JP2013221839A - Data analysis device, program, recording medium and data analysis method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce mistakes occurring when correlating corresponding points with each other in a plurality of measurement data and to highly accurately correlate the points with each other.SOLUTION: A data analysis device correlates points with each other which are associated with a measuring object as to the points showing the measuring object detected from measurement data. The data analysis device includes: input means inputting a plurality of measurement data; point information showing a plurality of appearance positions of the points in the measurement data and measurement conditions when measuring the measurement data; data correction means correcting the measurement data and the point information on the basis of correction amount calculated from the measurement conditions in the measurement data to be correlated; correlating point detection means preparing point correlating information correlating the points with each other on the basis of the measurement data and the point information corrected between the measurement data having the different positions of the points in the measurement data.

Description

本発明は、測定対象から得られる測定データにおいて測定対象の存在を示すポイントを検出し、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行うデータ解析装置、プログラム、記録媒体、およびデータ解析方法に関する。   The present invention relates to a data analysis device, a program, a recording medium, and a data analysis method for detecting a point indicating the presence of a measurement object in measurement data obtained from the measurement object and associating corresponding points in a plurality of measurement data About.

2003年にヒトゲノムプロジェクトが終了した後、今日までに様々な疾患と生体高分子との関係性が明らかになりつつある。特に、生体高分子の1つであるタンパク質は、生体の細胞、器官、および臓器の機能に直接関与しており、タンパク質のアミノ酸配列または立体構造の相違、あるいは糖鎖またはリン酸化等の化学的修飾の有無等に起因して、多くの疾患が引き起こされる可能性があることが明らかになり始めている。
このような状況の中、プロテオーム解析が盛んに行われている。プロテオームとは、特定の細胞、器官、および臓器の中で翻訳生産されているタンパク質全体のことを意味している。その解析(プロテオーム解析)としては、タンパク質のプロファイリング、または機能解析等が挙げられる。タンパク質の翻訳後に生体内で合成されたタンパク質は、リン酸化等の翻訳後修飾によってタンパク質の機能を制御されていることが知られている。したがって、タンパク質の化学的修飾に関する情報の入手は、今後のプロテオーム解析において取り分け重要事項の1つとなり得る。そのため、複数のタンパク質が混在する試料を、高精度で分離および検出する方法が重要視されており、そのための装置の開発が進められている。
After the completion of the Human Genome Project in 2003, the relationship between various diseases and biopolymers is becoming clear to date. In particular, a protein that is one of biopolymers is directly involved in the functions of living cells, organs, and organs, and is different in amino acid sequence or three-dimensional structure of the protein, or chemically such as sugar chain or phosphorylation. It is beginning to become clear that many diseases can be caused by the presence or absence of modification.
In such a situation, proteome analysis is actively performed. Proteome means a specific cell, organ, and the entire protein that is translated and produced in the organ. Examples of the analysis (proteome analysis) include protein profiling or functional analysis. It is known that proteins synthesized in vivo after protein translation have their functions controlled by post-translational modifications such as phosphorylation. Therefore, obtaining information on chemical modification of proteins can be one of the important matters in future proteome analysis. Therefore, a method for separating and detecting a sample in which a plurality of proteins are mixed with high accuracy is regarded as important, and development of an apparatus for that purpose is being promoted.

現在では、タンパク質の分離検出方法として、ゲル電気泳動等が利用されている。
ゲル電気泳動では、個々のタンパク質が表面電荷および分子量において有している独特の性質を利用して分離している。例えば、タンパク質を電荷のみ、または分子量のみに依存して分離する一次元電気泳動と、両者を組み合わせて分離する二次元電気泳動とがある。中でも、二次元電気泳動は、一度に多くのタンパク質を分離し、網羅的に解析することが可能であるため、プロテオーム解析において広く利用されている。
Currently, gel electrophoresis or the like is used as a method for separating and detecting proteins.
In gel electrophoresis, individual proteins are separated by taking advantage of the unique properties they have in surface charge and molecular weight. For example, there are one-dimensional electrophoresis in which proteins are separated depending only on charge or molecular weight, and two-dimensional electrophoresis in which both are separated in combination. Among them, two-dimensional electrophoresis is widely used in proteome analysis because it can separate many proteins at once and analyze them comprehensively.

二次元電気泳動で分離されたタンパク質は、デジタル画像上で蛍光領域、または染色領域(以下、スポットという)として観察される。タンパク質の量は、スポットの積分値である体積に対応しており、分離されたタンパク質の量を定量化するために、当該スポットの位置の検出、および体積算出が行われる。
複数の試料、例えば正常細胞からの試料とがん細胞からの試料をそれぞれ二次元電気泳動させて撮影した二次元電気泳動画像間においてスポット体積を比較することにより、がんに関連したタンパク質、すなわちマーカータンパク質を発見することも行われている。
Proteins separated by two-dimensional electrophoresis are observed as fluorescent regions or stained regions (hereinafter referred to as spots) on a digital image. The amount of protein corresponds to the volume that is the integrated value of the spot, and in order to quantify the amount of the separated protein, the position of the spot is detected and the volume is calculated.
By comparing spot volumes between two-dimensional electrophoresis images taken by two-dimensional electrophoresis of samples from normal cells and samples from cancer cells, for example, proteins related to cancer, ie Discovery of marker proteins has also been conducted.

この場合、複数の二次元電気泳動画像間において、同じタンパク質に由来するスポット同士を対応付ける必要がある。なお、二次元電気泳動画像等の測定データに現れる測定対象の成分に由来した特性を示すスポットを、以下、ポイントという。
二次元電気泳動画像において、同じタンパク質に由来するポイントは、理想的には二次元電気泳動ごとに同じ位置に配置されるはずである。しかし、現実には、ゲルの柔軟性や実験ごとのばらつきのため、同じタンパク質に由来するポイントは、複数の画像間において同じ位置に配置されない。したがって、複数の画像間において同じタンパク質に由来するポイントの対応付けを人による目視で行う必要があり、膨大な時間と労力がかかっていた。
In this case, it is necessary to associate spots derived from the same protein between a plurality of two-dimensional electrophoresis images. In addition, the spot which shows the characteristic derived from the component of the measurement object which appears in measurement data, such as a two-dimensional electrophoresis image, is hereafter called a point.
In a two-dimensional electrophoresis image, the points derived from the same protein should ideally be placed at the same position for each two-dimensional electrophoresis. However, in reality, the points derived from the same protein are not arranged at the same position among a plurality of images due to the flexibility of the gel and the variation from experiment to experiment. Therefore, it is necessary to visually associate points derived from the same protein among a plurality of images, and it takes enormous time and labor.

また、ポイントの対応付けにかかる時間と労力を短縮するために、同じタンパク質に由来するポイント同士の対応付けを、コンピュータを用いて行う方法が試みられている。
例えば、特許文献1には、選択された画像を平均化することにより生成されたマスター複合画像を用いて、新たな画像のポイントの対応付けを行う方法が開示されている。具体的には、マスター複合画像からアンカーポイントとなるポイントのセットをオペレータが選択する。そして、オペレータは、新たな画像に存在するアンカーポイントの検索を目視で行い、アンカーポイントの有無を調べる。次いで、オペレータは、マスター複合画像におけるアンカーポイントのポイントと、これに対応する新たな画像におけるアンカーポイントのポイントとの対応付けを行う。その後、コンピュータが、オペレータの選択したアンカーポイントの位置に基づいて、マスター複合画像と新たな画像の間でアンカーポイント以外のポイントの対応付けを行っている。
In addition, in order to shorten the time and labor required for point association, a method of performing association between points derived from the same protein using a computer has been attempted.
For example, Patent Literature 1 discloses a method of associating a new image point using a master composite image generated by averaging selected images. Specifically, the operator selects a set of points to be anchor points from the master composite image. Then, the operator visually searches for an anchor point existing in the new image, and checks whether there is an anchor point. Next, the operator associates the anchor point in the master composite image with the anchor point in the new image corresponding to the anchor point. Thereafter, the computer associates points other than the anchor point between the master composite image and the new image based on the position of the anchor point selected by the operator.

特表2001−500614号公報Special Table 2001-500614

ゲル電気泳動において、タンパク質を分子量に依存して分離する電気泳動では、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を含むポリアクリルアミドゲルを用いてタンパク質を分子量で分離するSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)が行われる。SDSは、強い負電荷を持つ分子であり、タンパク質のポリペプチド鎖と複合体を形成する。SDS−PAGEでは、多孔性を有するポリアクリルアミドゲル(PAGE)に電圧を印加した際の、SDS−タンパク質複合体が当該ゲル中を移動する移動速度によって各タンパク質をその分子量に応じて分離する。SDS−タンパク質複合体が当該ゲル中を移動する移動速度は、タンパク質の分子量が高いほどゲル中を移動する移動速度が遅く、タンパク質の分子量が低いほどゲル中を移動する移動速度が速い。
SDS−PAGEでは、泳動時間、または電気泳動時に印加する電圧によってポイントの位置がかわる。泳動時間が長いほど、また電気泳動時に印加する電圧が高いほど、タンパク質は長い距離を移動する。
現実には、電気泳動実験ごとに泳動時間や電圧がばらつく。したがって、複数の画像間において、同じタンパク質に由来するポイントは、同じ位置に配置されない。
In gel electrophoresis, in which electrophoresis separates proteins depending on molecular weight, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) separates proteins by molecular weight using polyacrylamide gel containing sodium dodecyl sulfate (SDS). Is done. SDS is a molecule with a strong negative charge and forms a complex with the polypeptide chain of a protein. In SDS-PAGE, each protein is separated according to its molecular weight by the moving speed at which the SDS-protein complex moves through the gel when a voltage is applied to a porous polyacrylamide gel (PAGE). The moving speed at which the SDS-protein complex moves in the gel is slower as the protein molecular weight is higher, and the moving speed is higher in the gel as the protein molecular weight is lower.
In SDS-PAGE, the position of the point changes depending on the migration time or the voltage applied during electrophoresis. The longer the migration time and the higher the voltage applied during electrophoresis, the longer the protein moves.
In reality, the electrophoresis time and voltage vary for each electrophoresis experiment. Therefore, the points derived from the same protein are not arranged at the same position among a plurality of images.

しかしながら、特許文献1に開示されている方法では、マスター複合画像と新たな画像の整列に際して、オペレータが手動で、マスター複合画像のポイントとそれに対応する新たな画像のポイントとを選択する必要がある。このため、時間と労力がかかる上に、対応付けを行う人が異なると、同じタンパク質に由来しないポイント同士を選択する可能性がある。その結果、同じタンパク質に由来するポイントの対応付けの精度が低下するおそれがあった。  However, in the method disclosed in Patent Document 1, when aligning a master composite image and a new image, an operator needs to manually select a point of the master composite image and a point of a new image corresponding thereto. . For this reason, time and labor are required, and if the person who performs the association is different, there is a possibility of selecting points that do not originate from the same protein. As a result, there is a possibility that the accuracy of associating points derived from the same protein is lowered.

そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う際の時間と労力を削減するとともに、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けに要する時間の軽減や間違ったポイント同士の対応付けを防止することができるデータ解析装置、プログラム、記録媒体およびデータ解析方法、を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and reduces time and labor when matching corresponding points in a plurality of measurement data, and also supports a plurality of measurement data. An object of the present invention is to provide a data analysis device, a program, a recording medium, and a data analysis method capable of reducing the time required for associating points with each other and preventing association between incorrect points.

(1)本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、測定データ内から検出される測定対象を表すポイントについて、前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析装置であって、複数の前記測定データと、前記測定データにおける複数の前記ポイントの出現位置を表すポイント情報と、前記測定データを測定したときの測定条件とを入力する入力手段と、対応付けを行う測定データにおける前記測定条件を比較することにより測定データの補正量を算出し、当該補正量に基づき前記測定データとポイント情報を補正するデータ補正手段と、前記測定データにおける前記ポイントの出現位置が異なる前記測定データ間において、前記データ補正手段により補正された測定データと補正されたポイント情報に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成する対応ポイント検出手段と、を備えることを特徴とするデータ解析装置である。   (1) The present invention has been made to solve the above-described problems, and one aspect of the present invention relates to a point representing a measurement object detected from measurement data, between points related to the measurement object. A data analysis device that performs association, and inputs a plurality of the measurement data, point information representing the appearance positions of the plurality of points in the measurement data, and measurement conditions when the measurement data is measured A correction amount of the measurement data by comparing the measurement conditions in the measurement data to be associated with the data, a data correction unit for correcting the measurement data and the point information based on the correction amount, and the measurement data The measurement data corrected by the data correction means is corrected between the measurement data having different appearance positions of the points. A corresponding point detecting means for creating a point correspondence information that associates the point to each other on the basis of the point information, a data analyzer, characterized in that it comprises a.

