして、それらの２本鎖結合したプローブとターゲットの間にはインターカレータ１１６が結合している。
【００６７】
同様に、細胞数計数用反応槽１０２のスポット１２においても、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４に対してターゲット１１４Ａがハイブリダイズしており、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対してターゲット１１５Ａがハイブリダイズしている。そして、これらのハイブリダイズしたプローブとターゲットの間にも、インターカレータ１１６が結合されている。
【００６８】
ステップＳ３において、取得部１４３は蛍光強度を取得する。具体的には、蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３を介して蛍光強度取得用ピックアップ４１を駆動し、半導体レーザ５３にレーザ光を励起光として出射させる。この励起光は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、これを基板１１Ａ上の発現解析用反応槽１０１に照射する。
【００６９】
インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。この蛍光が対物レンズ５１により集光され、プリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射される。フォトダイオード５４は蛍光に対応する電流を出力する。コントロール部４３は、この電流に対応する信号を畳み込み展開部４５により画像信号に変換させ、変換により生成された蛍光強度に対応する信号を、蛍光強度取得部２２に出力する。
【００７０】
コントロール部４３は、対物レンズ５１の位置を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの方向に向けて移動させる。このとき、ガイド信号取得用ピックアップ４２の半導体レーザ６３が出射するガイド検出光としてのレーザ光が、プリズム６２を介して対物レンズ６１に入射され、対物レンズ６１がこのガイド検出光を基板１１Ａに照射する。ガイド検出光の反射光の強度は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂに照射されたとき強くなる。この反射光が対物レンズ６１を介してプリズム６２に入射され、プリズム６２からフォトダイオード６４に入射される。対物座標計算部４４はコントロール部４３を介してフォトダイオード６４からのガイド信号を取得し、この信号に基づいて、ガイド信号取得用ピックアップ４２（したがって、それと一体化している蛍光強度取得用ピックアップ４１）が基板１１Ａの開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間のいずれの位置に位置するのか、その座標を計算する。コントロール部４３はその座標に基づいてガイド信号取得用ピックアップ４２（蛍光強度取得用ピックアップ４１）を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで一定の速度で移動させる（走査させる）。
【００７１】
このようにして、蛍光強度取得用ピックアップ４１が、図２において、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの位置まで移動されるとともに、さらに、その走査位置が、開始位置ガイド１３Ａ（終了位置ガイド１３Ｂ）と平行な方向（図中ｘ座標方向）に１ピッチ分だけ移動され、新たな移動位置において同様に、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで移動される。このようにして、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の全体が走査され、各座標における画像信号が蛍光強度取得用ピックアップ４１より出力される。
【００７２】
次に、図３の実験過程処理装置１３１の処理のうち、発現量推定部１４４、標準化部１４５、および、出力部１４６が実行する実験過程の処理２を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００７３】
ステップＳ１１において、発現量推定部１４４は、発現量推定処理を実行する。この発現量推定処理の詳細は、図６を参照して後述するが、この処理によりハイブリダイズ量の計算が行われ、発現量が計算される。
【００７４】
次に、ステップＳ１２において、標準化部１４５（標準化部２６）により、データを標準化する処理が行われる。この標準化としては、発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化と、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化が行われる。発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化は、次のようにして行われる。すなわち、図２には、発現標準化用コントロールプローブ１１３が１箇所にのみ図示されているが、実際には、この発現標準化用コントロールプローブ１１３は、発現解析用反応槽１０１の予め定められた所定の複数の位置（例えば、発現解析用反応槽１０１の４隅と略中央の５ヶ所）に分散して配置されている。そして、この各位置に配置された発現標準化用コントロールプローブ１１３の蛍光値に基づいて、補正用曲面が、例えば、Ｂスプライン曲面に基づいて演算され、その補正用曲面によって得られる蛍光値により各ピクセルの蛍光値を割り算することで正規化が行われる。この正規化により、発現解析用反応槽１０１内のスポット１２の位置によるハイブリダイゼーションのばらつきが補正される。
【００７５】
また、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化は、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するハイブリダイズ量の値（細胞数計数用コントロール１１５に基づく蛍光値）により、細胞数計数用反応槽１０２上の各スポット１２上のピクセルの蛍光値を割り算することにより行われる。細胞数計算用コントロールプローブ１１５としては、発現解析用プローブ１１２を抽出した生体のゲノム中の反覆配列（例えば、人間でいえばAlu配列）が用いられる。この処理により、取得された遺伝子の発現量を一定の細胞数当たりの値に換算することができる。
