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JP2006300795A - Biological information measuring device and method, program, and recording medium - Google Patents

Biological information measuring device and method, program, and recording medium Download PDF

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JP2006300795A
JP2006300795A JP2005124562A JP2005124562A JP2006300795A JP 2006300795 A JP2006300795 A JP 2006300795A JP 2005124562 A JP2005124562 A JP 2005124562A JP 2005124562 A JP2005124562 A JP 2005124562A JP 2006300795 A JP2006300795 A JP 2006300795A
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JP
Japan
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intensity
biological material
excitation light
hybridization
measurement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005124562A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Oto
康紀 大戸
Atsumi Tsujimoto
敦美 辻本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】反応領域において生じたハイブリダイズの状態を測定するために用いる励起光の強度を、ユーザによる入力によらずに設定することができるようにする。
【解決手段】 DNAチップ11の各スポット12において生じたハイブリダイズ量を測定するためのスキャンは、プリスキャンと本スキャンに分けて行われる。プリスキャンは、本スキャンで用いられる励起光の強度を決定するために必要な各スポット12の蛍光強度(ハイブリダイズ量)を検出するための精度の低いスキャンであり、本スキャンは、プリスキャンの結果から決定された強度の励起光を用いて行われる精度の高いスキャンである。本スキャンにおいては、例えば、測定対象のスポット毎に異なる強度の励起光が用いられる。本発明は、DNAチップの蛍光強度を測定する装置に適用することができる。
【選択図】図1
An intensity of excitation light used for measuring a state of hybridization generated in a reaction region can be set without depending on an input by a user.
A scan for measuring the amount of hybridization generated at each spot 12 of a DNA chip 11 is performed separately for a pre-scan and a main scan. The pre-scan is a low-accuracy scan for detecting the fluorescence intensity (hybridization amount) of each spot 12 necessary for determining the intensity of excitation light used in the main scan. This is a highly accurate scan performed using excitation light having an intensity determined from the result. In the main scan, for example, excitation light having different intensity is used for each spot to be measured. The present invention can be applied to an apparatus for measuring the fluorescence intensity of a DNA chip.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、生体情報測定装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、反応領域において生じたハイブリダイズの状態を測定するために用いる励起光の強度を、ユーザによる入力によらずに設定することができるようにした生体情報測定装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。   The present invention relates to a biological information measuring apparatus and method, a program, and a recording medium, and in particular, sets the intensity of excitation light used for measuring the state of hybridization that has occurred in a reaction region, regardless of user input. The present invention relates to a biological information measuring apparatus and method, a program, and a recording medium.

近年、DNA(deoxyribonucleic acid)チップ若しくはDNAマイクロアレイ(以下、本明細書では両者を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。   In recent years, a DNA (deoxyribonucleic acid) chip or a DNA microarray (hereinafter simply referred to as a DNA chip when it is not necessary to distinguish between them) has been put into practical use. A DNA chip is a DNA chip in which various and many DNA oligo chains are integrated and immobilized on a substrate surface as nucleic acids for detection. Comprehensive analysis of gene expression in collected cells by detecting hybridization between probes immobilized on spots on the substrate surface and targets in samples collected from cells using a DNA chip Can do.

DNAチップを用いた遺伝子発現解析におけるハイブリダイゼーション検出技術の向上に伴い、単に、遺伝子発現の有無を検出するだけでなく、遺伝子発現量の定量的な測定が可能になりつつある。例えば、ハイブリダイゼーション検出の際に蛍光強度を定量的に測定することにより、遺伝子発現量を示す定量的な数値を取得する技術は、一部実用化されている。   With the improvement of hybridization detection technology in gene expression analysis using a DNA chip, it is becoming possible not only to detect the presence or absence of gene expression but also to quantitatively measure the gene expression level. For example, a technique for obtaining a quantitative numerical value indicating a gene expression level by quantitatively measuring fluorescence intensity at the time of hybridization detection has been partially put into practical use.

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。
特開2002−71688号公報 特表2002−267668号公報 特開2003−28862号公報
For example, Patent Documents 1 to 3 are prior art documents related to a method for analyzing and correcting a gene expression level obtained with a DNA chip or the like.
JP 2002-71688 A JP 2002-267668 Gazette JP 2003-28862 A

ところで、蛍光強度を定量的に測定するために用いられる発現プロファイル画像(DNAチップ上に励起光を照射し、発生した蛍光をスキャンした画像)を得るための、その励起光の強度は観察者(ユーザ)により設定されるようになされており、このことが、ハイブリダイゼーションの検出結果の信頼性を低下させるとともに、発現プロファイル画像の解析全体を通したときの律速部位になっているという問題があった。   By the way, the intensity of the excitation light used to obtain an expression profile image (an image obtained by irradiating the DNA chip with excitation light and scanning the generated fluorescence) used to quantitatively measure the fluorescence intensity is determined by the observer ( This causes a problem that the reliability of the hybridization detection result is lowered and the rate-determining site when the entire analysis of the expression profile image is performed. It was.

すなわち、観察者が励起光強度を設定することから、発現プロファイル画像に、ひいては発現プロファイル画像を用いた測定結果に、人的なノイズが含まれ、また、適切な強度を設定するのに時間がかかることになる。   In other words, since the observer sets the excitation light intensity, human noise is included in the expression profile image, and thus the measurement result using the expression profile image, and it takes time to set an appropriate intensity. It will take.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、スポット(反応領域)において生じたハイブリダイズの状態を測定するために用いる励起光の強度を、ユーザによる入力によらずに設定することができるようにするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and sets the intensity of excitation light used for measuring the state of hybridization generated in a spot (reaction region) regardless of input by the user. Is to be able to.

本発明の側面は、第1の生体物質と第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、反応領域における第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を記憶する記憶手段と、第1の強度の励起光を用いた第1の測定により得られた蛍光強度から求められる第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズ量と、変換情報とに基づいて、第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定に用いる励起光の強度として、第1の強度より高い第2の強度を決定する決定手段と、決定手段により決定された第2の強度の励起光を用いて第2の測定を行わせる測定制御手段とを備えることを特徴とする生体情報測定装置である。   According to an aspect of the present invention, the first biological material and the second biological material in the reaction region are obtained from the fluorescence intensity obtained when the portion where the first biological material and the second biological material are hybridized is irradiated with excitation light. Is obtained from storage means for storing conversion information that is uniquely obtained for each intensity of excitation light, and fluorescence intensity obtained by the first measurement using the excitation light of the first intensity. Excitation light used for the second measurement of the state of hybridization of the first biological material and the second biological material based on the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material and the conversion information A determination means for determining a second intensity higher than the first intensity, and a measurement control means for performing the second measurement using the excitation light having the second intensity determined by the determination means. Biological information measuring device characterized by It is.

本発明の生体情報測定装置においては、第1の生体物質と第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、反応領域における第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報が記憶され、第1の強度の励起光を用いた第1の測定により得られた蛍光強度から求められる第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズ量と、変換情報とに基づいて、第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定に用いる励起光の強度として、第1の強度より高い第2の強度が決定される。また、決定された第2の強度の励起光を用いて第2の測定が行われる。   In the biological information measuring device of the present invention, the first biological material and the first biological material in the reaction region are obtained from the fluorescence intensity obtained when the portion where the first biological material and the second biological material are hybridized is irradiated with excitation light. Conversion information, which is information for which the amount of hybridization of the two biological substances is uniquely determined for each intensity of excitation light, is stored, and from the fluorescence intensity obtained by the first measurement using the excitation light of the first intensity Excitation used for the second measurement of the hybridized state of the first biological material and the second biological material based on the obtained amount of hybridization between the first biological material and the second biological material and the conversion information As the light intensity, a second intensity higher than the first intensity is determined. Further, the second measurement is performed using the excitation light having the determined second intensity.

測定制御手段は、第2の強度を有するとともに、第1の測定に用いられる励起光の照射範囲よりも狭い照射範囲を有する励起光で第2の測定を行わせるようにすることができる。   The measurement control means can cause the second measurement to be performed with the excitation light having the second intensity and having an irradiation range narrower than the irradiation range of the excitation light used for the first measurement.

決定手段は、第1の測定により得られた蛍光強度から求められる第1の生体物質と第2の生体物質のハイブリダイズ量と、変換情報とに基づいて、第2の測定により得られる蛍光強度が、変換情報に設定されている蛍光強度の上限値を超えない強度をとる励起光の強度を、第2の強度として決定するようにすることができる。   The determining means is configured to obtain the fluorescence intensity obtained by the second measurement based on the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material obtained from the fluorescence intensity obtained by the first measurement, and the conversion information. However, the intensity of the excitation light having an intensity not exceeding the upper limit value of the fluorescence intensity set in the conversion information can be determined as the second intensity.

決定手段は、基板上に設けられた反応領域毎に第2の強度を決定し、測定制御手段は、決定手段により決定された第2の強度の励起光を用いて、それぞれの反応領域を対象として第2の測定を行わせるようにすることができる。   The determining unit determines the second intensity for each reaction region provided on the substrate, and the measurement control unit targets each reaction region using the excitation light having the second intensity determined by the determining unit. As a result, the second measurement can be performed.

本発明によれば、反応領域において生じたハイブリダイズの状態を測定するために用いる励起光の強度を、ユーザによる入力によらずに設定することができる。   According to the present invention, the intensity of excitation light used for measuring the state of hybridization that has occurred in the reaction region can be set regardless of input by the user.

