生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法
【課題】マイクロアレイのスポットのピーク輝度値が撮影手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができる生化学情報解析装置を提供する。
【解決手段】飽和スポット抽出手段１０２は、マイクロアレイを撮影した画像から輝度値の飽和した飽和スポットの画像を抽出する。指標値算出手段１０５は、その飽和スポットの画像を所定の閾値で２値化して白領域の画素を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する。メモリ１１１には、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報が予め記憶されており、特徴値取得手段１１２はその変換情報を参照して、算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する。情報出力手段１１４は、取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求める。
【解決手段】飽和スポット抽出手段１０２は、マイクロアレイを撮影した画像から輝度値の飽和した飽和スポットの画像を抽出する。指標値算出手段１０５は、その飽和スポットの画像を所定の閾値で２値化して白領域の画素を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する。メモリ１１１には、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報が予め記憶されており、特徴値取得手段１１２はその変換情報を参照して、算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する。情報出力手段１１４は、取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体を定着したスポットの解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生化学・分子生物学分野においては、複数の検体（例えば抗原や抗体）を基盤上に一定のパターンで配列および定着させ、その定着した各検体に発光性質もしくは蛍光性質を持たせ、その発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体であるスポットの発光強度（ピーク輝度値）を測光することで、検体を解析する技術が実用化されている。検体に発光性質もしくは蛍光性質を持たせる方法としては、例えば、化学結合によって発光性質もしくは蛍光性質を具備した物質により標識化した物質を準備し、その標識化した物質を抗原抗体反応により検体に結合させる方法がある。
【０００３】
また、特許文献１には、スポットの発光強度を測光する方法として、スポット上を測光部を一定速度で走査させるとともに、発光強度を連続的に測光し、発光強度の連続した波形グラフを得、該波形グラフのピーク値を各スポットの発光強度として求める技術が記載されている。
【０００４】
しかしながら、このように波形グラフのピーク値をスポットの発光強度とした場合、その発光強度が測光部の飽和輝度値を超えると、その発光強度は波形グラフに表れず、スポットの発光強度を正確に得ることができない。
【特許文献１】特開平４−３２４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体を定着したスポットのピーク輝度値が、スポットを撮影する手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができる生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１記載の生化学情報解析装置は、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出手段と、前記飽和スポット抽出手段により抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を予め記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記変換情報を参照して、前記指標値算出手段により算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得手段と、を備え、前記特徴値取得手段により取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載の生化学情報解析装置は、請求項１記載の生化学情報解析装置であって、前記指標値算出手段は、飽和スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の生化学情報解析装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４記載の生化学情報解析装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項５記載の変換情報作成装置は、生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成装置であって、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出手段と、前記基準スポット抽出手段により抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化手段と、前記正規化手段により生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張手段と、前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出手段と、を備え、前記伸張手段において伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出手段および前記特徴値算出手段において算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項６記載の変換情報作成装置は、請求項５記載の変換情報作成装置であって、前記指標値算出手段は、伸張スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項７記載の変換情報作成装置は、請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置であって、前記特徴値算出手段は、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項８記載の変換情報作成装置は、請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置であって、前記特徴値算出手段は、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項９記載の生化学情報解析方法は、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出ステップと、前記飽和スポット抽出ステップにて抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、記憶手段に予め記憶された、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を参照して、前記指標値算出ステップにて算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得ステップと、を具備し、前記特徴値取得ステップにより取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項１０記載の生化学情報解析方法は、請求項９記載の生化学情報解析方法であって、前記指標値算出ステップは、飽和スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、飽和スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項１１記載の生化学情報解析方法は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項１２記載の生化学情報解析方法は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項１３記載の変換情報作成方法は、生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成方法であって、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出ステップと、前記基準スポット抽出ステップにて抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化ステップと、前記正規化ステップにて生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張ステップと、前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出ステップと、を具備し、前記伸張ステップにおいて伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出ステップおよび前記特徴値算出ステップにおいて算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項１４記載の変換情報作成方法は、請求項１３記載の変換情報作成方法であって、前記指標値算出ステップは、伸張スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、伸張スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項１５記載の変換情報作成方法は、請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法であって、前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１６記載の変換情報作成方法は、請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法であって、前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の好ましい形態によれば、発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体を定着したスポットのピーク輝度値（発光強度）が、スポットを撮影する手段である画像取得手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態における生化学情報解析装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、画像取得手段１０１はサンプル試料（マイクロアレイ）を撮影してサンプル画像データを生成する。マイクロアレイは、発光性質または蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを一定のパターンで配列したものである。検体は例えば抗原や抗体等であり、基盤上にスポットされる。検体に発光性質もしくは蛍光性質を持たせる方法としては、例えば、化学結合によって発光性質もしくは蛍光性質を具備した物質により標識化した物質を準備し、その標識化した物質を抗原抗体反応により検体に結合させる方法がある。
【００２５】
飽和スポット抽出手段１０２は、画像取得手段１０１により生成されたサンプル画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する。飽和スポットとは、画像取得手段１０１が取り込むことが可能な輝度値の飽和点（飽和輝度値）を超える発光強度（ピーク輝度値）を持つスポットのことである。
【００２６】
本実施の形態では、飽和スポット抽出手段１０２はスポット抽出手段１０３と飽和スポット判定手段１０４からなる。スポット抽出手段１０３は、サンプル画像データから順次スポットの画像データを抽出する。飽和スポット判定手段１０４は、スポット抽出手段１０３により抽出されたスポットの画像データを画像取得手段１０１の飽和輝度値で２値化して、その２値化した画像中に白領域が存在するかどうかを判定することで、抽出されたスポットが飽和スポットかどうかを判定する。このように、飽和スポット抽出手段１０２は、飽和スポット判定手段１０４により飽和スポットであると判定されたスポットの画像データを抽出する。
【００２７】
指標値算出手段１０５は、飽和スポット抽出手段１０２により抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その計数した画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する。
【００２８】
本実施の形態では、指標値算出手段１０５は第１の２値化手段１０６、第１の画素数計数手段１０７、第２の２値化手段１０８、第２の画素数計数手段１０９および画素数除算手段１１０からなる。
【００２９】
