JP2005172840A - Device and method for analyzing sample - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quantitatively, automatically and precisely execute processes in the analysis of a DNA microarray, in which the detection area is positioned in a DNA microarray image file, and the success or failure of positioning processing is decided. <P>SOLUTION: A device is provided with: a substrate 2; a spot area 1b of spots, which are in the form of a matrix on a surface of the substrate and in which probes reactive specifically to a sample labeled so as to be optically detectable are immobilized; and reference pattern areas (1c, 1d) which are arranged in or near the spot area on the surface of the substrate and composed of a plurality of different position marks used for compensating displacements of the spots in an analysis of the sample. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、DNAマイクロアレイおよび該DNAマイクロアレイなどを用いた試料の解析手法に関する。特に、ハイブリダイゼーション後のDNAマイクロアレイの画像解析において、スキャナにより読みとられたDNAマイクロアレイ画像に対して、解析ツールが定義する検出エリアの位置決めおよび画像の補正を実行することによって、DNAマイクロアレイの画像解析の精度を向上させるとともに自動化するための技術に関する。   The present invention relates to a DNA microarray and a method for analyzing a sample using the DNA microarray. In particular, in DNA microarray image analysis after hybridization, DNA microarray image analysis is performed by positioning the detection area defined by the analysis tool and correcting the image for the DNA microarray image read by the scanner. The present invention relates to a technique for improving the accuracy of the process and automating it.

近年、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子解析が実現されている。   In recent years, gene analysis using a DNA microarray has been realized.

本明細書において、DNAマイクロアレイあるいはDNAチップとは、ガラス等からなるアレイ基板の上にDNAを、グリッド状にスポットしたものをいう。   In this specification, a DNA microarray or DNA chip refers to a DNA spotted in a grid shape on an array substrate made of glass or the like.

DNAマイクロアレイ上には、標識されたDNAサンプルと特異的に反応可能なプローブとして、DNAがスポットされている。 On the DNA microarray, DNA is spotted as a probe that can specifically react with a labeled DNA sample.

解析すべき未知のDNAサンプルに光学的に検出可能な発光又は蛍光マークを付けて、かかるDNAマイクロアレイ上に流し込むと、DNAサンプルがグリッド上のDNAと相補的な関係にあれば、結びついて二重鎖になる。サンプルが結びつかなかったDNAをすべて洗い流し、判定したいDNAサンプルを発光させ、これをスキャナーにより読みとると、二重鎖となったDNAの状況を画像として観察することができる。すなわち、DNAマイクロアレイ上で発光するマークの分布を解析することで、求める遺伝子の存在や、ある遺伝子が発現しているか否か、またはどの程度発現しているかが解析される。このように、DNAマイクロアレイ上に既知のDNAセットを構成し、かかるDNAセットを換えることで、遺伝子の変異や遺伝子の発現量などを検出することができる。   When an unknown DNA sample to be analyzed is optically detectable with a luminescent or fluorescent mark and poured onto such a DNA microarray, if the DNA sample is in a complementary relationship with the DNA on the grid, it will bind and double Become a chain. When all the DNA that has not been linked to the sample is washed away, the DNA sample to be judged is lit, and this is read by a scanner, the situation of the double-stranded DNA can be observed as an image. That is, by analyzing the distribution of the marks that emit light on the DNA microarray, it is possible to analyze the presence of a desired gene, whether or not a certain gene is expressed, and how much it is expressed. In this way, by configuring a known DNA set on a DNA microarray and changing the DNA set, gene mutation, gene expression level, and the like can be detected.

図1は、かかるDNAマイクロアレイ解析の一連の処理工程を示す。   FIG. 1 shows a series of processing steps of such DNA microarray analysis.

図1に示すように、ハイブリダイゼーション工程3において、DNAが搭載されたスポット領域1aを含むDNAマイクロアレイの試験片1上に、解析すべき未知のDNAサンプルが、発光用のマークを付けて滴下される。ここで、DNAサンプルがグリッド上のDNAと相補的な関係にあれば、結びついて二重鎖になる。次に、洗浄工程5において、所定の洗浄液により、ハイブリダイズされたDNAマイクロアレイ1が洗浄されると、結びつかなかったDNAがすべて洗い流される。この洗浄されたDNAマイクロアレイに対して、スキャニング工程7において、スキャナー装置内において、発光用のマーク(例えば、Cy3,Cy5など)を励起するのに適した所定の波長のレーザー光が照射され走査されることにより、スポットされた各DNA(遺伝子)の発光量が測定される。スキャンされたDNAマイクロアレイ1の画像は、DNAマイクロアレイ画像ファイル11に格納される。解析工程9において、DNAマイクロアレイ画像ファイル11が読み込まれ、DNAマイクロアレイの解析処理が実行される。具体的には、解析工程9においては、読み込まれた画像データに基づいて、各スポットの蛍光強度を算出し、各種の解析を実行する。   As shown in FIG. 1, in the hybridization step 3, an unknown DNA sample to be analyzed is dropped with a mark for light emission on a test piece 1 of a DNA microarray including a spot region 1a on which DNA is mounted. The Here, if the DNA sample is in a complementary relationship with the DNA on the grid, they are combined into a double strand. Next, in the washing step 5, when the hybridized DNA microarray 1 is washed with a predetermined washing solution, all unligated DNA is washed away. In the scanning process 7, the cleaned DNA microarray is irradiated with a laser beam having a predetermined wavelength suitable for exciting a light emission mark (for example, Cy3, Cy5, etc.) and scanned in the scanner device. Thus, the amount of luminescence of each spotted DNA (gene) is measured. The scanned image of the DNA microarray 1 is stored in the DNA microarray image file 11. In the analysis step 9, the DNA microarray image file 11 is read and a DNA microarray analysis process is executed. Specifically, in the analysis step 9, the fluorescence intensity of each spot is calculated based on the read image data, and various analyzes are executed.

なお、DNAマイクロアレイ画像ファイル11を介さずに、スキャナーにより読み込まれたDNAマイクロアレイ画像が順次解析工程9に入力されてもよい。   Note that the DNA microarray images read by the scanner may be sequentially input to the analysis step 9 without using the DNA microarray image file 11.

解析結果は、数値化データファイル13として記録され、必要に応じて表示装置15を介して表示出力されてもよく、印刷装置17を介して印刷出力されてもよい。   The analysis result is recorded as the digitized data file 13 and may be displayed and output via the display device 15 or printed and output via the printing device 17 as necessary.

図2は、DNAマイクロアレイ解析に用いられるDNAマイクロアレイ1の一例を示す。図2に示すように、DNAマイクロアレイ1は、その基板2のグリッド上に、cDNA(相補DNA)の個々の遺伝子(以下、「スポット」と称する。)が行方向および列方向に所定数、マトリクス状に配列されたブロックを形成してなる。なお、基板2上のスポット領域1aに配置されるスポットは、既にその塩基配列が解読されている互いに異なるDNAにそれぞれ対応するものであり、基板2上におけるその配置位置は、予め定められている。   FIG. 2 shows an example of a DNA microarray 1 used for DNA microarray analysis. As shown in FIG. 2, the DNA microarray 1 has a matrix in which a predetermined number of individual genes (hereinafter referred to as “spots”) of cDNA (complementary DNA) are arranged in a row direction and a column direction on a grid of the substrate 2. Blocks arranged in a shape are formed. The spots arranged in the spot region 1a on the substrate 2 respectively correspond to different DNAs whose base sequences have already been decoded, and the arrangement positions on the substrate 2 are determined in advance. .

図3は、解析処理において、DNAマイクロアレイ画像ファイル11に対して適用されるテンプレートの一例を示す。図3に示すように、テンプレートは、例えばA〜Fなどの複数のフィールドに分割されており、各フィールド内においてはm行n列(図3では4×4)のマトリクス状に配置された検出エリア(DNAマイクロアレイの個々のスポットに対応する。)により形成されるブロックが、複数(図3ではp×24個)存在する。このブロックには、XY両方向において、それぞれ、例えばa〜p、1〜24のアドレス番号が付与されており、各ブロックの位置は、各フィールドにおいて例えば「a、1」として表すことができる。   FIG. 3 shows an example of a template applied to the DNA microarray image file 11 in the analysis process. As shown in FIG. 3, the template is divided into a plurality of fields such as A to F, and detections arranged in a matrix of m rows and n columns (4 × 4 in FIG. 3) in each field. There are a plurality of blocks (p × 24 in FIG. 3) formed by areas (corresponding to individual spots of the DNA microarray). This block is assigned address numbers a to p and 1 to 24, for example, in both XY directions, and the position of each block can be represented as “a, 1” in each field, for example.

上記の解析工程9においては、読みとられたDNAマイクロアレイのスキャン画像中の個々のスポットが、解析ツールが提供するテンプレートの検出エリアに当てはめられる。かかる画像への検出エリアの当てはめによる位置決め動作を、アラインメントと称する。解析工程9において、解析ツールが、DNAマイクロアレイ上の各スポットの蛍光強度を算出し、正確な解析を実行するためには、画像上の個々のスポットに対して、予め定義されている、DNAマイクロアレイの基板2上に配置された個々の検出エリアが正しく設定されるよう、アラインメント(位置決め)処理が正確に実行される必要がある。(読み取られた画像を正しく解析するためには、このアラインメントにおいて、個々のスポットに対して対応する個々の検出エリアが当てはめられる必要がある。)このアラインメント(位置決め)処理において、位置ずれが検出された場合には、画像あるいは検出スポットの位置が、対応するテンプレートの検出エリアに正しく設定されるよう、補正されなければならない。   In the analysis step 9 described above, the individual spots in the scanned image of the DNA microarray are applied to the detection area of the template provided by the analysis tool. The positioning operation by fitting the detection area to the image is referred to as alignment. In the analysis step 9, in order for the analysis tool to calculate the fluorescence intensity of each spot on the DNA microarray and perform an accurate analysis, the DNA microarray defined in advance for each spot on the image The alignment (positioning) process needs to be executed accurately so that the individual detection areas arranged on the substrate 2 are set correctly. (In order to correctly analyze the read image, it is necessary to apply individual detection areas corresponding to individual spots in this alignment.) In this alignment (positioning) process, misalignment is detected. In such a case, the position of the image or detection spot must be corrected so as to be correctly set in the detection area of the corresponding template.

しかしながら、従来における、ハイブリダイゼーション工程3を経たDNAマイクロアレイの解析手法には、以下の解決すべき問題点があった。   However, the conventional DNA microarray analysis method that has undergone the hybridization step 3 has the following problems to be solved.

すなわち、DNAマイクロアレイを構成する、ガラスからなる基板2の加工精度の低さ、カケ・割れなどの発生、スキャナーのオートローダーにDNAマイクロアレイを載置する際またはこれらをスキャナーに装着する際の位置ずれの発生、オートローダーやスキャナーなどの機械精度上生ずる誤差、さらには基板2に付着した微少なゴミなどが種々原因となって、解析すべきDNAマイクロアレイの画像ファイルには、不可避的に位置ずれが生じてしまう。     That is, the processing accuracy of the substrate 2 made of glass constituting the DNA microarray is low, the occurrence of cracks, cracks, etc., the displacement when the DNA microarray is placed on the scanner autoloader or when these are mounted on the scanner Inevitably, the image file of the DNA microarray to be analyzed is inevitably misaligned due to various causes such as the occurrence of errors, errors in machine accuracy such as autoloaders and scanners, and even minute dust adhering to the substrate 2. It will occur.

しかし、ここで、DNAマイクロアレイを構成する基板2の外形寸法は、ガラスの加工精度、カケ・割れなどにより、その精度が低い。このため、基板2の外形自体をDNAマイクロアレイと解析ツールが提供するテンプレートとの位置決めに使用することは実用上できなかった。   However, the external dimensions of the substrate 2 constituting the DNA microarray are low in accuracy due to glass processing accuracy, chipping / breaking, and the like. For this reason, it has not been practically possible to use the outer shape of the substrate 2 for positioning the DNA microarray and the template provided by the analysis tool.

従って、オートローダーに多数のDNAマイクロアレイが載置され、連続的にスキャナーによってDNAマイクロアレイがスキャンされて画像データ11が自動的に蓄積されていくにもかかわらず、後続の解析工程9においては、画像のθずれ(回転ずれ)、x方向ずれ、y方向ずれにより生じる位置ずれを検出し、DNAマイクロアレイ画像ファイル11に検出エリアを位置決めし、あるいは、既存の解析装置によって実行される検出エリアの位置決めがミスしているか否かの判断が、人手を介して行われる必要があった。   Accordingly, although a large number of DNA microarrays are placed on the autoloader, and the DNA microarrays are continuously scanned by the scanner and the image data 11 is automatically accumulated, the image data 11 is automatically accumulated in the subsequent analysis step 9. Is detected by the θ deviation (rotational deviation), x-direction deviation, and y-direction deviation, and the detection area is positioned in the DNA microarray image file 11, or the detection area is positioned by an existing analyzer. It was necessary to manually determine whether a mistake was made.

特に、画像の位置ずれが大きい場合には、既存の解析装置によっては、正しく位置決め処理を自動的に実行することができなかった。   In particular, when the image misalignment is large, the existing positioning apparatus cannot automatically perform the positioning process correctly.

従って、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決め処理や、検出エリアの位置決めの成否の判定が、人間の視認、判断に依存しており、自動的に処理することができずに全体におけるボトルネックを構成していた。   Accordingly, the positioning process of the detection area to the DNA microarray image file and the determination of the success or failure of the positioning of the detection area depend on the human visual recognition and judgment, and cannot be automatically processed, and the entire bottleneck Was configured.

ことに、解析すべき画像の枚数が多い場合には、これら検出エリアの位置決め処理や、検出エリアの位置決めの成否の判定には、膨大な時間および労力を必要としていた。さらに、DNAマイクロアレイ上へのスポットの形成技術におけるインクジェット方式の採用に伴い、スポットの径が微細化するとともにスポット間の間隔がハイピッチ化してきたことで、視認によって正確な位置決め処理を行うことは、人手によっても殊更困難となっている。   In particular, when the number of images to be analyzed is large, enormous time and effort are required for the positioning processing of these detection areas and the determination of the success or failure of positioning of the detection areas. Furthermore, with the adoption of the inkjet method in the technology for forming spots on DNA microarrays, the spot diameter has become finer and the spacing between spots has become high pitch, so that accurate positioning processing by visual recognition is performed. It is even more difficult by manpower.

本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、DNAマイクロアレイの解析において、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決め処理を定量的、自動的、かつ高精度に実行可能なDNAマイクロアレイ、試料解析装置および試料解析方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above technical problem, and the object of the present invention is to quantitatively and automatically position the detection area on the DNA microarray image file in the analysis of the DNA microarray. An object of the present invention is to provide a DNA microarray, a sample analysis apparatus, and a sample analysis method that can be executed with high accuracy and accuracy.

また、本発明の他の目的は、検出エリアの位置決めの成否の判定を、定量的、自動的、かつ高精度に実行可能なDNAマイクロアレイ、試料解析装置および試料解析方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a DNA microarray, a sample analysis device, and a sample analysis method capable of quantitatively, automatically and accurately determining whether or not a detection area is positioned successfully.

また、本発明の他の目的は、スキャニング工程から解析工程を経て、所望の解析データを得るまでの工程を、無人で連続的に実行可能にすることによって、並列的な解析処理を可能とし、解析処理の省力化および迅速化を図る点にある。   In addition, another object of the present invention is to enable parallel analysis processing by allowing the process from the scanning process to the analysis process to obtain the desired analysis data continuously and unattended. This is to save labor and speed up analysis processing.