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態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実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明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、実施の形態が発明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、その実施の形態が、その発明以外の発明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。   Embodiments of the present invention will be described below. The correspondence relationship between the invention described in this specification and the embodiments of the invention is exemplified as follows. This description is intended to assure that embodiments supporting the claimed invention are described in this specification. Therefore, although there is an embodiment which is described in the embodiment of the invention but is not described here as corresponding to the invention, it means that the embodiment is not It does not mean that it does not correspond to the invention. Conversely, even if an embodiment is described herein as corresponding to an invention, that means that the embodiment does not correspond to an invention other than the invention. Absent.

さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求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。   Further, this description does not mean all the inventions described in this specification. In other words, this description is for the invention described in the present specification and not claimed in this application, i.e., the existence of an invention that will be filed in the future or added by amendment. There is no denial.

請求項1に記載の生体情報測定装置は、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(例えば、プローブ)と、前記第1の生体物質に対してハイブリダイズする第2の生体物質(例えば、ターゲット)とのハイブリダイズの状態を測定する生体情報測定装置であって、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、前記反応領域における前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報(例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式)を記憶する記憶手段(例えば、図1の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式部30)と、第1の強度の励起光を用いた第1の測定(プリスキャン)により得られた蛍光強度から求められる前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量と、前記変換情報とに基づいて、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定(本スキャン)に用いる励起光の強度として、前記第1の強度より高い第2の強度を決定する決定手段(例えば、図1の励起光強度計算部23)と、前記決定手段により決定された前記第2の強度の励起光を用いて前記第2の測定を行わせる測定制御手段(例えば、図1のコントロール部43)とを備えることを特徴とする。   The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein a second biological material (for example, a probe) fixed to a reaction region provided on a substrate and a second biological material that hybridizes to the first biological material. A biological information measuring device for measuring the state of hybridization with a biological material (for example, a target) when the portion where the first biological material and the second biological material are hybridized is irradiated with excitation light Conversion information (for example, fluorescence intensity), which is information that is uniquely determined for each intensity of excitation light, from the fluorescence intensity obtained in the reaction region, the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material in the reaction region. -In the first measurement (prescan) using the storage means (for example, the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula part 30 in FIG. 1) for storing the hybridization amount conversion formula and the excitation light having the first intensity. Based on the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material determined from the obtained fluorescence intensity, and the conversion information, the first biological material and the second biological material Determining means for determining a second intensity higher than the first intensity as the intensity of the excitation light used for the second measurement (main scan) of the hybridized state (for example, the excitation light intensity calculation unit 23 in FIG. 1) And a measurement control means (for example, the control unit 43 in FIG. 1) that performs the second measurement using the excitation light having the second intensity determined by the determination means.

請求項5に記載の生体情報処理処理方法は、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(例えば、プローブ)と、前記第1の生体物質に対してハイブリダイズする第2の生体物質(例えば、ターゲット)とのハイブリダイズの状態を測定する生体情報測定方法であって、第1の強度の励起光を用いた第1の測定(プリスキャン)により得られた蛍光強度から求められる前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量と、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、前記反応領域における前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報(例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式)とに基づいて、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定(本スキャン)に用いる励起光の強度として、前記第1の強度より高い第2の強度を決定する決定ステップ(例えば、図6のステップS23)と、前記決定ステップの処理により決定された前記第2の強度の励起光を用いて前記第2の測定を行わせる測定制御ステップ(例えば、図6のステップS24)とを含むことを特徴とする。   The biological information processing method according to claim 5, wherein a first biological material (for example, a probe) fixed to a reaction region provided on a substrate is hybridized with the first biological material. Fluorescence intensity obtained by a first measurement (prescan) using excitation light having a first intensity, which is a biological information measurement method for measuring the state of hybridization with two biological substances (for example, a target) Obtained when the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material determined from the above and the portion where the first biological material and the second biological material are hybridized are irradiated with excitation light. From the fluorescence intensity, conversion information (for example, fluorescence intensity−high) is obtained by uniquely determining the amount of hybridization between the first biological substance and the second biological substance in the reaction region for each intensity of excitation light. The first intensity as the intensity of the excitation light used for the second measurement (main scan) of the hybridized state of the first biological substance and the second biological substance based on the conversion amount conversion formula) A determination step (for example, step S23 in FIG. 6) for determining a higher second intensity, and the second measurement is performed using the excitation light having the second intensity determined by the processing of the determination step. And a measurement control step (for example, step S24 in FIG. 6).

請求項6に記載のプログラム、および請求項7に記載の記録媒体に記録されているプログラムにおいても、各ステップが対応する実施の形態(但し一例)は、請求項5に記載の生体情報測定方法と同様である。   In the program according to claim 6 and the program recorded on the recording medium according to claim 7, the embodiment (however, an example) to which each step corresponds corresponds to the biological information measuring method according to claim 5. It is the same.

ここで、本明細書において使用する用語の意味を説明する。   Here, the meanings of terms used in this specification will be described.

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。   A probe refers to a biological substance fixed on a bioassay substrate such as a DNA chip, which reacts biologically with a target.

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。   The target refers to a biological material that bioreacts with a biological material fixed on a bioassay substrate such as a DNA chip.

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。   Biological substances include genes generated in vivo such as proteins, nucleic acids, and sugars, as well as genes having mutually complementary base sequences or substances derived therefrom.

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。   Biological reaction means that two or more biological substances react biochemically. A typical example is hybridization.

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。   Hybridization refers to a complementary strand (double strand) forming reaction between nucleic acids having a complementary base sequence structure.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部30、並びに機械的学習部31により構成されている。   FIG. 1 illustrates a configuration example of a biological information processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The biological information processing apparatus 1 includes a DNA chip 11, a pickup unit 21, a fluorescence intensity acquisition unit 22, an excitation light intensity calculation unit 23, a hybridization amount estimation unit 24, an expression amount calculation unit 25, a standardization unit 26, an output unit 27, It comprises an expression profile data storage unit 28, a user interface (UI) unit 29 having a display unit 29A, a fluorescence intensity-hybridization amount conversion type storage unit 30, and a mechanical learning unit 31.

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。   The DNA chip 11 has a spot 12 and a guide 13. FIG. 2 shows a more detailed configuration example of the DNA chip 11.

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、直線上の開始位置ガイド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。   The DNA chip 11 has an expression analysis reaction vessel 101 and a cell number counting reaction vessel 102 on the substrate 11A. A linear start position guide 13A is provided at the lower end of the substrate 11A in the drawing, and an end position guide 13B is provided at the upper end of the substrate 11A. Specifically, the guide 13 shown in FIG. 1 includes a start position guide 13A and an end position guide 13B.

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。   The expression analysis reaction tank 101 and the cell number counting reaction tank 102 are arranged between the start position guide 13A and the end position guide 13B.

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。   In the expression analysis reaction tank 101, a plurality of spots 12 as reaction regions are formed, and in each spot 12, a hybridization verification probe 111 as a biological material (first biological material), an expression analysis A probe 112 and an expression standardization control probe 113 are fixed. When a sample is dropped into the expression analysis reaction tank 101, a target 111A as a biological material (second biological material) having a base having a complementary structure to the base is hybridized to the hybridization verification probe 111. To do. Similarly, the target 112A as a biological material (second biological material) having a base having a complementary structure to the base is hybridized to the expression analysis probe 112. In addition, the expression standardization control probe 113 is hybridized with a target 113A as a biological material (second biological material) having a base complementary to the base.

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。   In the cell number counting reaction tank 102, a hybridization verification probe 114 as a biological material (first biological material) and a cell number counting control probe 115 are respectively attached to a spot 12 as a reaction region. When a sample is dropped into the cell number counting reaction tank 102, a target 114A as a biological material (second biological material) having a base complementary to the base is hybridized to the hybridization verification probe 114. The target 115A as a biological material (second biological material) having a base complementary to the base hybridizes with the control probe 115 for counting the number of cells.

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。   An intercalator 116 is bonded to a probe and a target as a hybridized (bioreacted) biological material. The intercalator 116 generates fluorescence when irradiated with excitation light.

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。   FIG. 2 shows a state in which the target is hybridized to each probe as described above. In FIG. 2, for convenience, only one probe is shown for one spot 12, but actually, a plurality of probes of the same type are fixed to one spot 12. Further, in each reaction tank, an arbitrary number of spots to which the same type of probe is fixed are arranged at predetermined positions.

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。   The pickup unit 21 shown in FIG. 1 includes a fluorescence intensity acquisition pickup 41, a guide signal acquisition pickup 42, a control unit 43, an objective coordinate calculation unit 44, and a convolution expansion unit 45.

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。   The fluorescence intensity acquisition pickup 41 is a pickup that acquires images of the expression analysis reaction tank 101 and the cell number counting reaction tank 102 of the DNA chip 11 of FIG. On the other hand, the guide signal acquisition pickup 42 is a pickup for reading the start position guide 13A and the end position guide 13B.

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。   The fluorescence intensity acquisition pickup 41 includes an objective lens 51, a prism 52, a semiconductor laser 53, and a photodiode 54. Laser light (excitation light) emitted from the semiconductor laser 53 is incident on the objective lens 51 via the prism 52, and the objective lens 51 irradiates the incident laser light on the substrate 11A (spot 12). The objective lens 51 also makes the light from the spot 12 incident on the photodiode 54 via the prism 52. A plurality of probes are fixed to each spot 12, and when the probe and the target are hybridized, an intercalator 116 is further coupled to both. That is, when the probe and the target are not hybridized, there is no intercalator 116 between them, and only when they are hybridized, there is an intercalator 116 between them. The intercalator 116 generates fluorescence when irradiated with excitation light. The fluorescence condensed by the objective lens 51 is separated from the excitation light by the prism 52 and is incident on the photodiode 54.