第１の２値化手段１０６は、飽和スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、２値化画像を生成する。第１の画素数計数手段１０７は、第１の２値化手段１０６により生成された２値化画像から白領域（第１の閾値以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る。第２の２値化手段１０８は、飽和スポットの画像データを第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、２値化画像を生成する。第２の画素数計数手段１０９は、第２の２値化手段１０８により生成された２値化画像から白領域（第２の閾値以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を得る。画素数除算手段１１０は、画素数Ｄ１、Ｄ２の比を指標値として算出する。
【００３０】
記憶手段であるメモリ１１１は、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を予め記憶しており、特徴値取得手段１１２は、メモリ１１１に記憶されている変換情報を参照して、指標値算出手段１０５により算出された指標値（画素数比）から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する。
【００３１】
特徴値算出手段１１３は、飽和スポット抽出手段１０２により輝度値が飽和していないと判定されたスポットの画像データから、そのスポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する。
【００３２】
情報出力手段１１４は、特徴値取得手段１１２により取得された特徴値または特徴値算出手段１１３により算出された特徴値から、スポットのピーク輝度値を求めて、ディスプレイやメモリ等の外部の装置へ出力する。
【００３３】
続いて、上記した生化学情報解析装置が備えるメモリ１１１に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成装置について説明する。なお、変換情報作成装置は生化学情報解析装置に組み込まれていてもよい。
【００３４】
図２は、本発明の実施の形態における変換情報作成装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、基準画像取得手段２０１はマイクロアレイを撮影して基準画像データを生成する。この基準画像取得手段２０１には、上記した画像取得手段１０１を用いるか、飽和輝度値が画像取得手段１０１と同一（略同一も含む）のものを用いる。
【００３５】
基準スポット抽出手段２０２は、基準画像取得手段２０１により生成された基準画像データから、輝度値の飽和していない基準スポットの画像データを抽出する。具体的には、上記した飽和スポット抽出手段１０２と同様の処理により基準スポットの画像データを抽出する。
【００３６】
すなわち、基準画像データから任意の１つのスポットの画像データを抽出し、その抽出されたスポットの画像データを基準画像取得手段２０１の飽和輝度値で２値化して、その２値化した画像中に白領域が存在するかどうかを判定することで、抽出されたスポットが基準スポットかどうかを判定する。この基準スポット抽出手段２０２には、上記した飽和スポット抽出手段１０２を流用することができる。
【００３７】
基準スポット正規化手段２０３は、基準スポット抽出手段２０２により抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する。
【００３８】
正規化スポット伸張手段２０４は、基準スポット正規化手段２０３により正規化された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する。
【００３９】
指標値算出手段２０５は、正規化スポット伸張手段２０４により生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する。
【００４０】
本実施の形態では、指標値算出手段２０５に上記した指標値算出手段１０５を用いる。すなわち、伸張スポットの画像データを第１および第２の閾値でそれぞれ２値化して、第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その計数した画素数の比を指標値として算出する。
【００４１】
特徴値算出手段２０６は、正規化スポット伸張手段２０４により生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する。この特徴値算出手段２０６には、上記した特徴値算出手段１１３を流用することができる。
【００４２】
変換情報作成装置は、正規化スポット伸張手段２０４において伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、指標値算出手段２０５および特徴値算出手段２０６において算出された指標値（画素数比）および特徴値を変換情報としてメモリ１１１に記憶させる。
【００４３】
続いて、図２に示す変換情報作成装置について、図３〜図６を用いて詳しく説明する。
基準画像取得手段２０１が撮影するマイクロアレイには、基準画像取得手段２０１が取り込むことが可能な輝度値の飽和点（飽和輝度値）を超えない光量を持つ検体がスポットされており、検体の性質、スポット間隔及びスポット径が図１に示す生化学情報解析装置において解析するマイクロアレイ（サンプル試料）と同じものを用いる。図３に、基準画像取得手段２０１により撮影されたマイクロアレイの画像の一例を示す。図３において、３０１は基準画像、３０２はスポットを示す。基準画像取得手段２０１は基準画像３０１の画像データを基準スポット抽出手段２０２へ送る。
【００４４】
基準スポット抽出手段２０２は、基準画像３０１から任意のスポット３０２を基準スポットとして抽出する。なお、マイクロアレイは検体がアレイ状に規則的に定着したものであるので、基準スポットの抽出位置を特定することができる。
【００４５】
図４（ａ）に抽出した基準スポット３０２ａを示す。また図４（ｂ）に抽出した基準スポット３０２ａの中心を通る中心線４０１上の画素の輝度分布４０３ａを示す。図４（ｂ）において、４０２は基準画像取得手段２０１が取り込むことが可能な輝度値の飽和点である飽和輝度値を示す。
【００４６】
ここで、点から発光した光を面で受けると輝度の分布はガウス分布となるので、スポットを点と仮定すると、画像取得手段１０１および基準画像取得手段２０１により撮影されるスポットの輝度分布はガウス分布であると仮定することができる。
【００４７】
基準スポット正規化手段２０３は、図５（ａ）に示す基準スポット３０２ａの輝度分布４０３ａのピーク値が基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２と同じになるように、基準スポット３０２ａの輝度分布４０３ａを正規化して、図５（ｂ）に示す輝度分布５０１を持つ正規化スポットの画像データを生成する。
【００４８】
正規化スポット伸張手段２０４は、正規化スポットの輝度分布５０１を１倍から２倍まで０．０５刻みで段階的に伸張した伸張スポットの画像データを生成する。すなわち、正規化スポット伸張手段２０４は、図６（ａ）に示す正規化スポットの輝度分布５０１を段階的に伸張して、例えば図６（ｂ）、図６（ｅ）に示すような輝度分布を持つ伸張スポットの画像データを生成する。この伸張スポットは飽和スポットに相当する。
【００４９】
ここで、通常、基準画像取得手段２０１では飽和輝度値４０２を超える輝度値は信号として得られないが、正規化スポット伸張手段２０４による処理は計算機の数値計算で行うので、仮想的にピーク輝度値を作成することができる。なお本実施の形態では、最大伸張量を２倍としているが、この値は任意である。
【００５０】
以下、正規化スポット伸張手段２０４により生成される伸張スポットの画像データに対する処理について、図６（ｂ）に示す輝度分布Ａを持つ伸張スポットを例に説明する。
【００５１】
まず、正規化スポット伸張手段２０４が、輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３が予め設定しておいた終了判定値を超えているか否かを判定する。本実施の形態では終了判定値を基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２を２倍にした値とする。伸張スポットのピーク輝度値が終了判定値を超えると、変換情報の作成を終了する。輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３は終了判定値を超えていないので、処理を続行する。
【００５２】
次に、指標値算出手段２０５が、輝度分布Ａの拡がりを指標する指標値（画素数比）を算出する。上述したように、本実施の形態では指標値算出手段２０５に指標値算出手段１０５を用いる。
【００５３】
すなわち、第１の２値化手段１０６が輝度分布Ａを持つ伸張スポットの画像データを、図６（ｂ）に示す第１の閾値６０１で２値化して、図６（ｃ）に示す２値化画像を生成し、第１の画素数計数手段１０７が図６（ｃ）に示す白領域（第１の閾値６０１以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る。
【００５４】
また、第２の２値化手段１０８が輝度分布Ａを持つ伸張スポットの画像データを、図６（ｂ）に示す第２の閾値６０２で２値化して、図６（ｄ）に示す２値化画像を生成し、第２の画素数計数手段１０９が図６（ｄ）に示す白領域（第２の閾値６０２以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を得る。
【００５５】
そして、画素数除算手段１１０が伸張スポットの指標値として画素数Ｄ１、Ｄ２の比Ｒを算出する。ここでは、画素数比Ｒを以下の式（１）にて求める。
【００５６】
【数１】
【００５７】
なお、２つの閾値は、輝度値‘０’から基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２までの間の値であり、かつ同じ値でなければ任意の値でよい。ここでは、図６（ｂ）に示すように、値の大きい閾値を第１の閾値６０１とし、値の小さい閾値を第２の閾値６０２とする。２つの閾値の決め方の詳細に関しては図７を用いて後述する。本実施の形態では第１の閾値６０１を飽和輝度値４０２と同じ値とし、第２の閾値６０２を飽和輝度値４０２の半分の値とする。なお、第１の閾値６０１および第２の閾値６０２は固定値である。
【００５８】
次に、特徴値算出手段２０６が、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２と輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３を用いて以下の式（２）から伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値Ｃを求める。
【００５９】
【数２】
【００６０】
本実施の形態では特徴値Ｃを基準画像取得手段２０１の飽和輝度値と伸張スポットのピーク輝度値との比で定義する。なお、特徴値はこれに限定されるものではなく、例えば、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値と伸張スポットを取り囲む円内の輝度値の平均値（平均輝度値）との比で定義すれば、ノイズによるピーク輝度値の誤差を軽減することができる。その他、正規化スポットの輝度分布を伸張させることによって単調増加もしくは単調減少する値を特徴値とすればよい。
【００６１】
輝度分布Ａの画素数比Ｒを画素数比ＲＡとし、輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３と基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２とを用いて式（２）から求めた特徴値Ｃを特徴値ＣＡとすると、変換情報作成装置は、画素数比ＲＡに対する特徴値ＣＡをメモリ１１１に記憶する。
【００６２】
以上、図６（ｂ）に示す伸張スポットの輝度分布を用いて、画素数比（指標値）Ｒに対する特徴値Ｃを求める手順を説明した。
【００６３】
変換情報作成装置は、正規化スポット伸張手段２０４が伸張スポットの輝度分布を０．０５刻みで段階的に伸張するたびに、画素数比Ｒに対する特徴値Ｃを求める。例えば、正規化スポット伸張手段２０４が図６（ｅ）に示す輝度分布Ｂを持つ伸張スポットを生成した場合、第１の閾値６０１で２値化して得た図６（ｆ）に示す２値化画像から画素数Ｄ１を計数し、第２の閾値６０２で２値化して得た図６（ｇ）に示す２値化画像から画素数Ｄ２を計数し、その画素数比ＲＢを求める。また、輝度分布Ｂのピーク輝度値Ｂ６０４と基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２を用いて式（２）から特徴値ＣＢを求める。
【００６４】
このように、正規化スポットの輝度分布を１倍から２倍まで０．０５刻みで伸張した伸張スポットごとに、画素数比Ｒに対する特徴値Ｃを求めて、メモリ１１１に記憶させることで、変換情報を作成する。図７に変換情報の一例を示す。
【００６５】
図７において、７０２は画素数比ＲＡに対する特徴値ＣＡをプロットした特徴点Ａである。また、７０３は画素数比ＲＢに対する特徴値ＣＢをプロットした特徴点Ｂである。このように０．０５刻みでプロットした各特徴点間を直線で補間することによって、図７に示すグラフ７０１を得ることができる。このグラフ７０１が変換情報である。