【００７６】
さらに、ステップＳ１３において、出力部１４６（出力部２７）は、発現プロファイルデータを出力する。具体的には、以上のようにして得られた発現プロファイル画像データとそれに関する情報が、記憶部１４７（発現プロファイルデータ記憶部２８）に供給され、記録される。
【００７７】
次に、図６のフローチャートを参照して、図５のステップＳ１１において実行される、発現量推定処理について説明する。
【００７８】
ステップＳ３１において、励起光強度推定部８１は画像情報を入力する。具体的には、励起光強度推定部８１は、蛍光強度取得部２２から図４を用いて説明した処理により得られる蛍光強度データの供給を受けるか、または、発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されている発現プロファイルデータの供給を受ける。
【００７９】
ステップＳ３２において、励起光強度推定部８１は、ステップＳ３１で入力された画像情報に励起光強度情報があるか（含まれているか）を判定する。
【００８０】
励起光強度推定部８１が供給を受けるデータのフォーマットは、例えば、図７または図８に示されるものである。蛍光強度取得部２２より供給される蛍光強度データは、図７に示されるように、蛍光強度を取得したときに照射された励起光の強度と、ＤＮＡチップ１１のそれぞれのプローブとして用いられている遺伝子の一覧であるプローブ遺伝子インデックス、縦横ピクセル数、および、蛍光画像を少なくとも含むものである。
【００８１】
これに対して、発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されている発現プロファイルデータは、蛍光強度取得部２２より供給される蛍光強度データと異なり、別の装置によって求められたものである可能性があり、図８に示されるように、画像データ１８１と共通データ１８２により構成されている。発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されている発現プロファイルデータは、図７を用いて説明した蛍光強度データを基に、ハイブリダイズの推定、発現量の計算、または、標準化などの処理が施されて作成されるデータであるか、または、他の装置により取得された蛍光画像に、生体情報処理装置１で実行される各種処理に必要なデータを付加したものである。すなわち、画像データ１８１は、セットとなる画像の枚数の他、蛍光強度取得時に照射された励起光強度、縦横ピクセル数、および蛍光画像により構成されている。共通データ１８２は、生体情報処理装置１で実行される各種処理に必要な、蛍光画像以外のデータであり、例えば、画像処理を実行する場合に、ＤＮＡチップのスポット位置を確定するために用いられるスポット位置テンテンプレート画像、スポット数、プローブ遺伝子インデックスなどにより構成されている。
【００８２】
したがって、励起光強度推定部８１が供給を受けるデータが蛍光強度取得部２２より供給される蛍光強度データの場合、励起光強度計算部２３の処理により計算されて設定された励起光強度において得られた蛍光画像が含まれているので、蛍光強度データには、励起光強度情報が含まれている。これに対して、発現プロファイルデータ記憶部２８から発現プロファイルデータが供給される場合、それが蛍光強度取得部２２から供給され、各種処理が施された後に記憶されたデータである場合には上述したように励起光強度情報が存在するが、そうでない場合（例えば、他の装置から供給された画像データである場合）には、発現プロファイルデータに励起光強度情報が存在しないことがある。
【００８３】
ステップＳ３２において、励起光強度情報が存在しないと判定された場合、ステップＳ３３において、励起光強度推定部８１は、図１３を用いて後述する励起光強度推定処理を実行する。
【００８４】
この励起光強度を推定する処理は、少なくとも２つの異なる強度の励起光に基づいて測定が行われた画像データが存在する場合に実行可能となる。このため、異なる少なくとも２つの励起光強度に基づく画像データが存在しない場合には、ステップＳ３３の処理はスキップされる。
【００８５】
図９は、各スポットの蛍光強度pfとハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）を表している。同図に示されるように、蛍光強度が与えられると対応するハイブリダイズ量は関数（曲線１９１乃至曲線１９４）に基づき一義的に決定される（ハイブリダイゼーションの情報は、第１の生体物質と第２の生体物質とがハイブリダイズして得られる蛍光強度から関数に基づき一義的に決定される）。
【００８６】
すなわち、図９に示される曲線群から、画像データが得られたときにＤＮＡチップ１１に照射された励起光強度に対応する曲線を選択し、得られた画像データのうち、ハイブリダイズ量を求めたいスポットの単位面積あたりの蛍光強度から、ハイブリダイズ量を求めることが可能となる。
【００８７】
ただし、同図に示されるように、図中最も上側に示される曲線１９１が、励起光強度のレベルが最も弱い場合の曲線を表し、以下、より下側の曲線１９２、曲線１９３と、順次励起光強度のレベルが強くなり、最も下側の曲線１９４が励起光強度のレベルが最も強い場合の曲線を表している。
【００８８】
各曲線１９１乃至１９４は、いずれも図中左側の端部の領域の部分１９１Ａ乃至１９４Ａと、図中右側の端部の領域の部分１９１Ｂ乃至１９４Ｂにおいて、蛍光強度のわずかな変化に対して、ハイブリダイズ量が著しく変化しているので、これらの領域においては、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量を一義的に決定することが困難になる。したがって、これらの部分１９１Ａ乃至１９４Ａ、並びに部分１９１Ｂ乃至１９４Ｂを除く中央の部分だけが、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量の演算に利用される。
【００８９】