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。   The greater the amount of hybridization, the greater the amount of intercalator 116, and hence the greater the amount of fluorescence generated therefrom. Therefore, it is possible to measure the state of hybridization (obtain information on hybridization) based on the intensity of fluorescence.

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。   The control unit 43 controls the current of the semiconductor laser 53 and adjusts the intensity of the excitation light. Further, the control unit 43 reads the output (current amount change) of the photodiode 54.

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。   The convolution developing unit 45 receives a signal based on the change in the amount of current output from the photodiode 54 from the control unit 43, and generates image data in units of pixels.

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。   The guide signal acquisition pickup 42 includes an objective lens 61, a prism 62, a semiconductor laser 63, and a photodiode 64. The semiconductor laser 63 generates laser light based on control from the control unit 43 (this laser light functions as guide detection light). The prism 62 makes the laser light from the semiconductor laser 63 incident on the objective lens 61, and the objective lens 61 irradiates the substrate 11A with this laser light. The objective lens 61 receives the reflected light from the substrate 11A, and the prism 62 separates the reflected light from the irradiation light and emits it to the photodiode 64. The photodiode 64 photoelectrically converts the reflected light incident from the prism 62 and outputs it as a guide signal to the control unit 43. The control unit 43 outputs the guide signal input from the photodiode 64 to the objective coordinate calculation unit 44. The guides 13 (the start position guide 13A and the end position guide 13B) are formed so that the reflectance is higher (or lower) than other areas of the substrate 11A. The objective coordinate calculation unit 44 determines the positions of the start position guide 13A and the end position guide 13B and the start position guide 13A based on the level of the guide signal supplied from the guide signal acquisition pickup 42 via the control unit 43. The position (coordinates) of the guide signal acquisition pickup 42 moved at a constant speed toward the end position guide 13B is calculated.

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。   The control unit 43 controls the position of the fluorescence intensity acquisition pickup 41 (objective lens 51) based on the position of the guide signal acquisition pickup 42 calculated by the objective coordinate calculation unit 44. The guide signal acquisition pickup 42 and the fluorescence intensity acquisition pickup 41 are fixed to each other in a predetermined positional relationship, and the fluorescence intensity acquisition pickup 41 is arranged between the start position guide 13A and the end position guide 13B in FIG. The guide signal acquisition pickup 42 is disposed at a predetermined position between the start position guide 13A and the end position guide 13B.

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データをハイブリダイズ量推定部24の作成部81に出力する。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。 The fluorescence intensity acquisition unit 22 receives the input of the fluorescence intensity (pf x, y ) from each spot 12 (its coordinates (x, y)) output from the photodiode 54 of the fluorescence intensity acquisition pickup 41, and receives this fluorescence intensity. Is output to the creation unit 81 of the hybridization amount estimation unit 24. The fluorescence intensity acquisition unit 22 also receives control signals for controlling the objective coordinates (x, y), the objective area radius (r), and the excitation light intensity of the objective lens 51 of the fluorescence intensity acquisition pickup 41 on the substrate 11A. Output to 43. The control unit 43 controls the objective lens 51 based on this control signal. Thereby, the objective lens 51 is arranged at predetermined coordinates (x, y) on the substrate 11A, and the radius (objective area radius) (r) of the irradiation range of the laser light emitted from the objective lens 51 becomes a predetermined value. The laser light intensity (excitation light intensity) is adjusted to a predetermined value.

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に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式と、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。   The fluorescence intensity acquisition unit 22 outputs the fluorescence intensity supplied from the control unit 43 to the excitation light intensity calculation unit 23. The excitation light intensity calculation unit 23 is based on the fluorescence intensity-hybridization amount conversion equation stored in the fluorescence intensity-hybridization amount conversion equation storage unit 30 and the fluorescence intensity input from the fluorescence intensity acquisition unit 22 during pre-scanning. Then, the optimum excitation light intensity is calculated, and the excitation light intensity obtained by the calculation is output to the fluorescence intensity acquisition unit 22. During the main scan, the fluorescence intensity acquisition unit 22 controls the current of the semiconductor laser 53 based on the excitation light intensity from the excitation light intensity calculation unit 23, and causes the semiconductor laser 53 to emit excitation light having a predetermined intensity.

ハイブリダイズ量推定部24は、作成部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。   The hybridization amount estimation unit 24 includes a creation unit 81, an image processing unit 82, a verification unit 83, and a hybridization amount calculation unit 84.

作成部81は蛍光強度取得部22からのデータに基づいて、蛍光強度からハイブリダイズ量を一義的に決定する式hybridize(pf)を作成する。画像処理部82は、作成部81より入力された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、DNAチップ11の画像からデブリ(観測を行う上において障害となる物質)の成分を除去し、スポット12毎の画像へ分解する処理を行う。   The creation unit 81 creates an expression hybridize (pf) that uniquely determines the amount of hybridization from the fluorescence intensity based on the data from the fluorescence intensity acquisition unit 22. The image processing unit 82 processes the image data input from the creation unit 81 and outputs the processed image data to the verification unit 83 and the user interface unit 29. The user interface unit 29 displays the image input from the image processing unit 82 on the display unit 29A. The image processing unit 82 removes components of debris (substance that is an obstacle to observation) from the image of the DNA chip 11 based on an input instructed by the user via the user interface unit 29, and the spot 12 A process of disassembling each image is performed.

検証部83は、画像処理部82より入力された画像データのうち、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。   The verification unit 83 verifies that the hybridization is correctly performed based on the amount of hybridization in the spot 12 of the hybridization verification probes 111 and 114 in the image data input from the image processing unit 82.

ハイブリダイズ量計算部84は、ハイブリダイズ値と信頼度の計算を行い、スポット単位でのハイブリダイズ値と信頼度を出力する。   The hybridization amount calculation unit 84 calculates the hybridization value and reliability, and outputs the hybridization value and reliability in spot units.

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。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。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。   The expression level calculation unit 25 estimates the expression level corresponding to the fluorescence intensity by obtaining the binding strength of the target to the probe based on the output from the hybridization level calculation unit 84. The standardization unit 26 performs a standardization process using the expression standardization control probe 113 and the cell number counting control probe 115. The output unit 27 supplies the standardized data to the expression profile data storage unit 28. The expression profile data storage unit 28 stores the data supplied from the output unit 27 as expression profile data. The data stored in the expression profile data storage unit 28 is supplied to the user interface unit 29 as necessary and displayed on the display unit 29A. Data output from the expression level calculation unit 25 is also displayed on the display unit 29A as necessary.

蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部30は、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情報である変換式(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)をあらかじめ記憶している。   The fluorescence intensity-hybridization amount conversion equation storage unit 30 is a conversion equation (information for conversion without necessarily forming an equation) that is information for uniquely determining the relationship between the fluorescence intensity and the corresponding hybridization amount. May be stored in advance.

図3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とハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridizee(pf)の例を示す図である。 Figure 3 is a fluorescence intensity - is a diagram showing an example of a formula hybridize e (pf) which defines the hybridized amount conversion equation fluorescence intensity stored in the storage unit 30 and the hybridized amount relational.

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121乃至124)に基づき一義的に決定される。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121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122、曲線123と、順次励起光強度のレベルが強くなり、最も下側の曲線124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。すなわち、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部30には、蛍光強度からハイブリダイズ量を一義的に求めることのできる蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式が、励起光強度毎に用意される。   As shown in the figure, when the fluorescence intensity is given, the corresponding hybridization amount is uniquely determined based on the function (curves 121 to 124). However, as shown in the figure, the curve 121 shown on the uppermost side in the figure represents the curve when the level of the excitation light intensity is the weakest. Hereinafter, the lower curve 122, the curve 123, and the excitation are sequentially shown. The light intensity level becomes strong, and the lowermost curve 124 represents the curve when the excitation light intensity level is strongest. That is, the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula storage unit 30 is provided with a fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula that can uniquely determine the hybridization amount from the fluorescence intensity for each excitation light intensity.

曲線121乃至124は、いずれも、点線で示す図中左側の端部の領域の部分121A乃至124Aと、図中右側の端部の領域の部分121B乃至124B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量を一義的に決定することが困難になる。   Each of the curves 121 to 124 shows a slight change in the fluorescence intensity in the portion 121A to 124A on the left end portion in the drawing and the portion 121B to 124B on the right end portion in the drawing. Thus, since the amount of hybridization has changed significantly, it is difficult to uniquely determine the amount of hybridization corresponding to the fluorescence intensity in these regions.

したがって、これらの部分121A乃至124A、並びに部分121B乃至124Bから蛍光強度を入力として求められるハイブリダイズ量は信頼度が低いといえることから、例えば、このような信頼度の低い区間を除く、中央の実線の区間だけが、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。   Therefore, since the hybridization amount obtained by inputting the fluorescence intensity from these portions 121A to 124A and the portions 121B to 124B can be said to be low in reliability, for example, in the center except for such a low reliability section. Only the solid line section is used for the calculation of the amount of hybridization corresponding to the fluorescence intensity.

