JP2005149306A - 要素集合データの表示装置及び表示プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のチップ上にハイブリダイズしたターゲット生体高分子の発現量を頻度情報として１つのグラフ上に表示する方法及び装置において、各チップ上の測定データに対する補正計算処理と、低信頼性データの除去処理とを同時に視覚的に行うことができるような手段を備えた表示装置及び表示プログラムを提供する。
【解決手段】 要素集合データに対して要素計算式を適用する要素計算手段と、前記要素計算した要素集合データをグラフに表示するグラフ表示手段と、前記グラフ表示に対してユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースと、を備えた要素集合データ表示装置であって、前記ユーザインタフェースにより、前記要素集合データに適用する要素計算式を変更すると、前記グラフ表示手段は、新たに要素計算された要素集合データをグラフに表示することを特徴とする要素集合データ表示装置。
【選択図】 図８

Description

本発明は、マイクロアレイチップ等から得られるデータ集合をグラフ表示するための要素集合データの表示装置及び表示プログラムに関し、特に、測定データの補正処理及び低信頼性データの除去処理を同時に視覚的に行うことができるような手段を備えた要素集合データの表示装置及び表示プログラムに関するものである。

近年、分子生物学における実験手法の進歩により、マイクロアレイチップなどを用いて、ＤＮＡやＲＮＡを含む生体高分子の存在量を網羅的に測定することが可能となっている。典型的には、放射性同位元素や蛍光色素などにより標識したマイクロアレイチップやＤＮＡチップにおいて、ターゲット生体高分子をハイブリダイズさせた後、チップを放射線解析又は蛍光発光分析することにより、サンプル中におけるターゲット生体高分子の存在量や遺伝子の発現量を測定するハイブリダイゼーション法などが広く知られている。

また、このようなマイクロアレイチップを用いた測定により得られる大量の測定結果データを効率的に処理するためのデータ処理方法及びプログラムが多数作成されている。図９は、そのようなデータ処理方法及びプログラムに従って、測定データに処理を施してターゲット生体高分子の存在量をグラフ表示した例を示す図である。

図９に示す例では、それぞれ異なる蛍光色素（それぞれDye 1、Dye 2により表されている）により標識した２つのＤＮＡチップにおいて、ターゲット生体高分子を含むサンプルをハイブリダイズさせた後、蛍光強度として得られる各測定データを２次元のグラフにプロット表示している。グラフの縦軸はDye 2により標識したチップ上の発現量を、横軸はDye 1により標識したチップ上の発現量を表している。

図９（ａ）のグラフを見ると、特に、低発現量側においては、標識する蛍光色素の種類に依存して蛍光強度が大きく変化していることが分かる。このような場合には、低発現量側の測定データを一定数カットオフしたり、他の補正を行ったりするなどの前処理を行うことにより、測定データ全体としての信頼性を確保することができる。このようにして、チップ上にハイブリダイズしたターゲット生体高分子の発現量を頻度情報として表す２次元ヒストグラムが得られることとなる。

また、特許文献１には、数十塩基から数キロ塩基のゲノムＤＮＡ断片を鋳型として、全ての組み合わせを含む蛍光標識した検出用オリゴヌクレオチドと磁気ビーズ上の蛍光標識したＤＮＡ断片との蛍光励起フローサイトメータ等で検出することにより、既知のみならず未知のＳＮＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ）を高速で解析することができるＳＮＰスコアリングシステム、ＳＮＰスコアリング方法及びＳＮＰスコアリングプログラムが記載されている。

特開２００３−１４６１２号公報

上記において、図９に示す例を挙げて説明したように、蛍光標識を用いたハイブリダイゼーション法などにより取得される測定結果データは、ターゲット生体高分子の発現量に完全に対応したデータではない場合があり、異なる蛍光標識を施した２種類のサンプルを比較して、必要に応じて、発現量の偏りを補正したり検出限界値未満のデータを除去したりする補正を行い、データの信頼性を確保する必要がある。

しかしながら、図９に例示した２次元ヒストグラムでは、信頼性の低いデータとして除去すべきデータの限界値を正確に決定することが困難である。図のようにグラフにプロットした際に、プロットされたデータの近似曲線が曲がり、Dye 1とDye 2の強度の偏りが大きくなっている部分は、低信頼性データとして除去することが考えられるが、これが明確かつ、適切な閾値であるかどうかは定かではない。

また、２種類の異なる蛍光色素で標識したチップ間での発現量の偏りを補正する場合には、それぞれの発現量データに対して適用する補正計算式を様々に変化させながら、適切な補正計算式を模索する必要があるが、この作業によっても除去されるべき低発現量側データは変わってくる。例えば、適用する補正計算式を変更することにより、２次元ヒストグラム表示が図９（ａ）のグラフから図９（ｂ）のグラフに変化するようなことが考えられる。