【００６６】
ここで、変換情報を以下の式（３）に示すように関数Ｆで定義する。すなわち、特徴値Ｃを、画素数比Ｒを変数とする関数Ｆで定義する。変換情報を参照して特徴値Ｃを求める場合、式（３）の関数Ｆに画素数比Ｒを代入することで特徴値Ｃを得ることができる。
【００６７】
【数３】
【００６８】
なお、第１の閾値６０１と第２の閾値６０２は任意の値を設定すればよいが、次の考えに基づいて設定してもよい。
【００６９】
図７において、７０４は第１の閾値を飽和輝度値４０２とし、第２の閾値を飽和輝度値４０２に近づけた場合の変換情報である。また、７０５は第１の閾値を飽和輝度値４０２とし、第２の閾値を輝度値‘０’に近づけた場合の変換情報である。図７に示すように、第２の閾値を飽和輝度値４０２に近づける程、同じ特徴値Ｃに対する画素数比Ｒが大きくなるので、高分解能で指標値Ｃを求めることができる。
【００７０】
但し、第２の閾値を飽和輝度値４０２に近づけ過ぎると、画素数Ｄ２と画素数Ｄ１がほぼ同じ値となり、特徴値Ｃが変化しても画素数比Ｒが１のまま変化しなくなる。そのため、第２の閾値を設定する際には、特徴値Ｃの変化が画素数比Ｒの変化に現れるように、第１の閾値と第２の閾値との間に間隔を持たせた設定としなければならない。
【００７１】
また、複数の変換情報を用いて複数の特徴値を算出し、それらの特徴値の平均値や中間値をメモリ１１１に記憶させる特徴値Ｃとしてもよい。このようにすれば、ノイズによる影響を低減することが可能となる。
【００７２】
以上、変換情報を作成する手順を説明した。
【００７３】
続いて、図１に示す生化学情報解析装置においてサンプル試料（マイクロアレイ）を測定する際に、変換情報７０１を用いて飽和スポットの特徴値Ｃを求める手順について、図８〜図１０を用いて説明する。
【００７４】
サンプル試料には発光性質もしくは蛍光性質を有する検体がアレイ状にスポットされている。画像取得手段１０１は、サンプル試料を撮影してサンプル画像データを生成する。図８（ａ）に、画像取得手段１０１により撮影されたサンプル試料の画像の一例を示す。
【００７５】
図８（ａ）において、８０１はサンプル画像、８０２はサンプルスポットを示す。サンプル画像８０１に写ったすべてのスポットをサンプルスポット８０２と呼ぶ。サンプル画像８０１の中心線８０３に沿った輝度値は、図８（ｂ）に示すような輝度分布となる。
【００７６】
図８（ｂ）に示すように、輝度分布８０４と輝度分布８０６は飽和輝度値４０２を超えていないが、輝度分布８０５は飽和輝度値４０２を超えているため、このサンプル画像８０１からは輝度分布８０５を持つサンプルスポット８０２の真のピーク輝度値を得ることができない。なお、上述したように、生化学情報解析装置の画像取得手段１０１と変換情報作成装置の基準画像取得手段２０１は飽和輝度値が同一（略同一も含む）である。
【００７７】
飽和スポット抽出手段１０２は、サンプル画像８０１から輝度値の飽和したサンプルスポット（飽和スポット）の画像データを抽出する。
【００７８】
すなわち、スポット抽出手段１０３は、サンプル画像８０１からサンプルスポット８０２の画像データを順次抽出する。マイクロアレイでは予めサンプルスポットが規則的に配列されているので、抽出領域８０７で囲む通り、サンプルスポット８０２の場所を特定することができる。スポット抽出手段１０３は抽出領域８０７で囲まれた領域の画像データを抽出して、飽和スポット判定手段１０４へ送る。なお、スポット抽出手段１０３が新たなサンプルスポットの画像データを抽出できなかった場合には、測定を終了する。
【００７９】
飽和スポット判定手段１０４は、スポット抽出手段１０３により抽出されたサンプルスポット８０２の画像データを画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２で２値化して、その２値化した画像中に白領域が存在するかどうかを判定する。
【００８０】
図９（ａ）に、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２を閾値としてサンプル画像８０１を２値化した画像を示す。図９（ａ）に示すように、輝度値の飽和したサンプルスポット中には白領域が存在する。そこで、飽和スポット判定手段１０４は飽和輝度値４０２を閾値として、スポット抽出手段１０３により抽出されたサンプルスポット８０２の画像データを２値化して、白となる画素があるかどうかを判定する。白となる画素がある場合、抽出したサンプルスポット８０２の輝度値は飽和していると判断する。この輝度値の飽和したサンプルスポット８０２を飽和スポットと呼ぶ。なお、図９（ｂ）は、輝度値の飽和したサンプルスポットの２値化前の輝度分布であり、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２を超えた輝度値は得られていない。
【００８１】
抽出されたサンプルスポット８０２が飽和スポットである場合、飽和スポット判定手段１０４は、そのサンプルスポット８０２の画像データを指標値算出手段１０５へ送る。なお、この場合、飽和スポット判定手段１０４は、特徴値算出手段１１３にはサンプルスポット８０２の画像データを送らない。
【００８２】
また、抽出されたサンプルスポット８０２が飽和スポットでない場合、飽和スポット判定手段１０４は、そのサンプルスポット８０２の画像データを特徴値算出手段１１３へ送る。なお、この場合、飽和スポット判定手段１０４は、指標値算出手段１０５にはサンプルスポット８０２の画像データを送らない。
【００８３】
指標値算出手段１１３は、輝度値の飽和していないサンプルスポット８０２の特徴値Ｃを、変換情報作成装置の特徴値算出手段２０６と同様の処理で算出する。本実施の形態では上記した式（２）で定義される特徴値Ｃを算出する。なお、上述したように、特徴値は式（２）で定義したものに限定されるものではなく、例えば、画像取得手段１０１の飽和輝度値とサンプルスポットを取り囲む円内の輝度値の平均値（平均輝度値）との比で定義する等してもよい。
【００８４】
一方、指標値算出手段１０５は、変換情報作成装置の指標値算出手段２０５と同様の処理で飽和スポットの画素数比Ｒを算出する。すなわち、第１の２値化手段１０６が、飽和スポットの画像データを第１の閾値６０１で２値化して図９（ｃ）に示す２値化画像を生成し、第１の画素数計数手段１０７が、図９（ｃ）に示す２値化画像中の白領域の画素を計数して画素数Ｄ１を求める。また、第２の２値化手段１０８が、飽和スポットの画像データを第２の閾値６０２で２値化して図９（ｄ）に示す２値化画像を生成し、第２の画素数計数手段１０９が図９（ｄ）に示す２値化画像中の白領域の画素を計数して画素数Ｄ２を求める。そして、画素数除算手段１１０が、画素数Ｄ１、Ｄ２を用いて上記した式（１）から画素数比ＲＣを求める。
【００８５】
特徴値取得手段１１２は、メモリ１１１に予め記憶されている変換情報７０１を参照して画素数比ＲＣに対する特徴値ＣＣを求める。具体的には、画素数比ＲＣを上記した式（３）に代入することで特徴値ＣＣを求めることができる。図１０に、変換情報７０１を参照して特徴値ＣＣを求める様子を示す。図１０において、１００１は特徴点ＣＣである。
【００８６】
情報出力手段１１４は、特徴値取得手段１１２により取得された特徴値Ｃまたは特徴値算出手段１１３により算出された特徴値Ｃから、サンプルスポット８０２のピーク輝度値を求める。具体的には、以下の式（４）からピーク輝度値を求める。情報出力手段１１４は、この求めたピーク輝度値をディスプレイやメモリ等の外部の装置へ出力する。
【００８７】
【数４】
【００８８】
以上の処理により１つのサンプルスポット８０２のピーク輝度値が求まると、スポット抽出手段１０３はサンプル画像８０１から次のサンプルスポット８０２を抽出し、再度上記した処理を繰り返して、その次のサンプルスポット８０２のピーク輝度値を求める。生化学情報解析装置は、サンプル画像８０１からサンプルスポット８０２が抽出できなくなるまで処理を繰り返した後、測定を終了する。
【００８９】
続いて、上記した生化学情報解析措置を用いた生化学情報解析方法について説明する。図１１は本発明の実施の形態における生化学情報解析方法のフローチャート図である。
【００９０】
測定を開始すると、まずステップＳ１１０１において、サンプル試料（マイクロアレイ）を画像取得手段１０１により撮影してサンプル画像データを生成する（画像取得ステップ）。
【００９１】
次に、ステップＳ１１０２において、ステップＳ１１０１にて生成されたサンプル画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する（飽和スポット抽出ステップ）。すなわち、ステップＳ１１０１にて生成されたサンプル画像データからサンプルスポットを抽出し、そのサンプルスポットが輝度値の飽和した飽和スポットであるかどうかを判定する。
【００９２】
次に、ステップＳ１１０３において、ステップＳ１１０２にて飽和スポットと判定されたサンプルスポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する（指標値算出ステップ）。
【００９３】
次に、ステップＳ１１０４において、記憶手段に予め記憶された、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を参照して、ステップＳ１１０３にて算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する（特徴値取得ステップ）。
【００９４】
次に、ステップＳ１１０５において、ステップＳ１１０４にて取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めて、ディスプレイやメモリ等の外部の装置へ出力する。
【００９５】
続いて、上記した生化学情報解析方法について、詳細に説明する。
ステップＳ１１０１にてサンプル画像データが生成されると、ステップＳ１１０２において、まずサンプル画像データからサンプルスポットの画像データを抽出する処理が行われる（ステップＳ１１１１）。このとき、サンプル画像データから新たなサンプルスポットの画像データを抽出できなかった場合（ステップＳ１１１１のＮｏ）、当該サンプル試料の測定を終了する。
【００９６】
サンプル画像データからサンプルスポットの画像データが抽出されると（ステップＳ１１１１のＹｅｓ）、ステップＳ１１１２において、その抽出されたサンプルスポットの輝度値が飽和しているかどうかを判定する。その結果、飽和していないと判定された場合（ステップＳ１１１２のＮｏ）、ステップＳ１１０６へ移り、飽和していると判定された場合（ステップＳ１１１２のＹｅｓ）、ステップＳ１１０３へ移る。
【００９７】
ステップＳ１１０６では、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２と当該サンプルスポットの輝度分布のピーク輝度値を用いて上記した式（２）から当該サンプルスポットの特徴値Ｃを算出し（特徴値算出ステップ）、ステップＳ１１０５へ移る。ステップＳ１１０５では、その算出した特徴値Ｃを用いて上記した式（４）から当該サンプルスポットのピーク輝度値を求めて、外部の装置へ出力する。その後、ステップＳ１１１１へ移り、サンプル画像データから次のサンプルスポットの画像データを抽出する。
【００９８】
ステップＳ１１０３では、まずステップＳ１１１３において、飽和スポットの画像データを第１の閾値６０１で２値化した２値化画像を生成し、ステップＳ１１１４において、その２値化画像の白領域（第１の閾値６０１以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る（第１の計数ステップ）。
【００９９】
次にステップＳ１１１５において、飽和スポットの画像データを第２の閾値６０２で２値化して２値化画像を生成し、ステップＳ１１１６において、その２値化画像の白領域（第２の閾値６０２以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を計数する（第２の計数ステップ）。
【０１００】
そして、ステップＳ１１１７において、画素数Ｄ１、Ｄ２を用いて上記した式（１）から画素数比Ｒ（指標値）を算出する（画素数比算出ステップ）。なお、ステップＳ１１１３およびステップＳ１１１４による処理とステップＳ１１１５およびステップＳ１１１６による処理は順序を入れ替えてもよい。
【０１０１】
ステップＳ１１１７にて画素数比Ｒが算出されると、ステップＳ１１０４において、変換情報を参照して特徴値Ｃを取得し、ステップＳ１１０５において、その取得した特徴値Ｃを用いて上記した式（４）から当該サンプルスポットのピーク輝度値を求めて、外部の装置へ出力する。ステップＳ１１０５の処理が終了すると、ステップＳ１１１１へ移り、サンプル画像から次のサンプルスポットを抽出する。
【０１０２】
以上のステップＳ１１０２〜ステップＳ１１０６の処理を、ステップＳ１１１１においてサンプル画像から次のサンプルスポットが抽出できなくなるまで繰り返し、サンプル画像中の全てのサンプルスポットのピーク輝度値を求めて、測定を終了する。
【０１０３】
続いて、上記した変換情報作成装置を用いた変換情報作成方法について説明する。図１２は本発明の実施の形態における変換情報作成方法のフローチャート図である。
【０１０４】
まず、ステップＳ１２０１において、マイクロアレイを基準画像取得手段２０１により撮影して基準画像データを生成する（画像取得ステップ）。
【０１０５】
次に、ステップＳ１２０２において、ステップＳ１２０１にて生成された基準画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する（基準スポット抽出ステップ）。