本発明においては、解析されるべきDNAマイクロアレイの基板上に、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決めに用いる基準パターンを設け、このDNAマイクロアレイの基準パターンを利用して、正確な位置決め処理および位置ずれ補正処理を実行する。   In the present invention, a reference pattern used for positioning the detection area on the DNA microarray image file is provided on the substrate of the DNA microarray to be analyzed, and accurate positioning processing and position are performed using the reference pattern of the DNA microarray. A deviation correction process is executed.

この基準パターンは、例えば、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせにより構成することができる。   This reference pattern can be constituted by, for example, a combination of spots that always emit light and spots that never emit light.

また、本発明においては、DNAマイクロアレイ単位、スポット単位およびブロック単位で、複数段階の位置決め処理を解析処理において実行してもよい。   In the present invention, multiple stages of positioning processing may be executed in the analysis processing in units of DNA microarrays, spots, and blocks.

本発明のある特徴によれば、基板と、前記基板表面に、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットが、マトリクス状に形成されたスポット領域と、前記基板表面に、前記スポット領域内または前記スポット領域近傍に配置され、前記試料の解析において、前記スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域とを具備することを特徴とするプローブ反応性チップが提供される。   According to an aspect of the present invention, a spot region in which spots that fix a substrate and a probe that can specifically react with a sample that is optically detectably labeled are formed in a matrix on the surface of the substrate. And a reference pattern region which is arranged on the substrate surface in the spot region or in the vicinity of the spot region, and which comprises a plurality of different position marks for correcting the positional deviation of the spot in the analysis of the sample. A probe-reactive chip is provided.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによりなる。   According to another feature of the invention, the reference pattern region is a combination of spots that always emit light and spots that do not necessarily emit light.

本発明の他の特徴によれば、前記スポット領域は、前記基板表面において、複数のブロック化されたスポットサブ領域からなり、前記基準パターン領域は、前記スポットサブ領域内にそれぞれ配置される。   According to another aspect of the present invention, the spot region includes a plurality of blocked spot sub-regions on the substrate surface, and the reference pattern regions are respectively disposed in the spot sub-regions.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域中の前記必ず発光するスポットは、所定の蛍光強度以上で発光する蛍光性物質である。   According to another feature of the invention, the spot that always emits light in the reference pattern region is a fluorescent material that emits light at a predetermined fluorescence intensity or higher.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域中の前記必ず発光するスポットは、核酸吸着物質である。   According to another feature of the invention, the necessarily emitting spot in the reference pattern region is a nucleic acid adsorbing material.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域中の前記必ず発光するスポットは、ハウスキーピングジーン、該ハウスキーピングジーンの断片、またはその塩基配列の一部に前記ハウスキーピングジーン若しくは前記断片を含む核酸のうち、いずれか1つ以上である。   According to another feature of the invention, the spot that necessarily emits light in the reference pattern region is a housekeeping gene, a fragment of the housekeeping gene, or a part of the base sequence of the housekeeping gene or the fragment. Any one or more of the contained nucleic acids.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域は、必ず発光するスポットの周囲に複数の必ず発光しないスポットが配置されてなる。   According to another feature of the present invention, the reference pattern region includes a plurality of spots that do not necessarily emit light around spots that always emit light.

本発明の他の特徴によれば、上記プローブ反応性チップは、さらに、前記基板表面上の前記スポット領域外に配置された、前記スポット領域の位置ずれを補正するための基準マークを具備する。   According to another aspect of the present invention, the probe reactive chip further includes a reference mark disposed outside the spot area on the substrate surface for correcting a positional shift of the spot area.

本発明の他の特徴によれば、前記基準マークは、所定の蛍光強度以上で発光する蛍光性物質である。   According to another feature of the invention, the reference mark is a fluorescent material that emits light at a predetermined fluorescence intensity or higher.

本発明の他の特徴によれば、前記基準マークは、核酸吸着物質である。   According to another feature of the invention, the fiducial mark is a nucleic acid adsorbing material.

本発明の他の特徴によれば、前記基準マークは、ハウスキーピングジーン、該ハウスキーピングジーンの断片、またはその塩基配列の一部に前記ハウスキーピングジーン若しくは前記断片を含む核酸のうち、いずれか1つ以上である。   According to another aspect of the present invention, the reference mark is any one of a housekeeping gene, a fragment of the housekeeping gene, or a nucleic acid including the housekeeping gene or the fragment in a part of a base sequence thereof. More than one.

本発明の他の特徴によれば、前記基準マークは、複数の必ず発光するスポット、または必ず発光するスポットと必ず発光しないスポットとの組み合わせ配列からなる。   According to another feature of the invention, the reference mark comprises a plurality of spots that always emit light, or a combined arrangement of spots that always emit light and spots that do not necessarily emit light.

本発明の他の特徴によれば、前記基準マークは、チップの種別、製作ロット識別子を含む、チップ固有の情報を示す。   According to another aspect of the present invention, the reference mark indicates chip-specific information including a chip type and a production lot identifier.

本発明の他の特徴によれば、前記スポットサブ領域は、隣接する他のスポットサブ領域と、前記スポットサブ領域内に配置されるスポット領域内の各スポット間隔の少なくとも2倍以上の間隔をもって配置される。   According to another aspect of the present invention, the spot sub-regions are arranged with an interval of at least twice as large as each spot interval in the spot sub-regions arranged in the spot sub-region with the adjacent spot sub-regions. Is done.

本発明の他の特徴によれば、プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を定義する基準パターン情報記憶部と、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込む画像データ読み込み部と、前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成する画像データ位置決め部と、前記画像データ位置決め部により位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定する判定部と、前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正部と、補正された画像データを解析して、前記試料に関する数値化データを出力する解析部とを具備することを特徴とする試料解析装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a reference pattern information storage unit that defines information of a reference pattern area formed of a plurality of different position marks for correcting a positional deviation of a spot formed on a probe reactive chip. And an image data reading unit that reads image data obtained by scanning a spot that fixes a probe that can specifically react with an optically detectably labeled sample on the probe reactive chip, Based on the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predetermined detection target area, and a positional deviation between the image data and the detection target area is determined. An image data positioning unit that generates correction data to be corrected, and image data positioned by the image data positioning unit are analyzed. Accordingly, a determination unit that determines whether the positioning is successful, a correction unit that corrects a positional deviation between the image data and the detection target area based on the correction data, and an analysis of the corrected image data, There is provided a sample analysis apparatus comprising an analysis unit that outputs digitized data relating to the sample.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによるパターンである。   According to another aspect of the present invention, the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a pattern formed by a combination of spots that always emit light and spots that never emit light.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、基準マークからの相対座標である。   According to another feature of the invention, the reference pattern area information stored in the reference pattern information storage unit is relative coordinates from a reference mark.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、予め定義された前記基準パターン間の相対座標である。   According to another aspect of the present invention, the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate between the reference patterns defined in advance.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域の情報は、前記基準パターン情報記憶部において、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域ごとに定義され、前記画像データ位置決め部は、前記スポットサブ領域単位で前記画像データを位置決めする。   According to another aspect of the present invention, the reference pattern region information is defined for each of a plurality of blocked spot subregions on the probe reactive chip in the reference pattern information storage unit. The data positioning unit positions the image data in the spot sub-region unit.

本発明の他の特徴によれば、前記解析部は、自動モードまたは手動モードのいずれかにおいて選択的に動作し、前記判定部は、前記位置決めされた画像データの解析を所定回数繰り返し実行して、所望する解析結果が得られない場合には、当該チップについて位置決め処理が失敗したことを示す情報を出力データに付加する。   According to another feature of the invention, the analysis unit selectively operates in either an automatic mode or a manual mode, and the determination unit repeatedly analyzes the positioned image data a predetermined number of times. If the desired analysis result cannot be obtained, information indicating that the positioning process has failed for the chip is added to the output data.

本発明の他の特徴によれば、上記試料解析装置は、さらに、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して前記画像データを得る走査部を具備し、前記走査部および前記解析部は、並列的に処理を実行する。   According to another feature of the present invention, the sample analyzer further includes a spot on the probe reactive chip for fixing a probe that can specifically react with an optically detectably labeled sample. A scanning unit that scans to obtain the image data is provided, and the scanning unit and the analysis unit execute processing in parallel.

本発明の他の特徴によれば、画像データ位置決め部は、画像データ中のそれぞれのスポット単位で、前記画像データのスポットを検出エリアに位置決めする第1の位置決め部と、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域単位で、前記画像データを位置決めする第2の位置決め部とを具備する。   According to another aspect of the present invention, the image data positioning unit includes a first positioning unit that positions the spot of the image data in a detection area for each spot in the image data, and the probe reactive chip. And a second positioning unit for positioning the image data in units of a plurality of blocked spot sub-regions.

本発明の他の特徴によれば、上記試料解析装置は、さらに、基準マークを用いて、前記スポット領域全体の単位で前記画像データを位置決めする第3の位置決め部を具備する。   According to another feature of the present invention, the sample analyzer further includes a third positioning unit that positions the image data in units of the entire spot area using a reference mark.

本発明の他の特徴によれば、プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を基準パターン情報記憶部に定義するステップと、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込むステップと、前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成するステップと、前記位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定するステップと、前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正するステップと、補正された画像データを解析して、前記試料に関する数値化データを出力するステップとを含むことを特徴とする試料解析方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, information on a reference pattern area formed of a plurality of different position marks for correcting a spot position deviation formed on a probe reactive chip is defined in a reference pattern information storage unit. Reading image data obtained by scanning a spot on the probe-reactive chip for fixing a probe capable of specifically reacting with a sample that is optically detectably labeled; and Based on the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predefined detection target area, and the positional deviation between the image data and the detection target area is corrected. Generating correction data to be determined and analyzing the positioned image data to determine whether or not the positioning is successful A step of correcting a positional deviation between the image data and the detection target area based on the correction data, and a step of analyzing the corrected image data and outputting digitized data related to the sample. A sample analysis method characterized in that it is included is provided.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによるパターンである。   According to another aspect of the present invention, the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a pattern formed by a combination of spots that always emit light and spots that never emit light.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、基準マークからの相対座標である。   According to another feature of the invention, the reference pattern area information stored in the reference pattern information storage unit is relative coordinates from a reference mark.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、予め定義された前記基準パターン間の相対座標である。   According to another aspect of the present invention, the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate between the reference patterns defined in advance.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域の情報は、前記基準パターン情報記憶部において、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域ごとに定義され、前記画像データ位置決めステップは、前記スポットサブ領域単位で前記画像データを位置決めする。   According to another aspect of the present invention, the reference pattern region information is defined for each of a plurality of blocked spot subregions on the probe reactive chip in the reference pattern information storage unit. In the data positioning step, the image data is positioned in units of the spot sub-regions.

本発明の他の特徴によれば、前記解析ステップは、自動モードまたは手動モードのいずれかにおいて選択的に動作し、前記判定ステップは、前記位置決めされた画像データの解析を所定回数繰り返し実行して、所望する解析結果が得られない場合には、当該チップについて位置決め処理が失敗したことを示す情報を出力データに付加する。   According to another feature of the invention, the analyzing step selectively operates in either an automatic mode or a manual mode, and the determining step repeatedly executes the analysis of the positioned image data a predetermined number of times. If the desired analysis result cannot be obtained, information indicating that the positioning process has failed for the chip is added to the output data.

本発明の他の特徴によれば、上記試料解析方法は、さらに、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して前記画像データを得る走査ステップを含み、前記走査ステップおよび前記解析ステップは、並列的に実行される。   According to another feature of the present invention, the sample analysis method further includes a step for fixing a spot on the probe reactive chip for fixing a probe that can specifically react with an optically detectably labeled sample. A scanning step of scanning to obtain the image data, wherein the scanning step and the analyzing step are performed in parallel.

本発明の他の特徴によれば、画像データ位置決めステップは、画像データ中のそれぞれのスポット単位で、前記画像データのスポットを検出エリアに位置決めする第1の位置決めステップと、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域単位で、前記画像データを位置決めする第2の位置決めステップとを含む。   According to another aspect of the present invention, the image data positioning step includes: a first positioning step for positioning a spot of the image data in a detection area for each spot in the image data; A second positioning step of positioning the image data in units of a plurality of blocked spot sub-regions.

本発明の他の特徴によれば、上記試料解析方法は、さらに、基準マークを用いて、前記スポット領域全体の単位で前記画像データを位置決めする第3の位置決めステップを含む。   According to another feature of the invention, the sample analysis method further includes a third positioning step of positioning the image data in units of the entire spot area using a reference mark.

本発明の他の特徴によれば、コンピュータに試料解析処理を実行させるプログラムであって、プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を基準パターン情報記憶部に定義する処理と、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込む処理と、前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成する処理と、前記位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定する処理と、前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する処理と、補正された画像データを解析して、前記試料に関する数値化データを出力する処理とを含むことを特徴とするプログラムが提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute a sample analysis process, which includes a plurality of different position marks formed on a probe-reactive chip for correcting a positional deviation of a spot. The process of defining the information of the reference pattern area in the reference pattern information storage unit, and scanning the spot on the probe reactive chip for fixing the probe that can specifically react with the optically detectable sample. Based on the process of reading the image data obtained in this manner and the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predefined detection target area, and Processing for generating correction data for correcting misalignment between the image data and the detection target area, and the positioned image data Analyzing the processing to determine whether the positioning is successful, processing to correct the positional deviation between the image data and the detection target area based on the correction data, and analyzing the corrected image data, And a process of outputting digitized data relating to the sample.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによるパターンである。   According to another aspect of the present invention, the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a pattern formed by a combination of spots that always emit light and spots that never emit light.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、基準マークからの相対座標である。   According to another feature of the invention, the reference pattern area information stored in the reference pattern information storage unit is relative coordinates from a reference mark.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、予め定義された前記基準パターン間の相対座標である。   According to another aspect of the present invention, the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate between the reference patterns defined in advance.

本発明の他の特徴によれば、前記基準パターン領域の情報は、前記基準パターン情報記憶部において、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域ごとに定義され、前記画像データ位置決め処理は、前記スポットサブ領域単位で前記画像データを位置決めする。   According to another aspect of the present invention, the reference pattern region information is defined for each of a plurality of blocked spot subregions on the probe reactive chip in the reference pattern information storage unit. In the data positioning process, the image data is positioned in the spot sub-region unit.

本発明の他の特徴によれば、前記解析処理は、自動モードまたは手動モードのいずれかにおいて選択的に動作し、前記判定処理は、前記位置決めされた画像データの解析を所定回数繰り返し実行して、所望する解析結果が得られない場合には、当該チップについて位置決め処理が失敗したことを示す情報を出力データに付加する。   According to another feature of the invention, the analysis process selectively operates in either an automatic mode or a manual mode, and the determination process repeatedly executes the analysis of the positioned image data a predetermined number of times. If the desired analysis result cannot be obtained, information indicating that the positioning process has failed for the chip is added to the output data.

本発明の他の特徴によれば、上記プログラムは、さらに、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して前記画像データを得る走査処理を含み、前記走査処理および前記解析処理は、並列的に実行される。   According to another feature of the invention, the program further scans a spot on the probe reactive chip for immobilizing a probe that can specifically react with a sample that is optically detectably labeled. Scanning processing for obtaining the image data, and the scanning processing and the analysis processing are executed in parallel.

本発明の他の特徴によれば、画像データ位置決め処理は、画像データ中のそれぞれのスポット単位で、前記画像データのスポットを検出エリアに位置決めする第1の位置決め処理と、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域単位で、前記画像データを位置決めする第2の位置決め処理とを含む。   According to another feature of the present invention, the image data positioning process includes: a first positioning process for positioning a spot of the image data in a detection area for each spot in the image data; A second positioning process for positioning the image data in units of a plurality of blocked spot sub-regions.