このため、ユーザは、補正計算式を変更する都度に２次元ヒストグラムを再表示させて、処理結果を確認しなければならず、作業が煩雑となる。ところが、従来の２次元ヒストグラム表示技術では、測定データに適用する補正計算式の選定と、低信頼性データ除去のための閾値等とを同時に表示することは非常に困難であった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、複数のチップ上にハイブリダイズしたターゲット生体高分子の発現量を頻度情報として１つのグラフ上に表示する方法及び装置において、各チップ上の測定データに対する補正計算処理と、低信頼性データの除去処理とを同時に視覚的に行うことができるような手段を備えた表示装置及び表示プログラムを提供しようとするものである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、以下のような要素集合データ表示装置及びプログラムに想到した。

すなわち、本発明は、要素集合データに対して要素計算式を適用する要素計算手段と、前記要素計算した要素集合データをグラフに表示するグラフ表示手段と、前記グラフ表示に対してユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースと、を備えた要素集合データ表示装置であって、前記ユーザインタフェースにより、前記要素集合データに適用する要素計算式が変更されると、前記グラフ表示手段は、新たに要素計算された要素集合データをグラフに表示することを特徴とする要素集合データ表示装置を提供するものである。

本発明は、また、要素集合データに対して要素計算式を適用する要素計算プログラムと、前記要素計算した要素集合データをグラフに表示するグラフ表示プログラムと、前記グラフ表示に対してユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースプログラムと、を備えた要素集合データプログラムであって、前記ユーザインタフェースにプログラムより、前記要素集合データに適用する要素計算式が変更されると、前記グラフ表示プログラムは、新たに要素計算された要素集合データをグラフに表示することを特徴とする要素集合データ表示プログラムを提供するものである。

これにより、ユーザは、動的に変更されるグラフ表示を確認しながら、要素集合データに適用する要素計算式を変更して、最適な要素計算式を模索することができる。

本発明の要素集合データ表示装置又はプログラムにおいて、前記グラフ表示手段又はプログラムは、前記要素計算した要素集合データの頻度値をヒストグラム表示することが可能であり、また、前記要素計算した要素集合データの値をカラーマップ表示することが可能であることを特徴とする。

多数の要素データからなる要素集合データをヒストグラム表示やカラーマップ表示する
ことにより、値分布の特徴が視覚的に理解できるような表示となる。

本発明の要素集合データ表示装置又はプログラムにおいて、前記グラフ表示手段又はプログラムは、前記要素計算した複数の要素集合データを、それぞれ異なる色のカラーマップとして重ね合わせて表示することを特徴とする。

これにより、複数の要素集合データ間でのデータポイントの差異を視覚的に確認できるような表示を行うことができる。

本発明の要素集合データ表示装置又はプログラムにおいて、前記グラフ表示手段又はプログラムは、前記要素計算した要素集合データに上限及び下限の値を適用して表示することが可能であり、前記ユーザインタフェース（プログラム）により、前記閾値が変更されると、前記グラフ表示手段又はプログラムは、新たな閾値を適用して要素集合データをグラフに表示することを特徴とする。

これにより、信頼性の低いデータの除去を、その除去作業がグラフ表示に与える影響を視覚的に確認しながら適切に行うことが可能となる。

本発明の要素集合データ表示装置又はプログラムにおいて、前記グラフ表示手段又はプログラムは、要素集合データのカラーマップ表示において、前記閾値の上限値及び下限値を所定の色で表示するとともに、該上限値及び下限値の間をグラデーション表示することを特徴とする。

これにより、有効範囲内の表示データの値分布の特徴が視覚的に理解できるような表示となる。

本発明の要素集合データ表示装置又はプログラムにおいて、前記グラフ表示手段又はプログラムは、さらに、要素集合データのカラーマップ表示において、閾値の上限値より高いデータポイント及び閾値の下限値より低いデータポイントを他のデータポイントとは異なる色で表示することを特徴とする。

これにより、有効範囲内の表示データと有効範囲外の表示データとを分かりやすく区別して表示することができる。

以上、説明したように、本発明の要素集合データの表示装置及び表示プログラムによれば、複数の要素集合データの頻度情報をヒストグラムやカラーマップによりグラフ表示するとともに、要素集合データに対して施す計算処理やカットオフ処理の結果をユーザに分かりやすく動的にグラフ表示することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の要素集合データの表示装置及び表示プログラムを実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１〜図８は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

以下、本発明の一実施形態として、ハイブリダイゼーション法などの結果データとして得られる要素集合データの表示装置、及びこの表示装置における要素集合データの表示方法の諸態様を説明する。ここで、蛍光強度などの個々の測定データを「要素データ」といい、１つの実験から（１つのマイクロアレイから）得られる複数の要素データの集合を「要素集合データ」というものとする。