(2)本発明の他の態様は、前記測定データは、二次元データにおいて複数の前記ポイントが出現するデータであって、前記ポイントの出現位置を前記二次元データにおける前記ポイントの位置によって示していることを特徴とする(1)に記載のデータ解析装置である。   (2) In another aspect of the present invention, the measurement data is data in which a plurality of the points appear in two-dimensional data, and the appearance position of the point is indicated by the position of the point in the two-dimensional data. The data analyzing apparatus according to (1), wherein

(3)本発明の他の態様は、前記測定データは、二次元電気泳動画像であって、当該二次元電気泳動画像におけるピクセル毎に画像の色や明るさの濃度を示す濃度値の高い部分が前記ポイントとして出現していることを特徴とする(2)に記載のデータ解析装置である。   (3) In another aspect of the present invention, the measurement data is a two-dimensional electrophoretic image, and the portion of the two-dimensional electrophoretic image having a high density value indicating the color of the image or the density of brightness for each pixel. Appears as the point, the data analysis apparatus according to (2).

(4)本発明の他の態様は、前記データ補正手段は、二次元電気泳動画像を測定したときの電気泳動の印加電圧と泳動時間に基づき測定データの補正量を算出することを特徴とする(3)に記載のデータ解析装置である。   (4) Another aspect of the present invention is characterized in that the data correction means calculates a correction amount of measurement data based on an applied voltage of electrophoresis and a migration time when a two-dimensional electrophoresis image is measured. The data analysis apparatus according to (3).

(5)本発明の他の態様は、前記補正量の算出は、二次元電気泳動画像を測定したときの電気泳動の印加電圧と泳動時間の積である総印加電圧に基づき測定データの補正量を算出することを特徴とする(4)に記載のデータ解析装置である。   (5) In another aspect of the present invention, the correction amount is calculated based on a total applied voltage that is a product of the applied voltage and the running time of electrophoresis when measuring a two-dimensional electrophoresis image. The data analysis apparatus according to (4), wherein

(6)本発明の他の態様は、前記補正量の算出は、応付けを行う二次元電気泳動画像間において、二次元電気泳動画像を測定したときの総印加電圧の比を補正量とすることを特徴とする(5)に記載のデータ解析装置である。   (6) In another aspect of the present invention, the correction amount is calculated by using a ratio of the total applied voltage when measuring a two-dimensional electrophoresis image between two-dimensional electrophoresis images to be applied as a correction amount. The data analyzing apparatus according to (5), characterized in that:

(7)本発明の他の態様は、前記測定データとポイント情報の補正は、前記総印加電圧の比に基づいて二次元電気泳動を拡大または縮小処理すること、および二次元電気泳動画像に出現しているポイントの出現位置を変換することを特徴とする(6)に記載のデータ解析装置である。   (7) In another aspect of the present invention, the correction of the measurement data and the point information is performed by enlarging or reducing the two-dimensional electrophoresis based on the ratio of the total applied voltages, and appears in the two-dimensional electrophoresis image The data analysis device according to (6), wherein the appearance position of the point being converted is converted.

(8)本発明の他の態様は、前記総印加電圧の比に基づいて拡大または縮小された二次元電気泳動と、前記総印加電圧の比に基づいて変換されたポイントの出現位置と、を出力する出力手段を備えることを特徴とする(7)に記載のデータ解析装置である。   (8) In another aspect of the present invention, two-dimensional electrophoresis expanded or reduced based on the ratio of the total applied voltages, and an appearance position of a point converted based on the ratio of the total applied voltages. The data analysis apparatus according to (7), further including an output unit that outputs the data.

(9)本発明の他の態様は、前記データ補正手段により補正された測定データと補正されたポイント情報が出力される出力手段を備えることを特徴とする(1)から(8)のうちいずれか一項に記載のデータ解析装置である。   (9) Another aspect of the present invention includes any one of (1) to (8), characterized in that it includes output means for outputting the measurement data corrected by the data correction means and the corrected point information. A data analysis apparatus according to claim 1.

(10)本発明の他の態様は、コンピュータを、(1)から(9)のうちいずれか一項に記載の入力手段、データ補正手段、あるいは対応ポイント検出手段、として機能させるためのプログラムである。   (10) Another aspect of the present invention is a program for causing a computer to function as the input unit, the data correction unit, or the corresponding point detection unit according to any one of (1) to (9). is there.

(11)本発明の他の態様は、(10)に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。   (11) Another aspect of the present invention is a computer-readable recording medium on which the program according to (10) is recorded.

(12)本発明の他の態様は、測定対象を示すポイントが出現している測定データを用いて前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析方法であって、複数の前記測定データと、前記測定データにおける複数の前記ポイントの出現位置を表すポイント情報と、前記測定データを測定したときの測定条件とを入力するステップと、対応付けを行う測定データにおける前記測定条件を比較することにより測定データの補正量を算出し、当該補正量に基づき前記測定データとポイント情報を補正するステップと、前記測定データにおける前記ポイントの出現位置が異なる前記測定データ間において、前記補正ステップにより補正された測定データとポイント情報に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成するステップと、を備えることを特徴とするデータ解析方法である。   (12) Another aspect of the present invention is a data analysis method for associating points related to the measurement object using measurement data in which points indicating the measurement object appear, and a plurality of the measurement A step of inputting data, point information representing the appearance positions of the plurality of points in the measurement data, and a measurement condition when the measurement data is measured is compared with the measurement condition in the measurement data to be associated A correction amount of the measurement data is calculated, and the correction data is corrected by the correction step between the step of correcting the measurement data and the point information based on the correction amount, and the measurement data in which the appearance position of the point in the measurement data is different. Point association information in which the points are associated with each other based on the measured data and point information. A data analysis method characterized by comprising the steps of forming a.

本発明によれば、測定対象から得られる測定データにおいて測定対象の存在を示すポイントを検出し、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う際の間違ったポイント同士の対応付けの発生を防止することができ、高精度に対応するポイント同士の対応付けを行うことができる。また、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う際の時間と労力を削減するとともに、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けに要する時間の軽減を図ることができる   According to the present invention, when a point indicating the presence of a measurement object is detected in measurement data obtained from the measurement object, and the corresponding points are associated with each other in a plurality of measurement data, occurrence of an incorrect point-to-point association is generated. Can be prevented, and points corresponding to each other with high accuracy can be associated with each other. In addition, it is possible to reduce the time and labor required for associating corresponding points in a plurality of measurement data, and to reduce the time required for associating corresponding points in a plurality of measurement data.

本発明の一実施形態に係るデータ解析装置の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 a structure of the data analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 複数のタンパク質を含む試料を二次元電気泳動したものを撮影して得られた泳動結果である二次元電気泳動画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the two-dimensional electrophoresis image which is the electrophoresis result obtained by image | photographing what carried out the two-dimensional electrophoresis of the sample containing a some protein. ポイント情報を検出する一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example which detects point information. ポイント情報を検出する一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example which detects point information. ポイント情報を検出する一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example which detects point information. 電気泳動装置の要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of an electrophoresis apparatus. 電気泳動装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of an electrophoresis apparatus. 本発明の一実施形態に係るデータ解析装置によるデータ解析方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the data analysis method by the data analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による画像の拡大縮小処理、ポイント位置情報の変換処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the expansion / contraction process of the image by the data analyzer which concerns on one Embodiment of this invention, and the conversion process of point position information. 二次元電気泳動画像におけるポイントの位置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of the point in a two-dimensional electrophoresis image. 本発明の一実施形態に係るデータ解析装置によるポイント対応付け処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the point matching process by the data analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 二次元電気泳動画像におけるポイントの位置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of the point in a two-dimensional electrophoresis image. 本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による解析結果の出力例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output of the analysis result by the data analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による解析結果の他の出力例を示す図である。It is a figure which shows the other output example of the analysis result by the data analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 電気泳動の泳動時間と測定された二次電気泳動画像について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electrophoresis time and the measured secondary electrophoresis image of electrophoresis. 電気泳動の印加電圧と測定された二次電気泳動画像について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the applied voltage of electrophoresis and the measured secondary electrophoresis image. 電気泳動の泳動時間と泳動距離との関係について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the migration time of electrophoresis, and migration distance. 電気泳動の印加電圧と泳動距離との関係について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the applied voltage and the migration distance of electrophoresis. 複数のタンパク質を含む試料を用いて二次元電気泳動を行ったときの二次元電気泳動画像、および本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による解析を行ったときの縮小された二次元電気泳動画像の一例を示す図である。Two-dimensional electrophoresis image when two-dimensional electrophoresis is performed using a sample containing a plurality of proteins, and reduced two-dimensional electrophoresis when analysis is performed by the data analysis apparatus according to one embodiment of the present invention It is a figure which shows an example of an image.

以下では、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 図1を参照して、本実施形態に係るデータ解析装置の概要について説明する。図1は、本実施形態に係るデータ解析装置100を含むデータ解析システムの構成の一例を示す図である。
図1に示すように、データ解析システムは、データ解析装置100と外部検出装置200と電気泳動装置300とを備える。このデータ解析装置100と外部検出装置200は、接続されている。外部検出装置200は、データ解析装置100によってデータ解析がなされる測定データ等をデータ解析装置100に出力する。さらに、このデータ解析装置100と電気泳動装置300は、接続されている。電気泳動装置300は、SDS−PAGEにおける泳動時間と印加電圧をデータ解析装置100に出力する。
このデータ解析装置100は、制御装置101と、入力装置102と、データ処理装置103と、記憶装置104と、外部記憶装置105と、出力装置106とを備える。
データ処理装置103は、基準画像選択部131と、データ補正部132と、対応ポイント検出部133とを備える。
記憶装置104は、データ格納部141と、基準画像情報格納部142と、補正データ格納部143とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. With reference to FIG. 1, the outline of the data analysis apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a data analysis system including a data analysis apparatus 100 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the data analysis system includes a data analysis device 100, an external detection device 200, and an electrophoresis device 300. The data analysis device 100 and the external detection device 200 are connected. The external detection device 200 outputs measurement data and the like that are analyzed by the data analysis device 100 to the data analysis device 100. Further, the data analysis apparatus 100 and the electrophoresis apparatus 300 are connected. The electrophoresis apparatus 300 outputs the electrophoresis time and applied voltage in SDS-PAGE to the data analysis apparatus 100.
The data analysis device 100 includes a control device 101, an input device 102, a data processing device 103, a storage device 104, an external storage device 105, and an output device 106.
The data processing apparatus 103 includes a reference image selection unit 131, a data correction unit 132, and a corresponding point detection unit 133.
The storage device 104 includes a data storage unit 141, a reference image information storage unit 142, and a correction data storage unit 143.

本実施形態に係るデータ解析装置100は、測定対象を含む物質を測定して得られる測定データにおいて測定対象の存在を示すポイントを検出し、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う。この測定対象の存在を示すポイントとは、本実施形態において、測定データに現れる測定対象の成分に由来した特性を示すポイントである。
また、本実施形態において、測定データから検出される測定対象はタンパク質である。なお、本発明は測定対象がタンパク質であるものに限られず、例えば、ある物質を構成している成分を同定する際の任意の成分等であってもよい。
このデータ解析装置100は、複数の測定データに基づき、これら複数の測定データ間において、それぞれ対応するポイントを対応付ける。
ここで、「対応するポイント」とは、同じ成分に由来する計測対象(ここではタンパク質)の存在を測定データにおいて表わす部分である。なお、ポイントとは、二次元の測定データである画像内においてピーク値を含む一定の領域を示す概念である。
The data analysis apparatus 100 according to the present embodiment detects points indicating the presence of a measurement target in measurement data obtained by measuring a substance including the measurement target, and associates corresponding points in a plurality of measurement data. . The point indicating the presence of the measurement target is a point indicating a characteristic derived from the component of the measurement target that appears in the measurement data in the present embodiment.
Moreover, in this embodiment, the measurement object detected from measurement data is protein. Note that the present invention is not limited to a protein whose measurement target is a protein, and may be, for example, an arbitrary component for identifying a component constituting a certain substance.
The data analysis apparatus 100 associates corresponding points between the plurality of measurement data based on the plurality of measurement data.
Here, the “corresponding point” is a portion representing in the measurement data the presence of a measurement target (here, protein) derived from the same component. The point is a concept indicating a certain region including a peak value in an image which is two-dimensional measurement data.