ここでは、曲線１９１乃至曲線１９４の４本の曲線が図示されているが、各スポットの蛍光強度pfとハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）は、多くの励起光強度における場合について予め求められている。また、予め求められていない蛍光強度に対応する式hybridize（pf）を、例えば、補間処理などにより推定することも可能である。
【００９０】
すなわち、ハイブリダイズ量は、図９を用いて説明した、励起光強度に対応する関数hybridize（pf）を基に求められるものであるので、蛍光画像を得たときにＤＮＡチップに照射された励起光強度が明らかではない場合、蛍光画像を取得し、各スポットの蛍光強度pfが分かっても、ハイブリダイズ量を求めることができない。
【００９１】
したがって、励起光強度情報が存在しないと判定された場合、図１３を用いて後述する励起光強度推定処理が実行されて、励起光強度が求められ、それを用いて、ハイブリダイズ量が推定されるようになされている。
【００９２】
ステップＳ３２において、励起光強度情報が存在していると判定された場合、または、ステップＳ３３の処理の終了後、すなわち、励起光強度情報が存在または推定された状態で、ステップＳ３４において、画像処理部８２は画像処理を行う。この処理により、供給された画像データに対して、例えば、デブリ領域が除去されたり、スポット毎の画像に分解されるなどの画像処理が施される。
【００９３】
ステップＳ３５において、検証部８３は、ハイブリダイズを検証する処理を実行する。具体的には、図２に示されるように、発現解析用反応槽１０１にはハイブリダイズ検証用プローブ１１１が、また細胞数計数用反応槽１０２にはハイブリダイズ検証用プローブ１１４が、それぞれスポット１２に固定されている。ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４としては、実験対象としている生物種にない遺伝子配列が用いられる。例えば、実験対象が動物である場合（発現解析用プローブ１１２が動物の遺伝子である場合）には、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４として植物の葉緑素遺伝子が用いられ、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａとしては、その相補配列が用いられる。すなわち、このハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４と、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａは、発現解析用プローブ１１２とそのターゲット１１２Ａのハイブリダイズとは無関係に、確実にハイブリダイズを起こすものが用いられる。しかも、その実験対象とは全く異なる種のものが用いられるため、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしている場合には、この実験において（測定において）ハイブリダイズが確実に起きていることを検証することができる。逆に、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしていない場合には、この測定は何らかの原因によりハイブリダイズが発生し難い環境になっている可能性がある。そこで、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４の蛍光値を測定することで、その蛍光値が、例えば予め設定されている基準値以上であれば、正しいハイブリダイズ処理が行われていることを検証することができる。
【００９４】
ステップＳ３６において、ハイブリダイズ量計算部８４は、ハイブリダイズ量を求める処理を実行する。すなわち、ハイブリダイズ量計算部８４は、図９を用いて説明した各スポットの蛍光強度pfとハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）に対応する曲線群から、画像データが得られたときにＤＮＡチップ１１に照射された励起光強度に対応する曲線を選択し、得られた画像データのうち、ハイブリダイズ量を求めたいスポットの単位面積あたりの蛍光強度から、ハイブリダイズ量を求める。
【００９５】
ステップＳ３７において、発現量計算部２５は、ステップＳ３６の処理で、ハイブリダイズ量計算部８４により計算されたハイブリダイズ値に基づいて、発現量を計算する処理を実行する。この処理に基づいて、計算された（取得された）蛍光値に対応する発現量が計算される。
【００９６】
図１０は、励起光強度推定部８１の機能的構成例を表している。同図に示されるように、励起光強度推定部８１は、データ取得部１０１、蛍光強度積算値算出部１０２、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３、励起光強度候補値検出処理部１０４、および、平均値算出部１０５により構成されている。
【００９７】
データ取得部１０１は、蛍光強度取得部２２から供給された蛍光強度データ、または、発現プロファイルデータ記憶部２８から供給された発現プロファイルデータを取得し、これらのデータに、励起光強度情報が含まれているか否かを判断する（上述した図６のステップＳ３２の処理）。取得されたデータに蛍光強度情報が含まれている場合、データ取得部１０１は、取得されたデータを画像処理部８２に供給する。しかしながら、取得されたデータに蛍光強度情報が含まれていない場合、データ取得部１０１は、同一のハイブリダイズ状態のＤＮＡチップ１１に対して複数の強度の励起光を照射した場合に得られる発現プロファイル画像データを含む蛍光強度データまたは発現プロファイルデータを取得し、蛍光強度積算値算出部１０２に供給する。
【００９８】
ここで、同一のハイブリダイズ状態のＤＮＡチップ１１に対して複数の強度の励起光を照射した場合とは、例えば、同一のスポット構成を有する複数のＤＮＡチップを用意し、それら複数のＤＮＡチップに対して同一のサンプルが滴下されて同一の状況でハイブリダイズが行われ、これらにそれぞれ異なる複数の強度の励起光を照射した場合であっても良いし、ハイブリダイズ済みの１枚のＤＮＡチップ１１に対して異なる複数の強度の励起光を照射した場合であっても良く、いずれの場合においても、得られる複数の発現プロファイル画像データは、同一のハイブリダイズ状態でありながら、異なる蛍光強度を示すものとなる。
【００９９】