本発明の他の特徴によれば、上記プログラムは、さらに、基準マークを用いて、前記スポット領域全体の単位で前記画像データを位置決めする第3の位置決め処理を含む。   According to another feature of the invention, the program further includes a third positioning process for positioning the image data in units of the entire spot area using a reference mark.

本発明の他の特徴によれば、コンピュータに試料解析処理を実行させるプログラムであって、プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を基準パターン情報記憶部に定義する処理と、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込む処理と、前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成する処理と、前記位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定する処理と、前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する処理とを含むことを特徴とするプログラムが提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute a sample analysis process, which includes a plurality of different position marks formed on a probe-reactive chip for correcting a positional deviation of a spot. The process of defining the information of the reference pattern area in the reference pattern information storage unit, and scanning the spot on the probe reactive chip for fixing the probe that can specifically react with the optically detectable sample. Based on the process of reading the image data obtained in this manner and the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predefined detection target area, and Processing for generating correction data for correcting misalignment between the image data and the detection target area, and the positioned image data A program for determining whether the positioning is successful or not, and a process for correcting a positional deviation between the image data and the detection target area based on the correction data. The

本発明によれば、DNAマイクロアレイの解析において、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決め処理および位置決め成否の判定処理を定量的、自動的、かつ高精度に実行可能となる。   According to the present invention, in the analysis of the DNA microarray, the positioning process of the detection area to the DNA microarray image file and the determination process of the positioning success / failure can be performed quantitatively, automatically, and with high accuracy.

以下、図4乃至図33を参照して、本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイ(DNAチップ)、試料解析装置および試料解析方法を詳細に説明する。   Hereinafter, a DNA microarray (DNA chip), a sample analysis apparatus, and a sample analysis method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

本実施形態においては、解析されるべきDNAマイクロアレイの基板上に、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決めに用いる基準マークを設けるとともに、DNAマイクロアレイのスポット領域を構成するブロック内に、上記位置決め処理および位置ずれ補正処理に利用される基準パターンを配置し、このDNAマイクロアレイを利用して、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決め処理および位置ずれ補正処理が実行される。また、本実施形態においては、DNAマイクロアレイ単位、スポット単位およびブロック単位で、複数段階の位置決め処理が解析処理において実行される。   In the present embodiment, a reference mark used for positioning a detection area on a DNA microarray image file is provided on the substrate of the DNA microarray to be analyzed, and the positioning process is performed in a block constituting the spot area of the DNA microarray. In addition, a reference pattern used for the misregistration correction process is arranged, and using this DNA microarray, the detection area positioning process and the misregistration correction process for the DNA microarray image file are executed. In the present embodiment, a multi-step positioning process is executed in the analysis process in units of DNA microarrays, spots, and blocks.

図4は、本発明の実施形態に係る試料解析システム全体の構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the entire sample analysis system according to the embodiment of the present invention.

図4に示すように、本発明の実施形態に係る試料解析システムは、スキャナー装置71と、制御用パーソナル・コンピュータ73と、解析用パーソナル・コンピュータ91とを具備する。   As shown in FIG. 4, the sample analysis system according to the embodiment of the present invention includes a scanner device 71, a control personal computer 73, and an analysis personal computer 91.

スキャナー装置71は、DNAマイクロアレイ1を複数載置するオートローダー機構を備え、発光性のマーカーによりマーキングされたDNAサンプルを滴下したDNAマイクロアレイを、レーザー光により励起し、得られた画像を、DNAマイクロアレイ画像ファイル11に格納する。このDNAマイクロアレイ1は、例えば蛍光色素Cy3,Cy5に対応する励起波長でスキャンされ、1つのDNAマイクロアレイ1に対応してそれぞれの励起波長に対応した画像ファイルが得られる。この画像ファイルは、例えば、16ビットグレイスケールTiffフォーマット画像であるが、その他Multi−ImageTiffフォーマット画像、JPEGフォーマット画像などでもよい。   The scanner device 71 includes an autoloader mechanism for placing a plurality of DNA microarrays 1. The DNA microarray on which a DNA sample marked with a luminescent marker is dropped is excited by laser light, and the obtained image is converted into a DNA microarray. Store in the image file 11. The DNA microarray 1 is scanned at an excitation wavelength corresponding to, for example, the fluorescent dyes Cy3 and Cy5, and an image file corresponding to each excitation wavelength is obtained corresponding to one DNA microarray 1. This image file is, for example, a 16-bit grayscale Tiff format image, but may be a multi-image tiff format image, a JPEG format image, or the like.

制御用パーソナル・コンピュータ73は、例えば汎用パーソナルコンピュータなど、スキャナー装置71に例えばLANケーブルを介して接続可能なコンピュータであれば足り、スキャナー装置71におけるDNAマイクロアレイ1の走査、および画像取得の制御を行う。   The control personal computer 73 may be a computer that can be connected to the scanner device 71 via, for example, a LAN cable, such as a general-purpose personal computer, and controls the scanning of the DNA microarray 1 and the image acquisition in the scanner device 71. .

解析用パーソナル・コンピュータ91は、DNAマイクロアレイ画像ファイル11を読み込む。あるいはスキャナー装置71または制御用パーソナル・コンピュータ73から直接読み取られたDNAマイクロアレイ画像を入力する。さらに解析実行用のパラメータ等を定義する解析定義ファイル群93を読み込んで、DNAマイクロアレイ画像の解析を実行し、数値化された解析結果データを数値化データファイル13に出力する。この解析用パーソナル・コンピュータ91には、本実施形態に係る解析処理を実行するための解析ツールとなるプログラムが導入される。この解析プログラムは、本実施形態に係る解析処理を実行するプログラムであればよいが、例えば、MircoSoft Windows(登録商標)上で稼働するInterMedical社製の「GenePix Pro」(TM)などをその基礎または一部として利用することができる。   The personal computer for analysis 91 reads the DNA microarray image file 11. Alternatively, a DNA microarray image directly read from the scanner device 71 or the control personal computer 73 is input. Further, an analysis definition file group 93 that defines parameters for execution of analysis is read, the DNA microarray image is analyzed, and the digitized analysis result data is output to the digitized data file 13. The analysis personal computer 91 is installed with a program serving as an analysis tool for executing the analysis processing according to the present embodiment. The analysis program may be a program that executes the analysis processing according to the present embodiment. For example, “GenePix Pro” (TM) manufactured by InterMedical that runs on MircoSoft Windows (registered trademark) or the like is used as a basis thereof. Can be used as part.

この解析用パーソナル・コンピュータ91上で稼働する解析プログラムは、DNAマイクロアレイ画像ファイル11の解析を自動制御するものであって、その処理内容の詳細は後述するが、DNAマイクロアレイ画像ファイル11を読み込むとともに解析定義ファイル群93を読み込み、読み込まれたDNAマイクロアレイ画像上の基準マークが、解析定義ファイル群93に記憶されるテンプレート上の基準位置と一致するように、位置決め処理(基準マークを用いた位置決め処理)を実行する。さらに、解析プログラムは、画像データと検出エリアとによる、DNAマイクロアレイ上のスポット単位での位置決め処理(スポット単位の位置決め処理)および、基準パターンを用いた、DNAマイクロアレイ上の複数のスポット領域を構成するブロック単位での画像データの位置決め処理(ブロック単位の位置決め処理)をそれぞれ実行する。位置決めミスがある場合には、解析プログラムは、画像ファイルの位置ずれを検出エリアに合わせて自動補正する。   The analysis program running on the personal computer 91 for analysis automatically controls the analysis of the DNA microarray image file 11. The details of the processing will be described later, but the DNA microarray image file 11 is read and analyzed. Positioning process (positioning process using the reference mark) so that the definition file group 93 is read and the reference mark on the read DNA microarray image matches the reference position on the template stored in the analysis definition file group 93 Execute. Further, the analysis program configures a plurality of spot areas on the DNA microarray using the positioning process in spot units on the DNA microarray (positioning process in spot units) and the reference pattern based on the image data and the detection area. Image data positioning processing in block units (position processing in block units) is executed. If there is a positioning error, the analysis program automatically corrects the positional deviation of the image file according to the detection area.

予め設定した時間内に処理すべき画像ファイルが数値化できない場合は、解析プログラムは、所定回数解析処理を再試行し、再試行が所定回数を越えた場合には手動での数値化を通知すべく、当該画像についての数値化ミスを示す情報をログファイルに出力する。最後に、解析プログラムは、数値化された画像データの情報を数値化データファイル13に出力する。   If the image file to be processed within the preset time cannot be digitized, the analysis program will retry the analysis process a predetermined number of times, and notify the manual digitization if the retry exceeds the predetermined number of times. Therefore, information indicating a numerical error about the image is output to a log file. Finally, the analysis program outputs the digitized image data information to the digitized data file 13.

なお、この解析用パーソナル・コンピュータ91は、一対のスキャナー装置71および制御用パーソナル・コンピュータ73に対して、複数設置され、これら複数の装置が、大量の画像ファイルを、並列に解析処理してもよい。また、一対のスキャナー装置71および制御用パーソナル・コンピュータ73がなくても、DNAマイクロアレイ画像ファイル11が、他の手段により読み込み可能であればよい。   Note that a plurality of analysis personal computers 91 are installed with respect to the pair of scanner devices 71 and the control personal computer 73, and these plurality of devices can analyze a large number of image files in parallel. Good. Even if the pair of scanner devices 71 and the control personal computer 73 are not provided, the DNA microarray image file 11 may be read by other means.

解析定義ファイル群93は、具体的には、解析パラメータファイル931と解析自動化情報定義ファイル933とを具備する。   Specifically, the analysis definition file group 93 includes an analysis parameter file 931 and an analysis automation information definition file 933.

解析パラメータファイル931は、次の情報を含む。   The analysis parameter file 931 includes the following information.

・DNAマイクロアレイ上のブロックおよびスポットの配列定義(行・列方向のブロック数、行・列方向のスポット数、スポットの直径など)
・DNAマイクロアレイ上のブロック、スポットの位置情報の定義
・各スポットに対する遺伝子名等の遺伝子識別情報の定義
・各スポットに対する属性の定義(例えば、「存在しないスポット」であること、「良いスポット」であること、または「悪いスポット」であることなど。なお、「見つからないスポット」など、位置決め処理時に変化する属性もある)
解析自動化情報定義ファイル933は、次の情報を含む。
・ Definition of blocks and spots on DNA microarray (number of blocks in row / column direction, number of spots in row / column direction, spot diameter, etc.)
・ Definition of block and spot position information on DNA microarray ・ Definition of gene identification information such as gene name for each spot ・ Definition of attributes for each spot (for example, “not existing spot”, “good spot” (There are some attributes that change during the positioning process, such as “missing spot”)
The analysis automation information definition file 933 includes the following information.

・画像ファイル生成方法の指定(スキャナー装置によるスキャンに連動/非連動)
・解析対象画像ファイル名定義と数値化データ保存先の指定
・上記基準マークを用いた位置決めで用いられる基準マークの定義(基準マークの個数、最低蛍光強度、座標、認識エリア、許容位置ずれ量等)
・位置決め(アラインメント)判定用の基準パターンの定義(基準パターンの個数、最低蛍光強度、座標、許容位置ずれ量等)
・画像ファイルが存在しない場合の再試行回数(または最大待ち時間)の定義
・位置決めミス時のリトライ方法の定義(再試行回数または最大待ち時間、検出エリアの移動順および移動量等)
図35は、本実施形態に係る試料解析装置の機能構成を示すブロック図である。図35に示すように、本実施形態に係る試料解析装置は、上記解析プログラムを導入した解析用コンピュータ91であって、解析画像記憶部351と、定義ファイル記憶部353と、基準マークを用いた位置決め処理部355と、スポット単位の位置決め処理部357と、ブロック単位の位置決め処理部359と、位置決め判定部361と、解析制御部363と、解析結果出力部365と、ログファイル367と、解析結果ファイル369と、解析ミス画像ファイル371とを具備する。解析画像記憶部351は、図4におけるDNAマイクロアレイ画像ファイル11を記憶する。
・ Specify image file generation method (linked / not linked to scanning by scanner device)
・ Definition of image file name to be analyzed and designation of digitized data storage destination ・ Definition of fiducial marks used in positioning using the fiducial marks (number of fiducial marks, minimum fluorescence intensity, coordinates, recognition area, allowable displacement, etc. )
・ Definition of reference patterns for positioning (alignment) (number of reference patterns, minimum fluorescence intensity, coordinates, allowable displacement, etc.)
・ Define the number of retries (or maximum waiting time) when there is no image file ・ Define the retry method at the time of positioning error (number of retries or maximum waiting time, movement order and amount of detection area, etc.)
FIG. 35 is a block diagram showing a functional configuration of the sample analyzer according to this embodiment. As shown in FIG. 35, the sample analysis apparatus according to the present embodiment is an analysis computer 91 in which the analysis program is introduced, and uses an analysis image storage unit 351, a definition file storage unit 353, and a reference mark. Positioning processing unit 355, spot unit positioning processing unit 357, block unit positioning processing unit 359, positioning determination unit 361, analysis control unit 363, analysis result output unit 365, log file 367, and analysis result A file 369 and an analysis error image file 371 are provided. The analysis image storage unit 351 stores the DNA microarray image file 11 in FIG.

定義ファイル記憶部353は、図4における定義ファイル群(以下の図6における解析パラメータファイル931および解析自動化情報ファイル933)を記憶する。この定義ファイル記憶部353は、請求項における基準パターン情報記憶部に対応する。基準マークを用いた位置決め処理部355は、請求項における画像データ読み込み部を含む。基準マークを用いた位置決め処理部355と、スポット単位の位置決め処理部357と、ブロック単位の位置決め処理部359とは、請求項における画像データ位置決め部および補正部に対応する。位置決め判定部361は、請求項における判定部に対応する。解析制御部363および解析結果出力部365は、請求項における解析部に対応する。   The definition file storage unit 353 stores the definition file group in FIG. 4 (analysis parameter file 931 and analysis automation information file 933 in FIG. 6 below). The definition file storage unit 353 corresponds to the reference pattern information storage unit in the claims. The positioning processing unit 355 using the reference mark includes an image data reading unit in claims. The positioning processing unit 355 using the reference marks, the spot unit positioning processing unit 357, and the block unit positioning processing unit 359 correspond to the image data positioning unit and the correction unit in the claims. The positioning determination unit 361 corresponds to the determination unit in the claims. The analysis control unit 363 and the analysis result output unit 365 correspond to the analysis unit in the claims.

なお、解析画像記憶部351,定義ファイル記憶部353,基準マークを用いた位置決め処理部355,スポット単位の位置決め処理部357,ブロック単位の位置決め処理部359,解析制御部363,位置決め判定部361,解析結果処理部365は、いずれも、図4における解析用パーソナル・コンピュータ91に実装される。この解析用パーソナル・コンピュータ91は、1台であってもよく、あるいは複数台をネットワークで接続して、解析コンピュータ・システムとして構成されてもよい。   An analysis image storage unit 351, a definition file storage unit 353, a positioning processing unit 355 using a reference mark, a spot unit positioning processing unit 357, a block unit positioning processing unit 359, an analysis control unit 363, a positioning determination unit 361, Each of the analysis result processing units 365 is mounted on the analysis personal computer 91 in FIG. This analysis personal computer 91 may be one or may be configured as an analysis computer system by connecting a plurality of computers via a network.