以下では、データ解析装置100が、ポイントを有する二次元データを用いて、複数の二次元データ間において対応するポイントを対応付ける場合の一例について説明する。ここでは、二次元データとして、二次元電気泳動の泳動結果の測定データ(以下、二次元電気泳動画像という)を用いた場合を例に挙げ説明する。
この二次元電気泳動とは、タンパク質の電気的な性質を利用して二次元に分離する手法である。二次元電気泳動は、タンパク質を電荷に依存して分離する等電点電気泳動と、分子量に依存して分離するドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)との2つの電気泳動からなる。
まず、一次元目では、等電点電気泳動ゲルを用いてタンパク質を等電点で分離する等電点電気泳動が行われる。この等電点電気泳動は、一次元目方向への分離であり、一定のpH勾配を有する等電点電気泳動ゲルを用いている。この等電点電気泳動では、当該ゲルの両端に電圧を印加した際に、各タンパク質の正味の電荷が0(等電点)となるpHまで移動する性質を利用して、各タンパク質の等電点を同定している。
Hereinafter, an example in which the data analysis apparatus 100 associates corresponding points among a plurality of two-dimensional data using two-dimensional data having points will be described. Here, a case where measurement data of a migration result of two-dimensional electrophoresis (hereinafter referred to as a two-dimensional electrophoresis image) is used as the two-dimensional data will be described as an example.
This two-dimensional electrophoresis is a technique for separating in two dimensions using the electrical properties of proteins. Two-dimensional electrophoresis is based on two types of electrophoresis: isoelectric focusing, which separates proteins depending on charge, and sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), which separates depending on molecular weight. Become.
First, in the first dimension, isoelectric focusing is performed in which proteins are separated at isoelectric points using an isoelectric focusing gel. This isoelectric focusing is separation in the first dimension, and an isoelectric focusing gel having a constant pH gradient is used. In this isoelectric focusing, using the property that when a voltage is applied to both ends of the gel, the net charge of each protein moves to a pH of 0 (isoelectric point), isoelectric focusing of each protein. Identifying points.

そして、二次元目では、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を含むポリアクリルアミドゲルを用いてタンパク質を分子量で分離するSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)が行われる。このSDS−PAGEは、二次元目方向への分離であり、陰イオン性界面活性剤の一種であるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を用いている。SDSは、強い負電荷を持つ分子であり、タンパク質のポリペプチド鎖と複合体を形成する。SDS−PAGEでは、多孔性を有するポリアクリルアミドゲル(PAGE)に電圧を印加した際の、SDS−タンパク質複合体が当該ゲル中を移動する移動速度によって各タンパク質の分子量を同定する。
一次元目の分離方向と二次元目の分離方向とは互いに直交する。これによって、一次元目方向と二次元目方向とに分離したタンパク質の分離パターンが得られる。
電気泳動ゲル上で分離されたタンパク質をクーマシーブリリアントブルー(CBB)、または蛍光色素等によって染色されることにより、視覚化される。そして、この視覚化されたものを、カメラまたはスキャナ等の画像読取装置が撮影してデジタル画像化されたものが二次元電気泳動画像である。図2に二次元電気泳動画像の一例を示す。図2は、複数のタンパク質を含む試料を二次元電気泳動して得られた泳動結果の測定データ(二次元電気泳動画像)である。
In the second dimension, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) is performed in which a protein is separated by molecular weight using a polyacrylamide gel containing sodium dodecyl sulfate (SDS). This SDS-PAGE is separation in the second dimension and uses sodium dodecyl sulfate (SDS) which is a kind of anionic surfactant. SDS is a molecule with a strong negative charge and forms a complex with the polypeptide chain of a protein. In SDS-PAGE, when a voltage is applied to a porous polyacrylamide gel (PAGE), the molecular weight of each protein is identified by the moving speed at which the SDS-protein complex moves in the gel.
The first-dimensional separation direction and the second-dimensional separation direction are orthogonal to each other. As a result, a protein separation pattern separated in the first-dimensional direction and the second-dimensional direction is obtained.
The protein separated on the electrophoresis gel is visualized by staining with Coomassie Brilliant Blue (CBB) or a fluorescent dye. A two-dimensional electrophoretic image is obtained by photographing the visualized image with an image reading apparatus such as a camera or a scanner. FIG. 2 shows an example of a two-dimensional electrophoresis image. FIG. 2 shows measurement data (two-dimensional electrophoresis image) of a migration result obtained by two-dimensional electrophoresis of a sample containing a plurality of proteins.

図2に示すように、得られた二次元電気泳動画像では、タンパク質が一次元目方向(図中のX軸方向)に等電点の違いによって分離しており、二次元目方向(図中のY軸方向)に分子量の違いによって分離している。二次元電気泳動画像上の黒い斑点で表される複数のポイントは、それぞれ種類の異なるタンパク質を表している。図2に示す二次元電気泳動画像では、等電点が、0からX軸の正方向にいくほど高くなり、分子量は、0からY軸の正方向にいくほど大きくなる。
上述したように、データ解析装置100は、ポイントを有する測定データが複数あった場合、それら複数の測定データ間で、対応するポイントを対応付ける装置である。具体的に説明すると、データ解析装置100は、測定データである二次元電気泳動画像と、各二次元電気泳動画像に含まれるポイントの位置を示す情報と、電気泳動時の泳動時間と印加電圧の情報とを用いて、複数の二次元電気泳動画像間において対応するポイント同士の対応付けを行う。処理内容について後ほど詳しく説明する。
As shown in FIG. 2, in the obtained two-dimensional electrophoresis image, proteins are separated in the first dimension (X-axis direction in the figure) by the difference in isoelectric point, and the second dimension (in the figure) In the Y-axis direction) by the difference in molecular weight. A plurality of points represented by black spots on the two-dimensional electrophoresis image represent different types of proteins. In the two-dimensional electrophoresis image shown in FIG. 2, the isoelectric point increases as it goes from 0 to the positive direction of the X axis, and the molecular weight increases as it goes from 0 to the positive direction of the Y axis.
As described above, when there are a plurality of measurement data having points, the data analysis device 100 is a device that associates corresponding points among the plurality of measurement data. Specifically, the data analysis apparatus 100 includes a two-dimensional electrophoresis image that is measurement data, information indicating the position of a point included in each two-dimensional electrophoresis image, an electrophoresis time at the time of electrophoresis, and an applied voltage. Using the information, corresponding points are associated with each other between a plurality of two-dimensional electrophoresis images. The processing contents will be described in detail later.

図1に戻って、本実施形態に係るデータ解析装置100の各構成部について説明する。
制御装置101は、データ解析装置100を統括的に制御する。
入力装置102は、外部(ユーザ)からの指示を入力するキーボードまたはポインティングデバイス等の装置である。ユーザはキーボードやポインティングデバイス等を利用して指示情報を入力装置102に入力する。また、入力装置102は、外部検出装置200と接続され、外部検出装置200からの情報を入力する。例えば、制御装置101が、入力装置102に対して外部検出装置200からの情報の読み込みを指示した場合、入力装置102は、外部検出装置200から情報を読み込む。さらに、入力装置102は、電気泳動装置300と接続され、電気泳動装置300からの情報を入力する。例えば、制御装置101が、入力装置102に対して電気泳動装置300からの情報の読み込みを指示した場合、入力装置102は、電気泳動装置300から情報を読み込む。
データ処理装置103は、プログラム制御によって動作し、電気泳動による測定ごとに得られた二次元電気泳動画像に基づいて、各処理を行う。例えば、データ処理装置103は、複数の二次元電気泳動画像の中から対応付けの対照基準となる基準画像を選択する基準画像選択処理を行う。また、データ処理装置103は、電気泳動時の泳動時間と印加電圧の情報とを用いて二次元電気泳動画像の拡大処理または縮小処理、およびポイントの位置情報の変換処理を行う。さらに、データ処理装置103は、複数の測定データである二次元電気泳動画像間において対応するポイント同士の対応付けを行うポイント対応付け処理を行う。
記憶装置104は、例えば、情報を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)である。
Returning to FIG. 1, each component of the data analysis apparatus 100 according to the present embodiment will be described.
The control device 101 controls the data analysis device 100 in an integrated manner.
The input device 102 is a device such as a keyboard or a pointing device for inputting an instruction from the outside (user). The user inputs instruction information to the input device 102 using a keyboard, a pointing device, or the like. The input device 102 is connected to the external detection device 200 and inputs information from the external detection device 200. For example, when the control device 101 instructs the input device 102 to read information from the external detection device 200, the input device 102 reads information from the external detection device 200. Further, the input device 102 is connected to the electrophoresis device 300 and inputs information from the electrophoresis device 300. For example, when the control device 101 instructs the input device 102 to read information from the electrophoretic device 300, the input device 102 reads information from the electrophoretic device 300.
The data processing device 103 operates under program control and performs each process based on a two-dimensional electrophoresis image obtained for each measurement by electrophoresis. For example, the data processing apparatus 103 performs a reference image selection process for selecting a reference image that is a reference for correspondence from a plurality of two-dimensional electrophoresis images. In addition, the data processing device 103 performs a process of enlarging or reducing the two-dimensional electrophoretic image and a process of converting the position information of the points using information on the electrophoretic time during electrophoresis and the applied voltage. Furthermore, the data processing device 103 performs a point association process for associating corresponding points between two-dimensional electrophoresis images that are a plurality of measurement data.
The storage device 104 is, for example, a random access memory (RAM) that temporarily stores information.