【０１０６】
次に、ステップＳ１２０３において、ステップＳ１２０２にて抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２で正規化して、すなわち基準スポットのピーク輝度値が飽和輝度値４０２と同じになるようにして、正規化スポットの画像データを生成する（正規化ステップ）。
【０１０７】
次に、ステップＳ１２０４において、ステップＳ１２０３にて生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して輝度分布を伸張し、伸張スポットの画像データを生成する（伸張ステップ）。
【０１０８】
次に、ステップＳ１２０５において、ステップＳ１２０４にて生成された伸張スポットの輝度分布のピーク輝度値が予め設定しておいた終了判定値を超えているかどうかを判定する。本実施の形態では、終了判定値を基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２の２倍としている。
【０１０９】
ステップＳ１２０５において、ピーク輝度値が終了判定値を超えていると判定された場合（ステップＳ１２０５のＹｅｓ）、当該変換情報作成処理を終了し、超えていないと判定された場合（ステップＳ１２０５のＮｏ）、ステップＳ１２０６へ移る。
【０１１０】
ステップＳ１２０６では、ステップＳ１２０４にて生成された伸張スポットの指標値を算出する（指標値算出ステップ）。このステップＳ１２０６の処理は、上記したステップＳ１１０３の処理と同じである。
【０１１１】
すなわち、伸張スポットの画像データを第１の閾値６０１で２値化した２値化画像を生成し、その２値化画像の白領域（第１の閾値６０１以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る（第１の計数ステップ）。また、伸張スポットの画像データを第２の閾値６０２で２値化した２値化画像を生成し、その２値化画像の白領域（第２の閾値６０２以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を得る（第２の計数ステップ）。そして、画素数Ｄ１、Ｄ２を用いて上記した式（１）から画素数比Ｒ（指標値）を算出する（画素数比算出ステップ）。
【０１１２】
次に、ステップＳ１２０７において、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２と伸張スポットの輝度分布のピーク輝度値を用いて上記した式（２）から伸張スポットの特徴値Ｃを算出する（特徴値算出ステップ）。
【０１１３】
次に、ステップＳ１２０８において、ステップＳ１２０６とステップＳ１２０７にて算出された画素数比Ｒと特徴値Ｃを変換情報として生化学情報解析装置のメモリ１１１に記憶した後、ステップＳ１２０４に戻る。
【０１１４】
以上のように、ステップＳ１２０４〜ステップＳ１２０８の処理を、ステップＳ１２０４において伸張量を変化させて、伸張スポットのピーク輝度値が終了判定値を超えるまで繰り返す。これによって、変換情報が作成される。なお、ステップＳ１２０６とステップＳ１２０７の処理は順序を入れ替えてもよい。
【０１１５】
以上のように、本実施の形態においては、輝度値が飽和したサンプルスポットのピーク値を求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明にかかる生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法は、スポットのピーク輝度値が、スポットを撮影する手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができ、生化学情報を解析する装置等のスポットのピーク輝度値を求めることが必要な装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態における生化学情報解析装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における変換情報作成装置の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態における基準画像の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における基準スポットとその輝度分布の一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態における正規化スポットの輝度分布を示す図
【図６】本発明の実施の形態における伸張スポットの輝度分布および伸張スポットの画素数比算出を説明するための図
【図７】本発明の実施の形態における変換情報の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態におけるサンプル画像とその輝度分布の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態における飽和スポットとその輝度分布および飽和スポットの画素数比算出を説明するための図
【図１０】本発明の実施の形態における変換情報を用いた特徴値の取得を説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態における生化学情報解析方法を示すフローチャート図
【図１２】本発明の実施の形態における変換情報作成方法を示すフローチャート図
【符号の説明】
【０１１８】
１０１ 画像取得手段
１０２ 飽和スポット抽出手段
１０３ スポット抽出手段
１０４ 飽和スポット判定手段
１０５ 指標値算出手段
１０６ 第１の２値化手段
１０７ 第１の画素数計数手段
１０８ 第２の２値化手段
１０９ 第２の画素数計数手段
１１０ 画素数除算手段
１１１ メモリ
１１２ 特徴値取得手段
１１３ 特徴値算出手段
１１４ 情報出力手段
２０１ 基準画像取得手段
２０２ 基準スポット抽出手段
２０３ 基準スポット正規化手段
２０４ 正規化スポット伸張手段
２０５ 指標値算出手段
２０６ 特徴値算出手段
３０１ 基準画像
３０２、３０２ａ スポット（基準スポット）
４０１ 中心線
４０２ 飽和輝度値
４０３ａ 基準スポットの輝度分布
５０１ 正規化スポットの輝度分布
６０１ 第１の閾値
６０２ 第２の閾値
６０３ ピーク輝度値Ａ
６０４ ピーク輝度値Ｂ
７０１、７０４、７０５ 変換情報
７０２ 特徴点Ａ
７０３ 特徴点Ｂ
８０１ サンプル画像
８０２ サンプルスポット
８０３ 中心線
８０４、８０５、８０６ 輝度分布
８０７ 抽出領域
１００１ 特徴点ＣＣ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体を定着したスポットの解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生化学・分子生物学分野においては、複数の検体（例えば抗原や抗体）を基盤上に一定のパターンで配列および定着させ、その定着した各検体に発光性質もしくは蛍光性質を持たせ、その発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体であるスポットの発光強度（ピーク輝度値）を測光することで、検体を解析する技術が実用化されている。検体に発光性質もしくは蛍光性質を持たせる方法としては、例えば、化学結合によって発光性質もしくは蛍光性質を具備した物質により標識化した物質を準備し、その標識化した物質を抗原抗体反応により検体に結合させる方法がある。
【０００３】
また、特許文献１には、スポットの発光強度を測光する方法として、スポット上を測光部を一定速度で走査させるとともに、発光強度を連続的に測光し、発光強度の連続した波形グラフを得、該波形グラフのピーク値を各スポットの発光強度として求める技術が記載されている。
【０００４】
しかしながら、このように波形グラフのピーク値をスポットの発光強度とした場合、その発光強度が測光部の飽和輝度値を超えると、その発光強度は波形グラフに表れず、スポットの発光強度を正確に得ることができない。
【特許文献１】特開平４−３２４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体を定着したスポットのピーク輝度値が、スポットを撮影する手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができる生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１記載の生化学情報解析装置は、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出手段と、前記飽和スポット抽出手段により抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を予め記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記変換情報を参照して、前記指標値算出手段により算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得手段と、を備え、前記特徴値取得手段により取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２記載の生化学情報解析装置は、請求項１記載の生化学情報解析装置であって、前記指標値算出手段は、飽和スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３記載の生化学情報解析装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４記載の生化学情報解析装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項５記載の変換情報作成装置は、生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成装置であって、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出手段と、前記基準スポット抽出手段により抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化手段と、前記正規化手段により生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張手段と、前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出手段と、を備え、前記伸張手段において伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出手段および前記特徴値算出手段において算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項６記載の変換情報作成装置は、請求項５記載の変換情報作成装置であって、前記指標値算出手段は、伸張スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項７記載の変換情報作成装置は、請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置であって、前記特徴値算出手段は、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項８記載の変換情報作成装置は、請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置であって、前記特徴値算出手段は、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項９記載の生化学情報解析方法は、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出ステップと、前記飽和スポット抽出ステップにて抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、記憶手段に予め記憶された、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を参照して、前記指標値算出ステップにて算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得ステップと、を具備し、前記特徴値取得ステップにより取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項１０記載の生化学情報解析方法は、請求項９記載の生化学情報解析方法であって、前記指標値算出ステップは、飽和スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、飽和スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項１１記載の生化学情報解析方法は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項１２記載の生化学情報解析方法は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法であって、飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