蛍光強度積算値算出部１０２は、少なくとも２種類の、それぞれ励起光強度が異なる場合に得られた発現プロファイル画像データを含む蛍光強度データまたは発現プロファイルデータの供給を受け、それぞれの発現プロファイル画像データの蛍光強度の積算値を算出し、算出結果を蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３に供給する。
【０１００】
なお、励起光強度推定部８１は、複数の強度の励起光を照射した場合に得られる発現プロファイル画像データを含む蛍光強度データまたは発現プロファイルデータを取得して処理するが、少なくとも２種類の、それぞれ励起光強度が異なる場合に得られた発現プロファイル画像データがあれば、励起光強度の推定は可能であるので、以下、２種類の励起光強度において得られた発現プロファイル画像データを基に励起光強度を推定する場合について説明する。
【０１０１】
すなわち、蛍光強度積算値算出部１０２は、例えば、図１１に示されるように、弱い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３１と、発現プロファイル画像データ１３１における場合よりも強い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３２の供給を受ける。発現プロファイル画像データ１３１の取得に用いられたＤＮＡチップ１１を仮にＤＮＡチップ１１−１とし、発現プロファイル画像データ１３２の取得に用いられたＤＮＡチップ１１を仮にＤＮＡチップ１１−２とした場合、ＤＮＡチップ１１−１とＤＮＡチップ１１−２とは、同一のＤＮＡチップであるか、または、スポット１２の配置が同一である異なるＤＮＡチップに同一のサンプルが滴下されているものである。
【０１０２】
したがって、ＤＮＡチップ１１−１とＤＮＡチップ１１−２とのそれぞれのスポットにおけるハイブリダイズ量は、基本的に同一であるから、得られた発現プロファイル画像データ１３１および発現プロファイル画像データ１３２における蛍光強度の差は、励起光強度によって発生するといえる。具体的には、図１１における発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１におけるハイブリダイズ量hybridizew(pj)と、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２におけるハイブリダイズ量hybridizes(pj)は同一であるが、励起光強度が弱い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)は、励起光強度が強い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)よりも弱い。また、同様にして、図１１における発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１におけるハイブリダイズ量hybridizew(pi)と発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２におけるハイブリダイズ量hybridizes(pi)は同一であるが、励起光強度が弱い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)は、励起光強度が強い状態において得られた発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)よりも弱い。
【０１０３】
すなわち、蛍光強度積算値算出部１０２により求められた蛍光強度の積算値が小さい場合、励起光強度は弱かったものと推定可能であり、蛍光強度の積算値が大きい場合、励起光強度は強かったものと推定可能である。
【０１０４】
蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）を全て取得し、励起光強度候補値検出処理部１０４に供給する。
【０１０５】
励起光強度候補値検出処理部１０４は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３から供給された蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）を基に、発現プロファイル画像データ１３１を得るために照射された励起光強度値Ｗと、発現プロファイル画像データ１３２を得るために得られた励起光強度値Ｓの候補となる値をそれぞれ検出し、検出結果を平均値算出部１０５に供給する。
【０１０６】
図９を用いて説明したように、同一の励起光強度において得られた蛍光強度とハイブリダイズ量との関係は、同一の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）によって表される、すなわち、図９において同一の曲線で示されるものである。そして、図１１を用いて説明したように、発現プロファイル画像データ１３１と発現プロファイル画像データ１３２とでは、同一のスポットにおけるハイブリダイズ量は同一である。
【０１０７】
すなわち、図１２に示されるように、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量と等しく（図中βで示される値）、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量と等しい（図中αで示される値）。そして、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量を求めるための変換式hybridizew(pf)を用いて、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量を求めることが可能（同一の曲線状にプロットされる値）であり、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量を求めるための変換式hybridizes(pf)を用いて、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量を求めることが可能（同一の曲線状にプロットされる値）である。
【０１０８】