外部記憶装置105は、例えば、情報を長期的に記憶するハードディスクドライブ(HDD)である。この外部記憶装置105は、外部から入力された情報を記憶するものである。本実施形態において、複数のタンパク質を含む試料に対して二次元電気泳動を行い得られた泳動結果である二次元電気泳動画像は、外部記憶装置105に記憶される。この場合、外部記憶装置105に記憶されている二次元電気泳動画像は、複数枚(1,2,・・・,n枚)ある。
この外部記憶装置105には、例えば、複数の検体から採取した試料に対してそれぞれ二次元電気泳動を行い得られた泳動結果である二次元電気泳動画像が記憶されている。
さらに、外部記憶装置105は、各二次元電気泳動画像に含まれるポイントに関するポイント情報(ポイント情報)を、各二次元電気泳動画像に対応付けて記憶している。このポイント情報とは、二次元電気泳動画像から検出された各ポイントを識別するためのポイント識別情報と、二次元電気泳動画像における各ポイントの位置を示すポイント位置情報とを含む。 さらに、外部記憶装置105は、二次元電気泳動が行われたときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報を、各二次元電気泳動画像に対応付けて記憶している。この泳動時間と印加電圧の情報とは、SDS−PAGEの開始から終了までの時間と、電気泳動中の単位時間ごとの印加電圧値とを含む。
例えば、制御装置101が、入力装置102に対して、外部検出装置200からの測定データの読み込みを指示すると、入力装置102が測定データを外部検出装置200から読み込む。入力装置102から読み込まれた測定データは、外部記憶装置105に格納される。また、例えば、制御装置101が、入力装置102に対して、電気泳動装置300からの測定データの読み込みを指示すると、入力装置102がSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報を電気泳動装置300から読み込む。入力装置102から読み込まれたSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報は、外部記憶装置105に格納される。 なお、本実施形態において、外部記憶装置105が、データ解析装置100に内蔵されている例について説明するが、本発明はこれに限られず、外部の装置として設けられるものであって、データ解析装置100と接続されるものであってもよい。
出力装置106は、データ処理装置103の処理結果を外部に表示または印字する表示装置または印刷装置等である。
The external storage device 105 is, for example, a hard disk drive (HDD) that stores information for a long time. The external storage device 105 stores information input from the outside. In the present embodiment, a two-dimensional electrophoresis image that is a result of electrophoresis obtained by performing two-dimensional electrophoresis on a sample containing a plurality of proteins is stored in the external storage device 105. In this case, there are a plurality of (1, 2,..., N) two-dimensional electrophoresis images stored in the external storage device 105.
The external storage device 105 stores, for example, a two-dimensional electrophoresis image that is a migration result obtained by performing two-dimensional electrophoresis on each sample collected from a plurality of specimens.
Furthermore, the external storage device 105 stores point information (point information) regarding points included in each two-dimensional electrophoresis image in association with each two-dimensional electrophoresis image. This point information includes point identification information for identifying each point detected from the two-dimensional electrophoresis image and point position information indicating the position of each point in the two-dimensional electrophoresis image. Furthermore, the external storage device 105 stores information on SDS-PAGE electrophoresis time and applied voltage when two-dimensional electrophoresis is performed in association with each two-dimensional electrophoresis image. The information on the migration time and applied voltage includes the time from the start to the end of SDS-PAGE and the applied voltage value for each unit time during electrophoresis.
For example, when the control device 101 instructs the input device 102 to read measurement data from the external detection device 200, the input device 102 reads measurement data from the external detection device 200. Measurement data read from the input device 102 is stored in the external storage device 105. For example, when the control device 101 instructs the input device 102 to read measurement data from the electrophoretic device 300, the input device 102 provides information on SDS-PAGE migration time and applied voltage to the electrophoretic device 300. Read from. Information on the migration time and applied voltage of SDS-PAGE read from the input device 102 is stored in the external storage device 105. In this embodiment, an example in which the external storage device 105 is built in the data analysis device 100 will be described. However, the present invention is not limited to this, and is provided as an external device. 100 may be connected.
The output device 106 is a display device or a printing device that displays or prints the processing result of the data processing device 103 to the outside.

[ポイント情報の検出手法の一例]
ここで、ポイント情報の検出手法の一例について、図3〜5を参照して説明する。
二次元電気泳動画像は、ピクセルを構成単位とするデータであって、ピクセル毎に画像の色や明るさの濃度を示す濃度値(すなわち画素値(あるいは輝度値))によって示される情報である。本実施形態において、ポイント情報は、外部検出装置200によって検出され、データ解析装置100に入力される。
この外部検出装置200は、例えば、二次元電気泳動画像において、隣り合うすべてのピクセルの濃度値よりも大きい濃度値を有するピクセルをポイントの中心位置として検出する。また、外部検出装置200は、本実施形態において、検出した各ポイントにおいて濃度値が最も高いピクセルを、ポイントの中心位置として検出する。
例えば、二次元電気泳動画像内における各ピクセルの濃度値の関係を、図3に示す。図3は、二次元電気泳動画像内における各ピクセルの濃度値の関係の一例を示すグラフである。図3において、横軸は同一の行あるいは同一の列のピクセルを示しており、縦軸は各ピクセルの濃度値を示している。なお、実際の二次元電気泳動画像は、X(行)方向とY(列)方向に複数のピクセルがマトリックス状に広がる二次元画像であるが、図3〜5では説明のため、グラフの横軸に1行あるいは1列のピクセルのみを示す。
[Example of point information detection method]
Here, an example of the point information detection method will be described with reference to FIGS.
A two-dimensional electrophoretic image is data having a pixel as a constituent unit, and is information indicated by a density value (that is, a pixel value (or luminance value)) indicating a density of an image color or brightness for each pixel. In the present embodiment, the point information is detected by the external detection device 200 and input to the data analysis device 100.
The external detection device 200 detects, for example, a pixel having a density value larger than the density values of all adjacent pixels as a center position of a point in a two-dimensional electrophoresis image. Further, in the present embodiment, the external detection device 200 detects the pixel having the highest density value at each detected point as the center position of the point.
For example, the relationship between the density values of each pixel in the two-dimensional electrophoresis image is shown in FIG. FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the density values of each pixel in the two-dimensional electrophoresis image. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the pixels in the same row or the same column, and the vertical axis indicates the density value of each pixel. Note that the actual two-dimensional electrophoresis image is a two-dimensional image in which a plurality of pixels spread in a matrix in the X (row) direction and the Y (column) direction. Only one row or column of pixels is shown on the axis.

この外部検出装置200は、各ピクセルの濃度値に基づき、図3に示すようなピーク値の位置を検出する。このピーク値の位置は、二次元電気泳動画像内における座標P(Px,Py)によって表わすことができる。図3に示す例において、ピーク値1の位置(ポイントの中心位置)は、例えば、ポイント位置P1(Px,Py)である。ピーク値2の位置(ポイントの中心位置)は、例えば、ポイント位置P2(Px,Py)である。 The external detection device 200 detects the position of the peak value as shown in FIG. 3 based on the density value of each pixel. The position of this peak value can be represented by coordinates P (Px, Py) in the two-dimensional electrophoresis image. In the example illustrated in FIG. 3, the position of the peak value 1 (the center position of the point) is, for example, the point position P1 (Px 1 , Py 1 ). The position of the peak value 2 (the center position of the point) is, for example, the point position P2 (Px 2 , Py 2 ).

次に、外部検出装置200は、検出されたピーク値の位置ごとに、ガウス関数と二次元電気泳動画像の濃度値との間で最小二乗法によるフィッティングを行い、ガウス関数のパラメータを決定する。このとき、外部検出装置200は、ガウス関数の中心位置と二次元電気泳動画像のピーク位置とを一致させてフィッティングを行う。例えば、フィッティングを行ったものを図4に示す。図4は、ガウス関数の中心位置と二次元電気泳動画像のピーク位置とを一致させてフィッティングを行ったものの一例を示すグラフである。この図4に示すグラフでは、図3に示す値に重畳して、各ピーク値に対応するガウス関数を表示している。
外部検出装置200は、決定したガウス関数のパラメータのうち、ガウス関数の広がりを表すパラメータの値を用いてポイントにあたる画像領域を決定する。なお、ガウス関数の広がりとは、ピーク値を中心としてピクセル方向のパラメータの広がりを表わす。本実施形態において、外部検出装置200は、ガウス関数の広がりを表すパラメータの値をj倍した値を半径としポイント位置を中心とする楕円の内部をポイントにあたる画像領域と決定する。このポイントにあたる画像領域を、図5に示す。図5は、ポイントにあたる画像領域の一例を示す図である。
Next, the external detection device 200 performs fitting by the least square method between the Gaussian function and the density value of the two-dimensional electrophoresis image for each position of the detected peak value, and determines the parameter of the Gaussian function. At this time, the external detection apparatus 200 performs fitting by matching the center position of the Gaussian function and the peak position of the two-dimensional electrophoresis image. For example, the fitting is shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing an example of fitting performed by matching the center position of the Gaussian function and the peak position of the two-dimensional electrophoresis image. In the graph shown in FIG. 4, a Gaussian function corresponding to each peak value is displayed superimposed on the value shown in FIG.
The external detection device 200 determines an image area corresponding to a point using a parameter value representing the spread of the Gaussian function among the determined parameters of the Gaussian function. Note that the spread of the Gaussian function represents the spread of the parameter in the pixel direction around the peak value. In the present embodiment, the external detection device 200 determines an image area corresponding to a point that is an ellipse centered at the point position with a radius obtained by multiplying the value of the parameter representing the spread of the Gaussian function by j. The image area corresponding to this point is shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image area corresponding to a point.

ここで、本実施形態に係るガウス関数の広がりとポイントにあたる画像領域の決定例について、具体的に説明する。
ガウス関数は、次式で表わすことができる。
Here, an example of determining the spread of the Gaussian function and the image area corresponding to the point according to the present embodiment will be specifically described.
The Gaussian function can be expressed by the following equation.

なお、式(1)において、cがガウス関数の広がりを表す値である。aはピーク高さ(濃度値)、bはピーク位置の座標(ピクセル)を示す。これらa〜cを図に示すと、図4に示す通りとなる。図示の通り、このガウス関数の広がりcの値は、ガウス関数の変曲点のx座標とピーク座標の間の距離である。   In Equation (1), c is a value representing the spread of the Gaussian function. a represents the peak height (density value), and b represents the coordinates (pixel) of the peak position. These ac are shown in the figure as shown in FIG. As shown in the figure, the value of the Gaussian function spread c is the distance between the x coordinate and the peak coordinate of the inflection point of the Gaussian function.

さらに、ガウス関数の広がりがcの値になるときのyの値(つまり、x=b+cのときのyの値)は次のように計算することができる。   Furthermore, the value of y when the spread of the Gaussian function becomes the value of c (that is, the value of y when x = b + c) can be calculated as follows.

よって、例えば、ガウス関数のピーク高さの約0.6065倍の高さにおけるガウス関数の幅がcの値となる。この場合、変曲点のx座標値[ピクセル]は(b+c)、変曲点のy座標値[濃度値]はガウス関数のピーク値a×約0.6065である。
なお、式(1)と式(2)において、xは、図3〜5の横軸である二次元電気泳動画像の位置(ピクセル)を示す。yは、図3〜5の縦軸である二次元電気泳動画像の各画素における濃度値を示す。
Therefore, for example, the width of the Gaussian function at a height of about 0.6065 times the peak height of the Gaussian function is the value of c. In this case, the x coordinate value [pixel] of the inflection point is (b + c), and the y coordinate value [density value] of the inflection point is the Gaussian function peak value a × about 0.6065.
In Expressions (1) and (2), x indicates the position (pixel) of the two-dimensional electrophoresis image, which is the horizontal axis in FIGS. y shows the density value in each pixel of the two-dimensional electrophoresis image which is the vertical axis of FIGS.

本実施形態において、外部検出装置200は、このようにして算出されるガウス関数の広がりを表すパラメータの値cをj倍した値を半径としポイント位置を中心とする楕円の内部をポイントにあたる画像領域と決定している。このjの値は、ポイント領域があまり狭くなく、かつ隣のポイントがあまり含まれない程度のポイント領域の大きさになるように経験的に決められる値である。
jの値は、0以下であるとポイントの領域がとれなくなる。また、ガウス関数がピーク位置から離れるに従いガウス関数の値は小さくなる。このため、jの値は、あまりに大きい値にしても、ポイント領域を巨大にしてしまい、隣のポイントまで含まれてしまう可能性がある。よって、jの値は、0より大きく、隣のポイントまで含まれない程度の値であることが好ましい。本実施形態において、jの値を約1.665とすることで、隣のポイントまで含まれない程度の適当なポイント領域の大きさを決定することができる。
In the present embodiment, the external detection device 200 has an image area corresponding to a point in the ellipse centered at the point position with a radius obtained by multiplying the value c of the parameter representing the spread of the Gaussian function calculated in this way by j. It has been decided. The value of j is determined empirically so that the size of the point area is such that the point area is not so narrow and the adjacent points are not included so much.
If the value of j is 0 or less, the point area cannot be taken. In addition, the value of the Gaussian function decreases as the Gaussian function moves away from the peak position. For this reason, even if the value of j is too large, there is a possibility that the point area becomes enormous and the next point is included. Therefore, it is preferable that the value of j is a value that is larger than 0 and is not included up to the adjacent point. In the present embodiment, by setting the value of j to about 1.665, it is possible to determine an appropriate point area size that does not include the adjacent points.

このようにして、外部検出装置200は、測定データである二次元電気泳動画像に基づき、ポイントにあたる画像領域を例えばポイント位置の座標P(Px,Py)で示すポイント位置情報と、各ポイントを識別するために割り当てられる固有の情報であるポイント識別情報とをそれぞれ対応付けるポイント情報を検出する。ポイント情報は、ひとつの二次元電気泳動画像について例えばひとつ以上が対応している。   In this way, the external detection device 200 identifies each point based on point position information indicating, for example, the coordinate P (Px, Py) of the point position, based on the two-dimensional electrophoresis image that is measurement data. Point information that is associated with point identification information, which is unique information assigned for the purpose, is detected. For example, one or more point information corresponds to one two-dimensional electrophoresis image.

[SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報の検出手法の一例]
次に、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報の検出手法の一例について、図6〜図7を参照して説明する。
図6は、二次元電気泳動で、SDS−PAGEを行う電気泳動装置600の構成を示す断面図である。
電気泳動装置600は、第1絶縁物610と第2絶縁物611とに挟まれたゲル601を備えており、ゲル601は第1開口部620および第2開口部621において外部と接触可能である。
第1開口部620および第2開口部621は、第1緩衝液槽630および第2緩衝液槽631にそれぞれ面している。電気泳動を実行するために、第1緩衝液槽630および第2緩衝液槽631には、第1緩衝液および第2緩衝液がそれぞれ充填される。第1緩衝液槽630および第2緩衝液槽631には第1電極640および第2電極641が設けられており、第1電極640および第2電極641は配線660により電源650と接続されている。第1電極640および第2電極641を介して電源650によってゲル601に電圧が印加されると、サンプルが第1開口部620から第2開口部621に向かって展開/分離される。
一次元目方向への分離である等電点電気泳動により分離されたサンプルを含む一次元目ゲル(図示せず)は、ゲル601の第1開口部620に接着された後にゲル601にて分離される。さらに、電気泳動装置600は、電気泳動中に印加される電圧値を測定するため、電圧計670を備えている。
[An example of a method for detecting information of SDS-PAGE migration time and applied voltage]
Next, an example of a method for detecting information of SDS-PAGE migration time and applied voltage will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an electrophoresis apparatus 600 that performs SDS-PAGE by two-dimensional electrophoresis.
The electrophoresis apparatus 600 includes a gel 601 sandwiched between a first insulator 610 and a second insulator 611, and the gel 601 can come into contact with the outside through the first opening 620 and the second opening 621. .
The first opening 620 and the second opening 621 face the first buffer tank 630 and the second buffer tank 631, respectively. In order to execute electrophoresis, the first buffer solution tank 630 and the second buffer solution tank 631 are filled with the first buffer solution and the second buffer solution, respectively. The first buffer tank 630 and the second buffer tank 631 are provided with a first electrode 640 and a second electrode 641, and the first electrode 640 and the second electrode 641 are connected to a power source 650 by a wiring 660. . When a voltage is applied to the gel 601 by the power source 650 through the first electrode 640 and the second electrode 641, the sample is developed / separated from the first opening 620 toward the second opening 621.
A first-dimensional gel (not shown) including a sample separated by isoelectric focusing that is separation in the first-dimensional direction is separated by the gel 601 after being adhered to the first opening 620 of the gel 601. Is done. Further, the electrophoresis apparatus 600 includes a voltmeter 670 for measuring a voltage value applied during electrophoresis.

図7には、電気泳動装置600の制御ブロック図を示している。電気泳動装置600は、電気泳動を適切に制御するための制御手段700を備える。制御手段700は、電気泳動を首尾よく行うために、電圧印加手段701に制御信号を出力するとともに、電圧計702からの情報を入力する。
制御手段700は、電圧印加開始時刻と電圧印加終了時刻から泳動時間を算出し、データ解析装置100に出力する。さらに、制御手段700は、電圧計702により単位時間ごとに印加電圧を測定し、データ解析装置100に出力する。
FIG. 7 shows a control block diagram of the electrophoresis apparatus 600. The electrophoresis apparatus 600 includes a control unit 700 for appropriately controlling electrophoresis. The control unit 700 outputs a control signal to the voltage application unit 701 and inputs information from the voltmeter 702 in order to perform electrophoresis successfully.
The control means 700 calculates the migration time from the voltage application start time and the voltage application end time, and outputs it to the data analysis apparatus 100. Further, the control means 700 measures the applied voltage per unit time with the voltmeter 702 and outputs it to the data analysis apparatus 100.

[ポイント対応付け手法の一例]
次に、データ解析装置100が、複数の二次元電気泳動画像の間においてそれぞれ対応するポイント同士の対応付けを行うためのポイント対応付け処理の処理フローの一例について、図8を参照して、以下説明する。
図8は、本実施形態に係るデータ解析装置100が、複数の測定データである二次元電気泳動画像間においてそれぞれ対応するポイント同士の対応付けを行うまでの流れを示すフローチャートである。
(ステップST201)
入力装置102に対して、ユーザから、測定データである二次元電気泳動画像における各ポイントの対応付けを行う処理(ポイント対応付け処理)の実行指示が入力されると、入力装置102は、実行指示を示す情報を、制御装置101、データ処理装置103および外部記憶装置105に出力する。
入力装置102から実行指示を示す情報を受けた外部記憶装置105は、自身が保持している二次元電気泳動画像、ポイント情報、およびSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とを、データ格納部141に出力する。そして、データ格納部141は、この二次元電気泳動画像、ポイント情報、およびSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とを格納する。
[Example of point matching method]
Next, an example of a processing flow of a point association process for the data analysis apparatus 100 to associate points corresponding to each other between a plurality of two-dimensional electrophoresis images will be described with reference to FIG. explain.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow until the data analysis apparatus 100 according to the present embodiment associates corresponding points between two-dimensional electrophoresis images that are a plurality of measurement data.
(Step ST201)
When the user inputs an execution instruction for the process of associating each point in the two-dimensional electrophoresis image, which is measurement data (point association process), to the input apparatus 102, the input apparatus 102 Is output to the control device 101, the data processing device 103, and the external storage device 105.
Receiving the information indicating the execution instruction from the input device 102, the external storage device 105 stores the two-dimensional electrophoretic image, the point information, and the SDS-PAGE migration time and applied voltage information stored therein. Output to the unit 141. The data storage unit 141 stores the two-dimensional electrophoresis image, point information, and SDS-PAGE migration time and applied voltage information.

(ステップST202)
また、上述の通り、入力装置102は、実行指示を示す情報を、データ処理装置103の基準画像選択部131にも出力している。この基準画像選択部131は、入力装置102から実行指示を示す情報を入力すると、データ格納部141から二次元電気泳動画像を読み込む。
(Step ST202)
As described above, the input device 102 also outputs information indicating an execution instruction to the reference image selection unit 131 of the data processing device 103. The reference image selection unit 131 reads a two-dimensional electrophoresis image from the data storage unit 141 when information indicating an execution instruction is input from the input device 102.

(ステップST203)
基準画像選択部131は、読み込んだ二次元電気泳動画像の中から基準画像を選択する。本実施形態において、基準画像選択部131は、n枚の二次元電気泳動画像のうち、対応付けられているポイント情報に含まれるポイント識別情報の数が最も多い画像を基準画像として選択する。つまり、基準画像選択部131は、最も多くのポイントを含む二次元電気泳動画像(測定データ)を、基準画像として選択する。なお、ポイントが最も多い二次元電気泳動画像が複数枚存在する場合、基準画像選択部131は、これらの二次元電気泳動画像の中から任意の画像を選択する。
この基準画像選択部131は、基準画像として選択された二次元電気泳動画像が基準画像として選択された画像であることを示す情報を、基準画像情報格納部142に格納する。例えば、基準画像選択部131は、基準画像として選択した二次元電気泳動画像を識別する画像識別情報(画像ID)を、基準画像情報格納部142に格納する。
なお、この基準画像選択部131は、入力装置102を介して入力するユーザからの指示に従い、ユーザが指定した二次元電気泳動画像を基準画像として選択するものであってもよい。また、制御装置101が予め決められた条件を満たす二次元電気泳動画像を基準画像として選択するように、基準画像選択部131を制御するものであってもよい。
(Step ST203)
The reference image selection unit 131 selects a reference image from the read two-dimensional electrophoresis image. In the present embodiment, the reference image selection unit 131 selects, as a reference image, an image having the largest number of point identification information included in the associated point information from among the n two-dimensional electrophoresis images. That is, the reference image selection unit 131 selects a two-dimensional electrophoresis image (measurement data) including the most points as a reference image. When there are a plurality of two-dimensional electrophoretic images having the most points, the reference image selection unit 131 selects an arbitrary image from these two-dimensional electrophoretic images.
The reference image selection unit 131 stores information indicating that the two-dimensional electrophoresis image selected as the reference image is an image selected as the reference image in the reference image information storage unit 142. For example, the reference image selection unit 131 stores image identification information (image ID) for identifying the two-dimensional electrophoresis image selected as the reference image in the reference image information storage unit 142.
The reference image selection unit 131 may select a two-dimensional electrophoresis image designated by the user as a reference image in accordance with an instruction from the user input via the input device 102. Further, the reference image selection unit 131 may be controlled such that the control device 101 selects a two-dimensional electrophoresis image that satisfies a predetermined condition as a reference image.

さらに、基準画像選択部131は、基準画像の選択を終了したことを示す情報を、データ補正部132に出力する。基準画像選択部131から基準画像の選択を終了したことを示す情報を受けたデータ補正部132は、データ格納部141から二次元電気泳動画像、ポイント情報、およびSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報を読み込み、基準画像情報格納部142から基準画像を示す画像識別情報を読み込む。   Further, the reference image selection unit 131 outputs information indicating that the selection of the reference image has been completed to the data correction unit 132. The data correction unit 132 that has received the information indicating that the selection of the reference image has been completed from the reference image selection unit 131, the two-dimensional electrophoresis image, the point information, and the SDS-PAGE migration time and applied voltage from the data storage unit 141. The image identification information indicating the reference image is read from the reference image information storage unit 142.

(ステップST204)
データ補正部132は、二次元電気泳動画像について、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報に基づいて拡大または縮小処理(以下、拡大縮小処理という)を行う。なお、データ補正部132による二次元電気泳動画像の拡大縮小処理については、図9を参照して、後述する。
ここで簡単に説明すると、データ補正部132が、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報と、基準画像以外の二次元電気泳動画像(以下、スレーブ画像という)を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とを比較して、スレーブ画像を拡大縮小処理する。さらに、スレーブ画像の拡大または縮小画像(以下、拡大縮小画像という)でのポイント位置に一致するように、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換する。 SDS−PAGEでは、泳動時間が長いほど、または印加電圧が高いほど、ポイントの泳動距離が長くなる。したがって、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間が長い場合は、スレーブ画像では、SDS−PAGEでの泳動方向、すなわち分子量方向(図2でのY軸方向)において、ポイントの泳動距離が長くなる。これにより、スレーブ画像では、基準画像と比べて、画像が分子量方向に伸びた画像になる。逆に、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間が短い場合は、スレーブ画像では、分子量方向において、ポイントの泳動距離が短くなる。これにより、スレーブ画像では、基準画像と比べて、画像が分子量方向に縮んだ画像になる。また、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧が高い場合は、スレーブ画像では、分子量方向において、ポイントの泳動距離が長くなる。これにより、スレーブ画像では、基準画像と比べて、画像が分子量方向に伸びた画像になる。逆に、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧が低い場合は、スレーブ画像では、分子量方向において、ポイントの泳動距離が短くなる。これにより、スレーブ画像では、基準画像と比べて、画像が分子量方向に縮んだ画像になる。
(Step ST204)
The data correction unit 132 performs an enlargement or reduction process (hereinafter referred to as an enlargement / reduction process) on the two-dimensional electrophoresis image based on the information of the SDS-PAGE migration time and the applied voltage. Note that the enlargement / reduction processing of the two-dimensional electrophoresis image by the data correction unit 132 will be described later with reference to FIG.
Briefly described here, the data correction unit 132 obtains information on the SDS-PAGE migration time and applied voltage when the reference image is measured, and a two-dimensional electrophoresis image other than the reference image (hereinafter referred to as a slave image). The slave image is enlarged / reduced by comparing the migration time of the SDS-PAGE when measured and the information of the applied voltage. Further, the point position information included in the point information of the slave image is converted so as to coincide with the point position in the enlarged or reduced image (hereinafter referred to as an enlarged / reduced image) of the slave image. In SDS-PAGE, the longer the migration time or the higher the applied voltage, the longer the migration distance of the points. Therefore, for example, when the migration time of SDS-PAGE when measuring a slave image is long compared to the migration time of SDS-PAGE when measuring a reference image, the migration direction in SDS-PAGE in the slave image, That is, the migration distance of the points becomes longer in the molecular weight direction (Y-axis direction in FIG. 2). As a result, the slave image becomes an image in which the image extends in the molecular weight direction compared to the reference image. On the other hand, for example, when the migration time of SDS-PAGE when measuring a slave image is shorter than the migration time of SDS-PAGE when measuring a reference image, the migration of points in the molecular weight direction in the slave image The distance becomes shorter. Thereby, in the slave image, the image is contracted in the molecular weight direction as compared with the reference image. Further, for example, when the applied voltage of SDS-PAGE when measuring the slave image is higher than the applied voltage of SDS-PAGE when measuring the reference image, the migration distance of points in the molecular weight direction in the slave image Becomes longer. As a result, the slave image becomes an image in which the image extends in the molecular weight direction compared to the reference image. Conversely, for example, when the applied voltage of SDS-PAGE when the slave image is measured is lower than the applied voltage of SDS-PAGE when the reference image is measured, in the slave image, the migration of points in the molecular weight direction is performed. The distance becomes shorter. Thereby, in the slave image, the image is contracted in the molecular weight direction as compared with the reference image.