図１は、本実施形態の要素集合データ表示装置の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１において、要素集合データ表示装置は、中央処理装置１０１と、プログラムメモリ１０２と、外部記憶装置１０３と、データメモリ１０４と、入力デバイス１０５と、表示装置１０６とを備えている。

中央処理装置１０１は、ＣＰＵやＭＰＵ等から構成され、所定のプログラムに従って、要素集合データ表示装置の他の構成部分の動作やこれらの間でのデータ伝送を制御し、必要な演算を行う処理装置である。

プログラムメモリ１０２は、ＲＯＭやＲＡＭ等、好ましくはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性記憶素子から構成され、要素集合データ表示装置上で稼動するプログラムを格納している。尚、プログラムメモリ１０２は、外部記憶装置１０３の一部に含める構成としてもよい。

外部記憶装置１０３は、ハードディスク装置などの不揮発性の大容量記憶装置から構成され、要素集合データ表示装置において扱う要素集合データや表示データ、各種の設定情報などを記憶している。尚、外部記憶装置１０３は、要素集合データ表示装置の構成に含めず、上記の記憶内容を記憶したＣＤ−ＲやＭＯなどのリムーバブルメディアを代わりに用いてもよい。

データメモリ１０４は、高速にアクセス可能なＲＡＭ等の記憶素子から構成され、要素集合データ表示装置上で実際に要素集合データの表示を行う際に一時的にデータを記憶するワーキングメモリとなるものである。

入力デバイス１０５は、ユーザが要素集合データ表示装置に対して入力操作を行うための装置群を含んで構成されている。表示装置１０６は、一般的なディスプレイ装置を用いればよく、処理された要素集合データが所定の方法で表示されるものである。

その他、要素集合データ表示装置の構成に関しては、上記した構成に限定されるわけではなく、一般的なコンピュータ装置における様々な設計変更を行うことができる。

より詳細には、外部記憶装置１０３は、ハイブリダイゼーション法などの実験から得られた測定データを要素集合データとして記憶する要素集合データベース１３１と、要素集合データ表示装置において補正やカットオフ処理を施された後の要素集合データを記憶する処理結果データベース１３５とを備えており、さらに、要素集合データに対して補正を行うための要素計算式に関する情報１３２と、要素集合データを表示する際に用いる表示色に関する情報１３３と、要素集合データから信頼性の低いデータをカットオフするための閾値に関する情報１３４とを記憶している。尚、要素集合データベース１３１と処理結果データベース１３５とは、同一のデータベース内に論理的に区別できる形態で含めるよう構成してもよい。

データメモリ１０４は、外部記憶装置１０３に記憶している各種情報のうち実際の処理に利用するデータを一時的に保持するものである。すなわち、要素集合データベース１３１に記憶された要素集合データのうち現に利用する要素集合データ１４１、外部記憶装置１０３に記憶している要素計算式情報１３２、表示色情報１３３、閾値情報１３４のうち現に利用する要素計算式データ１４２、表示色データ１４３、閾値データ１４４を保持している。また、処理の過程で補正やカットオフなどを施された利用要素集合データも、データメモリ１０４において一時的に記憶されているものとする。

入力デバイス１０５は、ユーザが表示画面上の位置をポイントするためのマウス等のポインティングデバイス１５１と、文字・数値入力を行うためのキーボード１５２とを含んでいる。

プログラムメモリ１０２は、外部記憶装置１０３からユーザが利用する要素集合データや要素計算式を選択させる要素集合データ・要素計算式設定プログラム１２１と、処理対象である要素データに対して所定の要素計算式に基づいた計算を行う要素計算プログラム１２２と、処理結果をグラフ表示するための計算を行う表示データ計算プログラム１２３と、処理結果のグラフ表示を行うグラフ表示プログラム１２４と、処理結果をグラフ表示する際に用いる表示色や適用する閾値をユーザに選択させる閾値・表示色設定プログラム１２５とを格納している。プログラムメモリ１０２は、また、入力デバイス１０５及び表示装置１０６を用いてユーザインタフェースを提供するために必要なプログラムを適宜格納しているものとする。

次に、上記のようにして構成された本実施形態の要素集合データ表示装置の動作について説明する。

図２は、要素集合データ表示装置において、測定データとして得られた要素集合データや各種設定情報を読み込んで、データ処理を行い、表示装置１０６において結果を表示する一連の処理の流れを示すフローチャートである。