図5は、解析用パーソナル・コンピュータ91が出力する数値化データの一部の一例を示す。図5に示すように、数値化データは、例えば、Cy3励起波長およびCy5励起波長それぞれで検出されたスポットの蛍光強度のデータとして得られる。より具体的には、数値化データ13は、各スポットについて、次の情報を含む。   FIG. 5 shows an example of part of the digitized data output from the analysis personal computer 91. As shown in FIG. 5, the digitized data is obtained as, for example, fluorescence intensity data of spots detected at each of the Cy3 excitation wavelength and the Cy5 excitation wavelength. More specifically, the digitized data 13 includes the following information for each spot.

・検出スポットに対するフラグ
・ブロック番号
・ブロック内の行・列番号
・遺伝子名を含む遺伝子識別情報
・検出スポットの中心座標(x、y)
・Cy3励起波長での検出スポットの蛍光強度中央値、平均値、標準偏差等
・Cy3励起波長での検出スポット周囲(背景)の蛍光強度中央値、平均値、標準偏差等
・Cy5励起波長での検出スポットの蛍光強度中央値、平均値、標準偏差等
・Cy5励起波長での検出スポット周囲(背景)の蛍光強度中央値、平均値、標準偏差等
・品質に関する各種データ等
次に、本実施形態に係る試料解析方法における試料解析処理の手順を説明する。
-Flag for detection spot-Block number-Row in column-Column number-Gene identification information including gene name-Center coordinates of detection spot (x, y)
・ Median, average value, standard deviation, etc. of fluorescence intensity of detection spot at Cy3 excitation wavelength ・ Median, average value, standard deviation, etc. of fluorescence intensity around detection spot (background) at Cy3 excitation wavelength ・ At Cy5 excitation wavelength Median fluorescence intensity of detection spot, average value, standard deviation, etc. Median fluorescence intensity around detection spot at Cy5 excitation wavelength (background), average value, standard deviation, etc. Various data relating to quality, etc. Next, this embodiment The procedure of the sample analysis process in the sample analysis method according to FIG.

図6は、本発明の実施形態に係る試料解析方法における試料解析処理の手順を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of sample analysis processing in the sample analysis method according to the embodiment of the present invention.

まず、解析プログラムの初期化が実行され、処理が開始される(ステップS1)。次に、解析パラメータファイル931および解析自動化情報ファイル933が読み込まれる(ステップS3)。この解析自動化情報ファイル933の読み込みにより、解析画像定義ファイル名、解析パラメータファイル名、画像待ち再試行回数、画像待ち時間等が読み込まれる。解析画像定義ファイル名より、解析すべき画像と、枚数が、解析プログラム上設定される。   First, the analysis program is initialized and the process is started (step S1). Next, the analysis parameter file 931 and the analysis automation information file 933 are read (step S3). By reading the analysis automation information file 933, an analysis image definition file name, an analysis parameter file name, the number of image waiting retries, an image waiting time, and the like are read. From the analysis image definition file name, the image to be analyzed and the number of images are set in the analysis program.

この解析すべき画像の枚数が、読み込まれた画像の総枚数(すなわち終了条件End)に到達するまで、ステップS5からステップS35までの処理が繰り返し実行される(ステップS5)。   The processes from step S5 to step S35 are repeatedly executed until the number of images to be analyzed reaches the total number of read images (that is, end condition End) (step S5).

次に、解析すべき画像があるか否かが判定され(ステップS7)、解析すべき画像がない場合には(ステップS7N)、画像待ち再試行回数が、ステップS3において読み込まれ、解析プログラムに設定された回数を超えるまで、ステップS11からステップS15の処理を繰り返し実行する(ステップS11)。さらに、解析すべき画像が有るか否かが判定され(ステップS13)、解析すべき画像が有る場合には(ステップS13Y)、ステップS9に進み、一方解析すべき画像が得られない場合には(ステップS13N)、画像待ち再試行回数のカウンタをインクリメントして(ステップS15)、設定された回数を超えた場合は、ステップS35に進む。   Next, it is determined whether or not there is an image to be analyzed (step S7). If there is no image to be analyzed (step S7N), the number of image waiting retries is read in step S3 and stored in the analysis program. The processes from step S11 to step S15 are repeatedly executed until the set number of times is exceeded (step S11). Further, it is determined whether or not there is an image to be analyzed (step S13). If there is an image to be analyzed (step S13Y), the process proceeds to step S9, whereas if no image to be analyzed is obtained. (Step S13N) The image wait retry counter is incremented (Step S15), and if the set number of times is exceeded, the process proceeds to Step S35.

ステップS7に戻り、解析すべき画像がある場合には(ステップS7Y)、解析すべきDNAマイクロアレイとして対応する画像ファイルが、DNAマイクロアレイ画像ファイル11から読み込まれる(ステップS9)。あるいは、解析すべき画像ファイルは、DNAマイクロアレイ画像ファイル11は介さずに、スキャナー装置71および制御パーソナル・コンピュータ73側から直接入力されてもよい。続いて、基準マークによる位置決め処理(上記基準マークを用いた位置決め処理)が実行される(ステップS17)。ステップS17における基準マークを用いた位置決め処理の実行後、画像データの画像処理が実行され(ステップS19)、画像処理が失敗判定された場合には(ステップS19N)、ステップS35に進む。一方、画像処理が成功判定された場合には、画像処理後の解析すべき画像ファイルが読み込まれる(ステップS21)。   Returning to step S7, if there is an image to be analyzed (step S7Y), an image file corresponding to the DNA microarray to be analyzed is read from the DNA microarray image file 11 (step S9). Alternatively, the image file to be analyzed may be directly input from the scanner device 71 and the control personal computer 73 side without using the DNA microarray image file 11. Subsequently, a positioning process using the reference mark (positioning process using the reference mark) is executed (step S17). After the positioning process using the reference mark in step S17, the image data is processed (step S19). If the image process is determined to be unsuccessful (step S19N), the process proceeds to step S35. On the other hand, when the image processing is determined to be successful, the image file to be analyzed after the image processing is read (step S21).

次に、DNAマイクロアレイ上の各スポット単位での位置決め処理(上記スポット単位の位置決め処理)が実行され(ステップS23)、さらにDNAマイクロアレイ上のブロック単位での位置決め処理(上記ブロック単位の位置決め処理)が実行される(ステップS25)。なお、ステップS23およびステップS25は、ステップS21の解析画像読み込み処理の後であって、ステップS27の位置決め判定の前であれば、いずれが先に実行されてもよい。   Next, a positioning process for each spot unit on the DNA microarray (the positioning process for the spot unit) is executed (step S23), and a positioning process for the block unit on the DNA microarray (the positioning process for the block unit) is performed. It is executed (step S25). Note that either step S23 or step S25 may be executed first as long as it is after the analysis image reading process of step S21 and before the positioning determination of step S27.

基準マークを用いた位置決め処理およびスポット単位の位置決め処理後に数値化された画像データに基づいて、位置決め(アラインメント)が成功したか失敗したかが判定される(ステップS27)。位置決めが成功と判定されれば(ステップS27Y)、数値化された画像データが、数値化データファイル13に出力され、解析すべき画像枚数のカウンタがインクリメントされる(ステップS35)。一方、位置決めが失敗したと判定されれば(ステップS27N)、さらに、所定の検出エリアの移動回数(または移動時間)以下であるか否かが判定され(ステップS31)、所定の検出エリア移動回数に到達した場合には(ステップS31N)、ステップS35に進む。一方、所定の検出エリア移動回数以下である場合には(ステップS31Y)、DNAマイクロアレイのブロック単位での検出エリアの移動処理(補正処理)が実行され(ステップS33)、ステップS23のスポット単位での位置決め処理に戻る。   Based on the image data digitized after the positioning process using the reference marks and the spot unit positioning process, it is determined whether the positioning (alignment) has succeeded or failed (step S27). If it is determined that the positioning is successful (step S27Y), the digitized image data is output to the digitized data file 13, and the counter of the number of images to be analyzed is incremented (step S35). On the other hand, if it is determined that the positioning has failed (step S27N), it is further determined whether or not it is less than or equal to the predetermined number of movements (or movement time) of the detection area (step S31). When reaching (step S31N), the process proceeds to step S35. On the other hand, if the number of detection area movements is equal to or less than the predetermined number of detection area movements (step S31Y), detection area movement processing (correction processing) in units of DNA microarray blocks is executed (step S33), and step S23 in units of spots is performed. Return to the positioning process.

より具体的には、ステップS33における検出エリアの移動(補正)処理においては、基準マークによる概略の位置決めが正しいという仮定の下、少ない移動量から例えば時計回りに徐々に大きな移動量となるよう、一対のスポットと検出エリアとの位置決めが試行されていく。   More specifically, in the movement (correction) processing of the detection area in step S33, under the assumption that the rough positioning by the reference mark is correct, the movement amount is gradually increased from a small movement amount, for example, clockwise. Positioning between a pair of spots and a detection area is tried.

最後に、すべての解析すべき画像の解析終了後、解析ミスが生じた画像について、ステップS7からステップS35までの処理を、さらに所定回数繰り返して実行してもよい(ステップS37)。   Finally, after completing the analysis of all the images to be analyzed, the processing from step S7 to step S35 may be repeated a predetermined number of times for the image in which the analysis error has occurred (step S37).

次に、本実施形態における各位置決め処理の詳細を説明する。本実施形態の位置決め処理においては、
(1)まず、DNAマイクロアレイ上に、発光する基準マークを配置する。また、同じくDNAマイクロアレイ上、基板2表面のブロック内(あるいはブロック近傍)に、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターンを配置する。このDNAマイクロアレイの解析自動化情報として、少なくとも基準マークと各ブロックの位置関係を示す情報、および基準パターンの配列パターンおよび各ブロックとの位置関係を示す情報は、予め登録されているものであって既知とする。
Next, details of each positioning process in the present embodiment will be described. In the positioning process of this embodiment,
(1) First, a reference mark that emits light is placed on a DNA microarray. Similarly, on the DNA microarray, a reference pattern composed of positive control and negative control is arranged in a block on the surface of the substrate 2 (or in the vicinity of the block). As the information analysis automation information of the DNA microarray, at least information indicating the positional relationship between the reference mark and each block, and information indicating the arrangement pattern of the reference pattern and the positional relationship between each block are registered in advance and known. And

(2)画像上の基準マークを認識検出後、予めテンプレートの解析自動化情報として定義された基準マークの位置座標を用いて、基準マークが本来ある位置(設計位置)に画像を補正(回転・移動)することにより、予めテンプレート上各々のスポットを定義した検出エリアに概略当てはめる(基準マークを用いた位置決め処理)。その後、各スポットへのテンプレート上の各検出エリアの当てはめを実行する(スポット単位の位置決め処理)。 (2) After recognizing and detecting the fiducial mark on the image, the image is corrected (rotated / moved) to the position (design position) where the fiducial mark originally exists, using the position coordinates of the fiducial mark previously defined as template analysis automation information ) To roughly apply each spot on the template in advance to a detection area (positioning process using a reference mark). Thereafter, fitting of each detection area on the template to each spot is executed (positioning processing in units of spots).

(3)スキャンされた画像上で、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの配列パターン(基準パターン)を、予めテンプレートに定義された基準パターンについてのパターン情報および位置情報を用いたパターンマッチングにより検出し、その位置の特定を行い、ブロック単位で位置決めを実行する(ブロック単位の位置決め処理)。 (3) On the scanned image, positive control and negative control arrangement patterns (reference patterns) are detected by pattern matching using pattern information and position information about the reference patterns defined in advance in the template, The position is specified and positioning is executed in units of blocks (positioning processing in units of blocks).

図7は、本実施形態に係る基準マークを用いた、図6のステップS17における基準マークを用いた位置決め処理の詳細を説明するフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart for explaining the details of the positioning process using the reference mark in step S17 of FIG. 6 using the reference mark according to the present embodiment.

図7に示すように、本実施形態に係る基準マークを用いた解析処理部355は、DNAマイクロアレイ画像ファイル11を読み込み(ステップS171)、予め解析自動化情報ファイル933から読み込んだ基準パターン認識エリアを含むテンプレートを自動認識するとともに、テンプレート上の基準パターン認識エリア内の基準パターン定義位置に、読み込まれた画像ファイルの基準パターンが一致するように、画像ファイルを解析(数値)処理し(ステップ173)、基準マークを位置決めする。   As shown in FIG. 7, the analysis processing unit 355 using the reference mark according to the present embodiment reads the DNA microarray image file 11 (step S171), and includes a reference pattern recognition area read in advance from the analysis automation information file 933. The template is automatically recognized, and the image file is analyzed (numerically) so that the reference pattern of the read image file matches the reference pattern definition position in the reference pattern recognition area on the template (step 173). Position the fiducial mark.

図8は、ステップS171において読み込まれた画像ファイルの一例を示す。   FIG. 8 shows an example of the image file read in step S171.

図8に示すように、スポットが配置されたスポット領域の周辺に、本実施形態に係る基準マークを用いた位置決め処理に用いられる基準マークが、予め基板上配置されている。 As shown in FIG. 8, the reference marks used for the positioning process using the reference marks according to the present embodiment are arranged on the substrate in advance around the spot area where the spots are arranged.

この基準マークは、DNAマイクロアレイをスキャナー装置71によりスキャンした際に、蛍光シグナルを発する物質によるマークであればよく、例えば、自家蛍光物質などの蛍光性物質、核酸吸着物質、あるいはハウスキーピングジーン、該ハウスキーピングジーンの断片、またはその塩基配列の一部にハウスキーピングジーン若しくはその断片を含む核酸を用いることができる。   The reference mark may be a mark made of a substance that emits a fluorescence signal when the DNA microarray is scanned by the scanner device 71. For example, the reference mark may be a fluorescent substance such as an autofluorescent substance, a nucleic acid adsorbing substance, or a housekeeping gene, A housekeeping gene fragment or a nucleic acid containing the housekeeping gene or a fragment thereof in a part of its base sequence can be used.

なお、本明細書において、自家蛍光物質とは、それ自体の物性として、元々蛍光を有する物質である。この自家蛍光物質は、DNAマイクロアレイをスキャンしたときに、蛍光シグナルを発する。核酸吸着物質とは、それ自体の物性として蛍光は有さないが、DNAマイクロアレイに滴下するサンプル中の、蛍光標識された核酸を吸着する物質であればよいが、例えばポリアリルアミンを用いることができる。この核酸吸着物質は、蛍光標識された核酸を吸着しているため、DNAマイクロアレイをスキャンしたときに、蛍光シグナルを発する。ハウスキーピング・ジーンとは、元々生体内で常に一定以上の発現量を持つ遺伝子であり、それ自体の物性として蛍光は有さない。このハウスキーピング・ジーンをDNAマイクロアレイにスポットしておけば、サンプル液中の蛍光標識した核酸と必ずハイブリダイゼーションを起こすので、DNAマイクロアレイをスキャンしたときに、やはり蛍光シグナルを発する。これら自家蛍光物質、核酸吸着物質、ハウスキーピング・ジーンはいずれも、DNAマイクロアレイにスポットされた場合、スキャンされた際に必ず発光する特性を有するスポットとなり、本明細書においては、これらをポジティブコントロールと称する。他方、スキャンされた際に、必ず発光しない特性を有するスポットは、本明細書において、ネガティブ・コントロールと称する。   In the present specification, an autofluorescent substance is a substance that originally has fluorescence as its own physical properties. This autofluorescent substance emits a fluorescent signal when the DNA microarray is scanned. The nucleic acid adsorbing substance does not have fluorescence as its own physical property, but may be any substance that adsorbs a fluorescently labeled nucleic acid in a sample dropped on a DNA microarray. For example, polyallylamine can be used. . Since this nucleic acid adsorbing substance adsorbs fluorescently labeled nucleic acid, it emits a fluorescent signal when the DNA microarray is scanned. A housekeeping gene is originally a gene that always has a certain expression level or more in a living body, and has no fluorescence as its own physical property. If this housekeeping gene is spotted on a DNA microarray, hybridization with a fluorescently labeled nucleic acid in the sample solution is always caused. Therefore, when the DNA microarray is scanned, a fluorescence signal is also emitted. These autofluorescent substances, nucleic acid adsorbing substances, and housekeeping genes are all spots that emit light when scanned on a DNA microarray. In this specification, these spots are referred to as positive controls. Called. On the other hand, a spot having a characteristic that does not necessarily emit light when scanned is referred to as a negative control in the present specification.