以上のように、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間または印加電圧と、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間または印加電圧が異なると、基準画像とスレーブ画像との間で対応するポイントの位置が異なってくる。このポイント位置の相違を補正するため、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報と、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とを比較して、スレーブ画像の拡大縮小処理を行う。例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間が長い場合は、スレーブ画像を分子量方向において縮小する。逆に、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間が短い場合は、スレーブ画像を分子量方向において拡大する。また、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧が高い場合は、スレーブ画像を分子量方向において縮小する。逆に、例えば、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧と比べ、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧が低い場合は、スレーブ画像を分子量方向において拡大する。   As described above, when the migration time or applied voltage of SDS-PAGE when measuring the reference image and the migration time or applied voltage of SDS-PAGE when measuring the slave image are different, the reference image and the slave image are different. The position of the corresponding point will be different. In order to correct the difference in the point position, the SDS-PAGE migration time and applied voltage information when the reference image is measured, and the SDS-PAGE migration time and applied voltage information when the slave image is measured. In comparison, slave image enlargement / reduction processing is performed. For example, when the SDS-PAGE migration time when the slave image is measured is longer than the SDS-PAGE migration time when the reference image is measured, the slave image is reduced in the molecular weight direction. On the other hand, for example, when the SDS-PAGE migration time when the slave image is measured is shorter than the SDS-PAGE migration time when the reference image is measured, the slave image is enlarged in the molecular weight direction. For example, when the applied voltage of SDS-PAGE when measuring a slave image is higher than the applied voltage of SDS-PAGE when measuring a reference image, the slave image is reduced in the molecular weight direction. Conversely, for example, when the applied voltage of SDS-PAGE when the slave image is measured is lower than the applied voltage of SDS-PAGE when the reference image is measured, the slave image is enlarged in the molecular weight direction.

さらに、スレーブ画像の拡大縮小の割合に合わせて、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報における分子量方向での位置、すなわちY座標を変換する。 データ補正部132は、作成したスレーブ画像の拡大縮小画像および変換後のポイント情報を、補正データ格納部143に格納する。
さらに、データ補正部132は、スレーブ画像の拡大縮小処理が終了したことを示す情報を、対応ポイント検出部133に出力する。データ補正部132からスレーブ画像の拡大縮小処理が終了したことを示す情報を受けた対応ポイント検出部133は、データ格納部141から基準画像およびポイント情報を読み込み、基準画像情報格納部142から基準画像を示す画像識別情報を読み込み、補正データ格納部143からスレーブ画像の拡大縮小画像および変換後のポイント情報を読み込む。
Further, the position in the molecular weight direction in the point position information included in the point information of the slave image, that is, the Y coordinate is converted in accordance with the enlargement / reduction ratio of the slave image. The data correction unit 132 stores the created enlarged / reduced image of the slave image and the converted point information in the correction data storage unit 143.
Further, the data correction unit 132 outputs information indicating that the slave image enlargement / reduction processing has been completed to the corresponding point detection unit 133. Receiving information indicating that the slave image enlargement / reduction processing has been completed from the data correction unit 132, the corresponding point detection unit 133 reads the reference image and the point information from the data storage unit 141, and reads the reference image information storage unit 142 from the reference image information storage unit 142. And the enlarged / reduced image of the slave image and the converted point information are read from the correction data storage unit 143.

(ステップST205)
対応ポイント検出部133は、二次元電気泳動画像間において対応するポイント同士を検出し、これらの対応付けを行う。なお、対応ポイント検出部133によるポイント同士の対応付けの詳細については後述する。
ここで簡単に説明すると、対応ポイント検出部133は、データ格納部141に格納されている基準画像と、補正データ格納部143に格納されているスレーブ画像の拡大縮小画像とを比較して、スレーブ画像の拡大縮小画像内に存在するポイントと、これに対応する基準画像内のポイントとの対応付けを行う。例えば、この対応ポイント検出部133は、基準画像に出現しているポイントと、スレーブ画像の拡大縮小画像に出現しているポイント間の距離に基づいて、基準画像において当該スレーブ画像の拡大縮小画像内のポイントと対応する出現位置にあるポイントとを対応付けた情報(以下、ポイント対応付け情報という)を作成する。このポイント対応付け情報とは、それぞれ対応するスレーブ画像の拡大縮小画像内のポイントのポイント識別情報と基準画像内のポイントのポイント識別情報とを対応付けた情報である。 本実施形態において、対応ポイント検出部133は、測定データにおけるポイントの出現位置が異なる測定データ間においてポイント間距離をポイント情報に基づき算出し、ポイント間距離に基づきポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成している。
そして、対応ポイント検出部133は、作成したポイント対応付け情報を、出力装置106に出力する。
(Step ST205)
The corresponding point detection unit 133 detects corresponding points between the two-dimensional electrophoresis images and associates them. Details of the correspondence between points by the corresponding point detection unit 133 will be described later.
Briefly described here, the corresponding point detection unit 133 compares the reference image stored in the data storage unit 141 with the enlarged / reduced image of the slave image stored in the correction data storage unit 143, and determines the slave image. The point which exists in the expansion / contraction image of an image is matched with the point in the reference | standard image corresponding to this. For example, the corresponding point detection unit 133 uses the distance between the point appearing in the reference image and the point appearing in the enlarged / reduced image of the slave image, in the enlarged / reduced image of the slave image in the reference image. The information (henceforth point correlation information) which matched the point in the appearance position corresponding to this point is produced. This point association information is information in which point identification information of points in the enlarged / reduced image of the corresponding slave image is associated with point identification information of points in the reference image. In the present embodiment, the corresponding point detection unit 133 calculates the inter-point distance based on the point information between the measurement data having different point appearance positions in the measurement data, and associates the points with each other based on the inter-point distance. Creating information.
Then, the corresponding point detection unit 133 outputs the created point association information to the output device 106.

出力装置106は、対応ポイント検出部133から入力するポイント対応付け情報に基づき、最終的な二次元電気泳動画像間におけるポイントの対応付け結果を出力する。これにより、ユーザは、最終的な二次元電気泳動画像間におけるポイントの対応付け結果を確認することができる。   The output device 106 outputs a result of point association between final two-dimensional electrophoresis images based on the point association information input from the corresponding point detection unit 133. Thereby, the user can confirm the point association result between the final two-dimensional electrophoresis images.

なお、上述の実施形態では、データ解析装置100が、最終的な二次元電気泳動画像間におけるポイント同士の対応付け結果を出力装置106に出力する一例について説明したが、本発明は、特にこれに限定されるわけではない。例えば、基準画像選択部131による基準画像選択処理の結果と、データ補正部132によるスレーブ画像の拡大縮小処理の結果と、対応ポイント検出部133による二次元電気泳動画像間におけるポイントの対応付け処理の結果が、それぞれ、出力部106を介してユーザに出力されるような構成であってもよい。   In the above-described embodiment, an example has been described in which the data analysis apparatus 100 outputs an association result of points between final two-dimensional electrophoresis images to the output apparatus 106. However, the present invention particularly relates to this. It is not limited. For example, the result of the reference image selection process by the reference image selection unit 131, the result of the enlargement / reduction process of the slave image by the data correction unit 132, and the point association process between the two-dimensional electrophoresis images by the corresponding point detection unit 133 The results may be output to the user via the output unit 106, respectively.

次に、データ解析装置100の各構成部による各処理の詳細について説明する。
[基準画像選択部131による基準画像選択処理]
以下では、基準画像選択部131による複数の二次元電気泳動画像の中から一枚だけ基準画像を選択する基準画像選択処理の一例について、詳しく説明する。なお、この基準画像選択処理は、図8のステップST203に対応する処理である。
上述のステップST201とST202において説明したとおり、基準画像選択部131は、入力装置102から二次元電気泳動画像におけるポイント同士の対応付けを行う処理の実行指示を受けると、データ格納部141から二次元電気泳動画像を読み込む。基準画像選択部131は、読み込んだ全ての二次元電気泳動画像を出力装置106に出力する。この出力装置106は、この全ての二次元電気泳動画像を出力し、ユーザに提示する。ユーザは、提示された二次元電気泳動画像に基づき、入力装置102を介して基準画像を選択し、ユーザが選択した二次元電気泳動画像が基準画像であることを示す情報を入力装置102に入力する。例えば、ユーザは、入力装置102であるマウスやポインティングデバイスを用いて、二次元電気泳動画像を選択する。本実施形態において、基準画像はポイントの数が最も多い二次元電気泳動画像であって、ユーザによって、この基準画像に該当する二次元電気泳動画像が選択される。
このとき、基準画像として選択できる画像は一枚のみである。このようにして選択された基準画像の画像識別情報は、基準画像選択部131によって基準画像情報格納部142に格納される。
Next, details of each process performed by each component of the data analysis apparatus 100 will be described.
[Reference Image Selection Processing by Reference Image Selection Unit 131]
Hereinafter, an example of a reference image selection process in which only one reference image is selected from a plurality of two-dimensional electrophoresis images by the reference image selection unit 131 will be described in detail. This reference image selection process is a process corresponding to step ST203 in FIG.
As described above in steps ST201 and ST202, the reference image selection unit 131 receives a two-dimensional data storage unit 141 from the data storage unit 141 upon receiving an instruction to execute the process of associating points in the two-dimensional electrophoresis image from the input device 102. Read the electrophoresis image. The reference image selection unit 131 outputs all the read two-dimensional electrophoresis images to the output device 106. The output device 106 outputs all the two-dimensional electrophoresis images and presents them to the user. The user selects a reference image via the input device 102 based on the presented two-dimensional electrophoresis image, and inputs information indicating that the two-dimensional electrophoresis image selected by the user is the reference image to the input device 102. To do. For example, the user selects a two-dimensional electrophoresis image using a mouse or a pointing device that is the input device 102. In the present embodiment, the reference image is a two-dimensional electrophoresis image having the largest number of points, and the user selects a two-dimensional electrophoresis image corresponding to the reference image.
At this time, only one image can be selected as the reference image. The image identification information of the reference image selected in this way is stored in the reference image information storage unit 142 by the reference image selection unit 131.