図２において、まず、ユーザが処理対象とする要素集合データ、及びこれに適用する要素計算式を選択し、さらに、処理結果を表示する際に用いる表示色とデータ処理に用いる閾値とを選択する（ステップ２０１）。これらは、それぞれ、要素集合データ表示装置のプログラムメモリ１０２に格納された要素集合データ・要素計算式設定プログラム１２１及び閾値・表示色設定プログラム１２５により実行される。また、それぞれの選択項目は、外部記憶装置１０３内の要素集合データベース１３１、要素計算式情報１３２、表示色情報１３３及び閾値情報１３４に基づくものである。

図３は、要素集合データ表示装置の外部記憶装置１０３に記憶されている要素集合データベース１３１、要素計算式情報１３２、表示色情報１３３及び閾値情報１３４の具体例及びデータ間の関連をテーブル構成図の形態で例示する図である。図３には、要素集合データテーブル３０１、要素データテーブル３０２及び表示色・閾値情報テーブル３０３が示されている。

要素集合データテーブル３０１は、要素集合データを一意に識別する要素集合ＩＤフィールド（主キー）と、要素集合データの表示形式（Ｈ１，…はヒストグラム、Ｃ１，Ｃ２，…はカラーマップを表す）を示すグラフ形式フィールドと、要素集合データの２次元グラフ表示にあたって、Ｙ軸方向及びＸ軸方向においてそれぞれ適用する要素計算式Ｙ及びＸを示すフィールドとを含んでいる。

要素データテーブル３０２は、要素集合データを構成する各要素を一意に識別する要素ＩＤフィールド（主キー）と、各要素の属する要素集合データを示す要素集合ＩＤフィールドと、要素の実際の測定値を示す要素データフィールドとを含んでいる。

表示色・閾値情報テーブル３０３は、要素集合データを一意に識別する要素集合ＩＤフィールド（主キー）と、要素集合データの表示方法（本例では、後述するようにグラデーションで表示する方法と、閾値により色分けして表示する方法とを採用している）を示す表示方法データフィールドと、要素集合データに設定されている閾値又はグラデーションの上限値示す上限値データフィールドと、要素集合データに設定されている閾値又はグラデーションの下限値を示す下限値データフィールドと、閾値又はグラデーション上限値の表示色を示す上限表示色データフィールドと、閾値又はグラデーション下限値の表示色を示す下限表示色データフィールドとを含んでいる。

再び図２において、要素集合データ表示装置の中央処理装置１０１は、要素集合データ表示装置の外部記憶装置１０３に記憶されている要素集合データベース１３１及び要素計算式情報１３２から、ステップ２０１においてユーザが選択した要素集合データ及び利用要素計算式を取り出し、データメモリ１０４上に、利用要素集合データ１４１及び利用要素計算式データ１４２として記憶する。さらに、中央処理装置１０１は、データメモリ１０４に記憶した利用要素集合データ１４１に対して、利用要素計算式データ１４２に従って計算処理を行う（ステップ２０２）。この計算処理は、要素集合データを適切に表示するために行うものであり、具体的には、プログラムメモリ１０２に格納された要素計算プログラム１２２が、図３の要素集合データテーブル３０１の要素計算式フィールドにおいて各要素集合データごとに指定された要素計算式Ｙ及びＸを用いて行うものである。

要素集合データの計算処理を終えると、処理結果データの表示色が指定されているかどうかを判定し（ステップ２０３）、ステップ２０１において表示色を指定している場合には、要素集合データ表示装置の外部記憶装置１０３に記憶されている表示色情報１３３のうち該当する表示色を取り出し、利用表示色データ１４３としてデータメモリ１０４に読み込む（ステップ２０４）。

また、処理結果データの閾値が指定されているかどうかを判定し（ステップ２０５）、ステップ２０１において閾値を指定している場合には、要素集合データ表示装置の外部記憶装置１０３に記憶されている閾値情報１３４のうち該当する閾値を取り出し、利用閾値データ１４４としてデータメモリ１０４に読み込む（ステップ２０６）。

続いて、中央処理装置１０１は、プログラムメモリ１０２に格納された表示データ計算プログラム１２３に従って、要素計算が施された要素集合データに基づいて処理結果をグラフ表示するための計算を行う（ステップ２０７）。

以上の処理を終えると、中央処理装置１０１は、プログラムメモリ１０２に格納されたグラフ表示プログラム１２４に従って、データメモリ１０４上の要素集合データ１４１、表示色データ１４３及び閾値データ１４４に基づいて、表示装置１０６上に処理結果の表示を行う（ステップ２０８）。また、ユーザは、入力デバイス１０５を用いて、表示された処理結果に対して所定の操作を行うことができるようになっている（ステップ２０９）。この場合、処理は再びステップ２０７に戻り、グラフ表示プログラム１２４によりユーザによる操作を反映させた処理結果が表示装置１０６上に表示されることとなる（ステップ２０８）。