図9は、スキャナー装置71によって読み込まれた図8の画像に対して、基準マーク認識エリアを含むテンプレートが自動認識された状態を示す。図9において、テンプレートの基準マーク認識エリア10a中の基準マークの定義位置10bと、読み込まれた画像ファイル中の基準マーク10cとが位置ずれしている様子が示されている。解析プログラムは、この位置ずれした状態から、図10に示すように、画像ファイル中の基準マーク10cとテンプレート上の基準マーク定義位置10bとが一致するよう位置補正する。なお、図10中、テンプレートの基準マーク認識エリア10aおよび基準パターンの定義位置10bは、便宜上図示したものであって、実画像として可視的に表示されるものである必要はない。   FIG. 9 shows a state where a template including a reference mark recognition area is automatically recognized for the image of FIG. 8 read by the scanner device 71. FIG. 9 shows a state in which the definition position 10b of the reference mark in the reference mark recognition area 10a of the template and the reference mark 10c in the read image file are misaligned. The analysis program corrects the position so that the reference mark 10c in the image file coincides with the reference mark definition position 10b on the template, as shown in FIG. In FIG. 10, the reference mark recognition area 10a of the template and the definition position 10b of the reference pattern are shown for convenience, and need not be visually displayed as actual images.

この基準マークを用いた位置決め処理によって、DNAマイクロアレイ全体(すなわち、アレイ上のスポット領域全体)がテンプレート全体に対して概略位置決めされる。   By the positioning process using the reference marks, the entire DNA microarray (that is, the entire spot area on the array) is roughly positioned with respect to the entire template.

図7に戻り、図9に示す、テンプレートの基準マーク認識エリア10a中の基準マークの定義位置10bと、読み込まれた画像ファイル中の基準マーク10cとの位置ずれによるシフト量が計算され(ステップS175)、計算されたシフト量に基づき、図10に示すように、画像が回転・移動される(ステップS177)。最後に、補正された画像ファイルが、補正後の画像ファイルを格納する画像ファイル11bに格納される。なお、この格納先は、ステップ171において画像ファイルの読み込み元である画像ファイル11であってもよい。   Returning to FIG. 7, the shift amount due to the positional deviation between the reference mark definition position 10b in the reference mark recognition area 10a of the template and the reference mark 10c in the read image file shown in FIG. 9 is calculated (step S175). ), Based on the calculated shift amount, the image is rotated and moved as shown in FIG. 10 (step S177). Finally, the corrected image file is stored in the image file 11b that stores the corrected image file. This storage destination may be the image file 11 from which the image file is read in step 171.

次に、本実施形態におけるスポット単位の位置決め処理(図6におけるステップS23)の詳細を説明する。   Next, the details of the spot unit positioning process (step S23 in FIG. 6) in the present embodiment will be described.

図11は、本実施形態に係る、DNAマイクロアレイ上のスポット単位で実行される、図6のステップS23におけるスポット単位の位置決め処理の詳細を説明するフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the details of the spot-unit positioning process in step S23 of FIG. 6, which is executed for each spot on the DNA microarray according to this embodiment.

図11に示すように、本実施形態に係るスポット単位の位置決め処理部357は、ステップS21において読み込まれた位置補正処理(画像処理)後の画像ファイル11b中の、各DNAマイクロアレイにおける各スポット画像に対して、予め解析自動化情報ファイル933から読み込んだテンプレートの、各スポットに対応する検出エリアへの位置決めを実行する(ステップS231)。   As shown in FIG. 11, the spot-by-spot positioning processing unit 357 according to the present embodiment applies each spot image in each DNA microarray in the image file 11b after the position correction process (image processing) read in step S21. On the other hand, positioning of the template read in advance from the analysis automation information file 933 to the detection area corresponding to each spot is executed (step S231).

図13は、図6のステップS21において読み込まれた位置補正後のDNAマイクロアレイ画像に対して、テンプレートの各検出エリアが当てはめられた状態を示す。図13において、テンプレートの各検出エリア13bと、読み込まれた画像ファイル中の各スポットとが位置ずれしている様子が示されている。解析プログラムは、この位置ずれした状態から、図14に示すように、画像ファイル中の各スポット画像とテンプレート上の各検出エリアとが適合するよう、スポット単位の位置決め処理部357が位置補正する。   FIG. 13 shows a state in which each detection area of the template is applied to the DNA microarray image after position correction read in step S21 of FIG. FIG. 13 shows a state in which each detection area 13b of the template is displaced from each spot in the read image file. In the analysis program, the spot-based positioning processing unit 357 corrects the position so that each spot image in the image file matches each detection area on the template, as shown in FIG.

図11に戻り、図14に示す位置補正後の画像ファイルが、テンプレートの定義情報に基づいて数値化され(ステップS233)、数値化されたファイルが、数値化データファイル13に格納される(ステップS235)。   Returning to FIG. 11, the position-corrected image file shown in FIG. 14 is digitized based on the template definition information (step S233), and the digitized file is stored in the digitized data file 13 (step S233). S235).

次に、本実施形態におけるブロック単位の位置決め処理(図6におけるステップS25)の詳細を説明する。ブロック単位の位置決め処理部359によるブロック単位の位置決め処理においては、基準パターンの有するパターン配列を用いたパターンマッチングによる位置決め処理および基準パターンの位置座標を用いた位置決め処理の双方が用いられる。あるいは、これらの一方のみが実行されてもよい。   Next, the details of the block-unit positioning process (step S25 in FIG. 6) in the present embodiment will be described. In the block unit positioning process by the block unit positioning processing unit 359, both the positioning process using pattern matching using the pattern arrangement of the reference pattern and the positioning process using the position coordinates of the reference pattern are used. Or only one of these may be performed.

図15は、図6におけるステップ23におけるスポット単位での位置決め処理によって、誤って位置決めされたDNAマイクロアレイ画像ファイルの一例を示す。図15に示すように、スポット単位の位置決め処理においては、スポット単位での位置決めは、DNAマイクロアレイ上のブロックごとに、ブロック内のスポットに対してテンプレート上の検出エリアのブロックが適合するかを試行されることによって実行される。このため、例えばDNAマイクロアレイの基板上にゴミが付着している場合などに、各スポットが適合されるべき検出エリアが誤って判断されてしまい、ブロックの位置決めの誤りが生ずることになる。DNAマイクロアレイ上のスポット間隔の微細化に伴い、微細なゴミの付着による上記位置決め誤りは避けがたい。   FIG. 15 shows an example of a DNA microarray image file that is erroneously positioned by the spot-by-spot positioning process in step 23 in FIG. As shown in FIG. 15, in the spot unit positioning process, the spot unit positioning is performed for each block on the DNA microarray to test whether the block in the detection area on the template matches the spot in the block. To be executed. For this reason, for example, when dust adheres to the substrate of the DNA microarray, the detection area to which each spot is to be matched is erroneously determined, resulting in an error in block positioning. As the spot interval on the DNA microarray becomes finer, it is difficult to avoid the positioning error due to the adhering of fine dust.

そこで、本実施形態においては、DNAマイクロアレイ上のブロック内に、ブロック単位の位置決めを調整するための基準パターンを予め配置し、このスポット単位の位置決め処理によって生ずる位置決め誤りを調整する。   Therefore, in this embodiment, a reference pattern for adjusting the positioning in units of blocks is arranged in advance in the block on the DNA microarray, and positioning errors caused by the positioning processing in units of spots are adjusted.

図12は、本実施形態において用いられるDNAマイクロアレイの一例を示す。図12に示すように、DNAマイクロアレイ1上には、複数のブロック群1bが配置される。各ブロック内には、遺伝子がスポットされているが、本実施形態においては、各ブロック内に、必ず発光するスポットであるポジティブ・コントロールおよび必ず発光しない(光ってはおかしい)スポットであるネガティブ・コントロールとを配置する。これらポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールは、通常、ハイブリダイゼーション工程が異常なく処理されたか否かを判断するための標識(マーカー)として使用される。本実施形態では、これらポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの組み合わせでなる基準パターンを形成する。この基準パターンを、プローブである遺伝子を固定するスポットをマトリクス状に形成した各ブロック内に配置することによって、ブロック単位の位置決め処理におけるブロック単位の位置決めの基準パターンとする。このブロックは、請求項におけるスポットサブ領域に対応する。   FIG. 12 shows an example of a DNA microarray used in this embodiment. As shown in FIG. 12, a plurality of block groups 1 b are arranged on the DNA microarray 1. In each block, genes are spotted in each block. In this embodiment, a positive control that is a spot that always emits light and a negative control that is a spot that does not always emit light (it is strange to shine). And place. These positive controls and negative controls are usually used as labels (markers) for judging whether or not the hybridization process has been processed without abnormality. In the present embodiment, a reference pattern composed of a combination of these positive controls and negative controls is formed. This reference pattern is used as a reference unit pattern for positioning in block units in the block unit positioning process by arranging spots for fixing genes as probes in each block formed in a matrix. This block corresponds to the spot sub-region in the claims.

なお、このポジティブ・コントロールは、上記基準マークと同様、DNAマイクロアレイをスキャナー装置71によりスキャンした際に、蛍光シグナルを発する物質によるマークであればよく、例えば、自家蛍光物質、核酸吸着物質、あるいはハウスキーピングジーン、該ハウスキーピングジーンの断片、またはその塩基配列の一部にハウスキーピングジーン若しくはその断片を含む核酸を用いることができる。   The positive control may be a mark made of a substance that emits a fluorescent signal when the DNA microarray is scanned by the scanner device 71 as in the case of the reference mark. For example, the positive control may be an autofluorescent substance, a nucleic acid adsorbing substance, or a house. A nucleic acid containing a housekeeping gene or a fragment thereof in a part of the base sequence can be used.

具体的には、図12の1cで示されるように、各ブロック内にポジティブ・コントロールを配置し、その周囲に、1dで示されるように、ネガティブ・コントロールを配置する。この基準パターンは、ブロック内の一角に設けられてもよく、あるいはブロック内の任意の位置に設けられてもよい。または、必要に応じて、スポット領域を構成するブロック外であってその近傍に設けられてもよい。このブロック内に配置されたポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールのパターン配列およびその位置座標の情報は、予めテンプレートに関する属性情報の1つとして、解析自動化情報ファイル933に登録されている。ブロック単位の位置決め処理においては、これらポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの蛍光強度および位置座標の判定を実行することによって、各ブロック内のスポットの位置を特定することができる。   Specifically, as shown by 1c in FIG. 12, a positive control is arranged in each block, and a negative control is arranged around it as shown by 1d. This reference pattern may be provided at one corner in the block, or may be provided at an arbitrary position in the block. Alternatively, if necessary, it may be provided outside the block constituting the spot area and in the vicinity thereof. The pattern arrangement of the positive control and the negative control arranged in this block and the information on the position coordinates thereof are registered in advance in the analysis automation information file 933 as one of the attribute information on the template. In the block-unit positioning process, the positions of the spots in each block can be specified by executing the determination of the fluorescence intensity and the position coordinates of these positive control and negative control.

ブロック内のある基準パターンの下に、さらに、ネガティブ・コントロールで囲まれたポジティブ・コントロールからなる他のパターンを配置してもよく、あるいは、ブロック内のあるパターンに対し、ブロックの対角線上にネガティブ・コントロールで囲まれたポジティブ・コントロールの他のパターンを配置してもよい。1つのブロック内にこのような他のパターンをさらに配置して基準パターンを複数にすることによって、DNAマイクロアレイに付着するゴミなどに起因する誤判定を低減することができる。   Another pattern of positive controls surrounded by negative controls may be placed under a reference pattern in the block, or negative on the diagonal of the block with respect to a pattern in the block・ Other patterns of positive controls surrounded by controls may be placed. By further arranging such other patterns in one block and using a plurality of reference patterns, it is possible to reduce misjudgments caused by dust or the like adhering to the DNA microarray.

一方、1つのDNAマイクロアレイによってより多くの遺伝子を解析するという観点からは、このネガティブ・コントロールで囲まれたポジティブ・コントロールからなる基準パターンが占有する領域は少ないことが望ましい。   On the other hand, from the viewpoint of analyzing more genes with one DNA microarray, it is desirable that the area occupied by the reference pattern consisting of the positive control surrounded by the negative control is small.

図18乃至図23は、本実施形態におけるこのネガティブ・コントロールで囲まれたポジティブ・コントロールのパターンの配置例を示す。なお、図18乃至図23において、ブロック内のポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロール以外は、すべて他の遺伝子がスポットされているものとする。また、ブロック単位の位置決め処理における位置決め(アラインメント)成功の判定基準は、ポジティブ・コントロールの蛍光強度が設定された最低蛍光強度以上であって、ポジティブ・コントロール座標が予めテンプレートの属性として設定された閾値以下とする。   18 to 23 show examples of the arrangement of positive control patterns surrounded by the negative controls in the present embodiment. In FIG. 18 to FIG. 23, it is assumed that all other genes are spotted except the positive control and the negative control in the block. In addition, the determination criterion of the positioning (alignment) success in the block unit positioning processing is a threshold in which the positive control fluorescence intensity is equal to or higher than the set minimum fluorescence intensity, and the positive control coordinates are set in advance as template attributes. The following.

図18においては、ブロック1bを跨って1つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されており、必要なポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの数は1ブロックあたり9個となる。このパターンを使用した場合、ポジティブ・コントロールの周辺に、最低蛍光強度以上を有するゴミ等が1個以上存在すると、これをポジティブ・コントロールであると誤認識することになる。   In FIG. 18, a negative control 1d is arranged around one positive control 1c across the block 1b, and the required number of positive controls and negative controls is nine per block. When this pattern is used, if there is one or more dust having a minimum fluorescence intensity or more around the positive control, this is erroneously recognized as the positive control.

図19においては、ブロック1bを跨って、離隔した2つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されており、必要なポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの数は1ブロックあたり15個となる。このパターンを使用した場合、ポジティブ・コントロールの周辺に、最低蛍光強度以上を有するゴミ等が2個以上存在すると、これをポジティブ・コントロールであると誤認識することになる。   In FIG. 19, the negative control 1d is arranged around two positive controls 1c separated from each other across the block 1b, and the number of necessary positive controls and negative controls is 15 per block. Become. When this pattern is used, if there are two or more dusts or the like having the minimum fluorescence intensity or more around the positive control, this is erroneously recognized as the positive control.