[データ補正部132による画像の拡大縮小処理]
続いて、データ補正部132による二次元電気泳動画像における画像の拡大縮小処理について、図9を参照して詳しく説明する。図9は、データ補正部132が二次元電気泳動画像の拡大縮小処理を行う流れの一例を示すフローチャートである。なお、この画像の拡大縮小処理は、図8のステップST204に対応する処理である。
(ステップST301)
まず、データ補正部132では、基準画像選択部131から基準画像の選択を終了したことを示す情報を受けると、データ格納部141から二次元電気泳動画像、ポイント情報、およびSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とを読み込むとともに、基準画像情報格納部142から基準画像を示す画像識別情報を読み込む。
データ補正部132は、読み込んだ基準画像の画像識別情報に基づき、二次元電気泳動画像、ポイント情報、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報を、基準画像、ポイント情報、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報、と基準画像以外のスレーブ画像、ポイント情報、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報、とに分ける。そして、データ補正部132は、基準画像以外のスレーブ画像を拡大縮小処理する。さらに、データ補正部132は、スレーブ画像の拡大縮小画像でのポイント位置に一致するように、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換する。
[Image Enlargement / Reduction Processing by Data Correction Unit 132]
Next, the image enlargement / reduction processing in the two-dimensional electrophoresis image by the data correction unit 132 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a flow in which the data correction unit 132 performs the enlargement / reduction processing of the two-dimensional electrophoresis image. This image enlargement / reduction process is a process corresponding to step ST204 in FIG.
(Step ST301)
First, when the data correction unit 132 receives information indicating that the selection of the reference image has been completed from the reference image selection unit 131, the two-dimensional electrophoresis image, point information, and SDS-PAGE migration time are received from the data storage unit 141. And the applied voltage information, and the image identification information indicating the reference image is read from the reference image information storage unit 142.
Based on the image identification information of the read reference image, the data correction unit 132 converts the two-dimensional electrophoresis image, point information, and SDS-PAGE migration time and applied voltage information into the reference image, point information, and SDS-PAGE migration. Information is divided into time and applied voltage information, slave images other than the reference image, point information, SDS-PAGE migration time and applied voltage information. Then, the data correction unit 132 enlarges / reduces the slave image other than the reference image. Further, the data correction unit 132 converts the point position information included in the point information of the slave image so as to coincide with the point position in the enlarged / reduced image of the slave image.

(ステップST302)
このデータ補正部132は、画像の拡大縮小処理において、まずSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報に基づき画像の拡大率または縮小率(以下、拡大縮小率という)を算出する。具体的に説明すると、データ補正部132は、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報から、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの総印加電圧を算出する。さらに、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報から、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの総印加電圧を算出する。そして、基準画像を測定したときのSDS−PAGEの総印加電圧と、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの総印加電圧との比を算出し、この総印加電圧の比をスレーブ画像の拡大縮小率とする。
なお、SDS−PAGEの総印加電圧は以下に示す式(3)に従って算出することができる。
(Step ST302)
In the image enlargement / reduction process, the data correction unit 132 first calculates an image enlargement rate or reduction rate (hereinafter referred to as an enlargement / reduction rate) based on information on the migration time and applied voltage of SDS-PAGE. More specifically, the data correction unit 132 calculates the total applied voltage of the SDS-PAGE when the reference image is measured from the information on the migration time and applied voltage of the SDS-PAGE when the reference image is measured. Further, the total applied voltage of SDS-PAGE when the slave image is measured is calculated from the information of the migration time and applied voltage of SDS-PAGE when the slave image is measured. Then, a ratio between the total applied voltage of the SDS-PAGE when the reference image is measured and the total applied voltage of the SDS-PAGE when the slave image is measured is calculated, and the ratio of the total applied voltage is enlarged for the slave image. The reduction rate.
The total applied voltage of SDS-PAGE can be calculated according to the following equation (3).

ここで、式(3)に示すtは時間である。また、tendはSDS−PAGE終了時の時間である。vは、時間tにおける印加電圧値である。したがって、SDS−PAGEの総印加電圧とは、SDS−PAGEの開始から終了までの印加電圧の総和である。 総印加電圧の比は、以下に示す式(4)に従って算出することができる。 Here, t shown in Expression (3) is time. Also, t end is the time at the end of SDS-PAGE. v t is the applied voltage value at time t. Therefore, the total applied voltage of SDS-PAGE is the total sum of applied voltages from the start to the end of SDS-PAGE. The ratio of the total applied voltage can be calculated according to the following formula (4).

例えば、図10に、基準画像とスレーブ画像の一例を示す。図10に示す通り、基準画像1001にはポイントが3個、スレーブ画像1002にはポイントが3個、それぞれ存在する。なお、この基準画像1001の二次元電気泳動画像に対応するポイント情報には、ポイント識別情報ID1011〜ID1013、および基準画像1001内における位置を示すポイント位置情報がそれぞれ含まれている。それぞれのポイント位置情報には、ポイント識別情報が割り当てられている。
また、スレーブ画像1002の二次元電気泳動画像に対応するポイント情報には、ポイント識別情報ID1021〜ID1023、およびスレーブ画像1002内における位置を示すポイント位置情報がそれぞれ含まれている。それぞれのポイント位置情報には、ポイント識別情報が割り当てられている。
ここで、ポイント1011〜1013、ポイント1021〜1023のポイントを示すポイント識別情報、およびポイントの位置を示すポイント位置情報は、表1に示すようになっているとする。
For example, FIG. 10 shows an example of the reference image and the slave image. As shown in FIG. 10, the reference image 1001 has three points, and the slave image 1002 has three points. Note that the point information corresponding to the two-dimensional electrophoresis image of the reference image 1001 includes point identification information ID1011 to ID1013 and point position information indicating a position in the reference image 1001. Point identification information is assigned to each point position information.
The point information corresponding to the two-dimensional electrophoresis image of the slave image 1002 includes point identification information ID1021 to ID1023 and point position information indicating a position in the slave image 1002, respectively. Point identification information is assigned to each point position information.
Here, it is assumed that the point identification information indicating the points 1011 to 1013 and the points 1021 to 1023 and the point position information indicating the positions of the points are as shown in Table 1.

また、基準画像1001を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間は1時間、印加電圧は100V、スレーブ画像1002を測定したときのSDS−PAGEの泳動時間は1.25時間、印加電圧は120V、であったとする。このときの総印加電圧は、基準画像で、1時間×100V=100Vh、スレーブ画像で、1.25時間×120V=150Vh、と算出できる。したがって、総印加電圧の比は、100Vh÷150Vh=2/3、と算出できる。よってスレーブ画像の拡大縮小率は2/3となる。   In addition, the SDS-PAGE migration time when measuring the reference image 1001 is 1 hour, the applied voltage is 100 V, the SDS-PAGE migration time when measuring the slave image 1002 is 1.25 hours, the applied voltage is 120 V, Suppose that The total applied voltage at this time can be calculated as 1 hour × 100 V = 100 Vh for the reference image and 1.25 hours × 120 V = 150 Vh for the slave image. Therefore, the ratio of the total applied voltage can be calculated as 100 Vh ÷ 150 Vh = 2/3. Therefore, the enlargement / reduction ratio of the slave image is 2/3.

(ステップST303)
次に、データ補正部132は、スレーブ画像の拡大縮小率に基づいて、スレーブ画像を拡大縮小処理する。さらに、スレーブ画像の拡大縮小画像でのポイント位置に一致するように、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換する。
スレーブ画像の拡大縮小処理は、スレーブ画像においてSDS−PAGEでの泳動方向、すなわち分子量方向(図2でのY軸方向)において、拡大縮小処理を行う。スレーブ画像の拡大縮小処理は、二アレストネイバー法、バイリニア法、バイキュービック法、等の一般的な方法により行うことができる。例えば、二アレストネイバー法では以下に示す式(5)によってスレーブ画像の拡大縮小画像を算出できる。
(Step ST303)
Next, the data correction unit 132 enlarges / reduces the slave image based on the enlargement / reduction ratio of the slave image. Further, the point position information included in the point information of the slave image is converted so as to match the point position in the enlarged / reduced image of the slave image.
In the slave image enlargement / reduction process, the enlargement / reduction process is performed in the migration direction in SDS-PAGE, that is, in the molecular weight direction (Y-axis direction in FIG. 2) in the slave image. The enlargement / reduction processing of the slave image can be performed by a general method such as a two-arrest neighbor method, a bilinear method, or a bicubic method. For example, in the two-arrest neighbor method, the enlarged / reduced image of the slave image can be calculated by the following equation (5).

ここで、式(5)に示すf(x,y)はスレーブ画像の拡大縮小画像での座標(x,y)における画素値であり、g(x,y)は拡大縮小前のスレーブ画像での座標(x,y)における画素値である。また、aは拡大縮小率である。記号[ ]は小数部分の切捨てを表す。
スレーブ画像の拡大縮小画像でのポイント位置に一致するように、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換する方法については、スレーブ画像のポイント位置情報のy座標を、以下に示す式(6)により変換する。
Here, f (x, y) shown in Expression (5) is a pixel value at coordinates (x, y) in the enlarged / reduced image of the slave image, and g (x, y) is the slave image before enlargement / reduction. The pixel value at the coordinates (x, y). Further, a is an enlargement / reduction ratio. The symbol [] represents truncation of the decimal part.
Regarding the method of converting the point position information included in the point information of the slave image so as to match the point position in the enlarged / reduced image of the slave image, the y coordinate of the point position information of the slave image is expressed by the following formula ( Convert according to 6).

ここで、式(6)に示すyは変換後のy座標であり、yは変換前のy座標である。また、aは拡大縮小率である。記号[ ]は小数部分の切捨てを表す。つまり、式(6)中の[(a×y)+0.5]部分は、(a×y)の値を四捨五入することを意味している。
図10を例に、具体例で説明する。図10の画像の場合、ステップST302によりスレーブ画像の拡大縮小率は2/3と算出された。したがって、スレーブ画像の拡大縮小は、式(5)に従い、例えばスレーブ画像の拡大縮小画像での座標(100,100)の画素値f(100,100)は、以下の式(7)のようになる。
Here, y 1 represented by the formula (6) is the y-coordinate after conversion, y 2 is the y coordinate before conversion. Further, a is an enlargement / reduction ratio. The symbol [] represents truncation of the decimal part. That is, the [(a × y 2 ) +0.5] portion in the formula (6) means that the value of (a × y 2 ) is rounded off.
A specific example will be described with reference to FIG. In the case of the image of FIG. 10, the enlargement / reduction ratio of the slave image is calculated as 2/3 in step ST302. Therefore, the enlargement / reduction of the slave image is performed according to the equation (5). For example, the pixel value f (100, 100) of the coordinate (100, 100) in the enlarged / reduced image of the slave image is expressed by the following equation (7). Become.

つまり、例えば、スレーブ画像の拡大縮小画像での座標(100,100)の画素値f(100,100)は、拡大縮小前のスレーブ画像での座標(100,150)の画素値と同じ値になる。
また、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報の変換については、次のようになる。図10に示すスレーブ画像1002に存在するポイントのポイント位置情報は、表1に示すようになっている。この場合、式(6)に従い、スレーブ画像のポイント位置情報は以下の表2のように変換される。
That is, for example, the pixel value f (100, 100) of the coordinate (100, 100) in the enlarged / reduced image of the slave image is the same as the pixel value of the coordinate (100, 150) in the slave image before the enlarged / reduced image. Become.
The conversion of the point position information included in the point information of the slave image is as follows. Point position information of points existing in the slave image 1002 shown in FIG. 10 is as shown in Table 1. In this case, according to the equation (6), the point position information of the slave image is converted as shown in Table 2 below.