以下において、図２に示す各処理を詳細に説明する。

図４は、図２のステップ２０１において、要素集合データ・要素計算式設定プログラム１２１により、処理対象とする要素集合データ、及びこれに適用する要素計算式をユーザに選択させ、設定する処理を詳細に示すフローチャートである。

図４において、まず、処理対象とする要素集合データをユーザに問い合わせる（ステップ４０１）。この問い合わせは、ユーザが全ての要素集合データを指定し終わるまで繰り返される（ステップ４０２）。

次に、上記で選択された各要素集合データに対して適用する要素計算式をユーザに問い合わせる（ステップ４０３）。この問い合わせは、上記で選択された要素集合データの全てについて要素計算式が設定されるまで繰り返される（ステップ４０４）。以上の設定情報は、外部記憶装置１０３において図３に示すような形態で記憶される。

その後、上記で選択した要素集合データ及び要素計算式の組み合わせのうち、いずれを処理結果として表示するかユーザに問い合わせる（ステップ４０５）。

図５は、図２のステップ２０２において、要素計算プログラム１２２により、上記で選択された要素集合データに対して要素計算式を適用する処理を詳細に示すフローチャートである。

図５において、まず、計算対象とする要素集合データをデータメモリ１０４上に利用要素集合データ１４１として読み込み、また、当該要素集合データに適用される要素計算式をデータメモリ１０４上に利用要素計算式データ１４２として読み込む（ステップ５０１）。この読み込み処理は、計算対象となっている全ての要素集合データについて繰り返し行われる（ステップ５０２）。

次に、データメモリ１０４上に読み込んだ利用要素集合データ１４１に対して要素計算式を適用する要素計算処理を行う（ステップ５０３）。要素計算処理は、利用要素集合データ１４１の全てについて繰り返し行われる（ステップ５０４）。要素計算処理による計算結果は、データメモリ１０４上に適当な態様で格納される（ステップ５０５）。例えば、利用要素集合データ１４１に新たなデータとして追加してもよいし、各利用要素集合データ１４１を計算後のデータに置き換えてもよい。

図６は、図２のステップ２０７において、表示データ計算プログラム１２３により、要素計算が施された要素集合データに基づいて処理結果をグラフ表示するための計算を行う処理を詳細に示すフローチャートである。

図６において、まず、表示対象である要素集合データに含まれる要素データを取得する（ステップ６０１）。この取得処理は、当該要素集合データに含まれる全ての要素データを取得するまで繰り返される（ステップ６０２）。

次に、要素集合データをグラフ表示するための計算処理を行う。上記したように、本例では、要素集合データのグラフ形式としてヒストグラム及びカラーマップが用意されている。また、図３の要素集合データテーブルに示すように、各要素集合データにはその処理結果のグラフ表示形式が設定されているが、ユーザがこれを適時変更することも可能である。

表示対象である要素集合データについてヒストグラムによるグラフ表示が設定されている場合には、所定の区間ごとに要素データの頻度を計算する（ステップ６０３）。この計算は、全区間にわたって繰り返し行われる（ステップ６０４）。

表示対象である要素集合データについてカラーマップによるグラフ表示が設定されている場合には、まず、一区間内の要素データの値分布を計算する処理（ステップ６０５及び６０６）を、全区間にわたって繰り返す（ステップ６０７）。

以上のようにして得られた表示用データは、プログラムメモリ１０２に格納されているグラフ表示プログラム１２４により、表示装置１０６上に表示される。

次に、上記した実施形態の要素集合データ表示装置において、実際に要素集合データの処理結果を表示する態様について説明する。

図７は、上記した実施形態の要素集合データ表示装置において、ＤＮＡチップのハイブリダイゼーション実験を行った結果得られた測定データを処理しグラフ表示する例を示す図である。実験は、それぞれ異なる蛍光色素Dye 1及びDye 2で標識した２つのＤＮＡチップにおいて、遺伝子を含むサンプルをハイブリダイズさせ、遺伝子の発現量を蛍光強度として測定したものである。

図７において、グラフ７０１は、Dye 1により蛍光標識したＤＮＡチップの測定データを示すグラフである。横軸には、このＤＮＡチップ上のDye 1で標識したサンプルの遺伝子発現量とDye 2で標識したサンプルの遺伝子発現量との比の対数値（例えば、Ｌｏｇ_２（Dye 1蛍光強度／Dye 2蛍光強度）など）を０．１ポイント刻みでとってある。左側縦軸には、横軸にとった各遺伝子発現比における測定データの頻度値をとってあり、この値は折れ線グラフで表している。右側縦軸には、横軸にとった各遺伝子発現量比における測定データの値をとってあり、その頻度を青色の濃淡によるカラーマップとして表している。