項１３記載の変換情報作成方法は、生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成方法であって、発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出ステップと、前記基準スポット抽出ステップにて抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化ステップと、前記正規化ステップにて生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張ステップと、前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出ステップと、を具備し、前記伸張ステップにおいて伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出ステップおよび前記特徴値算出ステップにおいて算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項１４記載の変換情報作成方法は、請求項１３記載の変換情報作成方法であって、前記指標値算出ステップは、伸張スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、伸張スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項１５記載の変換情報作成方法は、請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法であって、前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１６記載の変換情報作成方法は、請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法であって、前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の好ましい形態によれば、発光性質もしくは蛍光性質を持たせた検体を定着したスポットのピーク輝度値（発光強度）が、スポットを撮影する手段である画像取得手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態における生化学情報解析装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、画像取得手段１０１はサンプル試料（マイクロアレイ）を撮影してサンプル画像データを生成する。マイクロアレイは、発光性質または蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを一定のパターンで配列したものである。検体は例えば抗原や抗体等であり、基盤上にスポットされる。検体に発光性質もしくは蛍光性質を持たせる方法としては、例えば、化学結合によって発光性質もしくは蛍光性質を具備した物質により標識化した物質を準備し、その標識化した物質を抗原抗体反応により検体に結合させる方法がある。
【００２５】
飽和スポット抽出手段１０２は、画像取得手段１０１により生成されたサンプル画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する。飽和スポットとは、画像取得手段１０１が取り込むことが可能な輝度値の飽和点（飽和輝度値）を超える発光強度（ピーク輝度値）を持つスポットのことである。
【００２６】
本実施の形態では、飽和スポット抽出手段１０２はスポット抽出手段１０３と飽和スポット判定手段１０４からなる。スポット抽出手段１０３は、サンプル画像データから順次スポットの画像データを抽出する。飽和スポット判定手段１０４は、スポット抽出手段１０３により抽出されたスポットの画像データを画像取得手段１０１の飽和輝度値で２値化して、その２値化した画像中に白領域が存在するかどうかを判定することで、抽出されたスポットが飽和スポットかどうかを判定する。このように、飽和スポット抽出手段１０２は、飽和スポット判定手段１０４により飽和スポットであると判定されたスポットの画像データを抽出する。
【００２７】
指標値算出手段１０５は、飽和スポット抽出手段１０２により抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その計数した画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する。
【００２８】
本実施の形態では、指標値算出手段１０５は第１の２値化手段１０６、第１の画素数計数手段１０７、第２の２値化手段１０８、第２の画素数計数手段１０９および画素数除算手段１１０からなる。
【００２９】
第１の２値化手段１０６は、飽和スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、２値化画像を生成する。第１の画素数計数手段１０７は、第１の２値化手段１０６により生成された２値化画像から白領域（第１の閾値以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る。第２の２値化手段１０８は、飽和スポットの画像データを第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、２値化画像を生成する。第２の画素数計数手段１０９は、第２の２値化手段１０８により生成された２値化画像から白領域（第２の閾値以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を得る。画素数除算手段１１０は、画素数Ｄ１、Ｄ２の比を指標値として算出する。
【００３０】
記憶手段であるメモリ１１１は、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を予め記憶しており、特徴値取得手段１１２は、メモリ１１１に記憶されている変換情報を参照して、指標値算出手段１０５により算出された指標値（画素数比）から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する。
【００３１】
特徴値算出手段１１３は、飽和スポット抽出手段１０２により輝度値が飽和していないと判定されたスポットの画像データから、そのスポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する。
【００３２】
情報出力手段１１４は、特徴値取得手段１１２により取得された特徴値または特徴値算出手段１１３により算出された特徴値から、スポットのピーク輝度値を求めて、ディスプレイやメモリ等の外部の装置へ出力する。
【００３３】
続いて、上記した生化学情報解析装置が備えるメモリ１１１に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成装置について説明する。なお、変換情報作成装置は生化学情報解析装置に組み込まれていてもよい。
【００３４】
図２は、本発明の実施の形態における変換情報作成装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、基準画像取得手段２０１はマイクロアレイを撮影して基準画像データを生成する。この基準画像取得手段２０１には、上記した画像取得手段１０１を用いるか、飽和輝度値が画像取得手段１０１と同一（略同一も含む）のものを用いる。
【００３５】
基準スポット抽出手段２０２は、基準画像取得手段２０１により生成された基準画像データから、輝度値の飽和していない基準スポットの画像データを抽出する。具体的には、上記した飽和スポット抽出手段１０２と同様の処理により基準スポットの画像データを抽出する。
【００３６】
すなわち、基準画像データから任意の１つのスポットの画像データを抽出し、その抽出されたスポットの画像データを基準画像取得手段２０１の飽和輝度値で２値化して、その２値化した画像中に白領域が存在するかどうかを判定することで、抽出されたスポットが基準スポットかどうかを判定する。この基準スポット抽出手段２０２には、上記した飽和スポット抽出手段１０２を流用することができる。
【００３７】
基準スポット正規化手段２０３は、基準スポット抽出手段２０２により抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する。
【００３８】
正規化スポット伸張手段２０４は、基準スポット正規化手段２０３により正規化された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する。
【００３９】
指標値算出手段２０５は、正規化スポット伸張手段２０４により生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する。
【００４０】
本実施の形態では、指標値算出手段２０５に上記した指標値算出手段１０５を用いる。すなわち、伸張スポットの画像データを第１および第２の閾値でそれぞれ２値化して、第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その計数した画素数の比を指標値として算出する。
【００４１】
特徴値算出手段２０６は、正規化スポット伸張手段２０４により生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する。この特徴値算出手段２０６には、上記した特徴値算出手段１１３を流用することができる。
【００４２】
変換情報作成装置は、正規化スポット伸張手段２０４において伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、指標値算出手段２０５および特徴値算出手段２０６において算出された指標値（画素数比）および特徴値を変換情報としてメモリ１１１に記憶させる。
【００４３】
続いて、図２に示す変換情報作成装置について、図３〜図６を用いて詳しく説明する。
基準画像取得手段２０１が撮影するマイクロアレイには、基準画像取得手段２０１が取り込むことが可能な輝度値の飽和点（飽和輝度値）を超えない光量を持つ検体がスポットされており、検体の性質、スポット間隔及びスポット径が図１に示す生化学情報解析装置において解析するマイクロアレイ（サンプル試料）と同じものを用いる。図３に、基準画像取得手段２０１により撮影されたマイクロアレイの画像の一例を示す。図３において、３０１は基準画像、３０２はスポットを示す。基準画像取得手段２０１は基準画像３０１の画像データを基準スポット抽出手段２０２へ送る。
【００４４】
基準スポット抽出手段２０２は、基準画像３０１から任意のスポット３０２を基準スポットとして抽出する。なお、マイクロアレイは検体がアレイ状に規則的に定着したものであるので、基準スポットの抽出位置を特定することができる。
【００４５】
図４（ａ）に抽出した基準スポット３０２ａを示す。また図４（ｂ）に抽出した基準スポット３０２ａの中心を通る中心線４０１上の画素の輝度分布４０３ａを示す。図４（ｂ）において、４０２は基準画像取得手段２０１が取り込むことが可能な輝度値の飽和点である飽和輝度値を示す。
【００４６】
ここで、点から発光した光を面で受けると輝度の分布はガウス分布となるので、スポットを点と仮定すると、画像取得手段１０１および基準画像取得手段２０１により撮影されるスポットの輝度分布はガウス分布であると仮定することができる。
【００４７】
基準スポット正規化手段２０３は、図５（ａ）に示す基準スポット３０２ａの輝度分布４０３ａのピーク値が基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２と同じになるように、基準スポット３０２ａの輝度分布４０３ａを正規化して、図５（ｂ）に示す輝度分布５０１を持つ正規化スポットの画像データを生成する。
【００４８】
正規化スポット伸張手段２０４は、正規化スポットの輝度分布５０１を１倍から２倍まで０．０５刻みで段階的に伸張した伸張スポットの画像データを生成する。すなわち、正規化スポット伸張手段２０４は、図６（ａ）に示す正規化スポットの輝度分布５０１を段階的に伸張して、例えば図６（ｂ）、図６（ｅ）に示すような輝度分布を持つ伸張スポットの画像データを生成する。この伸張スポットは飽和スポットに相当する。
【００４９】
ここで、通常、基準画像取得手段２０１では飽和輝度値４０２を超える輝度値は信号として得られないが、正規化スポット伸張手段２０４による処理は計算機の数値計算で行うので、仮想的にピーク輝度値を作成することができる。なお本実施の形態では、最大伸張量を２倍としているが、この値は任意である。
【００５０】
以下、正規化スポット伸張手段２０４により生成される伸張スポットの画像データに対する処理について、図６（ｂ）に示す輝度分布Ａを持つ伸張スポットを例に説明する。
【００５１】
まず、正規化スポット伸張手段２０４が、輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３が予め設定しておいた終了判定値を超えているか否かを判定する。本実施の形態では終了判定値を基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２を２倍にした値とする。伸張スポットのピーク輝度値が終了判定値を超えると、変換情報の作成を終了する。輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３は終了判定値を超えていないので、処理を続行する。
【００５２】