したがって、励起光強度候補値検出処理部１０４は、図１１に示される、弱い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３１と、発現プロファイル画像データ１３１における場合よりも強い励起光強度において得られた発現プロファイル画像データ１３２のそれぞれにおいて、上述した関係を満たす励起光強度の候補値を、全てのスポットの組合せにおいて求め、得られた２つの励起光強度の候補値を、平均値算出部１０５に供給する。
【０１０９】
平均値算出部１０５は、励起光強度候補値検出処理部１０４から供給される２つの励起光強度の候補値の平均値をそれぞれ求め、算出された値を、それぞれの励起光強度の推定値とし、発現プロファイルデータにおいて空欄であった励起光強度情報に、励起光強度の推定値を記載して、画像処理部８２に供給する。
【０１１０】
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１０の励起光強度推定部８１が、図６のステップＳ３３において実行する励起光強度推定処理について説明する。
【０１１１】
ステップＳ６１において、データ取得部１０１は、同一のサンプルが滴下された同一の配列のスポット１２を有するＤＮＡチップ１１から取得され、かつ、蛍光強度積算値が異なる２つの発現プロファイル画像データを取得し、蛍光強度積算値算出部１０２に供給する。
【０１１２】
なお、ここでは、同一のサンプルが滴下された同一の配列のスポット１２を有するＤＮＡチップ１１から取得され、かつ、蛍光強度積算値が異なる２つの発現プロファイル画像データが取得されるものとして説明するが、上述したように、同一のＤＮＡチップ１１に異なる強度の励起光を照射することによって得られる、蛍光強度積算値が異なる２つの発現プロファイル画像データが取得されるものとしてもよい。
【０１１３】
ステップＳ６２において、蛍光強度積算値算出部１０２は、ステップＳ６１において得られた２つの発現プロファイル画像データのそれぞれの蛍光強度積算値を算出し、蛍光強度積算値が小さな発現プロファイル画像データを画像データＷとし、蛍光強度積算値が大きな発現プロファイル画像データを画像データＳとする。
【０１１４】
ステップＳ６３において、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から、蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridize（pf）を読み込む。
【０１１５】
ステップＳ６４において、励起光強度候補値検出部１０４は、図１４のフローチャートを用いて後述する励起光強度候補値検出処理を実行する。
【０１１６】
ステップＳ６５において、平均値算出部１０５は、得られた励起光強度の候補値の平均を求め、励起光強度の推定値とし、処理は、図６のステップＳ３３に戻り、ステップＳ３４に進む。
【０１１７】
このような処理により、蛍光画像に対応する励起光強度が不明である場合にも、励起光強度を推定することができる。
【０１１８】
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ６４において実行される、励起光強度候補値検出処理について説明する。
【０１１９】
ステップＳ９１において、励起光強度候補値検出部１０４は、第１のスポットとして注目するスポット番号を示す変数i（１≦ｉ≦スポット数）を、ｉ＝１とする。
【０１２０】
ステップＳ９２において、励起光強度候補値検出部１０４は、第２のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｊ（１≦ｊ≦スポット数）を、ｊ＝１とする。
【０１２１】
ステップＳ９３において、励起光強度候補値検出部１０４は、ｉ＝ｊであるか否かを判断する。ステップＳ９３において、ｉ＝ｊである、すなわち、第１のスポットと第２のスポットが等しいと判断された場合、処理は、後述するステップＳ９６に進む。
【０１２２】
ステップＳ９３において、ｉ＝ｊではない、すなわち、第１のスポットと第２のスポットが異なるスポットであると判断された場合、ステップＳ９４において、励起光強度候補値検出部１０４は、供給された蛍光画像から、画像データＷのｉ番目のスポットにおける蛍光強度（pfw(pi)）、画像データＳのｉ番目のスポットにおける蛍光強度（pfs(pi)）、画像データＷのｊ番目のスポットにおける蛍光強度（pfw(pj））、および、画像データＳのｊ番目のスポットにおける蛍光強度（pfs(pj)）を取得する。
【０１２３】
ステップＳ９５において、励起光強度候補値検出部１０４は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３により取得されている変換式のうち、画像データＷに対応する変換式をhybridizew（pfw）とし、画像データＳに対応する変換式をhybridizes（pfs）として、hybridizew（pfw（pi))＝hybridizes（pfs（pi))、および、hybridizew（pfw（pj))＝hybridizes（pfs（pj)）が成り立つ２つの変換式を抽出し、抽出された変換式から励起光強度の候補値を抽出し、それぞれ保存する。
【０１２４】
すなわち、図９を用いて説明したように、同一の励起光強度において得られた蛍光強度とハイブリダイズ量との関係は、同一の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）によって表される、すなわち、図９において同一の曲線で示されるものである。そして、図１１を用いて説明したように、同一のハイブリダイズ状態である発現プロファイル画像データ１３１と発現プロファイル画像データ１３２とでは、励起光強度が異なるために蛍光強度が異なっているが、同一のスポットにおけるハイブリダイズ量は同一である。
【０１２５】