グラフ７０２は、Dye 2により蛍光標識したＤＮＡチップの測定データを示すグラフである。横軸には、上記同様に、ＤＮＡチップ上のDye 1で標識したサンプルの遺伝子発現量とDye 2で標識したサンプルの遺伝子発現量との比の対数値を０．１ポイント刻みでとってある。左側縦軸には、横軸にとった各遺伝子発現比における測定データの頻度値をとってあり、この値は折れ線グラフで表している。右側縦軸には、横軸にとった各遺伝子発現量比における測定データの値をとってあり、その頻度を赤色の濃淡によるカラーマップとして表している。

グラフ７０３は、グラフ７０１及び７０２のカラーマップを重ね合わせて表示したものである。すなわち、横軸及び左側縦軸の値のとり方と、折れ線グラフの表示とは上記同様である。右側縦軸には、横軸にとった各遺伝子発現量比における測定データの値をとってあり、２つのＤＮＡチップ上での測定値を、それぞれ青色及び赤色の濃淡によるカラーマップとして表している。その結果、青色と赤色の表示が重なり合った部分は紫色に表示されている。

このような表示を行うことにより、それぞれ異なる蛍光色素で標識した２つのＤＮＡチップ間における蛍光強度測定データの差異をユーザが視覚的に認識することが可能である。使用する蛍光色素の違いによる蛍光強度測定データの差異が非常に小さい場合には、遺伝子が十分多く存在する条件下では大部分の遺伝子は通常変化しないため、遺伝子の発現量比が１、つまり、このグラフにおいては横軸に発現比の対数をとっているために０の付近において多くのデータが均一な紫色で表示されるはずである。もちろん、ヒストグラムのみによっても、データの最頻値が遺伝子発現量比１の付近となるかどうかを確認することはできるが、図７に示すように、異なる色のカラーマップを重なり合わせることにより、ＤＮＡチップ間における蛍光強度測定データの差異を非常に容易に識別することができる。

尚、横軸の値のとり方については、上記した例に限定されるわけではない。例えば、図７の例において、Dye 1により蛍光標識したサンプルをサンプル１、Dye 2により蛍光標識したサンプルをサンプル２としたとき、横軸には（サンプル１／サンプル２）の発現比の対数値をとることもできる。このとき、サンプル２の蛍光強度をサンプル１の蛍光強度よりも強く測定している場合には、ヒストグラムの最大値を与える区間において、赤色のデータが比較的グラフ上部に、青色のデータが比較的グラフ下部に表されることとなる。一方、サンプル１の蛍光強度をサンプル２の蛍光強度よりも強く測定している場合には、ヒストグラムの最大値を与える区間において、青色のデータが比較的グラフ上部に、赤色のデータが比較的グラフ下部に表されることとなる。

ユーザは、この表示結果を見ながら、ヒストグラムの最大値を与える区間でグラフ下部にきている方のサンプルに対して測定データを大きくする補正を行い、グラフ上部にきている方のサンプルに対して測定データを小さくする補正を行うことにより、ＤＮＡチップ間での蛍光強度測定データの差異を無くすことができる。

図８は、本発明の要素集合データ表示装置において、図７に例示したグラフ表示を行うために使用するユーザインタフェースの例を示す図である。このユーザインタフェースでは、ユーザ操作により、図７におけるグラフ７０１、７０２及び７０３のいずれかの形式による表示を行うことができるものとする。

図８（ａ）の表示画面には、測定データを表示するグラフ８０１と、表示対象となる要素集合データ及びその設定項目（Ｅｎｔｒｙ Ｓｅｔ）を示すリスト８０２と、新たな要素集合データを表示対象に加えるための追加ボタン８０３と、要素集合データを計算処理するための計算ボタン８０４と、集合データを表示対象から削除するための削除ボタン８０５と、リスト８０２の設定内容でグラフ表示を行うための表示ボタン８０６と、リスト８０２に含まれている要素集合データ及びその設定項目を保存するための保存ボタン８０７と、本ユーザインタフェースプログラムを終了するための終了ボタン８０８と、リスト８０２中の各要素集合データについてグラフ表示形式や閾値に関する設定項目を示すリスト８０９とが表示されている。

このユーザインタフェース画面において、ユーザは、リスト８０２に表示されている任意の要素集合データについて、“Ｃｏｌｏｒ Ｍａｐ”欄のチェックボックスをチェックし、あるいは“Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ”欄のチェックボックスをチェックした後、表示ボタン８０６を押すことにより、当該要素集合データをカラーマップ表示又はヒストグラム表示させることができる。