図20においては、ブロック1bを跨って、1つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されているとともに、ブロック内の対角位置に、1つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されており、必要なポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの数は1ブロックあたり16個となる。このパターンを使用した場合、ポジティブ・コントロールの周辺に、最低蛍光強度以上を有するゴミ等が2個以上存在すると、これをポジティブ・コントロールであると誤認識することになる。図20に示すパターンは、図18のパターンと比較して、ブロックのθずれの検出が強化されている。   In FIG. 20, the negative control 1d is arranged around one positive control 1c across the block 1b, and the negative control around the one positive control 1c is placed at a diagonal position in the block. The control 1d is arranged, and the number of necessary positive controls and negative controls is 16 per block. When this pattern is used, if there are two or more dusts or the like having the minimum fluorescence intensity or more around the positive control, this is erroneously recognized as the positive control. The pattern shown in FIG. 20 has enhanced detection of the θ shift of the block compared to the pattern of FIG.

図21乃至図23は、ブロック1b間のピッチが、スポット間隔のピッチより2倍以上離れて配置されている(すなわち、ブロック1b間にスポット一個分1eに相当する間隔がある)。   In FIG. 21 to FIG. 23, the pitch between the blocks 1b is arranged more than twice the pitch of the spot interval (that is, there is an interval corresponding to 1e per spot between the blocks 1b).

図21においては、ブロック1bは、隣接するブロック1bと、最低スポット1個分の間隔をもって配置されている。四隅のうち1つの角に配置された1つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されており、必要なポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの数は1ブロックあたり4個となる。このパターンを使用した場合、ポジティブ・コントロールの周辺に、最低蛍光強度以上を有するゴミ等が1個以上存在すると、これをポジティブ・コントロールであると誤認識することになる。   In FIG. 21, the block 1b is arranged with an interval corresponding to the lowest one spot from the adjacent block 1b. A negative control 1d is arranged around one positive control 1c arranged at one of the four corners, and the number of necessary positive controls and negative controls is four per block. When this pattern is used, if there is one or more dust having a minimum fluorescence intensity or more around the positive control, this is erroneously recognized as the positive control.

図22においては、ブロック1bは、隣接するブロック1bと、最低スポット1個分の間隔をもって配置されている。四隅のうち1つの角に配置された1つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されているとともに、その対角に配置された1つのポジティブ・コントロール1cの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されており、必要なポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの数は1ブロックあたり8個となる。このパターンを使用した場合、ポジティブ・コントロールの周辺に、最低蛍光強度以上を有するゴミ等が、2個のポジティブコントロールと同じ配置で計2個以上存在すると、これをポジティブ・コントロールであると誤認識することになる。   In FIG. 22, the block 1b is arranged with an interval corresponding to the lowest block and the adjacent block 1b. A negative control 1d is arranged around one positive control 1c arranged at one of the four corners, and a negative control 1d is arranged around one positive control 1c arranged at the opposite corner. The number of positive controls and negative controls required is 8 per block. When this pattern is used, if there are two or more dusts in the same arrangement as the two positive controls in the vicinity of the positive control, they are mistakenly recognized as positive controls. Will do.

図23においては、ブロック1bは、隣接するブロック1bと、最低スポット1個分の間隔をもって配置されている。四隅のうち1つの角に配置された1つのポジティブ・コントロール1cおよびこれと離隔した他の1つのポジティブ・コントロールの周囲にネガティブ・コントロール1dが配置されており、必要なポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの数は1ブロックあたり8個となる。このパターンを使用した場合、ポジティブ・コントロールの周辺に、最低蛍光強度以上を有するゴミ等が、2個のポジティブコントロールと同じ配置で計2個以上存在すると、これをポジティブ・コントロールであると誤認識することになる。   In FIG. 23, the block 1b is arranged at an interval from the adjacent block 1b and at least one spot. A negative control 1d is placed around one positive control 1c arranged at one of the four corners and another positive control spaced apart from it, and the necessary positive and negative controls are arranged. Is 8 per block. When this pattern is used, if there are two or more dusts in the same arrangement as the two positive controls in the vicinity of the positive control, they are mistakenly recognized as positive controls. Will do.

図21乃至図23から理解されるように、ブロック1bの間隔を、ブロック内のスポット間隔の2倍以上のピッチとすると、ポジティブ・コントロールの周囲を、ブロックを跨いでネガティブ・コントロールで囲む必要がなくなる。このため、より少ないポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの個数でブロックの位置の特定が可能となる。   As understood from FIGS. 21 to 23, when the interval between the blocks 1b is set to a pitch more than twice the spot interval in the block, it is necessary to surround the positive control around the block with the negative control. Disappear. Therefore, it is possible to specify the position of the block with a smaller number of positive controls and negative controls.

上記図18乃至図23においては、いずれも、ポジティブ・コントロールの周囲をネガティブ・コントロールが取り囲む配置であるが、本実施形態においてこの配置を用いるのは、次の理由による。すなわち、例えば図16に示すように、ネガティブ・コントロールが配置されておらず、ポジティブ・コントロールが1個のみ配置されているブロック、ポジティブ・コントロールが2個並んで配置されているブロック、およびポジティブ・コントロールが対角に2個配置されているブロックとの配置を想定する。図17は、この図16の配置に対して、解析プログラムによるテンプレート上の検出エリアのブロック単位の位置決め処理が実行された後の状態を示す。このブロック単位の位置決め処理後の合否判定においては、
(1)まず、ポジティブ・コントロールとして判定するスポット場所の蛍光強度の判定においては、閾値以上の蛍光強度を持つDNAが存在するため、合格となる。
In any of FIGS. 18 to 23, the negative control surrounds the positive control. In the present embodiment, this arrangement is used for the following reason. That is, for example, as shown in FIG. 16, a block in which no negative control is arranged and only one positive control is arranged, a block in which two positive controls are arranged side by side, and a positive control Assume an arrangement with a block in which two controls are arranged diagonally. FIG. 17 shows a state after the block-by-block positioning process of the detection area on the template by the analysis program is executed with respect to the arrangement of FIG. In pass / fail judgment after this block unit positioning process,
(1) First, the determination of the fluorescence intensity at the spot location determined as a positive control is acceptable because DNA having a fluorescence intensity equal to or higher than the threshold exists.

(2)次に、ポジティブ・コントロールとして判定するスポット場所の位置の判定においては、位置座標の許容ずれ量以上であるので、不合格となる。 (2) Next, in the determination of the position of the spot location determined as positive control, since it is greater than the allowable deviation of the position coordinates, it is rejected.

しかしながら、DNAマイクロアレイ上のスポットの間隔が微細化しているため、スポットの配置精度、スキャナー装置71の読み取り精度、ハイブリダイゼーション後のスポット形状等からスポットの間隔と、位置座標の許容ずれ量とが近似してきている。このため、実際には、不合格となるように位置座標の許容ずれ量の設定をすると、本来は合格が判定されるべき位置決め(アラインメント)であっても不合格となってしまい、正確な位置決め合否判定が成立しない。   However, since the spot interval on the DNA microarray is miniaturized, the spot interval and the allowable deviation of the position coordinates are approximated from the spot placement accuracy, the reading accuracy of the scanner device 71, the spot shape after hybridization, and the like. Have been doing. For this reason, in practice, if the allowable deviation amount of the position coordinates is set so as to be rejected, the positioning (alignment) that should be determined to pass is rejected, and accurate positioning Pass / fail judgment is not established.

一方、ポジティブ・コントロールをネガティブ・コントロールで取り囲む本実施形態に係る配置パターンを用いれば、位置座標の許容ずれ量を、スポットの間隔の2倍以上に設定できる。このため、有意かつ正確な位置決め合否判定を実現することができる。なお、(1)および(2)の判定を用いず、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールのパターンマッチングによる判定のみでも、位置決め後のパターンとテンプレート上のパターンとが同じパターン配列を持たない限り、位置決め合格が判定されないので、有効である。   On the other hand, if the arrangement pattern according to the present embodiment surrounding the positive control with the negative control is used, the allowable deviation amount of the position coordinates can be set to be twice or more the spot interval. For this reason, significant and accurate positioning pass / fail determination can be realized. In addition, the determination of (1) and (2) is not used, and only the determination by pattern matching of positive control and negative control is performed as long as the pattern after positioning and the pattern on the template do not have the same pattern arrangement. Since pass is not judged, it is effective.

また、例えば、スポットの位置精度、機械精度などにより許容ずれ量が3倍ピッチ分しか設定できない場合には、図34に示すように、ポジティブ・コントロールをネガティブ・コントロールで二重に取り囲む構成が好ましい。画像への検出エリアの当てはめでたまたま同じ蛍光強度の配列を持つDNAのスポット配列があって、誤認識された場合、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの合格が判定されたとしても、位置座標の判定によって、位置決め不合格であることを正しく判定することができる。   Further, for example, when the allowable deviation amount can be set only for 3 times the pitch due to spot position accuracy, machine accuracy, etc., as shown in FIG. 34, the configuration in which the positive control is surrounded by the negative control is preferable. . If there is a DNA spot sequence that has the same fluorescence intensity by fitting the detection area to the image and it is misrecognized, even if the positive control and the negative control are determined to pass, the position coordinates are determined. Thus, it is possible to correctly determine that the positioning has failed.

なお、本実施形態における上記解析処理と、上記のDNAマイクロアレイとは、必ずしも併用されることを要するものではなく、上記のDNAマイクロアレイは、本実施形態に係る解析プログラム以外の解析プログラムに用いられてもよい。   Note that the analysis processing in the present embodiment and the DNA microarray are not necessarily used in combination, and the DNA microarray is used in an analysis program other than the analysis program according to the present embodiment. Also good.

図24は、本実施形態に係る、DNAマイクロアレイ上のポジティブ・コントロールとネガティブ・コントロールとの配列パターンによって、ブロック単位で実行される、図6のステップS25におけるブロック単位の位置決め処理の詳細を説明するフローチャートである。   FIG. 24 illustrates the details of the block-unit positioning process in step S25 of FIG. 6 that is executed in block units according to the sequence pattern of the positive control and negative control on the DNA microarray according to this embodiment. It is a flowchart.

図24に示すように、本実施形態に係るブロック単位の位置決め処理部359は、ステップS21において読み込まれた位置補正処理(画像処理)後の画像ファイル11bを読み込む(ステップS251)。次に、予めテンプレート上に定義された、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの基準パターンと、画像ファイルとのパターンマッチングが実行される(ステップS253)。あるいは、このステップS253において、パターンマッチングとともに、あるいはパターンマッチングに換えて、位置座標の判定が用いられてもよい。   As shown in FIG. 24, the block-unit positioning processing unit 359 according to the present embodiment reads the image file 11b after the position correction processing (image processing) read in step S21 (step S251). Next, pattern matching between the positive control and negative control reference patterns defined in advance on the template and the image file is executed (step S253). Alternatively, in step S253, determination of position coordinates may be used together with pattern matching or instead of pattern matching.

このパターンマッチングの結果、算出されたシフト量に基づいて、検出エリアへのブロック画像の当てはめが試行され、ブロック画像が位置決めされる(ステップS255)。このブロック単位の位置決めに基づき、画像ファイルが数値化され(ステップS257)、数値化されたデータが、数値化データファイル13に格納される(ステップS259)。   As a result of this pattern matching, an attempt is made to fit the block image to the detection area based on the calculated shift amount, and the block image is positioned (step S255). Based on the positioning in block units, the image file is digitized (step S257), and the digitized data is stored in the digitized data file 13 (step S259).

次に、本実施形態における位置決め判定部361が行う位置決め成否の判定処理の詳細を説明する。   Next, details of the positioning success / failure determination process performed by the positioning determination unit 361 according to the present embodiment will be described.

すなわち、上記基準マークを用いた位置決め処理、スポット単位の位置決め処理およびブロック単位の位置決め処理の完了後、それぞれのスポットの数値化(解析)を実行し、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの個数と蛍光強度、位置座標の判定が実行され、これによって、位置決めが正しく実行されたか否かが判定される。   That is, after completion of the positioning process using the reference mark, the spot unit positioning process, and the block unit positioning process, the numerical value (analysis) of each spot is executed, and the number and fluorescence of the positive control and the negative control are executed. The determination of the strength and the position coordinates is executed, thereby determining whether or not the positioning is correctly executed.

図25は、このそれぞれのスポットが数値化された後のデータの一例を示す。   FIG. 25 shows an example of data after the respective spots are digitized.

図25において、Pnは注目するスポット(例えばポジティブ・コントロール)を示す。InはPnの蛍光強度を示す。(xn,yn)はPnの画像上の実座標を示す。(Xn,Yn)はPnの設計上の座標を示す。nは1〜Zの自然数である。 In FIG. 25, Pn indicates a spot of interest (for example, positive control). In indicates the fluorescence intensity of Pn. (Xn, yn) indicates real coordinates on the image of Pn. (Xn, Yn) indicates design coordinates of Pn. n is a natural number of 1 to Z.

(1)ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの個数と蛍光強度を用いた判定方法
次の条件がすべて満たされたとき、個数と蛍光強度の判定は合格であるとする。
(1) Determination method using the number of positive controls and negative controls and fluorescence intensity When all of the following conditions are satisfied, the determination of the number and fluorescence intensity is acceptable.

・個数の判定を行うポジティブ・コントロールをPnとするとき、その個数はZである。 When the positive control for determining the number is Pn, the number is Z.

・個数の判定を行うネガティブ・コントロールをPnとしたとき、その個数はZである。 When the negative control for determining the number is Pn, the number is Z.

・判定を行うポジティブ・コントロールをPnとして数値化データより抽出したとき、n=1〜Zに対し、最低ポジティブ・コントロール蛍光強度≦Inを満たす。   When the positive control to be determined is extracted from the digitized data as Pn, the minimum positive control fluorescence intensity ≦ In is satisfied for n = 1 to Z.

・判定を行うネガティブ・コントロールをPnとして数値化データより抽出した場合、n=1〜Zに対し、In≦最大ネガティブ・コントロール蛍光強度を満たす。 When the negative control for determination is extracted from the digitized data as Pn, In ≦ maximum negative control fluorescence intensity is satisfied for n = 1 to Z.

(2)位置座標の判定方法
次の判定方法の双方または一方が用いられて判定される。
(2) Determination method of position coordinates The determination is made by using both or one of the following determination methods.

・絶対座標による判定
位置座標の判定を行うスポットをPnとして、n=1〜Zに対し、次の条件を満たす場合に、位置座標の判定を合格とする。
-Determination by absolute coordinates When a spot for determining position coordinates is Pn, and n = 1 to Z, if the following condition is satisfied, the position coordinates are determined to be acceptable.

(|Xn−xn|≦x方向許容ずれ量)かつ、(|Yn−yn|≦y方向許容ずれ量)
・相対座標による判定
位置座標の判定を行うスポットをPnとして、P1を基準とする。n=1〜Zに対し、次の条件を満たす場合に、位置座標の判定を合格とする。
(| Xn−xn | ≦ x direction allowable deviation amount) and (| Yn−yn | ≦ y direction allowable deviation amount)
A spot for determining a determination position coordinate by relative coordinates is Pn, and P1 is a reference. If n = 1 to Z and the following condition is satisfied, the determination of position coordinates is acceptable.