図1の説明に戻り、機械的学習部31は、機械的学習の手段としてのSVM(Support Vector Machine)91とスポット除去パターンデータベース92を有している。SVM91は学習モード時、ユーザインターフェース部29と発現プロファイルデータ記憶部28からのデータに基づいて学習を行い、学習結果をスポット除去パターンデータベース92に記憶させる。SVM91はまた、判定モード時、発現プロファイルデータ記憶部28からのデータを、スポット除去パターンデータベース92に記憶されているパターンに基づいて判定し、その判定結果をハイブリダイズ量計算部84に出力する。   Returning to the description of FIG. 1, the mechanical learning unit 31 includes an SVM (Support Vector Machine) 91 and a spot removal pattern database 92 as means for mechanical learning. In the learning mode, the SVM 91 performs learning based on data from the user interface unit 29 and the expression profile data storage unit 28, and stores the learning result in the spot removal pattern database 92. In the determination mode, the SVM 91 also determines the data from the expression profile data storage unit 28 based on the pattern stored in the spot removal pattern database 92 and outputs the determination result to the hybridization amount calculation unit 84.

遺伝子発現量の定量的な測定は、図4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4の実験過程処理装置131の一部を構成している。   The quantitative measurement of the gene expression level is performed by the experimental process processor 131 shown in FIG. The biological information processing apparatus 1 in FIG. 1 constitutes a part of the experimental process processing apparatus 131 in FIG.

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、発現量計算部25、および機械的学習部31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。   That is, the experimental process processing device 131 includes an adjustment unit 141, a hybridization unit 142, an acquisition unit 143, an expression level estimation unit 144, a standardization unit 145, an output unit 146, and a storage unit 147. Among these, the acquisition unit 143, the expression level estimation unit 144, the standardization unit 145, the output unit 146, and the storage unit 147 are configured by the biological information processing apparatus 1. Specifically, the acquisition unit 143 includes a pickup unit 21, a fluorescence intensity acquisition unit 22, an excitation light intensity calculation unit 23, and a fluorescence intensity-hybridization amount conversion expression storage unit 30, and the expression level estimation unit 144 includes: The hybridizing amount estimating unit 24, the expression amount calculating unit 25, and the mechanical learning unit 31 are configured, the standardizing unit 145 is configured by the standardizing unit 26, the output unit 146 is configured by the output unit 27, and the storage unit 147 is expressed. The profile data storage unit 28 is used.

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。   The adjustment unit 141 adjusts the target. The hybridizing unit 142 performs hybridization between the probe and the target. The acquisition unit 143 acquires the fluorescence intensity. The expression level estimation unit 144 performs expression level estimation processing. The standardization unit 145 standardizes data. The output unit 146 outputs expression profile data. The storage unit 147 stores expression profile data.

次に、図4の実験過程処理装置131の処理を、図5のフローチャートを参照して説明する。   Next, the process of the experimental process processor 131 of FIG. 4 will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初に、ステップS11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。   First, in step S11, the adjustment unit 141 adjusts the target. Specifically, a sample containing cells is taken out, the protein is denatured and removed from the sample, RNA (ribonucleic acid) extraction, fragmentation, DNA (deoxyribonucleic acid) extraction, fragment The target (target 112A for the expression analysis probe 112) is generated.

ステップS12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S11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。   In step S12, the hybridizing unit 142 executes a hybridizing process. Specifically, in the solution containing the target generated in step S11, the targets 111A and 114A for the hybridization verification probes 111 and 114, the target 113A for the expression standardization control probe 113, and the cell count counter A target 115A for the control probe 115 is added, and this solution is dropped into the expression analysis reaction tank 101 and the cell number counting reaction tank 102, whereby the target and the probe are hybridized. Then, the intercalator 116 is introduced and combined with the hybridized target and probe to obtain the DNA chip 11 as shown in FIG. As shown in the figure, in the spot 12 of the expression analysis reaction tank 101, the target 112A is hybridized to the expression analysis probe 112, and the target 113A is hybridized to the expression standardization control probe 113. The target 111A is hybridized with the probe 111 for hybridization verification. And the intercalator 116 has couple | bonded between the probe and target which couple | bonded those double strands.

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。   Similarly, also in the spot 12 of the cell number counting reaction tank 102, the target 114A is hybridized to the hybridization verification probe 114, and the target 115A is hybridized to the cell number counting control probe 115. ing. An intercalator 116 is also coupled between these hybridized probe and target.

ステップS13において、取得部143は蛍光強度を取得する。取得部143により行われる蛍光強度の取得処理については図6のフローチャートを参照して後述するが、この処理において、取得部143を構成する蛍光強度取得部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。   In step S13, the acquisition unit 143 acquires the fluorescence intensity. The fluorescence intensity acquisition process performed by the acquisition unit 143 will be described later with reference to the flowchart of FIG. 6. In this process, the fluorescence intensity acquisition unit 22 that constitutes the acquisition unit 143 receives the fluorescence intensity via the control unit 43. The acquisition pickup 41 is driven to cause the semiconductor laser 53 to emit laser light as excitation light. The excitation light is incident on the objective lens 51 via the prism 52, and the objective lens 51 irradiates the expression analysis reaction tank 101 on the substrate 11A.

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。   The intercalator 116 generates fluorescence when irradiated with excitation light. This fluorescence is collected by the objective lens 51 and is incident on the photodiode 54 via the prism 52. The photodiode 54 outputs a current corresponding to the fluorescence. The control unit 43 causes the convolutional expansion unit 45 to convert a signal corresponding to the current into an image signal, and outputs a signal corresponding to the fluorescence intensity generated by the conversion to the fluorescence intensity acquisition unit 22.

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)。   The control unit 43 moves the position of the objective lens 51 from the start position guide 13A toward the end position guide 13B. At this time, laser light as guide detection light emitted from the semiconductor laser 63 of the guide signal acquisition pickup 42 is incident on the objective lens 61 via the prism 62, and the objective lens 61 irradiates the substrate 11A with this guide detection light. To do. The intensity of the reflected light of the guide detection light increases when it is applied to the start position guide 13A and the end position guide 13B. This reflected light is incident on the prism 62 via the objective lens 61, and is incident on the photodiode 64 from the prism 62. The objective coordinate calculation unit 44 acquires a guide signal from the photodiode 64 via the control unit 43, and on the basis of this signal, the guide signal acquisition pickup 42 (therefore, the fluorescence intensity acquisition pickup 41 integrated therewith). Is located between the start position guide 13A and the end position guide 13B of the substrate 11A. Based on the coordinates, the control unit 43 moves (scans) the guide signal acquisition pickup 42 (fluorescence intensity acquisition pickup 41) from the start position guide 13A to the end position guide 13B at a constant speed.

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。   In this way, the fluorescence intensity acquisition pickup 41 is moved from the start position guide 13A to the end position guide 13B in FIG. 2, and the scanning position is further changed to the start position guide 13A (end position guide 13B). ) In the direction parallel to () in the figure (x-coordinate direction) by one pitch, and similarly, from the start position guide 13A to the end position guide 13B at the new movement position. In this manner, the entire expression analysis reaction tank 101 and cell number counting reaction tank 102 are scanned, and image signals at respective coordinates are output from the fluorescence intensity acquisition pickup 41.

上述したように、発現解析用反応槽101と細胞数計数用反応槽102の全体に対するスキャン(画像の取得)として、プリスキャンと本スキャンの少なくとも2回実行される。プリスキャンは、本スキャンで用いられる励起光の強度を決定するために必要な各スポット12の蛍光強度(ハイブリダイズ量)を検出するための精度の低いスキャンであり、本スキャンは、プリスキャンの結果から決定された強度の励起光を用いて行われる精度の高いスキャンである。本スキャンにおいては、例えば、測定対象のスポット毎に励起光強度が切り替えられ、スキャンが行われる。   As described above, prescan and main scan are executed at least twice as scans (image acquisition) for the entire expression analysis reaction tank 101 and cell number counting reaction tank 102. The pre-scan is a low-accuracy scan for detecting the fluorescence intensity (hybridization amount) of each spot 12 necessary for determining the intensity of excitation light used in the main scan. This is a highly accurate scan performed using excitation light having an intensity determined from the result. In the main scan, for example, the excitation light intensity is switched for each spot to be measured, and the scan is performed.

ステップS14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については、図15のフローチャート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と信頼度の計算が行われ、発現量が計算される。   In step S14, the expression level estimation unit 144 executes an expression level estimation process. The expression level estimation process will be described later with reference to the flowchart of FIG. 15, and the calculation of the hybridization level and the reliability is performed by this process, and the expression level is calculated.

ステップS15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。   In step S15, the standardization unit 145 (standardization unit 26) performs processing for standardizing data. As the standardization, standardization by the expression standardization control probe 113 and standardization by the cell number counting control probe 115 are performed. Standardization by the expression standardization control probe 113 is performed as follows.

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のあらかじ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。   That is, in FIG. 2, the expression standardization control probe 113 is shown only in one place, but actually, this expression standardization control probe 113 is a predetermined predetermined in the expression analysis reaction tank 101. It is distributed and arranged at a plurality of positions (for example, four corners of the expression analysis reaction tank 101 and approximately five at the center). Then, based on the fluorescence value of the expression standardization control probe 113 arranged at each position, a correction curved surface is calculated based on, for example, a B-spline curved surface, and each pixel is calculated based on the fluorescence value obtained by the correction curved surface. Normalization is performed by dividing the fluorescence value. By this normalization, variation in hybridization due to the position of the spot 12 in the reaction tank 101 for expression analysis is corrected.

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。   Further, the standardization by the cell number counting control probe 115 is performed based on the value of the amount of hybridization to the cell number counting control probe 115 (fluorescence value based on the cell number counting control 115). This is done by dividing the fluorescence value of the pixel on the spot 12. As the control probe 115 for calculating the number of cells, a repetitive sequence (for example, Alu sequence for humans) in the genome of the living body from which the expression analysis probe 112 is extracted is used. By this processing, the expression level of the acquired gene can be converted into a value per certain number of cells.