すなわち、図１２に示されるように、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｊ１５１−１の蛍光強度pfw(pj)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｊ１５１−２の蛍光強度pfs(pj)におけるハイブリダイズ量と等しく（図中βで示される値）、発現プロファイル画像データ１３１のスポットｉ１５２−１の蛍光強度pfw(pi)におけるハイブリダイズ量は、発現プロファイル画像データ１３２のスポットｉ１５２−２の蛍光強度pfs(pi)におけるハイブリダイズ量と等しい（図中αで示される値）。そして、発現プロファイル画像データ１３１のそれぞれのスポットでは、同一の変換式hybridizew(pf)を用いて、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量を求めることが可能であり、発現プロファイル画像データ１３２のそれぞれのスポットでは、同一の変換式hybridizes(pf)を用いて、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量を求めることが可能である。
【０１２６】
したがって、励起光強度候補値検出部１０４は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部１０３により取得されている変換式から、この条件に最も合致している変換式を選び、対応する励起光強度を励起光強度の候補値として得ることができる。
【０１２７】
ステップＳ９３において、ｉ＝ｊであると判断された場合、または、ステップＳ９５の処理の終了後、ステップＳ９６において、励起光強度候補値検出部１０４は、第２のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｊをｊ←ｊ＋１とする。
【０１２８】
ステップＳ９７において、励起光強度候補値検出部１０４は、第２のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｊについて、ｊ＞スポット数であるか否かを判断する。ステップＳ９７においてｊ＞スポット数ではないと判断された場合、処理は、ステップＳ９３に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【０１２９】
ステップＳ９７においてｊ＞スポット数であると判断された場合、ステップＳ９８において、励起光強度候補値検出部１０４は、第１のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｉを、ｉ←ｉ＋１とする。
【０１３０】
ステップＳ９９において、励起光強度候補値検出部１０４は、第１のスポットとして注目するスポット番号を示す変数ｉについて、ｉ＞スポット数であるか否かを判断する。ステップＳ９９において、ｉ＞スポット数ではないと判断された場合、処理は、ステップＳ９２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。ステップＳ９９において、ｉ＞スポット数であると判断された場合、処理は、図１３のステップＳ６４に戻り、ステップＳ６５に進む。
【０１３１】
このような処理により、全てのスポットの組合せにおいて、励起光強度の候補値を求めることが可能となる。
【０１３２】
そして、図１５に示されるように、ハイブリダイズ量計算部８４において、得られた励起光強度の推定値（図１３のステップＳ６５の処理により算出される励起光強度の候補値の平均値）を基に、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式hybridize（pf）が選択され、選択された変換式と、スポットごとの蛍光強度を基に、スポットiおよびスポットjにおけるハイブリダイズ量が求められ、同様にして、全てのスポットにおける蛍光強度から、対応するハイブリダイズ量が求められる。
【０１３３】
このようにして、蛍光画像に対応する励起光強度が不明である場合にも、励起光強度を推定し、ハイブリダイズ量を求めることが可能となる。
【０１３４】
以上、ＤＮＡチップのハイブリダイゼーションを測定する場合の実施形態を説明したが、本発明はＤＮＡチップに限らず、各種の生体物質が、他の所定の生体物質と生体結合したかどうかを測定する場合に適用することが可能である。
【０１３５】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、生体情報処理装置１は、図１６に示されるようなパーソナルコンピュータ９０１により構成される。
【０１３６】
図１６において、CPU（Central Processing Unit）９２１は、ROM（Read Only Memory）９２２に記憶されているプログラム、または記憶部９２８からRAM（Random Access Memory）９２３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM９２３にはまた、CPU９２１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１３７】
CPU９２１、ROM９２２、およびRAM９２３は、バス９２４を介して相互に接続されている。このバス９２４にはまた、入出力インタフェース９２５も接続されている。
【０１３８】
入出力インタフェース９２５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部９２６、CRT（Cathode Ray Tube)、LCD（Liquid Crystal display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部９２７、ハードディスクなどより構成される記憶部９２８、モデムなどより構成される通信部９２９が接続されている。通信部９２９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１３９】
入出力インタフェース９２５にはまた、必要に応じてドライブ９３０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリムーバブルメディア９３１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部９２８にインストールされる。
【０１４０】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１４１】