また、追加ボタン８０３を押下すると、新規に追加する要素集合データを選択するダイアログが表示され、新たな要素集合データを追加することができる。計算ボタン８０４を押下すると、現在リスト８０２に表示されている要素集合データを組み合わせて、新たな要素集合データを作製するためのダイアログが表示される。新たな要素集合データとは、例えば、リスト８０２中のＥＳ３のように、ＥＳ０とＥＳ２とを足し合わせた要素集合のことである。リスト８０２において要素集合データを選択して削除ボタン８０５を押下すると、当該要素集合データがリスト８０２から削除される。

また、保存ボタン８０７を押下すると、現在のリスト８０２の内容が要素集合データ表示装置の外部記憶装置１０３等に所定の方法で保存される。これにより、本プログラムを再起動した際に、同じ設定から操作を継続できる。保存してあるリストの読み込みはプログラムのメニューから行うことができるようになっている。

リスト８０９には、リスト８０２でカラーマップ表示を指定されている要素集合データが表示されるようになっており、それらの要素集合データについて詳細な表示方法の設定（グラデーション表示か又は閾値表示か）、上限値及び下限値の設定、上限の表示色及び下限の表示色の設定を行うことが可能である。

図８（ｂ）の表示画面では、リスト８０９において、要素集合データＥＳ３のカラーマップ表示についての各項目を設定した場合のグラフ表示例を示している。グラフ８１０は、図８（ａ）と同じ測定データを表示するものである。

ユーザが要素集合データ表示装置の入力デバイス１０５によりリスト８０９の各項目を設定すると、これに従ってヒストグラム８１３の再計算が行なわれ、設定を反映したヒストグラムが動的に再表示される。例えば、ヒストグラムを動的に再表示させながら、上限値８１１及び下限値８１２を適当に設定することが可能となる。

尚、図８（ｂ）の表示画面ではカラーマップの表示方法として、上限値および下限値を指定してグラデーション表示する例を示しているが、例えば、上限閾値および下限閾値を指定した上で、上限閾値以上の頻度値及び下限閾値以下の頻度値をそれぞれ指定色で塗りつぶすことにより、極端にデータポイントの多い領域や極端にデータポイントの少ない領域を強調して表示させることも可能である。

上記したユーザインタフェース画面におけるデータ処理結果は、ユーザが保存操作を行うことにより、要素集合データ表示装置の外部記憶装置１０３において処理結果データベース１３５に保存することができる。

以上、本発明の要素集合データの表示装置及び表示プログラムについて、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

本発明の要素集合データの表示装置及び表示プログラムは、上記したＤＮＡチップ等を用いたハイブリダイゼーション法による実験の測定データのみならず、１又は２以上の要素集合データの処理が必要となるあらゆるデータセットの処理結果表示について適用することが可能である。

本発明の一実施形態にかかる要素集合データ表示装置の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図１に示す要素集合データ表示装置において、測定データとして得られた要素集合データや各種設定情報を読み込んで、データ処理を行い、結果を表示する一連の処理の流れを示すフローチャートである。 要素集合データ表示装置の外部記憶装置に記憶されている要素集合データベース、要素計算式情報、表示色情報及び閾値情報の具体例及びデータ間の関連をテーブル構成図の形態で例示する図である。 図２のステップ２０１において、要素集合データ・要素計算式設定プログラムにより、処理対象とする要素集合データ、及びこれに適用する要素計算式をユーザに選択させ、設定する処理を詳細に示すフローチャートである。 図２のステップ２０２において、要素計算プログラムにより、要素集合データに対して要素計算式を適用する処理を詳細に示すフローチャートである。 図２のステップ２０７において、表示データ計算プログラムにより、要素計算が施された要素集合データに基づいて処理結果をグラフ表示するための計算を行う処理を詳細に示すフローチャートである。 本発明の要素集合データ表示装置において、ＤＮＡチップのハイブリダイゼーション実験を行った結果得られた測定データを処理しグラフ表示する例を示す図である。 本発明の要素集合データ表示装置において、図７に例示したグラフ表示を行うために使用するユーザインタフェースの例を示す図である。 従来のデータ処理方法及びプログラムに従って、測定データに処理を施してターゲット生体高分子の発現量をグラフ表示した例を示す図である。