さらに、ステップS16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画像データが、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。   Furthermore, in step S16, the output unit 146 (output unit 27) outputs the expression profile data. Specifically, the image data obtained as described above is supplied to the storage unit 147 (expression profile data storage unit 28) and recorded.

次に、図6のフローチャートを参照して、図5のステップS13において行われる蛍光強度取得処理について説明する。   Next, the fluorescence intensity acquisition process performed in step S13 of FIG. 5 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS21において、コントロール部43は、半導体レーザ53の電流制御を行い、低励起光強度、低解像度によるプリスキャンを行わせる。すなわち、コントロール部43に対しては、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が蛍光強度取得部22から供給されてくる。   In step S <b> 21, the control unit 43 controls the current of the semiconductor laser 53 to perform pre-scanning with low excitation light intensity and low resolution. That is, control signals for controlling the objective coordinates (x, y), the objective area radius (r), and the excitation light intensity are supplied from the fluorescence intensity acquisition unit 22 to the control unit 43.

プリスキャンは低解像度で行われるから、ここで制御される対物面積半径(r)は、本スキャン時に制御される対物面積半径(r)より大きいものとなる。また、プリスキャンは低い強度の励起光で行われるから、ここで制御される励起光強度は、本スキャン時に制御される励起光強度より低いものとなる。   Since the pre-scan is performed at a low resolution, the objective area radius (r) controlled here is larger than the objective area radius (r) controlled during the main scan. In addition, since the pre-scan is performed with low-intensity excitation light, the excitation light intensity controlled here is lower than the excitation light intensity controlled during the main scan.

図7は、DNAチップ11をプリスキャンする様子を示す図である。図7においては、図2のDNAチップ11をその上方から示している。   FIG. 7 is a diagram showing how the DNA chip 11 is pre-scanned. In FIG. 7, the DNA chip 11 of FIG. 2 is shown from above.

白抜き矢印A1に示されるように、プリスキャンは、図7のy軸方向に、すなわち、開始位置ガイド13Aが設けられる側の端部にあたるDNAチップ11の図中下方から、終了位置ガイド13Bが設けられる側の端部にあたるDNAチップ11の図中上方に向けて、順次、励起光の照射位置を変えて行われる。図中の円PSは、プリスキャンで用いる励起光の照射範囲を示す。図7において点線で囲んで示すように、プリスキャンはy軸方向に配列して存在する複数(図7の場合3つ)のスポット12を1単位として行われる。 As indicated by the white arrow A 1 , the pre-scan is performed in the y-axis direction of FIG. This is performed by sequentially changing the irradiation position of the excitation light toward the upper side in the figure of the DNA chip 11 corresponding to the end on the side where the light is provided. A circle PS in the figure indicates an irradiation range of excitation light used in the pre-scan. As shown by being surrounded by a dotted line in FIG. 7, the pre-scan is performed with a plurality of (three in the case of FIG. 7) spots 12 arranged in the y-axis direction as one unit.

1単位のスポット12のスキャンが終了したとき、対象とするスポット12の単位を矢印A3に示すように1ピッチだけずらしたものに変えて、順次、スキャンが行われ、例えば、図7の左端にある1単位のスポット12のスキャンが終了したとき、プリスキャンは終了される。なお、図7のy軸方向に示す実線矢印A2は、ガイド信号取得用ピックアップ42のスキャン位置と方向を示す。 When the scanning of one unit of the spot 12 is completed, the unit of the target spot 12 is changed to one shifted by one pitch as shown by an arrow A 3 , and scanning is performed sequentially. For example, the left end of FIG. When the scanning of one unit of spot 12 is finished, the pre-scan is finished. A solid arrow A 2 shown in the y-axis direction in FIG. 7 indicates the scan position and direction of the guide signal acquisition pickup 42.

図8は、プリスキャン時の励起光の照射範囲について説明する図である。図8においては、スポット12とその近傍を拡大して示している。   FIG. 8 is a diagram for explaining the irradiation range of the excitation light at the time of pre-scanning. In FIG. 8, the spot 12 and its vicinity are shown enlarged.

図8に示されるように、この例においては、点線の円PS1乃至PS5で示すように、スポット121乃至125全体をそれぞれ覆う形でスポット近傍領域が定義され、この領域に、励起光が照射される。スポット近傍領域の半径は、例えば、1つのスポット12の中心から隣接するスポット12の中心までの距離の1/2とされ、同じ位置を重ねてスキャンすることがないようになされている。すなわち、図の距離(半径)R1と距離R2の比は2:1である。 As shown in FIG. 8, in this example, as shown by dotted circles PS 1 to PS 5 , spot neighboring regions are defined so as to cover the entire spots 12 1 to 12 5 , and excitation is performed in this region. Light is irradiated. The radius of the spot vicinity region is, for example, ½ of the distance from the center of one spot 12 to the center of the adjacent spot 12 so that the same position is not overlapped and scanned. That is, the ratio of the distance (radius) R 1 to the distance R 2 in the figure is 2: 1.

図9は、プリスキャンによって得られるシグナル(蛍光強度を表す信号とガイド信号)強度の例を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of signal (signal indicating fluorescence intensity and guide signal) intensity obtained by pre-scanning.

図9において、横軸は時刻、縦軸はシグナル強度を表す。また、信号S1は、例えばフォトダイオード64からコントロール部43に出力されるガイド信号を表し、信号S2は、例えばフォトダイオード54からコントロール部43に出力される電流量(蛍光強度)を表す。 In FIG. 9, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents signal intensity. The signal S 1 represents, for example, a guide signal output from the photodiode 64 to the control unit 43, and the signal S 2 represents, for example, the amount of current (fluorescence intensity) output from the photodiode 54 to the control unit 43.

図9に示すように、図中左側に点線で囲んで示されるガイド信号S1のシグナル強度の変化から、その時刻のスキャン位置に開始位置ガイド13Aがあることが検出され、同様に、右側に点線で囲んで示されるガイド信号S1のシグナル強度の変化から、その時刻のスキャン位置に終了位置ガイド13Bがあることが検出される。上述したように、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、反射率が例えば高くなるように形成されている。 As shown in FIG. 9, it is detected from the change in the signal intensity of the guide signal S 1 surrounded by a dotted line on the left side in the figure that the start position guide 13A is at the scan position at that time, and similarly, on the right side. From the change in the signal intensity of the guide signal S 1 indicated by being surrounded by a dotted line, it is detected that the end position guide 13B is present at the scan position at that time. As described above, the start position guide 13A and the end position guide 13B are formed so that the reflectance is higher than that of the other regions of the substrate 11A, for example.

なお、図9の例においては、ガイド信号S1のシグナル強度の変化から、時刻t1からt2までの間に開始位置ガイド13Aが検出され、時刻t15からt16までの間に終了位置ガイド13Bが検出されている。 In the example of FIG. 9, the start position guide 13A is detected from time t 1 to t 2 and the end position from time t 15 to t 16 from the change in signal intensity of the guide signal S 1. The guide 13B is detected.

また、上述したように、蛍光強度取得用ピックアップ41とガイド信号取得用ピックアップ42の2つのピックアップの相対位置は変化せず、これらは等速移動を行うから、開始位置ガイド13Aが検出された時刻から終了位置ガイド13Bが検出された時刻までの時間と、ピックアップの移動速度とに基づいて、DNAチップ11のy軸方向に配列して設けられる1単位のそれぞれのスポットの位置が特定され、その位置で検出された蛍光強度(信号S2)から、それぞれのスポットの蛍光強度が取得される。 Further, as described above, the relative positions of the two pickups of the fluorescence intensity acquisition pickup 41 and the guide signal acquisition pickup 42 do not change, and they move at a constant speed, so the time when the start position guide 13A is detected. From the time until the end position guide 13B is detected and the moving speed of the pickup, the position of each spot of one unit arranged in the y-axis direction of the DNA chip 11 is specified, The fluorescence intensity of each spot is acquired from the fluorescence intensity (signal S 2 ) detected at the position.

図9の例においては、信号S2のシグナル強度の変化から、時刻t4からt5において、あるスポットの1単位を構成するスポットのうち、開始位置ガイド13Aに最も近い位置にあるスポットが検出されている。同様に、時刻t8からt9において、時刻t4からt5において検出されたスポットの隣(終了位置ガイド13B側)にあるスポットが検出され、時刻t12からt13において、時刻t8からt9において検出されたスポットの隣にあるスポットが検出されている。 In the example of FIG. 9, from the change in the signal intensity of the signal S 2 , the spot closest to the start position guide 13A is detected from the spots constituting one unit of a certain spot from time t 4 to t 5 . Has been. Similarly, in the t 9 from time t 8, it is detected spots from time t 4 to the detected neighboring spot (end position guide 13B side) at t 5, at t 13 from the time t 12, from the time t 8 spot next to the detected spots have been detected in t 9.

なお、時刻t3からt6、時刻t7からt10、時刻t11からt14までの間にそれぞれ示す矢印は、それぞれのスポット12の中心を励起光の照射範囲の中心としたときの、その照射範囲を示す。すなわち、例えば、時刻t3からt4までの間は、それぞれのスポット12の近傍領域(図8の点線の円で示す領域)を表す。 The arrows shown between time t 3 to t 6 , time t 7 to t 10 , and time t 11 to t 14 are those when the center of each spot 12 is the center of the irradiation range of the excitation light. The irradiation range is shown. That is, for example, between time t 3 and time t 4 , a region near each spot 12 (region indicated by a dotted circle in FIG. 8) is represented.