(|xn−x1|≦|Xn−X1|+x方向許容ずれ量)かつ、(|yn−y1|≦|Yn−Y1|+y方向許容ずれ量)
解析結果出力部365は、上記の位置決め判定処理(図6のステップS27)の結果、位置決めの成功が判定された数値化データを、数値化データファイル13に保存する。一方、所定の再試行回数の位置決めによっても成功判定が得られなかった画像については(図6のステップS35)、解析結果出力部365は、成功判定が得られなかった旨を示す情報をログファイル367に出力するとともに、成功判定が得られなかった画像をミス画像として解析ミス画像ファイル371に出力する。この解析ミス画像は、人間の視認による位置決め処理に供される。解析制御部363は、必要に応じて、基準マークを用いた位置決め処理部355,スポット単位の位置決め処理部357,ブロック単位の位置決め処理部359,位置決め判定部361,解析結果出力部365を呼び出して実行することにより、図6における一連の解析処理全体を実行する。
(| Xn−x1 | ≦ | Xn−X1 | + x direction allowable deviation amount) and (| yn−y1 | ≦ | Yn−Y1 | + y direction allowable deviation amount)
The analysis result output unit 365 stores, in the digitized data file 13, the digitized data that has been determined to have been successfully positioned as a result of the above-described positioning judgment process (step S27 in FIG. 6). On the other hand, for an image for which the success determination is not obtained even by positioning the predetermined number of retries (step S35 in FIG. 6), the analysis result output unit 365 stores information indicating that the success determination has not been obtained in the log file. In addition to outputting to 367, an image for which success determination has not been obtained is output to the analysis error image file 371 as a miss image. This analysis error image is subjected to a positioning process by human visual recognition. The analysis control unit 363 calls the positioning processing unit 355 using the reference mark, the spot unit positioning processing unit 357, the block unit positioning processing unit 359, the positioning determination unit 361, and the analysis result output unit 365 as necessary. By executing, the entire series of analysis processing in FIG. 6 is executed.

次に、図26乃至図32を参照して、本実施形態に係る解析処理における画面表示の一例を説明する。   Next, an example of screen display in the analysis processing according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図26は、DNAマイクロアレイ画像ファイル11から入力される、スキャン画像の画像認識処理が実行中である画面表示の一例を示す。サブウインドウ263に示されているように、スキャン画像中のスポット領域外部、左右に配置された基準マークの位置座標が表示され、この基準マークの位置座標に基づき、スキャン画像の認識処理(画像処理)において、回転移動(θ方向補正)が実行中である旨のメッセージが表示されている。なお、手動による回転角算出ボタン265,手動回転処理ボタン267が提供されている。   FIG. 26 shows an example of a screen display that is input from the DNA microarray image file 11 and that is executing the image recognition processing of the scanned image. As shown in the sub window 263, the position coordinates of the reference marks arranged on the left and right sides of the spot area in the scanned image are displayed, and based on the position coordinates of the reference marks, the recognition processing (image processing) of the scanned image is performed. ), A message indicating that rotational movement (θ direction correction) is being executed is displayed. A manual rotation angle calculation button 265 and a manual rotation processing button 267 are provided.

図27は、DNAマイクロアレイ画像ファイル11から読み込まれたスキャン画像のイメージ表示の一例を示す。DNAマイクロアレイのブロック内に、ポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールを含む、それぞれの蛍光強度のスポットが配置されている。   FIG. 27 shows an example of an image display of a scanned image read from the DNA microarray image file 11. Within the block of the DNA microarray, spots of respective fluorescence intensities including a positive control and a negative control are arranged.

図28は、図27の表示された画像イメージに対して、解析パラメータファイル931に登録されたテンプレートの検出エリアが呼び出された状態の一例を示す。DNAマイクロアレイ画像イメージ内の各スポット画像と、テンプレート上の各検出エリアとが位置ずれしている。   FIG. 28 shows an example of a state where the template detection area registered in the analysis parameter file 931 is called for the displayed image of FIG. Each spot image in the DNA microarray image is shifted from each detection area on the template.

図29は、本実施形態によらない場合の、図28の画像に対する位置決め後の状態の一例を示す。θ方向ずれ量や、x方向ずれ、y方向ずれ量が大きい場合、正しい位置決めが行われず、検出エリアの位置決めが誤っている様子が示されている。本実施形態によらなければ、この図29の状態から、人手で視認によって1つずつ検出エリアをずらしながら画像に当てはめる修正操作を繰り返し行う必要がある。   FIG. 29 shows an example of a state after positioning for the image of FIG. 28 when not according to the present embodiment. When the θ-direction deviation amount, the x-direction deviation, and the y-direction deviation amount are large, correct positioning is not performed, and the detection area is incorrectly positioned. If it is not according to this embodiment, it is necessary to repeatedly perform the correction operation applied to the image while shifting the detection area one by one by visual recognition from the state of FIG.

図30は、本実施形態におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの組み合わせによりなる基準パターンを用いない場合の、位置決め後の状態の一例を示す。DNAマイクロアレイ上のスポット間のピッチの微細化に伴い、スポットのピッチに対してスポットの位置精度が近づいているために、単に検出エリアの位置座標データによる判定では各スポットに各検出エリアが正しく当てはめられているか否かの判断が困難になる。本実施形態によらない場合、この図30の状態から、各ブロック画像を拡大表示して、全体のバランスを人間が判断して検出エリアが正しく当てはめられているか否かを確認していた。   FIG. 30 shows an example of a state after positioning in the case where a reference pattern formed by a combination of positive control and negative control in this embodiment is not used. As the pitch between spots on the DNA microarray becomes finer, the spot position accuracy becomes closer to the spot pitch. Therefore, in the determination based on the position coordinate data of the detection area, each detection area is correctly applied to each spot. It is difficult to determine whether or not If not according to the present embodiment, each block image is enlarged and displayed from the state shown in FIG. 30, and it is confirmed whether or not the detection area is correctly applied by determining the overall balance.

図31は、本実施形態において、ブロックの一角のみにポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの組み合わせによる基準パターン311を配置した場合に、なお位置決め誤りを起こした状態の一例を示す。例えば、DNAマイクロアレイ上に大きなブロックを配置しなければならない場合は、θ方向ずれの影響が生じやすく、ブロック上、一角のみに基準パターンを配置しただけでは、基準パターン判定およびその位置座標による判定(ブロック単位の位置決め)において、位置決め誤りであるにもかかわらず、位置決め成功と判定されてしまう。この場合、例えば対角の313の位置にポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターンを配置すれば、正確な位置決め判定を行うことができる。   FIG. 31 shows an example of a state in which a positioning error still occurs when the reference pattern 311 by the combination of positive control and negative control is arranged only at one corner of the block in this embodiment. For example, when a large block has to be arranged on the DNA microarray, the influence of the θ-direction shift is likely to occur. If the reference pattern is arranged only at one corner on the block, the reference pattern determination and the determination based on the position coordinates ( In positioning in block units), it is determined that positioning is successful despite a positioning error. In this case, for example, if a reference pattern composed of positive control and negative control is arranged at the diagonal position 313, accurate positioning determination can be performed.

図32は、本実施形態において、ブロックの一角のみにポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールの組み合わせによる基準パターン311を配置した場合に、位置決め判定が成功した状態の一例を示す。ブロック上の一角にポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターンが配置されている。   FIG. 32 shows an example of a state in which the positioning determination is successful when the reference pattern 311 by the combination of positive control and negative control is arranged only at one corner of the block in this embodiment. A reference pattern made up of positive and negative controls is placed at one corner of the block.

図33は、本発明の実施形態に係る試料解析装置および試料解析システムのハードウエア構成を示すブロック図である。   FIG. 33 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the sample analysis apparatus and the sample analysis system according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る試料解析装置は、例えば、図33に示される構成を有する。すなわち、本発明の実施形態に係る試料解析装置は1つまたは複数のコンピュータシステム内に試料解析処理の各要素を内蔵することにより構成される。   The sample analyzer according to the embodiment of the present invention has a configuration shown in FIG. 33, for example. That is, the sample analysis apparatus according to the embodiment of the present invention is configured by incorporating each element of sample analysis processing in one or a plurality of computer systems.

図33に示すように、コンピュータシステム100は、マイクロプロセッサのような中央演算処理装置110およびシステムバス112を介して相互に接続される他の多くのユニットからなる。このコンピュータシステムは、ランダムアクセスメモリ114と、リードオンリーメモリ116と、ハードディスク装置120などのような周辺装置をシステムバス112に接続するI/Oアダプタ118と、キーボード124,マウス126,スピーカ128、マイク132あるいはタッチスクリーン(図示せず)等のユーザーインターフェース装置をシステムバス112に接続するユーザーインターフェースアダプタ122と、通信ネットワークへこのコンピュータシステムを接続する通信アダプタ134と、表示装置138をシステムバス112に接続するディスプレーアダプタ136と、フレキシブルディスク144,光ディスク146および各種メモリカード148をそれぞれ駆動する外部ディスクドライバー142とを具備する。   As shown in FIG. 33, the computer system 100 includes a central processing unit 110 such as a microprocessor and many other units connected to each other via a system bus 112. The computer system includes a random access memory 114, a read-only memory 116, an I / O adapter 118 for connecting peripheral devices such as a hard disk device 120 to the system bus 112, a keyboard 124, a mouse 126, a speaker 128, and a microphone. 132, a user interface adapter 122 for connecting a user interface device such as a touch screen (not shown) to the system bus 112, a communication adapter 134 for connecting the computer system to a communication network, and a display device 138 for connecting to the system bus 112. Display adapter 136, and flexible disk 144, optical disk 146, and external disk driver 142 for driving various memory cards 148, respectively.

これらフレキシブルディスク144,光ディスク146および各種メモリカード148などに代表されるコンピュータ読み取り可能な各種の記憶媒体に、本実施形態に係る試料解析処理の各機能を実行するための解析プログラムを格納し、外部ディスクドライバーを介してこれらの記憶媒体からの所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記憶媒体に格納された本実施形態に係る試料解析処理の各機能を実行するための試料解析プログラムをコンピュータシステム内にインストールすることができる。これらのプログラムをランダムアクセスメモリ114にロードし、中央演算処理装置110で実行することにより、本実施形態に係る試料解析処理が実現される。なお、上記試料解析プログラムは、1つのコンピュータ上で実行されてもよく、複数のネットワーク接続されたコンピュータ上で実行されてもよい。複数のコンピュータ上で実行される場合には、それぞれのコンピュータ上で稼働するモジュールが、これを記憶する記憶媒体によりそれぞれのコンピュータにロードされる。   Analysis programs for executing each function of the sample analysis processing according to the present embodiment are stored in various computer-readable storage media represented by the flexible disk 144, the optical disk 146, and various memory cards 148, and the like. A sample analysis program for executing each function of the sample analysis processing according to the present embodiment stored in these storage media by performing a predetermined read operation from these storage media via a disk driver is a computer system Can be installed in. By loading these programs into the random access memory 114 and executing them by the central processing unit 110, the sample analysis processing according to the present embodiment is realized. The sample analysis program may be executed on a single computer or may be executed on a plurality of computers connected to a network. When executed on a plurality of computers, modules operating on the respective computers are loaded into the respective computers by a storage medium for storing the modules.

本実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、DNAマイクロアレイの解析において、DNAマイクロアレイ画像ファイルへの検出エリアの位置決め処理および位置決め成否の判定処理を定量的、自動的、かつ高精度に実行可能となる。特に、DNAマイクロアレイ上のスポット間隔の微細化に伴い、人手による位置決め処理は困難となっていることから、本実施形態により、試料解析の一連の処理におけるボトルネックが大きく解消される。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained. That is, in the analysis of the DNA microarray, the positioning process of the detection area to the DNA microarray image file and the determination process of the positioning success / failure can be performed quantitatively, automatically, and with high accuracy. In particular, since manual positioning processing becomes difficult as the spot interval on the DNA microarray becomes finer, the bottleneck in a series of processing of sample analysis is largely eliminated by this embodiment.

さらに、スキャニング工程から解析工程を経て、所望の解析データを得るまでの工程を、無人で連続的に実行可能にすることによって、並列的な解析処理を可能とし、解析処理の省力化および迅速化が図られる。   Furthermore, by enabling unattended and continuous execution from the scanning process through the analysis process to obtaining the desired analysis data, it is possible to perform parallel analysis processing, saving labor and speeding up the analysis process. Is planned.

なお、本実施形態においては、DNAマイクロアレイにDNAがスポットされた実施形態として説明したが、これに限定されない。本実施形態に係るDNAマイクロアレイは、例えば、RNA、蛋白質など、特異的に結合する生体分子にも適用可能であり、DNAに限定されるものではない。   In the present embodiment, the embodiment is described in which the DNA is spotted on the DNA microarray. However, the present invention is not limited to this. The DNA microarray according to the present embodiment is applicable to biomolecules that specifically bind, such as RNA and protein, and is not limited to DNA.

なお、本発明はここでは記載していない様々実施の形態等を包含するということは十分に理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ限定されるものでなければならない。   It should be fully understood that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the present invention should be limited only by the matters specifying the invention according to the scope of claims reasonable from this disclosure.

DNAマイクロアレイを用いた試料解析の一連の工程を示す概略図である。It is the schematic which shows a series of processes of the sample analysis using a DNA microarray. DNAマイクロアレイの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a DNA microarray. 試料解析工程において用いられるテンプレートの検出エリアの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the detection area of the template used in a sample analysis process. 本発明の実施形態に係る試料解析装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the hardware constitutions of the sample analyzer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る試料解析装置により数値化された画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image data digitized by the sample analyzer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る試料解析方法の概略処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the schematic process sequence of the sample analysis method which concerns on embodiment of this invention. 図6におけるステップS17の基準マークを用いた位置決め処理における処理手順の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the process sequence in the positioning process using the reference mark of step S17 in FIG. 本発明の実施形態に係る試料解析装置により読み込まれたDNAマイクロアレイの画像イメージの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image image of the DNA microarray read by the sample analyzer which concerns on embodiment of this invention. 図8の画像イメージに、定義ファイル記憶部353に記憶されたテンプレートがオーバーラップした状態を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a template stored in a definition file storage unit 353 overlaps the image image of FIG. 8. 図9の画像が、本発明の実施形態に係る基準マークを用いた位置決め処理部355によって位置決めされた後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state after the image of FIG. 9 is positioned by the positioning process part 355 using the reference mark which concerns on embodiment of this invention. 図6におけるステップS23のスポット単位の位置決め処理における処理手順の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the process sequence in the positioning process of the spot unit of step S23 in FIG. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイ上のスポットの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the spot on the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 図6におけるステップS21で、スポット単位の位置決め処理部357によって読み込まれた画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image read by the positioning process part 357 of a spot unit by step S21 in FIG. 図6におけるステップS23のスポット単位の位置決め処理後の、図13の画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image of FIG. 13 after the positioning process of the spot unit of step S23 in FIG. 図6におけるステップS23のスポット単位の位置決め処理後の、図13の画像の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the image of FIG. 13 after the positioning process of the spot unit of step S23 in FIG. 本発明の実施形態に係る、ポジティブ・コントロールを配置したスポット領域を有するDNAマイクロアレイのブロックの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block of the DNA microarray which has the spot area | region which has arrange | positioned positive control based on embodiment of this invention. 図16のブロックが、誤って位置決めされた状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the state in which the block of FIG. 16 was positioned accidentally. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイのブロック中におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターン配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reference | standard pattern arrangement | positioning which consists of positive control and negative control in the block of the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイのブロック中におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターン配置の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the reference | standard pattern arrangement | positioning which consists of positive control and negative control in the block of the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイのブロック中におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターン配置の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the reference | standard pattern arrangement | positioning which consists of positive control and negative control in the block of the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイのブロック中におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターン配置の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the reference | standard pattern arrangement | positioning which consists of positive control and negative control in the block of the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイのブロック中におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターン配置の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the reference | standard pattern arrangement | positioning which consists of positive control and negative control in the block of the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイのブロック中におけるポジティブ・コントロールおよびネガティブ・コントロールからなる基準パターン配置の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the reference | standard pattern arrangement | positioning which consists of positive control and negative control in the block of the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 図6におけるステップS25のブロック単位の位置決め処理における処理手順の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the process sequence in the positioning process of the block unit of step S25 in FIG. 本発明の実施形態における位置決め判定処理を説明する図である。It is a figure explaining the positioning determination process in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る解析制御部363が提供する、画像処理画面イメージの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image processing screen image which the analysis control part 363 which concerns on embodiment of this invention provides. 本発明の実施形態に係る解析制御部363が提供する、DNAマイクロアレイのスキャン画像の表示画面イメージの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen image of the scan image of a DNA microarray which the analysis control part 363 which concerns on embodiment of this invention provides. 図27のスキャン画像に対して、テンプレートの検出エリアが呼び出された状態の表示画面イメージの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen image of the state by which the detection area of the template was called with respect to the scan image of FIG. 本発明の実施形態によらずに、誤った位置決めがされた状態の表示画面イメージの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen image of the state in which incorrect positioning was performed irrespective of embodiment of this invention. 本発明の実施形態によらずに、誤った位置決めがされた状態の表示画面イメージの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display screen image of the state in which incorrect positioning was performed irrespective of embodiment of this invention. 本発明の実施形態によらずに、誤った位置決めがされた状態の表示画面イメージの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display screen image of the state in which incorrect positioning was performed irrespective of embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る解析制御部363が提供する、位置決め判定処理が成功した場合の表示画面イメージの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen image when the positioning determination process which the analysis control part 363 which concerns on embodiment of this invention provides is successful. 本発明の実施形態に係る制御用パーソナル・コンピュータ73および解析用パーソナル・コンピュータ91のハードウエア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the control personal computer 73 and the analysis personal computer 91 which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るDNAマイクロアレイ上の基準パターンの配置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of arrangement | positioning of the reference pattern on the DNA microarray which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る試料解析装置のハードウエア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the sample analyzer which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 DNAマイクロアレイ
1a スポット領域
1b ブロック1c ポジティブ・コントロール
1d ネガティブ・コントロール
11 DNAマイクロアレイ画像ファイル
13 数値化データファイル
71 スキャナー装置
73 制御用パーソナル・コンピュータ
91 解析用パーソナル・コンピュータ
93 定義ファイル
351 解析画像記憶部
353 定義ファイル記憶部
355 基準マークを用いた位置決め部
357 スポット単位の位置決め部
359 ブロック単位の位置決め部
361 位置決め判定部
363 解析制御部
365 解析結果出力部
367 ログファイル
369 解析結果ファイル
371 解析ミス画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DNA microarray 1a Spot area | region 1b Block 1c Positive control 1d Negative control 11 DNA microarray image file 13 Digitized data file 71 Scanner apparatus 73 Control personal computer 91 Analysis personal computer 93 Definition file 351 Analysis image storage part 353 Definition file storage unit 355 Positioning unit 357 using reference marks Positioning unit 359 in spot units Positioning unit 361 in block units Positioning determination unit 363 Analysis control unit 365 Analysis result output unit 367 Log file 369 Analysis result file 371 Analysis error image