この記録媒体は、図１６に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disk-Read Only Memory)，DVD（Digital Versatile Disk）を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア９３１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM９２２や、記憶部９２８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１４２】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１４３】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置（または特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合したものを意味し、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは問わない。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施形態としての生体情報処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図２】ＤＮＡチップの構成例を表す斜視図である。
【図３】実験過程処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図４】実験過程１の処理を説明するフローチャートである。
【図５】実験過程２の処理を説明するフローチャートである。
【図６】発現量推定処理を説明するフローチャートである。
【図７】入力データのフォーマットの例を示す図である。
【図８】入力データのフォーマットの例を示す図である。
【図９】蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す図である。
【図１０】図１の励起光強度推定部の構成を示すブロック図である。
【図１１】異なる励起光が照射されることによって得られる発現プロファイル画像について説明するための図である。
【図１２】蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式と、異なる励起光が照射されることによって得られる発現プロファイル画像におけるそれぞれのスポットの蛍光強度との関係について説明するための図である。
【図１３】励起光強度推定処理について説明するためのフローチャートである。
【図１４】励起光強度候補値検出処理について説明するためのフローチャートである。
【図１５】推定された励起光強度を基に、ハイブリダイズ量を求めることについて説明するための図である。
【図１６】パーソナルコンピュータの構成例を表すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１ 生体情報処理装置， １１ ＤＮＡチップ， ２１ ピックアップ部， ２２ 蛍光強度取得部， ２３ 励起光強度計算部， ２４ ハイブリダイズ量推定部， ２５ 発現量計算部， ２８ 発現プロファイルデータ記憶部， ２９ ユーザインターフェース部， ３０ 蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部， ８１ 励起光強度推定部， ８２ 画像処理部， ８３ 検証部， ８４ ハイブリダイズ量計算部， データ取得部１０１， １０２ 蛍光強度積算値算出部， １０３ 光強度−ハイブリダイズ量変換式取得部， １０４ 励起光強度候補値検出処理部， １０５ 平均値算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置において、
同一の生体反応の状態にある前記反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる前記反応領域の画像情報を取得する第１の取得手段と、
前記第１の取得手段により取得された前記画像情報に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定手段と
を備えることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項２】
前記第１の生体物質と前記第２の生体物質とが生体反応して得られる蛍光強度と、前記第１の生体物質と前記第２の生体物質との生体反応の状態との関係を示す関数を取得する第２の取得手段を更に備え、
前記励起光強度推定手段は、前記第２の取得手段により取得された前記関数に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
【請求項３】
前記励起光強度推定手段は、
前記第１の取得手段により取得された複数の前記画像情報において、前記基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する励起光強度関係推定手段と、
前記第２の取得手段により取得された前記関数に基づいて、前記励起光強度関係推定手段により前記基板に照射された前記励起光の強度の大小関係が推定された複数の前記画像情報における前記励起光の強度の推定値を算出する推定値算出手段と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の生体情報処理装置。
【請求項４】
前記励起光強度関係推定手段は、前記第１の取得手段により取得された複数の前記画像情報における前記蛍光強度の積算値を算出することにより、前記基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載の生体情報処理装置。
【請求項５】
前記基板上に複数の前記反応領域が設けられており、
前記推定値算出手段は、
複数の前記画像情報における前記反応領域の前記蛍光強度と前記関数とを基に、複数の前記反応領域の組合せによって、前記励起光の強度の候補値を複数検出する候補値検出手段と、
前記候補値検出手段により検出された複数の前記候補値の平均値を算出する平均値算出手段と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の生体情報処理装置。
【請求項６】
前記第１の生体物質と前記第２の生体物質は、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質である