図6の説明に戻り、ステップS22において、コントロール部43は、以上のようにして検出される蛍光強度から、各スポット12における蛍光強度の平均値を求め、求めた平均値を蛍光強度取得部22に出力する。コントロール部43により求められた蛍光強度の平均値は蛍光強度取得部22から励起光強度計算部23に供給される。   Returning to the description of FIG. 6, in step S <b> 22, the control unit 43 obtains the average value of the fluorescence intensity at each spot 12 from the fluorescence intensity detected as described above, and uses the obtained average value for the fluorescence intensity acquisition unit 22. Output to. The average value of the fluorescence intensity obtained by the control unit 43 is supplied from the fluorescence intensity acquisition unit 22 to the excitation light intensity calculation unit 23.

ステップS23において、励起光強度計算部23は、蛍光強度取得部22から供給されてきた蛍光強度と、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に基づいて、本スキャン時に各スポット12のスキャンに用いる励起光強度を計算する。   In step S <b> 23, the excitation light intensity calculation unit 23 calculates the fluorescence intensity supplied from the fluorescence intensity acquisition unit 22 and the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula stored in the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula storage unit 30. Based on the above, the intensity of the excitation light used for scanning each spot 12 during the main scan is calculated.

図10は、励起光強度の計算の例について説明する図である。図10において、図3と同じ部分には同じ符号を付してある。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of calculation of excitation light intensity. 10, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

はじめに、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から読み出した蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式のうち、プリスキャンで用いられた励起光強度における蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式に注目する。蛍光強度取得部22から励起光強度計算部23に対しては、プリスキャンで用いられた励起光の強度を表す情報も出力されている。   First, the excitation light intensity calculation unit 23 includes the fluorescence intensity-hybridization at the excitation light intensity used in the prescan among the fluorescence intensity-hybridization amount conversion expressions read from the fluorescence intensity-hybridization amount conversion expression storage unit 30. Pay attention to the quantity conversion formula. Information indicating the intensity of the excitation light used in the pre-scan is also output from the fluorescence intensity acquisition unit 22 to the excitation light intensity calculation unit 23.

励起光強度計算部23は、注目した蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式を用いて、蛍光強度取得部22から供給されてきたあるスポット12(スポットS1)の蛍光強度MF1から、それに対応するハイブリダイズ量MH1を求める。図10の例においては、蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が曲線121で表される励起光強度を用いて、プリスキャンが行われたものとされている。 The excitation light intensity calculation unit 23 corresponds to the fluorescence intensity MF 1 of a certain spot 12 (spot S 1 ) supplied from the fluorescence intensity acquisition unit 22 using the focused fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula. Determine the amount of hybridization MH 1 . In the example of FIG. 10, the pre-scan is performed using the excitation light intensity whose relationship between the fluorescence intensity and the amount of hybridization is represented by a curve 121.

次に、励起光強度計算部23は、ハイブリダイズ量α1をマージンとして取り、MH1+α1のハイブリダイズ量が、低信頼度区間との境界点のハイブリダイズ量となるような励起光強度における蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式を求める。図10の例においては、MH1+α1のハイブリダイズ量が、低信頼度区間との境界点のハイブリダイズ量となるような励起光強度における蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式は曲線123で表されるものとされている。 Next, the excitation light intensity calculation unit 23 takes the hybridization amount α 1 as a margin, and the excitation light intensity such that the hybridization amount of MH 1 + α 1 becomes the hybridization amount at the boundary point with the low reliability interval. The fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula is determined. In the example of FIG. 10, the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula at the excitation light intensity such that the hybridizing amount of MH 1 + α 1 becomes the hybridizing amount at the boundary point with the low confidence interval is represented by a curve 123. It is supposed to be done.

後述するように、蛍光強度取得部22から蛍光強度が供給されてきたスポットS1を対象とする本スキャンでは、この曲線123の励起光強度が用いられる。 As will be described later, the excitation light intensity of the curve 123 is used in the main scan for the spot S 1 to which the fluorescence intensity has been supplied from the fluorescence intensity acquisition unit 22.

図11は、励起光強度の計算の他の例について説明する図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining another example of calculation of excitation light intensity.

あるスポット12(スポットS2)の蛍光強度MF2が供給されてきたとき、励起光強度計算部23は、上述したようにして、プリスキャンで用いた励起光強度における蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式に注目し、蛍光強度取得部22から供給されてきた蛍光強度MF2に対応するハイブリダイズ量MH2を求める。 When the fluorescence intensity MF 2 of a certain spot 12 (spot S 2 ) has been supplied, the excitation light intensity calculation unit 23 converts the fluorescence intensity-hybridization amount at the excitation light intensity used in the prescan as described above. Paying attention to the equation, the amount of hybridization MH 2 corresponding to the fluorescence intensity MF 2 supplied from the fluorescence intensity acquisition unit 22 is obtained.

また、励起光強度計算部23は、ハイブリダイズ量α2をマージンとして取り、MH2+α2のハイブリダイズ量が、低信頼度区間との境界点のハイブリダイズ量となるような励起光強度における蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式として図11に示す曲線124で表されるものを求め、この曲線124の励起光強度を、スポットS2の本スキャン時に用いる励起光強度として選択する。 Further, the excitation light intensity calculation unit 23 takes the hybridization amount α 2 as a margin, and the excitation light intensity is such that the hybridization amount of MH 2 + α 2 becomes the hybridization amount at the boundary point with the low reliability interval. the fluorescence intensity - seeking those represented as hybridized weight conversion equation in the curve 124 shown in FIG. 11, the excitation light intensity of the curve 124 is selected as the excitation light intensity used during the main scanning spot S 2.

以上のようにして励起光強度計算部23により求められた各スポット12の励起光強度は蛍光強度取得部22を介してコントロール部43に出力され、本スキャン時に用いられる。   The excitation light intensity of each spot 12 obtained by the excitation light intensity calculation unit 23 as described above is output to the control unit 43 via the fluorescence intensity acquisition unit 22 and used during the main scan.

このように、本スキャンで用いられる励起光の強度が、ユーザによる操作によらずに、装置により自動的に設定されるようにしたため、ユーザ自らが設定したときに生じることのある人的なノイズが測定結果に含まれるといったことが防止される。また、それにより、測定結果の信頼度が低下してしまうことが防止される。   As described above, since the intensity of the excitation light used in the main scan is automatically set by the apparatus without being operated by the user, human noise that may occur when the user himself sets the noise. Is not included in the measurement result. Moreover, it prevents that the reliability of a measurement result falls.

さらに、ユーザが励起光の強度を調整する必要がないことから、調整にかかる時間の分だけ、測定結果の一連の解析過程を迅速に終わらせることが可能になる。   Furthermore, since it is not necessary for the user to adjust the intensity of the excitation light, a series of analysis processes of measurement results can be quickly completed by the time required for the adjustment.

また、1つのスポット12の蛍光強度を得ようとする場合、通常、そのスポット12を照射する励起光の強度が高い方が、測定可能な蛍光強度のダイナミックレンジを確保するという点からは好ましく、プリスキャンにより得られた蛍光強度から本スキャン時の励起光の強度が以上のようにして選択されることにより、それが可能となる。例えば、図10の曲線121により蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が表される強度の励起光より、曲線123により蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が表される強度の励起光を用いた方が、測定可能な蛍光強度の範囲(高信頼度区間)が広い。   In addition, when trying to obtain the fluorescence intensity of one spot 12, normally, the higher the intensity of the excitation light that irradiates the spot 12, it is preferable in terms of ensuring a dynamic range of measurable fluorescence intensity, This can be achieved by selecting the intensity of the excitation light during the main scan as described above from the fluorescence intensity obtained by the pre-scan. For example, it is better to use excitation light having an intensity whose relationship between the fluorescence intensity and the hybridization amount is represented by the curve 123 than excitation light having an intensity whose relationship between the fluorescence intensity and the hybridization amount is represented by the curve 121 in FIG. Wide range of measurable fluorescence intensity (high reliability interval).

また、プリスキャンにより得られた蛍光強度と、蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式とに基づいて決定されたハイブリダイズ量に、マージンをとって、本スキャンに用いる励起光の強度が選択されるようにしたため、本スキャンにより得られた蛍光強度と蛍光強度-ハイブリダイズ量変換式に基づいて求められるハイブリダイズ量が、低信頼度区間内のものとなってしまうことが防止される。すなわち、プリスキャンで検出されたハイブリダイズ量には誤差があることがあり(実際のハイブリダイズ量より少なく検出されることがあり)、この誤差を考慮して本スキャンで用いる励起光の強度が決定されることにより、本スキャンで検出されたハイブリダイズ量が飽和してしまうこと(高信頼度区間を超えて低信頼度区間に入ってしまうこと)を防止することができる。   In addition, the intensity of excitation light used for the main scan is selected by taking a margin for the amount of hybridization determined based on the fluorescence intensity obtained by the pre-scan and the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula. Therefore, the hybridization amount obtained based on the fluorescence intensity and the fluorescence intensity-hybridization amount conversion formula obtained by the main scan is prevented from being within the low reliability interval. That is, there may be an error in the amount of hybridization detected in the pre-scan (it may be detected less than the actual amount of hybridization), and the intensity of the excitation light used in the main scan should be considered in consideration of this error. By being determined, it is possible to prevent the amount of hybridization detected in the main scan from being saturated (ie, entering the low reliability interval beyond the high reliability interval).

図6のステップS24において、コントロール部43は、以上のようにして得られた励起光強度を有するとともに、高い解像度を有する励起光で本スキャンを行う。   In step S24 of FIG. 6, the control unit 43 performs the main scan with excitation light having the excitation light intensity obtained as described above and high resolution.