符号の説明

１０１ 中央処理装置
１０２ プログラムメモリ
１０３ 外部記憶装置
１０４ データメモリ
１０４ 外部記憶装置
１０５ 入力デバイス
１０６ 表示装置
１２１ 要素集合データ・要素計算式設定プログラム
１２２ 要素計算プログラム
１２３ 表示データ計算プログラム
１２４ グラフ表示プログラム
１２５ 閾値・表示色設定プログラム
１３１ 要素集合データベース
１３２ 要素計算式情報
１３３ 表示色情報
１３４ 閾値情報
１３５ 処理結果データベース
１４１ 利用要素集合データ
１４２ 利用要素計算式データ
１４３ 利用表示色データ
１４４ 利用閾値データ
１５１ ポインティングデバイス
１５２ キーボード
３０１ 要素集合データテーブル
３０２ 要素データテーブル
３０３ 表示色・閾値情報テーブル
７０１ Dye 1により蛍光標識したＤＮＡチップの測定データを表すグラフ
７０２ Dye 2により蛍光標識したＤＮＡチップの測定データを表すグラフ
７０３ ７０１と７０２とを重ね合わせたグラフ
８０１，８１０ 測定データを表すグラフ
８０２ 表示対象となる要素集合データのリスト
８０３ 要素集合データの追加ボタン
８０４ 表示データの計算ボタン
８０５ 要素集合データの削除ボタン
８０６ グラフ表示ボタン
８０７ リスト保存ボタン
８０８ プログラム終了ボタン
８０９ カラーマップ表示される要素集合データのリスト
８１１ カラーマップ表示の上限値
８１２ カラーマップ表示の下限値
８１３ ヒストグラム

Claims (12)

1. 要素集合データに対して要素計算式を適用する要素計算手段と、
   前記要素計算した要素集合データをグラフに表示するグラフ表示手段と、
   前記グラフ表示に対してユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースと、
   を備えた要素集合データ表示装置であって、
   前記ユーザインタフェースにより、前記要素集合データに適用する要素計算式が変更されると、前記グラフ表示手段は、新たに要素計算された要素集合データをグラフに表示することを特徴とする要素集合データ表示装置。
2. 前記グラフ表示手段は、前記要素計算した要素集合データの頻度値をヒストグラム表示する手段と、前記要素計算した要素集合データの値をカラーマップ表示する手段とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の要素集合データ表示装置。
3. 前記グラフ表示手段は、前記要素計算した複数の要素集合データを、それぞれ異なる色のカラーマップとして重ね合わせて表示することを特徴とする請求項２に記載の要素集合データ表示装置。
4. 前記グラフ表示手段は、前記要素計算した要素集合データに上限及び下限の値を適用して表示する手段を含んでおり、
   前記ユーザインタフェースにより、前記閾値が変更されると、前記グラフ表示手段は、新たな閾値を適用して要素集合データをグラフに表示することを特徴とする請求項２又は３に記載の要素集合データ表示装置。
5. 前記グラフ表示手段は、要素集合データのカラーマップ表示において、前記閾値の上限値及び下限値を所定の色で表示するとともに、該上限値及び下限値の間をグラデーション表示することを特徴とする請求項４に記載の要素集合データ表示装置。
6. 前記グラフ表示手段は、さらに、要素集合データのカラーマップ表示において、閾値の上限値より高いデータポイント及び閾値の下限値より低いデータポイントを他のデータポイントとは異なる色で表示することを特徴とする請求項５に記載の要素集合データ表示装置。
7. 要素集合データに対して要素計算式を適用する要素計算プログラムと、
   前記要素計算した要素集合データをグラフに表示するグラフ表示プログラムと、
   前記グラフ表示に対してユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースプログラムと、
   を備えた要素集合データプログラムであって、
   前記ユーザインタフェースプログラムにより、前記要素集合データに適用する要素計算式が変更されると、前記グラフ表示プログラムは、新たに要素計算された要素集合データをグラフに表示することを特徴とする要素集合データ表示プログラム。
8. 前記グラフ表示プログラムは、前記要素計算した要素集合データの頻度値をヒストグラム表示するステップと、前記要素計算した要素集合データの値をカラーマップ表示するステップとを備えていることを特徴とする請求項７に記載の要素集合データ表示プログラム。
9. 前記グラフ表示プログラムは、前記要素計算した複数の要素集合データを、それぞれ異なる色のカラーマップとして重ね合わせて表示することを特徴とする請求項８に記載の要素集合データ表示プログラム。
10. 前記グラフ表示プログラムは、前記要素計算した要素集合データに上限及び下限の値を適用して表示するステップを含んでおり、
    前記ユーザインタフェースプログラムにより、前記閾値が変更されると、前記グラフ表示プログラムは、新たな閾値を適用して要素集合データをグラフに表示することを特徴とする請求項８又は９に記載の要素集合データ表示プログラム。
11. 前記グラフ表示プログラムは、要素集合データのカラーマップ表示において、前記閾値の上限値及び下限値を所定の色で表示するとともに、該上限値及び下限値の間をグラデーション表示することを特徴とする請求項１０に記載の要素集合データ表示プログラム。
12. 前記グラフ表示プログラムは、さらに、要素集合データのカラーマップ表示において、閾値の上限値より高いデータポイント及び閾値の下限値より低いデータポイントを他のデータポイントとは異なる色で表示することを特徴とする請求項１１に記載の要素集合データ表示プログラム。
    

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