Claims (28)

プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を定義する基準パターン情報記憶部と、
前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込む画像データ読み込み部と、
前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成する画像データ位置決め部と、
前記画像データ位置決め部により位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定する判定部と、
前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正部と、
補正された画像データを解析して、前記試料に関する数値化データを出力する解析部とを具備する
ことを特徴とする試料解析装置。
A reference pattern information storage unit that defines information of a reference pattern region formed of a plurality of different position marks for correcting spot position deviation formed on the probe reactive chip;
An image data reading unit that reads image data obtained by scanning a spot that fixes a probe that can specifically react with a sample that is optically detectably labeled on the probe-reactive chip;
Based on the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predetermined detection target area, and a positional deviation between the image data and the detection target area is determined. An image data positioning unit for generating correction data to be corrected;
A determination unit that determines pass / fail of the positioning by analyzing the image data positioned by the image data positioning unit;
Based on the correction data, a correction unit that corrects a positional deviation between the image data and the detection target area;
An analysis unit that analyzes the corrected image data and outputs digitized data related to the sample.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによるパターンである
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The sample analysis apparatus according to claim 1, wherein the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a pattern based on a combination of spots that always emit light and spots that never emit light.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、基準マークからの相対座標である
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The sample analysis apparatus according to claim 1, wherein the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate from a reference mark.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、予め定義された前記基準パターン間の相対座標である
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The sample analysis apparatus according to claim 1, wherein the information on the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate between the reference patterns defined in advance.
前記基準パターン領域の情報は、
前記基準パターン情報記憶部において、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域ごとに定義され、前記画像データ位置決め部は、前記スポットサブ領域単位で前記画像データを位置決めする
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The information of the reference pattern region is
The reference pattern information storage unit is defined for each of a plurality of blocked spot sub-regions on the probe reactive chip, and the image data positioning unit positions the image data in units of the spot sub-regions. The sample analysis apparatus according to claim 1.
前記解析部は、自動モードまたは手動モードのいずれかにおいて選択的に動作し、
前記判定部は、前記位置決めされた画像データの解析を所定回数繰り返し実行して、所望する解析結果が得られない場合には、当該チップについて位置決め処理が失敗したことを示す情報を出力データに付加する
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The analysis unit selectively operates in either an automatic mode or a manual mode,
The determination unit repeatedly performs the analysis of the positioned image data a predetermined number of times, and if the desired analysis result is not obtained, adds information indicating that the positioning process has failed for the chip to the output data The sample analyzer according to claim 1, wherein:
上記試料解析装置は、さらに、前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して前記画像データを得る走査部を具備し、
前記走査部および前記解析部は、並列的に処理を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The sample analyzer further includes a scanning unit that scans a spot on the probe-reactive chip for fixing a probe that can specifically react with an optically detectably labeled sample to obtain the image data. Comprising
The sample analysis apparatus according to claim 1, wherein the scanning unit and the analysis unit execute processing in parallel.
画像データ位置決め部は、
画像データ中のそれぞれのスポット単位で、前記画像データのスポットを検出エリアに位置決めする第1の位置決め部と
前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域単位で、前記画像データを位置決めする第2の位置決め部とを具備する
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析装置。
The image data positioning unit
A first positioning unit that positions a spot of the image data in a detection area for each spot in the image data and a plurality of blocked spot sub-region units on the probe reactive chip. The sample analyzing apparatus according to claim 1, further comprising: a second positioning unit that positions the second positioning unit.
上記試料解析装置は、さらに、
基準マークを用いて、前記スポット領域全体の単位で前記画像データを位置決めする第3の位置決め部を具備する
ことを特徴とする請求項8に記載の試料解析装置。
The sample analyzer further includes:
The sample analysis apparatus according to claim 8, further comprising a third positioning unit that positions the image data in units of the entire spot area using a reference mark.
プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を基準パターン情報記憶部に定義するステップと、
前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込むステップと、
前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成するステップと、
前記位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定するステップと、
前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正するステップと、
補正された画像データを解析して、前記試料に関する数値化データを出力するステップとを含む
ことを特徴とする試料解析方法。
Defining in the reference pattern information storage unit information on a reference pattern area formed of a plurality of different position marks for correcting the positional deviation of the spot formed on the probe reactive chip;
Scanning image data obtained by scanning a spot on the probe-reactive chip that fixes a probe that can specifically react with an optically detectable sample; and
Based on the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predetermined detection target area, and a positional deviation between the image data and the detection target area is determined. Generating correction data to be corrected; and
Determining the success or failure of the positioning by analyzing the positioned image data;
Correcting a positional deviation between the image data and the detection target area based on the correction data;
Analyzing the corrected image data and outputting digitized data relating to the sample. A sample analysis method comprising:
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによるパターンである
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The sample analysis method according to claim 10, wherein the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a pattern based on a combination of spots that always emit light and spots that do not necessarily emit light.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、基準マークからの相対座標である
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The sample analysis method according to claim 10, wherein the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate from a reference mark.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、予め定義された前記基準パターン間の相対座標である
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The sample analysis method according to claim 10, wherein the information of the reference pattern region stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate between the reference patterns defined in advance.
前記基準パターン領域の情報は、
前記基準パターン情報記憶部において、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域ごとに定義され、
前記画像データ位置決めステップは、前記スポットサブ領域単位で前記画像データを位置決めする
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The information of the reference pattern region is
In the reference pattern information storage unit, is defined for each of a plurality of blocked spot sub-regions on the probe reactive chip,
The sample analysis method according to claim 10, wherein the image data positioning step positions the image data in units of the spot sub-regions.
前記解析ステップは、自動モードまたは手動モードのいずれかにおいて選択的に動作し、
前記判定ステップは、前記位置決めされた画像データの解析を所定回数繰り返し実行して、所望する解析結果が得られない場合には、当該チップについて位置決め処理が失敗したことを示す情報を出力データに付加する
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The analysis step selectively operates in either automatic mode or manual mode;
In the determination step, when the analysis of the positioned image data is repeatedly executed a predetermined number of times and a desired analysis result cannot be obtained, information indicating that the positioning process has failed for the chip is added to the output data. The sample analysis method according to claim 10, wherein:
上記試料解析方法は、さらに、
前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して前記画像データを得る走査ステップを含み、
前記走査ステップおよび前記解析ステップは、並列的に実行される
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The sample analysis method further includes:
A scanning step for obtaining the image data by scanning a spot on the probe-reactive chip for fixing a probe capable of specifically reacting with an optically detectably labeled sample;
The sample analysis method according to claim 10, wherein the scanning step and the analysis step are executed in parallel.
画像データ位置決めステップは、
画像データ中のそれぞれのスポット単位で、前記画像データのスポットを検出エリアに位置決めする第1の位置決めステップと
前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域単位で、前記画像データを位置決めする第2の位置決めステップとを含む
ことを特徴とする請求項10に記載の試料解析方法。
The image data positioning step
A first positioning step for positioning a spot of the image data in a detection area in each spot unit in the image data; and the image data in a plurality of blocked spot sub-region units on the probe reactive chip. The sample analysis method according to claim 10, further comprising: a second positioning step that positions the sample.
上記試料解析方法は、さらに、
基準マークを用いて、前記スポット領域全体の単位で前記画像データを位置決めする第3の位置決めステップを含む
ことを特徴とする請求項17に記載の試料解析方法。
The sample analysis method further includes:
The sample analysis method according to claim 17, further comprising a third positioning step of positioning the image data in units of the entire spot area using a reference mark.
コンピュータに試料解析処理を実行させるプログラムであって、
プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を基準パターン情報記憶部に定義する処理と、
前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込む処理と、 前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成する処理と、
前記位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定する処理と、
前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する処理と、
補正された画像データを解析して、前記試料に関する数値化データを出力する処理とを含む
ことを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to execute sample analysis processing,
A process of defining information on a reference pattern area formed of a plurality of different position marks for correcting a positional deviation of a spot formed on a probe reactive chip in a reference pattern information storage unit;
Processing for reading image data obtained by scanning a spot on the probe-reactive chip for fixing a probe that can specifically react with an optically detectable sample; and storing the reference pattern information Correction data for positioning the image data in a predetermined detection target area and correcting a positional deviation between the image data and the detection target area based on the information of the reference pattern area read from the unit. Process to generate,
A process for determining whether the positioning is successful by analyzing the positioned image data;
Based on the correction data, a process of correcting a positional deviation between the image data and the detection target area;
A program that analyzes the corrected image data and outputs digitized data relating to the sample.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、必ず発光するスポットおよび必ず発光しないスポットの組み合わせによるパターンである
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
The program according to claim 19, wherein the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a pattern based on a combination of spots that always emit light and spots that do not necessarily emit light.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、基準マークからの相対座標である
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
The program according to claim 19, wherein the information of the reference pattern area stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate from a reference mark.
前記基準パターン情報記憶部に記憶される前記基準パターン領域の情報は、予め定義された前記基準パターン間の相対座標である
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
The program according to claim 19, wherein the reference pattern area information stored in the reference pattern information storage unit is a relative coordinate between the reference patterns defined in advance.
前記基準パターン領域の情報は、
前記基準パターン情報記憶部において、前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域ごとに定義され、
前記画像データ位置決め処理は、前記スポットサブ領域単位で前記画像データを位置決めする
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
The information of the reference pattern region is
In the reference pattern information storage unit, is defined for each of a plurality of blocked spot sub-regions on the probe reactive chip,
The program according to claim 19, wherein the image data positioning process positions the image data in units of the spot sub-regions.
前記解析処理は、自動モードまたは手動モードのいずれかにおいて選択的に動作し、
前記判定処理は、前記位置決めされた画像データの解析を所定回数繰り返し実行して、所望する解析結果が得られない場合には、当該チップについて位置決め処理が失敗したことを示す情報を出力データに付加する
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
The analysis process selectively operates in either automatic mode or manual mode;
In the determination process, when the analysis of the positioned image data is repeatedly performed a predetermined number of times and a desired analysis result cannot be obtained, information indicating that the positioning process has failed for the chip is added to the output data. The program according to claim 19.
上記プログラムは、さらに、
前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して前記画像データを得る走査処理を含み、
前記走査処理および前記解析処理は、並列的に実行される
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
The above program further
A scanning process for obtaining the image data by scanning a spot on the probe-reactive chip on which a probe capable of specifically reacting with an optically detectable sample is immobilized;
The program according to claim 19, wherein the scanning process and the analysis process are executed in parallel.
画像データ位置決め処理は、
画像データ中のそれぞれのスポット単位で、前記画像データのスポットを検出エリアに位置決めする第1の位置決め処理と
前記プローブ反応性チップ上の、複数のブロック化されたスポットサブ領域単位で、前記画像データを位置決めする第2の位置決め処理とを含む
ことを特徴とする請求項19に記載のプログラム。
Image data positioning process
A first positioning process for positioning a spot of the image data in a detection area in each spot unit in the image data; and the image data in a plurality of blocked spot sub-region units on the probe reactive chip. And a second positioning process for positioning the program.
上記プログラムは、さらに、
基準マークを用いて、前記スポット領域全体の単位で前記画像データを位置決めする第3の位置決め処理を含む
ことを特徴とする請求項26に記載のプログラム。
The above program further
27. The program according to claim 26, further comprising a third positioning process for positioning the image data in units of the entire spot area using a reference mark.
コンピュータに試料解析処理を実行させるプログラムであって、
プローブ反応性チップ上に形成された、スポットの位置ずれを補正するための複数の異種の位置マークからなる基準パターン領域の情報を基準パターン情報記憶部に定義する処理と、
前記プローブ反応性チップ上の、光学的に検出可能に標識されている試料と特異的に反応可能なプローブを固定するスポットを走査して得られた画像データを読み込む処理と、
前記基準パターン情報記憶部から読み出された基準パターン領域の情報に基づいて、前記画像データを、予め定義された検出対象エリアに位置決めするとともに、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する補正データを生成する処理と、
前記位置決めされた画像データを解析することにより、前記位置決めの合否を判定する処理と、
前記補正データに基づいて、前記画像データと前記検出対象エリアとの位置ずれを補正する処理とを含む
ことを特徴とするプログラム。

A program for causing a computer to execute sample analysis processing,
A process of defining information on a reference pattern area formed of a plurality of different position marks for correcting a positional deviation of a spot formed on a probe reactive chip in a reference pattern information storage unit;
A process of reading image data obtained by scanning a spot that fixes a probe that can specifically react with an optically detectable sample on the probe-reactive chip; and
Based on the information of the reference pattern area read from the reference pattern information storage unit, the image data is positioned in a predetermined detection target area, and a positional deviation between the image data and the detection target area is determined. Processing for generating correction data to be corrected;
A process for determining whether the positioning is successful by analyzing the positioned image data;
A program comprising: correcting a positional deviation between the image data and the detection target area based on the correction data.

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