図12は、DNAチップ11を本スキャンする様子を示す図である。図7と同じ部分には同じ符号を付してある。   FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the DNA chip 11 is actually scanned. The same parts as those in FIG.

矢印A1に示されるように、本スキャンも、図12のy軸方向に、順次、スキャン位置を変えて行われる。図中の円DSは、本スキャンで用いられる励起光の照射範囲を示す。円DSに示すように、本スキャン時の励起光の照射範囲はプリスキャン時の励起光の照射範囲より狭く、これにより、より高解像度の測定結果が得られる。例えば、図12の左端にある1単位のスポット12のスキャンが終了したとき、本スキャンは終了される。 As indicated by the arrow A 1, the scan or in the y-axis direction in FIG. 12, sequentially carried out by changing the scanning position. A circle DS in the figure indicates an irradiation range of excitation light used in the main scan. As indicated by the circle DS, the irradiation range of the excitation light during the main scan is narrower than the irradiation range of the excitation light during the pre-scan, thereby obtaining a higher resolution measurement result. For example, when the scanning of one unit spot 12 at the left end in FIG. 12 is finished, the main scanning is finished.

図13は、本スキャンによって得られるシグナル(蛍光強度を表す信号とガイド信号)強度の例を示す図である。図9と同じ部分には同じ符号を付してある。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of signal (signal indicating fluorescence intensity and guide signal) intensity obtained by the main scan. The same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.

図13に示されるように、プリスキャン時と較べて高い解像度でスキャンが行われることにより、信号S2から、高い精度で、スポット12の位置を特定することが可能となり、また、蛍光強度を測定することができる。 As shown in FIG. 13, by performing scanning at a higher resolution than in pre-scanning, the position of the spot 12 can be specified from the signal S 2 with high accuracy, and the fluorescence intensity can be determined. Can be measured.

また、プリスキャン時に決定されたそれぞれのスポット12におけるハイブリダイズの量に応じて、スポット12毎に、本スキャンで用いる励起光の強度が決定されることから、本スキャンにより得られる蛍光強度のばらつきを抑えることができる。図13の信号S2に示されるように、3つのスポット12の蛍光強度は、図9のものと較べてばらつきが少ない(上下方向の変動が少ない)。 Further, since the intensity of the excitation light used in the main scan is determined for each spot 12 according to the amount of hybridization in each spot 12 determined at the time of pre-scanning, variation in fluorescence intensity obtained by the main scan is determined. Can be suppressed. As shown in the signal S 2 in FIG. 13, the fluorescence intensity of the three spots 12, (less vertical variation) less variation compared to that of FIG.

図6のステップS25において、コントロール部43は、このようにして得られた各スポット12の蛍光強度をピックアップの移動距離で量子化し、畳み込み分を畳み込み展開部45により展開させてピクセル単位の蛍光強度の情報とした後、得られたピクセル単位の蛍光強度の情報を画像データとして蛍光強度取得部22に出力する。コントロール部43から蛍光強度取得部22に画像データが出力された後、処理は図5のステップS13に戻り、それ以降の処理が行われる。   In step S25 of FIG. 6, the control unit 43 quantizes the fluorescence intensity of each spot 12 obtained in this way by the moving distance of the pickup, and develops the convolution by the convolution expansion unit 45 to cause the fluorescence intensity in units of pixels. After that, the obtained fluorescence intensity information for each pixel is output as image data to the fluorescence intensity acquisition unit 22. After the image data is output from the control unit 43 to the fluorescence intensity acquisition unit 22, the processing returns to step S13 in FIG. 5 and the subsequent processing is performed.

図14は、蛍光強度取得部22により得られる画像データのフォーマットの例を示す図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a format of image data obtained by the fluorescence intensity acquisition unit 22.

画像データは、スポット毎に、本スキャン時の励起光強度、プローブ遺伝子配列を指定するインデックス、1つのスポット全体の画像の縦横のピクセル数、蛍光画像(励起光を照射して撮影した画像)から構成される。このようなフォーマットからなる画像データが蛍光強度取得部22からハイブリダイズ量推定部24に出力され、それに基づいて各種の処理が行われる。   For each spot, the image data is derived from the excitation light intensity at the time of the main scan, the index that specifies the probe gene sequence, the number of vertical and horizontal pixels of the image of the entire spot, and the fluorescence image (image taken by irradiating excitation light). Composed. Image data having such a format is output from the fluorescence intensity acquisition unit 22 to the hybridization amount estimation unit 24, and various processes are performed based thereon.

次に、図15のフローチャートを参照して、図5のステップS14の発現量推定処理について説明する。ステップS31において、作成部81は画像情報(画像データ)を入力する。具体的には、蛍光強度取得部22より画像情報が入力される。   Next, the expression level estimation process in step S14 of FIG. 5 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S31, the creation unit 81 inputs image information (image data). Specifically, image information is input from the fluorescence intensity acquisition unit 22.

ステップS32において、作成部81は、入力された画像情報が複数の励起光強度で撮影した画像の画像情報かを判定する。複数の励起光強度で撮影した画像の画像情報である場合には、ステップS33において、作成部81は、下式(1)乃至(3)に基づいて、蛍光強度からハイブリダイズ量を決定する式hybridize(pf)を作成する。

Figure 2006300795
In step S <b> 32, the creation unit 81 determines whether the input image information is image information of an image captured with a plurality of excitation light intensities. In the case of image information of images captured with a plurality of excitation light intensities, in step S33, the creation unit 81 determines the amount of hybridization from the fluorescence intensity based on the following expressions (1) to (3). Create hybridize (pf).
Figure 2006300795

式(3)中の式hybridizes(pfs)と式hybridizew(pfw)は、それぞれ、得られたデータのうちの、励起光強度が強い方の式hybridizee(pf)と、弱い方の式hybridizee(pf)を表している。 The expressions hybridize s (pf s ) and hybridize w (pf w ) in the expression (3) are respectively the expression hybridize e (pf) having higher excitation light intensity and the weaker one of the obtained data. Represents the hybridize e (pf).

ステップS32において、入力された画像データは、複数の励起光強度で撮影した画像の画像データではないと判定された場合には、ステップS33の処理は実行できないのでスキップされる。   If it is determined in step S32 that the input image data is not image data of an image captured with a plurality of excitation light intensities, the process of step S33 cannot be executed and is skipped.

ステップS34において、画像処理部83は画像処理を行う。この処理により、DNAチップ11の画像からスポット境界を跨ぐデブリ領域が除去され、画像は各スポット毎の画像に分解される。   In step S34, the image processing unit 83 performs image processing. By this process, a debris region straddling the spot boundary is removed from the image of the DNA chip 11, and the image is decomposed into an image for each spot.

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。   In step S35, the verification unit 83 executes a process for verifying hybridization. Specifically, as shown in FIG. 2, a hybridization verification probe 111 is provided in the expression analysis reaction tank 101, and a hybridization verification probe 114 is provided in the cell number counting reaction tank 102, respectively. It is fixed to. As the hybridization verification probes 111 and 114, gene sequences that do not exist in the biological species to be experimented are used. For example, when the experiment target is an animal (when the expression analysis probe 112 is an animal gene), a plant chlorophyll gene is used as the hybridization verification probes 111 and 114, and the targets 111A and 114A are as follows: Its complementary sequence is used.

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、例えばあらかじ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。   That is, as the hybridization verification probes 111 and 114 and the targets 111A and 114A, those that reliably cause hybridization regardless of the hybridization of the expression analysis probe 112 and the target 112A are used. In addition, since a completely different species from that of the experiment target is used, when the hybridization verification probes 111 and 114 are sufficiently hybridized, in this experiment (in the measurement), the hybridization surely occurred. Can be verified. On the contrary, when the hybridization verification probes 111 and 114 are not sufficiently hybridized, there is a possibility that this measurement is an environment in which hybridization is difficult to occur for some reason. Therefore, by measuring the fluorescence value of the hybridization verification probes 111 and 114, if the fluorescence value is equal to or higher than a preset reference value, it is verified that correct hybridization processing is being performed. be able to.

ステップS36において、ハイブリダイズ量計算部84は、例えば、画像データに含まれる蛍光強度と、ステップS33で求められた式hybridize(pf)に基づいてハイブリダイズ量を求めるとともに、求めたハイブリダイズ量の信頼度を所定の方法により求める。   In step S36, the hybridization amount calculation unit 84 obtains a hybridization amount based on, for example, the fluorescence intensity included in the image data and the expression hybridize (pf) obtained in step S33, and determines the obtained hybridization amount. The reliability is obtained by a predetermined method.

ステップS37において、発現量計算部25は、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と信頼度に基づいて、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。その後、処理は図5のステップS14に戻り、それ以降の処理が実行される。   In step S <b> 37, the expression level calculation unit 25 executes a process of calculating the expression level based on the hybridization value and the reliability calculated by the hybridization level calculation unit 84. Based on this processing, the expression level corresponding to the calculated (acquired) fluorescence value is calculated. Thereafter, the process returns to step S14 in FIG. 5, and the subsequent processes are executed.

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。   As described above, the embodiment in the case of measuring the hybridization of the DNA chip has been described. However, the present invention is not limited to the DNA chip. In the case of measuring whether various biological materials are biologically bound to other predetermined biological materials. It is possible to apply to.

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により構成される。   The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. In this case, for example, the biological information processing apparatus 1 is configured by a personal computer as shown in FIG.