次に、指標値算出手段２０５が、輝度分布Ａの拡がりを指標する指標値（画素数比）を算出する。上述したように、本実施の形態では指標値算出手段２０５に指標値算出手段１０５を用いる。
【００５３】
すなわち、第１の２値化手段１０６が輝度分布Ａを持つ伸張スポットの画像データを、図６（ｂ）に示す第１の閾値６０１で２値化して、図６（ｃ）に示す２値化画像を生成し、第１の画素数計数手段１０７が図６（ｃ）に示す白領域（第１の閾値６０１以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る。
【００５４】
また、第２の２値化手段１０８が輝度分布Ａを持つ伸張スポットの画像データを、図６（ｂ）に示す第２の閾値６０２で２値化して、図６（ｄ）に示す２値化画像を生成し、第２の画素数計数手段１０９が図６（ｄ）に示す白領域（第２の閾値６０２以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を得る。
【００５５】
そして、画素数除算手段１１０が伸張スポットの指標値として画素数Ｄ１、Ｄ２の比Ｒを算出する。ここでは、画素数比Ｒを以下の式（１）にて求める。
【００５６】
【数１】
【００５７】
なお、２つの閾値は、輝度値‘０’から基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２までの間の値であり、かつ同じ値でなければ任意の値でよい。ここでは、図６（ｂ）に示すように、値の大きい閾値を第１の閾値６０１とし、値の小さい閾値を第２の閾値６０２とする。２つの閾値の決め方の詳細に関しては図７を用いて後述する。本実施の形態では第１の閾値６０１を飽和輝度値４０２と同じ値とし、第２の閾値６０２を飽和輝度値４０２の半分の値とする。なお、第１の閾値６０１および第２の閾値６０２は固定値である。
【００５８】
次に、特徴値算出手段２０６が、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２と輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３を用いて以下の式（２）から伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値Ｃを求める。
【００５９】
【数２】
【００６０】
本実施の形態では特徴値Ｃを基準画像取得手段２０１の飽和輝度値と伸張スポットのピーク輝度値との比で定義する。なお、特徴値はこれに限定されるものではなく、例えば、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値と伸張スポットを取り囲む円内の輝度値の平均値（平均輝度値）との比で定義すれば、ノイズによるピーク輝度値の誤差を軽減することができる。その他、正規化スポットの輝度分布を伸張させることによって単調増加もしくは単調減少する値を特徴値とすればよい。
【００６１】
輝度分布Ａの画素数比Ｒを画素数比ＲＡとし、輝度分布Ａのピーク輝度値Ａ６０３と基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２とを用いて式（２）から求めた特徴値Ｃを特徴値ＣＡとすると、変換情報作成装置は、画素数比ＲＡに対する特徴値ＣＡをメモリ１１１に記憶する。
【００６２】
以上、図６（ｂ）に示す伸張スポットの輝度分布を用いて、画素数比（指標値）Ｒに対する特徴値Ｃを求める手順を説明した。
【００６３】
変換情報作成装置は、正規化スポット伸張手段２０４が伸張スポットの輝度分布を０．０５刻みで段階的に伸張するたびに、画素数比Ｒに対する特徴値Ｃを求める。例えば、正規化スポット伸張手段２０４が図６（ｅ）に示す輝度分布Ｂを持つ伸張スポットを生成した場合、第１の閾値６０１で２値化して得た図６（ｆ）に示す２値化画像から画素数Ｄ１を計数し、第２の閾値６０２で２値化して得た図６（ｇ）に示す２値化画像から画素数Ｄ２を計数し、その画素数比ＲＢを求める。また、輝度分布Ｂのピーク輝度値Ｂ６０４と基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２を用いて式（２）から特徴値ＣＢを求める。
【００６４】
このように、正規化スポットの輝度分布を１倍から２倍まで０．０５刻みで伸張した伸張スポットごとに、画素数比Ｒに対する特徴値Ｃを求めて、メモリ１１１に記憶させることで、変換情報を作成する。図７に変換情報の一例を示す。
【００６５】
図７において、７０２は画素数比ＲＡに対する特徴値ＣＡをプロットした特徴点Ａである。また、７０３は画素数比ＲＢに対する特徴値ＣＢをプロットした特徴点Ｂである。このように０．０５刻みでプロットした各特徴点間を直線で補間することによって、図７に示すグラフ７０１を得ることができる。このグラフ７０１が変換情報である。
【００６６】
ここで、変換情報を以下の式（３）に示すように関数Ｆで定義する。すなわち、特徴値Ｃを、画素数比Ｒを変数とする関数Ｆで定義する。変換情報を参照して特徴値Ｃを求める場合、式（３）の関数Ｆに画素数比Ｒを代入することで特徴値Ｃを得ることができる。
【００６７】
【数３】
【００６８】
なお、第１の閾値６０１と第２の閾値６０２は任意の値を設定すればよいが、次の考えに基づいて設定してもよい。
【００６９】
図７において、７０４は第１の閾値を飽和輝度値４０２とし、第２の閾値を飽和輝度値４０２に近づけた場合の変換情報である。また、７０５は第１の閾値を飽和輝度値４０２とし、第２の閾値を輝度値‘０’に近づけた場合の変換情報である。図７に示すように、第２の閾値を飽和輝度値４０２に近づける程、同じ特徴値Ｃに対する画素数比Ｒが大きくなるので、高分解能で指標値Ｃを求めることができる。
【００７０】
但し、第２の閾値を飽和輝度値４０２に近づけ過ぎると、画素数Ｄ２と画素数Ｄ１がほぼ同じ値となり、特徴値Ｃが変化しても画素数比Ｒが１のまま変化しなくなる。そのため、第２の閾値を設定する際には、特徴値Ｃの変化が画素数比Ｒの変化に現れるように、第１の閾値と第２の閾値との間に間隔を持たせた設定としなければならない。
【００７１】
また、複数の変換情報を用いて複数の特徴値を算出し、それらの特徴値の平均値や中間値をメモリ１１１に記憶させる特徴値Ｃとしてもよい。このようにすれば、ノイズによる影響を低減することが可能となる。
【００７２】
以上、変換情報を作成する手順を説明した。
【００７３】
続いて、図１に示す生化学情報解析装置においてサンプル試料（マイクロアレイ）を測定する際に、変換情報７０１を用いて飽和スポットの特徴値Ｃを求める手順について、図８〜図１０を用いて説明する。
【００７４】
サンプル試料には発光性質もしくは蛍光性質を有する検体がアレイ状にスポットされている。画像取得手段１０１は、サンプル試料を撮影してサンプル画像データを生成する。図８（ａ）に、画像取得手段１０１により撮影されたサンプル試料の画像の一例を示す。
【００７５】
図８（ａ）において、８０１はサンプル画像、８０２はサンプルスポットを示す。サンプル画像８０１に写ったすべてのスポットをサンプルスポット８０２と呼ぶ。サンプル画像８０１の中心線８０３に沿った輝度値は、図８（ｂ）に示すような輝度分布となる。
【００７６】
図８（ｂ）に示すように、輝度分布８０４と輝度分布８０６は飽和輝度値４０２を超えていないが、輝度分布８０５は飽和輝度値４０２を超えているため、このサンプル画像８０１からは輝度分布８０５を持つサンプルスポット８０２の真のピーク輝度値を得ることができない。なお、上述したように、生化学情報解析装置の画像取得手段１０１と変換情報作成装置の基準画像取得手段２０１は飽和輝度値が同一（略同一も含む）である。
【００７７】
飽和スポット抽出手段１０２は、サンプル画像８０１から輝度値の飽和したサンプルスポット（飽和スポット）の画像データを抽出する。
【００７８】
すなわち、スポット抽出手段１０３は、サンプル画像８０１からサンプルスポット８０２の画像データを順次抽出する。マイクロアレイでは予めサンプルスポットが規則的に配列されているので、抽出領域８０７で囲む通り、サンプルスポット８０２の場所を特定することができる。スポット抽出手段１０３は抽出領域８０７で囲まれた領域の画像データを抽出して、飽和スポット判定手段１０４へ送る。なお、スポット抽出手段１０３が新たなサンプルスポットの画像データを抽出できなかった場合には、測定を終了する。
【００７９】
飽和スポット判定手段１０４は、スポット抽出手段１０３により抽出されたサンプルスポット８０２の画像データを画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２で２値化して、その２値化した画像中に白領域が存在するかどうかを判定する。
【００８０】
図９（ａ）に、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２を閾値としてサンプル画像８０１を２値化した画像を示す。図９（ａ）に示すように、輝度値の飽和したサンプルスポット中には白領域が存在する。そこで、飽和スポット判定手段１０４は飽和輝度値４０２を閾値として、スポット抽出手段１０３により抽出されたサンプルスポット８０２の画像データを２値化して、白となる画素があるかどうかを判定する。白となる画素がある場合、抽出したサンプルスポット８０２の輝度値は飽和していると判断する。この輝度値の飽和したサンプルスポット８０２を飽和スポットと呼ぶ。なお、図９（ｂ）は、輝度値の飽和したサンプルスポットの２値化前の輝度分布であり、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２を超えた輝度値は得られていない。
【００８１】
抽出されたサンプルスポット８０２が飽和スポットである場合、飽和スポット判定手段１０４は、そのサンプルスポット８０２の画像データを指標値算出手段１０５へ送る。なお、この場合、飽和スポット判定手段１０４は、特徴値算出手段１１３にはサンプルスポット８０２の画像データを送らない。
【００８２】
また、抽出されたサンプルスポット８０２が飽和スポットでない場合、飽和スポット判定手段１０４は、そのサンプルスポット８０２の画像データを特徴値算出手段１１３へ送る。なお、この場合、飽和スポット判定手段１０４は、指標値算出手段１０５にはサンプルスポット８０２の画像データを送らない。
【００８３】
指標値算出手段１１３は、輝度値の飽和していないサンプルスポット８０２の特徴値Ｃを、変換情報作成装置の特徴値算出手段２０６と同様の処理で算出する。本実施の形態では上記した式（２）で定義される特徴値Ｃを算出する。なお、上述したように、特徴値は式（２）で定義したものに限定されるものではなく、例えば、画像取得手段１０１の飽和輝度値とサンプルスポットを取り囲む円内の輝度値の平均値（平均輝度値）との比で定義する等してもよい。
【００８４】
一方、指標値算出手段１０５は、変換情報作成装置の指標値算出手段２０５と同様の処理で飽和スポットの画素数比Ｒを算出する。すなわち、第１の２値化手段１０６が、飽和スポットの画像データを第１の閾値６０１で２値化して図９（ｃ）に示す２値化画像を生成し、第１の画素数計数手段１０７が、図９（ｃ）に示す２値化画像中の白領域の画素を計数して画素数Ｄ１を求める。また、第２の２値化手段１０８が、飽和スポットの画像データを第２の閾値６０２で２値化して図９（ｄ）に示す２値化画像を生成し、第２の画素数計数手段１０９が図９（ｄ）に示す２値化画像中の白領域の画素を計数して画素数Ｄ２を求める。そして、画素数除算手段１１０が、画素数Ｄ１、Ｄ２を用いて上記した式（１）から画素数比ＲＣを求める。
【００８５】
特徴値取得手段１１２は、メモリ１１１に予め記憶されている変換情報７０１を参照して画素数比ＲＣに対する特徴値ＣＣを求める。具体的には、画素数比ＲＣを上記した式（３）に代入することで特徴値ＣＣを求めることができる。図１０に、変換情報７０１を参照して特徴値ＣＣを求める様子を示す。図１０において、１００１は特徴点ＣＣである。
【００８６】
情報出力手段１１４は、特徴値取得手段１１２により取得された特徴値Ｃまたは特徴値算出手段１１３により算出された特徴値Ｃから、サンプルスポット８０２のピーク輝度値を求める。具体的には、以下の式（４）からピーク輝度値を求める。情報出力手段１１４は、この求めたピーク輝度値をディスプレイやメモリ等の外部の装置へ出力する。
【００８７】
【数４】
【００８８】
以上の処理により１つのサンプルスポット８０２のピーク輝度値が求まると、スポット抽出手段１０３はサンプル画像８０１から次のサンプルスポット８０２を抽出し、再度上記した処理を繰り返して、その次のサンプルスポット８０２のピーク輝度値を求める。生化学情報解析装置は、サンプル画像８０１からサンプルスポット８０２が抽出できなくなるまで処理を繰り返した後、測定を終了する。
【００８９】
続いて、上記した生化学情報解析措置を用いた生化学情報解析方法について説明する。図１１は本発明の実施の形態における生化学情報解析方法のフローチャート図である。
【００９０】
測定を開始すると、まずステップＳ１１０１において、サンプル試料（マイクロアレイ）を画像取得手段１０１により撮影してサンプル画像データを生成する（画像取得ステップ）。
【００９１】
次に、ステップＳ１１０２において、ステップＳ１１０１にて生成されたサンプル画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する（飽和スポット抽出ステップ）。すなわち、ステップＳ１１０１にて生成されたサンプル画像データからサンプルスポットを抽出し、そのサンプルスポットが輝度値の飽和した飽和スポットであるかどうかを判定する。
【００９２】