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
【請求項７】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置の生体情報処理方法において、
同一の生体反応の状態にある前記反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる前記反応領域の画像情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップの処理により取得された前記画像情報に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップと
を含むことを特徴とする生体情報処理方法。
【請求項８】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
同一の生体反応の状態にある前記反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる前記反応領域の画像情報の取得を制御する取得制御ステップと、
前記取得制御ステップの処理により取得が制御された前記画像情報に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップと
を含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置において、
同一の生体反応の状態にある前記反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる前記反応領域の画像情報を取得する第１の取得手段と、
前記第１の取得手段により取得された前記画像情報に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定手段と
を備えることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項２】
前記第１の生体物質と前記第２の生体物質とが生体反応して得られる蛍光強度と、前記第１の生体物質と前記第２の生体物質との生体反応の状態との関係を示す関数を取得する第２の取得手段を更に備え、
前記励起光強度推定手段は、前記第２の取得手段により取得された前記関数に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
【請求項３】
前記励起光強度推定手段は、
前記第１の取得手段により取得された複数の前記画像情報において、前記基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する励起光強度関係推定手段と、
前記第２の取得手段により取得された前記関数に基づいて、前記励起光強度関係推定手段により前記基板に照射された前記励起光の強度の大小関係が推定された複数の前記画像情報における前記励起光の強度の推定値を算出する推定値算出手段と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の生体情報処理装置。
【請求項４】
前記励起光強度関係推定手段は、前記第１の取得手段により取得された複数の前記画像情報における前記蛍光強度の積算値を算出することにより、前記基板に照射された励起光強度の大小関係を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載の生体情報処理装置。
【請求項５】
前記基板上に複数の前記反応領域が設けられており、
前記推定値算出手段は、
複数の前記画像情報における前記反応領域の前記蛍光強度と前記関数とを基に、複数の前記反応領域の組合せによって、前記励起光の強度の候補値を複数検出する候補値検出手段と、
前記候補値検出手段により検出された複数の前記候補値の平均値を算出する平均値算出手段と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の生体情報処理装置。
【請求項６】
前記第１の生体物質と前記第２の生体物質は、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質である
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
【請求項７】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する生体情報処理装置の生体情報処理方法において、
同一の生体反応の状態にある前記反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる前記反応領域の画像情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップの処理により取得された前記画像情報に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップと
を含むことを特徴とする生体情報処理方法。
【請求項８】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対して生体反応する第２の生体物質との生体反応の状態を測定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
同一の生体反応の状態にある前記反応領域に対して、異なる強度の励起光を照射したときの反射光を撮像することによって得られる前記反応領域の画像情報の取得を制御する取得制御ステップと、
前記取得制御ステップの処理により取得が制御された前記画像情報に基づいて、前記励起光の強度の推定値を算出する励起光強度推定ステップと
を含むことを特徴とする処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３００７９６（Ｐ２００６−３００７９６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２４５６３（Ｐ２００５−１２４５６３）
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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