図16において、CPU(Central Processing Unit)201は、ROM(Read Only Memory)202に記憶されているプログラム、または記憶部208からRAM(Random Access Memory)203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。RAM203にはまた、CPU201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。   In FIG. 16, a CPU (Central Processing Unit) 201 executes various processes according to a program stored in a ROM (Read Only Memory) 202 or a program loaded from a storage unit 208 to a RAM (Random Access Memory) 203. To do. The RAM 203 also appropriately stores data necessary for the CPU 201 to execute various processes.

CPU201、ROM202、およびRAM203は、バス204を介して相互に接続されている。このバス204にはまた、入出力インタフェース205も接続されている。   The CPU 201, the ROM 202, and the RAM 203 are connected to each other via the bus 204. An input / output interface 205 is also connected to the bus 204.

入出力インタフェース205には、キーボード、マウスなどよりなる入力部206、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207、ハードディスクなどより構成される記憶部208、モデムなどより構成される通信部209が接続されている。通信部209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。   The input / output interface 205 includes an input unit 206 including a keyboard and a mouse, a display including a CRT (Cathode Ray Tube) and an LCD (Liquid Crystal display), an output unit 207 including a speaker, and a hard disk. A communication unit 209 including a storage unit 208 and a modem is connected. The communication unit 209 performs communication processing via a network including the Internet.

入出力インタフェース205にはまた、必要に応じてドライブ210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211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208にインストールされる。   A drive 210 is connected to the input / output interface 205 as necessary, and a removable medium 211 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory is appropriately attached, and a computer program read from them is It is installed in the storage unit 208 as necessary.

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。   When a series of processing is executed by software, a program constituting the software executes various functions by installing a computer incorporated in dedicated hardware or various programs. For example, a general-purpose personal computer is installed from a network or a recording medium.

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211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ROM202や、記憶部208に含まれるハードディスクなどで構成される。   As shown in FIG. 16, the recording medium is distributed to provide a program to the user separately from the apparatus main body, and includes a magnetic disk (including a floppy disk) on which the program is recorded, an optical disk (CD- It is not only composed of removable media 211 consisting of ROM (compact disk-read only memory), DVD (digital versatile disk), magneto-optical disk (including MD (mini-disk)), or semiconductor memory. The program is provided with a ROM 202 in which a program is recorded and a hard disk included in the storage unit 208, which is provided to the user in a state of being incorporated in the apparatus main body in advance.

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。   In the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in chronological order according to the described order, but is not necessarily performed in chronological order. It also includes processes that are executed individually.

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。It is a block diagram showing the example of a structure of the biometric information processing apparatus as embodiment of this invention. DNAチップの構成例を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structural example of a DNA chip. 蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between fluorescence intensity and the amount of hybridization. 実験過程処理装置の構成例を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structural example of an experimental process processing apparatus. 実験過程の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of an experiment process. 蛍光強度取得処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a fluorescence intensity acquisition process. DNAチップをプリスキャンする様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a DNA chip is pre-scanned. プリスキャン時の励起光の照射範囲について説明する図である。It is a figure explaining the irradiation range of the excitation light at the time of a pre scan. プリスキャンによって得られるシグナル強度の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal strength obtained by prescan. 励起光強度の計算の例について説明する図である。It is a figure explaining the example of calculation of excitation light intensity | strength. 励起光強度の計算の他の例について説明する図である。It is a figure explaining other examples of calculation of excitation light intensity. DNAチップを本スキャンする様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a DNA chip is actually scanned. 本スキャンによって得られるシグナル強度の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal intensity | strength obtained by this scanning. 画像データのフォーマットの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the format of image data. 発現量推定処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an expression level estimation process. 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。And FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a personal computer.

符号の説明Explanation of symbols

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 作成部, 82 画像処理部, 83 検証部, 84 ハイブリダイズ量計算部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biological information processing apparatus, 11 DNA chip, 21 Pickup part, 22 Fluorescence intensity acquisition part, 23 Excitation light intensity calculation part, 24 Hybridization amount estimation part, 25 Expression amount calculation part, 28 Expression profile data storage part, 29 User interface , 30 fluorescence intensity-hybridization amount conversion type storage unit, 81 creation unit, 82 image processing unit, 83 verification unit, 84 hybridization amount calculation unit

Claims (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ハイブリダイズする第2の生体物質とのハイブリダイズの状態を測定する生体情報測定装置において、
前記第1の生体物質と前記第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、前記反応領域における前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を記憶する記憶手段と、
第1の強度の励起光を用いた第1の測定により得られた蛍光強度から求められる前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量と、前記変換情報とに基づいて、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定に用いる励起光の強度として、前記第1の強度より高い第2の強度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記第2の強度の励起光を用いて前記第2の測定を行わせる測定制御手段と
を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
In a biological information measuring apparatus for measuring the state of hybridization between a first biological material fixed on a reaction region provided on a substrate and a second biological material that hybridizes to the first biological material ,
From the fluorescence intensity obtained when the portion where the first biological material and the second biological material are hybridized is irradiated with excitation light, the first biological material and the second biological material in the reaction region Storage means for storing conversion information, which is information for which the amount of hybridization is uniquely determined for each intensity of excitation light;
Based on the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material determined from the fluorescence intensity obtained by the first measurement using the excitation light of the first intensity, and the conversion information, Determining means for determining a second intensity higher than the first intensity as the intensity of the excitation light used for the second measurement of the hybridized state of the first biological substance and the second biological substance;
And a measurement control unit that performs the second measurement using the excitation light having the second intensity determined by the determination unit.
前記測定制御手段は、前記第2の強度を有するとともに、前記第1の測定に用いられる励起光の照射範囲よりも狭い照射範囲を有する励起光で前記第2の測定を行わせる
ことを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。
The measurement control means causes the second measurement to be performed with excitation light having the second intensity and having an irradiation range narrower than an irradiation range of excitation light used for the first measurement. The biological information measuring device according to claim 1.
前記決定手段は、前記第1の測定により得られた蛍光強度から求められる前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量と、前記変換情報とに基づいて、前記第2の測定により得られる蛍光強度が、前記変換情報に設定されている蛍光強度の上限値を超えない強度をとる励起光の強度を、前記第2の強度として決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。
The determining means is configured to determine whether the second biological material is hybridized based on the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material obtained from the fluorescence intensity obtained by the first measurement, and the conversion information. The intensity of excitation light that takes an intensity that does not exceed the upper limit value of the fluorescence intensity set in the conversion information is determined as the second intensity. The biological information measuring device described.
前記決定手段は、基板上に設けられた反応領域毎に前記第2の強度を決定し、
前記測定制御手段は、前記決定手段により決定された前記第2の強度の励起光を用いて、それぞれの反応領域を対象として前記第2の測定を行わせる
ことを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。
The determining means determines the second intensity for each reaction region provided on the substrate,
The measurement control unit causes the second measurement to be performed for each reaction region using the excitation light having the second intensity determined by the determination unit. Biological information measuring device.
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ハイブリダイズする第2の生体物質とのハイブリダイズの状態を測定する生体情報測定方法において、
第1の強度の励起光を用いた第1の測定により得られた蛍光強度から求められる前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量と、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、前記反応領域における前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報とに基づいて、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定に用いる励起光の強度として、前記第1の強度より高い第2の強度を決定する決定ステップと、
前記決定ステップの処理により決定された前記第2の強度の励起光を用いて前記第2の測定を行わせる測定制御ステップと
を含むことを特徴とする生体情報測定方法。
In a biological information measurement method for measuring a hybridization state between a first biological material fixed in a reaction region provided on a substrate and a second biological material that hybridizes to the first biological material. ,
The amount of hybridization between the first biological material and the second biological material determined from the fluorescence intensity obtained by the first measurement using the excitation light of the first intensity, the first biological material, and the From the fluorescence intensity obtained when the portion where the second biological material is hybridized is irradiated with excitation light, the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material in the reaction region is the intensity of the excitation light. The intensity of excitation light used for the second measurement of the hybridized state of the first biological material and the second biological material based on the conversion information that is uniquely obtained for each time, A determining step of determining a second intensity higher than the intensity of 1;
And a measurement control step of performing the second measurement using the excitation light having the second intensity determined by the processing of the determination step.
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ハイブリダイズする第2の生体物質とのハイブリダイズの状態を測定する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
第1の強度の励起光を用いた第1の測定により得られた蛍光強度から求められる前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量と、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質がハイブリダイズした部分を励起光で照射したときに得られる蛍光強度から、前記反応領域における前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報とに基づいて、前記第1の生体物質と前記第2の生体物質のハイブリダイズの状態の第2の測定に用いる励起光の強度として、前記第1の強度より高い第2の強度を決定する決定ステップと、
前記決定ステップの処理により決定された前記第2の強度の励起光を用いて前記第2の測定を行わせる測定制御ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
A computer executes a process for measuring the state of hybridization between the first biological material fixed in the reaction region provided on the substrate and the second biological material that hybridizes to the first biological material. In the program to let
The amount of hybridization between the first biological material and the second biological material determined from the fluorescence intensity obtained by the first measurement using the excitation light of the first intensity, the first biological material, and the From the fluorescence intensity obtained when the portion where the second biological material is hybridized is irradiated with excitation light, the amount of hybridization between the first biological material and the second biological material in the reaction region is the intensity of the excitation light. The intensity of excitation light used for the second measurement of the hybridized state of the first biological material and the second biological material based on the conversion information that is uniquely obtained for each time, A determining step of determining a second intensity higher than the intensity of 1;
And a measurement control step for performing the second measurement using the excitation light having the second intensity determined by the processing of the determination step.
請求項6に記載のプログラムが記録されている記録媒体。   A recording medium on which the program according to claim 6 is recorded.
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