次に、ステップＳ１１０３において、ステップＳ１１０２にて飽和スポットと判定されたサンプルスポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する（指標値算出ステップ）。
【００９３】
次に、ステップＳ１１０４において、記憶手段に予め記憶された、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を参照して、ステップＳ１１０３にて算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する（特徴値取得ステップ）。
【００９４】
次に、ステップＳ１１０５において、ステップＳ１１０４にて取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めて、ディスプレイやメモリ等の外部の装置へ出力する。
【００９５】
続いて、上記した生化学情報解析方法について、詳細に説明する。
ステップＳ１１０１にてサンプル画像データが生成されると、ステップＳ１１０２において、まずサンプル画像データからサンプルスポットの画像データを抽出する処理が行われる（ステップＳ１１１１）。このとき、サンプル画像データから新たなサンプルスポットの画像データを抽出できなかった場合（ステップＳ１１１１のＮｏ）、当該サンプル試料の測定を終了する。
【００９６】
サンプル画像データからサンプルスポットの画像データが抽出されると（ステップＳ１１１１のＹｅｓ）、ステップＳ１１１２において、その抽出されたサンプルスポットの輝度値が飽和しているかどうかを判定する。その結果、飽和していないと判定された場合（ステップＳ１１１２のＮｏ）、ステップＳ１１０６へ移り、飽和していると判定された場合（ステップＳ１１１２のＹｅｓ）、ステップＳ１１０３へ移る。
【００９７】
ステップＳ１１０６では、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２と当該サンプルスポットの輝度分布のピーク輝度値を用いて上記した式（２）から当該サンプルスポットの特徴値Ｃを算出し（特徴値算出ステップ）、ステップＳ１１０５へ移る。ステップＳ１１０５では、その算出した特徴値Ｃを用いて上記した式（４）から当該サンプルスポットのピーク輝度値を求めて、外部の装置へ出力する。その後、ステップＳ１１１１へ移り、サンプル画像データから次のサンプルスポットの画像データを抽出する。
【００９８】
ステップＳ１１０３では、まずステップＳ１１１３において、飽和スポットの画像データを第１の閾値６０１で２値化した２値化画像を生成し、ステップＳ１１１４において、その２値化画像の白領域（第１の閾値６０１以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る（第１の計数ステップ）。
【００９９】
次にステップＳ１１１５において、飽和スポットの画像データを第２の閾値６０２で２値化して２値化画像を生成し、ステップＳ１１１６において、その２値化画像の白領域（第２の閾値６０２以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を計数する（第２の計数ステップ）。
【０１００】
そして、ステップＳ１１１７において、画素数Ｄ１、Ｄ２を用いて上記した式（１）から画素数比Ｒ（指標値）を算出する（画素数比算出ステップ）。なお、ステップＳ１１１３およびステップＳ１１１４による処理とステップＳ１１１５およびステップＳ１１１６による処理は順序を入れ替えてもよい。
【０１０１】
ステップＳ１１１７にて画素数比Ｒが算出されると、ステップＳ１１０４において、変換情報を参照して特徴値Ｃを取得し、ステップＳ１１０５において、その取得した特徴値Ｃを用いて上記した式（４）から当該サンプルスポットのピーク輝度値を求めて、外部の装置へ出力する。ステップＳ１１０５の処理が終了すると、ステップＳ１１１１へ移り、サンプル画像から次のサンプルスポットを抽出する。
【０１０２】
以上のステップＳ１１０２〜ステップＳ１１０６の処理を、ステップＳ１１１１においてサンプル画像から次のサンプルスポットが抽出できなくなるまで繰り返し、サンプル画像中の全てのサンプルスポットのピーク輝度値を求めて、測定を終了する。
【０１０３】
続いて、上記した変換情報作成装置を用いた変換情報作成方法について説明する。図１２は本発明の実施の形態における変換情報作成方法のフローチャート図である。
【０１０４】
まず、ステップＳ１２０１において、マイクロアレイを基準画像取得手段２０１により撮影して基準画像データを生成する（画像取得ステップ）。
【０１０５】
次に、ステップＳ１２０２において、ステップＳ１２０１にて生成された基準画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する（基準スポット抽出ステップ）。
【０１０６】
次に、ステップＳ１２０３において、ステップＳ１２０２にて抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２で正規化して、すなわち基準スポットのピーク輝度値が飽和輝度値４０２と同じになるようにして、正規化スポットの画像データを生成する（正規化ステップ）。
【０１０７】
次に、ステップＳ１２０４において、ステップＳ１２０３にて生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して輝度分布を伸張し、伸張スポットの画像データを生成する（伸張ステップ）。
【０１０８】
次に、ステップＳ１２０５において、ステップＳ１２０４にて生成された伸張スポットの輝度分布のピーク輝度値が予め設定しておいた終了判定値を超えているかどうかを判定する。本実施の形態では、終了判定値を基準画像取得手段２０１の飽和輝度値４０２の２倍としている。
【０１０９】
ステップＳ１２０５において、ピーク輝度値が終了判定値を超えていると判定された場合（ステップＳ１２０５のＹｅｓ）、当該変換情報作成処理を終了し、超えていないと判定された場合（ステップＳ１２０５のＮｏ）、ステップＳ１２０６へ移る。
【０１１０】
ステップＳ１２０６では、ステップＳ１２０４にて生成された伸張スポットの指標値を算出する（指標値算出ステップ）。このステップＳ１２０６の処理は、上記したステップＳ１１０３の処理と同じである。
【０１１１】
すなわち、伸張スポットの画像データを第１の閾値６０１で２値化した２値化画像を生成し、その２値化画像の白領域（第１の閾値６０１以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ１を得る（第１の計数ステップ）。また、伸張スポットの画像データを第２の閾値６０２で２値化した２値化画像を生成し、その２値化画像の白領域（第２の閾値６０２以上となる領域）の画素を計数して画素数Ｄ２を得る（第２の計数ステップ）。そして、画素数Ｄ１、Ｄ２を用いて上記した式（１）から画素数比Ｒ（指標値）を算出する（画素数比算出ステップ）。
【０１１２】
次に、ステップＳ１２０７において、画像取得手段１０１の飽和輝度値４０２と伸張スポットの輝度分布のピーク輝度値を用いて上記した式（２）から伸張スポットの特徴値Ｃを算出する（特徴値算出ステップ）。
【０１１３】
次に、ステップＳ１２０８において、ステップＳ１２０６とステップＳ１２０７にて算出された画素数比Ｒと特徴値Ｃを変換情報として生化学情報解析装置のメモリ１１１に記憶した後、ステップＳ１２０４に戻る。
【０１１４】
以上のように、ステップＳ１２０４〜ステップＳ１２０８の処理を、ステップＳ１２０４において伸張量を変化させて、伸張スポットのピーク輝度値が終了判定値を超えるまで繰り返す。これによって、変換情報が作成される。なお、ステップＳ１２０６とステップＳ１２０７の処理は順序を入れ替えてもよい。
【０１１５】
以上のように、本実施の形態においては、輝度値が飽和したサンプルスポットのピーク値を求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明にかかる生化学情報解析装置及びその生化学情報解析装置に供する変換情報作成装置、並びに生化学情報解析方法及び変換情報作成方法は、スポットのピーク輝度値が、スポットを撮影する手段の飽和輝度値を超えても、そのピーク輝度値を求めることができ、生化学情報を解析する装置等のスポットのピーク輝度値を求めることが必要な装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態における生化学情報解析装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における変換情報作成装置の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態における基準画像の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における基準スポットとその輝度分布の一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態における正規化スポットの輝度分布を示す図
【図６】本発明の実施の形態における伸張スポットの輝度分布および伸張スポットの画素数比算出を説明するための図
【図７】本発明の実施の形態における変換情報の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態におけるサンプル画像とその輝度分布の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態における飽和スポットとその輝度分布および飽和スポットの画素数比算出を説明するための図
【図１０】本発明の実施の形態における変換情報を用いた特徴値の取得を説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態における生化学情報解析方法を示すフローチャート図
【図１２】本発明の実施の形態における変換情報作成方法を示すフローチャート図
【符号の説明】
【０１１８】
１０１ 画像取得手段
１０２ 飽和スポット抽出手段
１０３ スポット抽出手段
１０４ 飽和スポット判定手段
１０５ 指標値算出手段
１０６ 第１の２値化手段
１０７ 第１の画素数計数手段
１０８ 第２の２値化手段
１０９ 第２の画素数計数手段
１１０ 画素数除算手段
１１１ メモリ
１１２ 特徴値取得手段
１１３ 特徴値算出手段
１１４ 情報出力手段
２０１ 基準画像取得手段
２０２ 基準スポット抽出手段
２０３ 基準スポット正規化手段
２０４ 正規化スポット伸張手段
２０５ 指標値算出手段
２０６ 特徴値算出手段
３０１ 基準画像
３０２、３０２ａ スポット（基準スポット）
４０１ 中心線
４０２ 飽和輝度値
４０３ａ 基準スポットの輝度分布
５０１ 正規化スポットの輝度分布
６０１ 第１の閾値
６０２ 第２の閾値
６０３ ピーク輝度値Ａ
６０４ ピーク輝度値Ｂ
７０１、７０４、７０５ 変換情報
７０２ 特徴点Ａ
７０３ 特徴点Ｂ
８０１ サンプル画像
８０２ サンプルスポット
８０３ 中心線
８０４、８０５、８０６ 輝度分布
８０７ 抽出領域
１００１ 特徴点ＣＣ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、
前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出手段と、
前記飽和スポット抽出手段により抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、
飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記変換情報を参照して、前記指標値算出手段により算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得手段と、
を備え、前記特徴値取得手段により取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする生化学情報解析装置。
【請求項２】
前記指標値算出手段は、飽和スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする請求項１記載の生化学情報解析装置。
【請求項３】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置。
【請求項４】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置。
【請求項５】
生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成装置であって、
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、
前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出手段と、
前記基準スポット抽出手段により抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化手段と、
前記正規化手段により生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張手段と、
前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、
前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出手段と、
を備え、前記伸張手段において伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出手段および前記特徴値算出手段において算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする変換情報作成装置。
【請求項６】
前記指標値算出手段は、伸張スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする請求項５記載の変換情報作成装置。
【請求項７】
前記特徴値算出手段は、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置。
【請求項８】
前記特徴値算出手段は、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置。
【請求項９】
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出ステップと、
前記飽和スポット抽出ステップにて抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、
記憶手段に予め記憶された、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を参照して、前記指標値算出ステップにて算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得ステップと、
を具備し、前記特徴値取得ステップにより取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする生化学情報解析方法。
【請求項１０】
前記指標値算出ステップは、
飽和スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、
飽和スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、
前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、
を具備することを特徴とする請求項９記載の生化学情報解析方法。
【請求項１１】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法。
【請求項１２】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法。
【請求項１３】
生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成方法であって、
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出ステップと、
前記基準スポット抽出ステップにて抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化ステップと、
前記正規化ステップにて生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張ステップと、
前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、
前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出ステップと、
を具備し、前記伸張ステップにおいて伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出ステップおよび前記特徴値算出ステップにおいて算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする変換情報作成方法。
【請求項１４】
前記指標値算出ステップは、
伸張スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、
伸張スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、
前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、
を具備することを特徴とする請求項１３記載の変換情報作成方法。
【請求項１５】
前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法。
【請求項１６】
前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法。
【請求項１】
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、
前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出手段と、
前記飽和スポット抽出手段により抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、
飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記変換情報を参照して、前記指標値算出手段により算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得手段と、
を備え、前記特徴値取得手段により取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする生化学情報解析装置。
【請求項２】
前記指標値算出手段は、飽和スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする請求項１記載の生化学情報解析装置。
【請求項３】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置。
【請求項４】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の生化学情報解析装置。
【請求項５】
生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成装置であって、
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを撮影して画像データを生成する画像取得手段と、
前記画像取得手段により生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出手段と、
前記基準スポット抽出手段により抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化手段と、
前記正規化手段により生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張手段と、
前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出手段と、
前記伸張手段により生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出手段と、
を備え、前記伸張手段において伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出手段および前記特徴値算出手段において算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする変換情報作成装置。
【請求項６】
前記指標値算出手段は、伸張スポットの画像データを第１の閾値および前記第１の閾値とは異なる第２の閾値でそれぞれ２値化して、前記第１および第２の閾値以上となる領域の画素数をそれぞれ計数し、その画素数比を指標値として算出することを特徴とする請求項５記載の変換情報作成装置。
【請求項７】
前記特徴値算出手段は、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置。
【請求項８】
前記特徴値算出手段は、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載の変換情報作成装置。
【請求項９】
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和した飽和スポットの画像データを抽出する飽和スポット抽出ステップと、
前記飽和スポット抽出ステップにて抽出された飽和スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて飽和スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、
記憶手段に予め記憶された、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を参照して、前記指標値算出ステップにて算出された指標値から、飽和スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を取得する特徴値取得ステップと、
を具備し、前記特徴値取得ステップにより取得された特徴値から、飽和スポットのピーク輝度値を求めることを特徴とする生化学情報解析方法。
【請求項１０】
前記指標値算出ステップは、
飽和スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、
飽和スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、
前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、
を具備することを特徴とする請求項９記載の生化学情報解析方法。
【請求項１１】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法。
【請求項１２】
飽和スポットの特徴値は、飽和スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比であることを特徴とする請求項９もしくは１０のいずれかに記載の生化学情報解析方法。
【請求項１３】
生化学情報解析装置が備える記憶手段に、飽和スポットの輝度分布の拡がりに対する高さの関係を表す変換情報を記憶させる変換情報作成方法であって、
発光性質もしくは蛍光性質を有する検体を定着した複数のスポットを配列したマイクロアレイを画像取得手段により撮影して画像データを生成する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにて生成された画像データから、輝度値の飽和してない基準スポットの画像データを抽出する基準スポット抽出ステップと、
前記基準スポット抽出ステップにて抽出された基準スポットの画像データの輝度値を、前記画像取得手段の飽和輝度値で正規化して、正規化スポットの画像データを生成する正規化ステップと、
前記正規化ステップにて生成された正規化スポットの画像データの輝度値を所定倍して伸張した伸張スポットの画像データを生成する伸張ステップと、
前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データを所定の閾値で２値化して、その所定の閾値以上となる領域の画素数を計数し、その画素数を用いて伸張スポットの輝度分布の拡がりを指標する指標値を算出する指標値算出ステップと、
前記伸張ステップにて生成された伸張スポットの画像データから、伸張スポットの輝度分布の高さに関する情報である特徴値を算出する特徴値算出ステップと、
を具備し、前記伸張ステップにおいて伸張量を変化させて伸張スポットの画像データを生成し、その伸張スポットごとに、前記指標値算出ステップおよび前記特徴値算出ステップにおいて算出された指標値および特徴値を前記変換情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする変換情報作成方法。
【請求項１４】
前記指標値算出ステップは、
伸張スポットの画像データを第１の閾値で２値化して、前記第１の閾値以上となる領域の画素数を計数する第１の計数ステップと、
伸張スポットの画像データを前記第１の閾値とは異なる第２の閾値で２値化して、前記第２の閾値以上となる領域の画素数を計数する第２の計数ステップと、
前記第１と第２の計数ステップにて得た画素数の比を指標値として算出する画素数比算出ステップと、
を具備することを特徴とする請求項１３記載の変換情報作成方法。
【請求項１５】
前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットのピーク輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法。
【請求項１６】
前記特徴値算出ステップでは、伸張スポットの平均輝度値と前記画像取得手段の飽和輝度値との比を特徴値として算出することを特徴とする請求項１３もしくは１４のいずれかに記載の変換情報作成方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１５６８２４（Ｐ２００９−１５６８２４Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３８３９６（Ｐ２００７−３３８３９６）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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