このようにして、データ補正部132は、拡大縮小率に基づいてスレーブ画像の拡大縮小処理を行い、さらにスレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換する。
スレーブ画像の拡大縮小画像と、変換後のポイント情報は、データ補正部132によって補正データ格納部143に格納される。 ここで、データ補正部132は、ひとつのスレーブ画像における拡大縮小処理とそのポイント位置情報の変換を終了すると、基準画像以外のスレーブ画像の中からまだ拡大縮小処理とポイント位置情報の変換を行っていないひとつのスレーブ画像を選択し、新たなスレーブ画像において拡大縮小処理とそのポイント位置情報の変換を開始する。
この際、データ補正部132がすべてのスレーブ画像について拡大縮小処理とそのポイント位置情報の変換をし終えるために、例えば、データ補正部132が、基準画像以外のスレーブ画像の数をカウントするカウンタ機能を備えても良い。具体的には、基準画像選択部131が、読み込んだ二次元電気泳動画像のうち、基準画像以外のスレーブ画像に対して1から順番に番号を割り振っておく。基準画像選択部131による基準画像の選択が完了すると、データ補正部132は、カウンタがカウントする値を1に設定して初期化し、基準画像の二次元電気泳動画像、そのポイント情報、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報、および基準画像以外のスレーブ画像の中で1番目のスレーブ画像の二次元電気泳動画像、そのポイント情報、およびSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とをデータ格納部141から読み出す。そして、データ補正部132は、基準画像以外のスレーブ画像の中で1番目のスレーブ画像の拡大縮小処理とそのポイント位置情報の変換が終了すると、カウンタがカウントする値を1つ上げ、基準画像以外のスレーブ画像の中で2番目のスレーブ画像の二次元電気泳動画像、そのポイント情報、およびSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報とをデータ格納部141から読み出すようにする。このように、カウンタはポイント対応付け処理が終了したスレーブ画像の数に応じて順にカウントの値を上げていき、カウントの値が所定の数n−1になった場合に、データ補正部132が作業を終了するような構成にすると良い。
In this way, the data correction unit 132 performs slave image enlargement / reduction processing based on the enlargement / reduction rate, and further converts the point position information included in the point information of the slave image.
The enlarged / reduced image of the slave image and the converted point information are stored in the correction data storage unit 143 by the data correction unit 132. Here, when the enlargement / reduction processing and conversion of the point position information of one slave image are completed, the data correction unit 132 still performs the enlargement / reduction processing and conversion of the point position information from the slave images other than the reference image. One non-slave slave image is selected, and enlargement / reduction processing and conversion of the point position information are started in the new slave image.
At this time, for example, the data correction unit 132 counts the number of slave images other than the reference image so that the data correction unit 132 finishes the enlargement / reduction processing and conversion of the point position information for all the slave images. May be provided. Specifically, the reference image selection unit 131 assigns numbers sequentially from 1 to slave images other than the reference image in the read two-dimensional electrophoresis image. When the selection of the reference image by the reference image selection unit 131 is completed, the data correction unit 132 initializes the value counted by the counter to 1 and initializes the two-dimensional electrophoresis image of the reference image, its point information, SDS-PAGE. The information of the migration time and applied voltage of the first time, the two-dimensional electrophoretic image of the first slave image among the slave images other than the reference image, the point information thereof, and the information of the migration time and applied voltage of the SDS-PAGE Read from the storage unit 141. Then, when the enlargement / reduction processing of the first slave image and the conversion of the point position information among the slave images other than the reference image are completed, the data correction unit 132 increments the value counted by the counter by one, and the other than the reference image Among the slave images, the two-dimensional electrophoretic image of the second slave image, its point information, and the SDS-PAGE migration time and applied voltage information are read from the data storage unit 141. As described above, the counter sequentially increases the count value according to the number of slave images for which the point association processing has been completed, and when the count value reaches a predetermined number n−1, the data correction unit 132 It is preferable that the work is completed.

[対応ポイント検出部133による対応ポイントの検出処理]
最後に、対応ポイント検出部133による各ポイントの対応付け処理について、図11を参照して詳しく説明する。図11は、対応ポイント検出部133が各ポイントの対応付けをするまでの流れを示すフローチャートである。なお、この対応付け処理は、図8のステップST205に対応する処理である。
(ステップST401)
まず、対応ポイント検出部133では、データ補正部132からスレーブ画像の拡大縮小処理が終了したことを示す情報を受けると、基準画像情報格納部142から基準画像を示す画像識別情報を読み込み、この基準画像を示す画像識別情報に基づきデータ格納部141から基準画像およびポイント情報を読み込み、補正データ格納部143からスレーブ画像の拡大縮小画像および変換後のポイント情報を読み込む。そして、対応ポイント検出部133は、基準画像以外のスレーブ画像の拡大縮小画像の中から一枚のスレーブ画像の拡大縮小画像を選択し、基準画像のポイントに対して基準画像以外のスレーブ画像の拡大縮小画像の中から選択した一枚のスレーブ画像の拡大縮小画像のポイントと、基準画像に含まれる出現位置が対応するポイントとを対応付けていく。
[Corresponding Point Detection Processing by Corresponding Point Detection Unit 133]
Finally, the process of associating each point by the corresponding point detection unit 133 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing a flow until the corresponding point detection unit 133 associates each point. This association process is a process corresponding to step ST205 in FIG.
(Step ST401)
First, when the corresponding point detection unit 133 receives information indicating that the slave image enlargement / reduction processing has been completed from the data correction unit 132, the corresponding point detection unit 133 reads image identification information indicating the reference image from the reference image information storage unit 142. Based on the image identification information indicating the image, the reference image and the point information are read from the data storage unit 141, and the enlarged / reduced image of the slave image and the converted point information are read from the correction data storage unit 143. Then, the corresponding point detection unit 133 selects one slave image enlargement / reduction image from among the enlargement / reduction images of the slave images other than the reference image, and enlarges the slave image other than the reference image with respect to the point of the reference image. The point of the enlarged / reduced image of one slave image selected from the reduced images is associated with the point corresponding to the appearance position included in the reference image.

(ステップST402)
この対応ポイント検出部133は、ポイントの対応付けにおいて、まず基準画像のポイントとスレーブ画像の拡大縮小画像のポイント間でのポイント間距離を算出する。具体的に説明すると、対応ポイント検出部133は、基準画像のポイントとスレーブ画像の拡大縮小画像のポイント間における全ての組み合わせを示す対応表データを生成する。そして、対応ポイント検出部133は、それぞれの組み合わせにおける各ポイント間の距離を算出する。
例えば、図12に、基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像の一例を示す。図12に示す通り、基準画像1201にはポイント3個が、スレーブ画像の拡大縮小画像1202にはポイント3個が、それぞれ存在するとする。なお、この基準画像1201の二次元電気泳動画像に対応するポイント情報には、ポイント識別情報ID1211〜ID1213、および基準画像1201内における位置を示すポイント位置情報がそれぞれ含まれている。それぞれのポイント位置情報には、ポイント識別情報が割り当てられている。
また、スレーブ画像の拡大縮小画像1202の二次元電気泳動画像に対応するポイント情報には、ポイント識別情報ID1221〜ID1223、およびスレーブ画像の拡大縮小画像1202内における位置を示すポイント位置情報がそれぞれ含まれている。それぞれのポイント位置情報には、ポイント識別情報が割り当てられている。
ここで、ポイント位置情報の例として、ポイント1211〜1213、1221〜1223は以下の表3に示すようになっているとする。
(Step ST402)
In the point association, the corresponding point detection unit 133 first calculates the inter-point distance between the point of the reference image and the point of the enlarged / reduced image of the slave image. More specifically, the corresponding point detection unit 133 generates correspondence table data indicating all combinations between the points of the reference image and the enlarged / reduced image of the slave image. Then, the corresponding point detection unit 133 calculates the distance between each point in each combination.
For example, FIG. 12 shows an example of the enlarged and reduced images of the reference image and the slave image. As shown in FIG. 12, it is assumed that there are three points in the reference image 1201 and three points in the enlarged / reduced image 1202 of the slave image. Note that the point information corresponding to the two-dimensional electrophoresis image of the reference image 1201 includes point identification information ID 1211 to ID 1213 and point position information indicating the position in the reference image 1201. Point identification information is assigned to each point position information.
The point information corresponding to the two-dimensional electrophoretic image of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image includes point identification information ID1221 to ID1223 and point position information indicating the position of the slave image in the enlarged / reduced image 1202, respectively. ing. Point identification information is assigned to each point position information.
Here, as an example of the point position information, it is assumed that the points 1211 to 1213 and 1221 to 1223 are as shown in Table 3 below.

この場合、対応ポイント検出部133は、基準画像1201のポイント1211〜1213とスレーブ画像の拡大縮小画像1202のポイント1221〜1223間における全ての組み合わせを示す対応表データとして、次の表4に示すような対応表を示すデータを生成する。そして、対応ポイント検出部133は、それぞれのポイント同士の組み合わせについて、表4に示すようなポイント間距離を算出する。   In this case, the corresponding point detection unit 133 as correspondence table data indicating all combinations between the points 1211 to 1213 of the reference image 1201 and the points 1221 to 1223 of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image, as shown in Table 4 below. To generate a data indicating a correspondence table. Then, the corresponding point detection unit 133 calculates an inter-point distance as shown in Table 4 for each combination of points.

なお、対応ポイント検出部133は、以下に示す式(8)の計算式に従って、各ポイント間の距離を算出する。   Note that the corresponding point detection unit 133 calculates the distance between the points according to the calculation formula (8) shown below.

ここで式(8)に示すlはポイント間距離である。また、x、yは基準画像のポイントのx座標とy座標、x、yはスレーブ画像の拡大縮小画像のポイントのx座標とy座標である。 Here, l shown in Expression (8) is a distance between points. Also, x 1 and y 1 are the x and y coordinates of the point of the reference image, and x 2 and y 2 are the x and y coordinates of the point of the enlarged / reduced image of the slave image.

(ステップST403)
次に、対応ポイント検出部133は、ポイント間距離に基づいて、スレーブ画像の拡大縮小画像のポイントごとに、ポイント間距離が最小となる基準画像のポイントを1つ選択し、それぞれを対応付けてポイント対応付け情報を作成する。
表4の場合で説明すると、スレーブ画像の拡大縮小画像1202のポイント1221は、基準画像1201のポイント1211〜1213のそれぞれとの間でポイント間距離が対応ポイント検出部133によって算出されている。このうちポイント間距離が最小なのは、ポイント1221とポイント1211との組み合わせの場合である。したがって、対応ポイント検出部133は、スレーブ画像の拡大縮小画像1202のポイント1221のポイント識別情報と、基準画像1201のポイント1211のポイント識別情報とを対応付けて、ポイント対応付け情報に書き込む。同様に、対応ポイント検出部133は、スレーブ画像の拡大縮小画像1201のポイント1222、1223についても対応付けを行う。表4に示す例において、対応ポイント検出部133は、スレーブ画像の拡大縮小画像1202のポイント1222と、基準画像1201のポイント1212とを対応付ける。また、対応ポイント検出部133は、スレーブ画像の拡大縮小画像1202のポイント1223と、基準画像1201のポイント1213とを対応付ける。
(Step ST403)
Next, the corresponding point detection unit 133 selects one point of the reference image that minimizes the inter-point distance for each point of the enlarged / reduced image of the slave image based on the inter-point distance, and associates each of them with each other. Create point association information.
In the case of Table 4, the point distance between the points 1221 of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image and the points 1211 to 1213 of the reference image 1201 is calculated by the corresponding point detection unit 133. The distance between the points is the shortest in the case of the combination of the points 1221 and 1211. Therefore, the corresponding point detection unit 133 associates the point identification information of the point 1221 of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image with the point identification information of the point 1211 of the reference image 1201 and writes it in the point association information. Similarly, the corresponding point detection unit 133 also associates the points 1222 and 1223 of the enlarged / reduced image 1201 of the slave image. In the example shown in Table 4, the corresponding point detection unit 133 associates the point 1222 of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image with the point 1212 of the reference image 1201. Also, the corresponding point detection unit 133 associates the point 1223 of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image with the point 1213 of the reference image 1201.

このようにして、対応ポイント検出部133は、スレーブ画像の拡大縮小画像1202の全てのポイント1221〜1223について、ポイント間距離が最小となる基準画像1201のポイント1211〜1213のいずれか1つを対応づけ、これらの対応関係を示すポイント対応付け情報を生成する。
以上のようにして、対応ポイント検出部133による基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像間におけるポイントの対応付けが行われる。対応付け結果は、対応ポイント検出部133によって出力装置106に出力される。
In this way, the corresponding point detection unit 133 corresponds to any one of the points 1211 to 1213 of the reference image 1201 that minimizes the distance between points for all the points 1221 to 1223 of the enlarged / reduced image 1202 of the slave image. In addition, point association information indicating these correspondences is generated.
As described above, the correspondence point detection unit 133 associates points between the reference image and the enlarged / reduced image of the slave image. The association result is output to the output device 106 by the corresponding point detection unit 133.

ここで、対応ポイント検出部133は、基準画像とひとつのスレーブ画像の拡大縮小画像との間のポイントの対応付けを終了すると、基準画像以外のスレーブ画像の拡大縮小画像の中からまだ対応付けを行っていない他のスレーブ画像の拡大縮小画像を新たなスレーブ画像の拡大縮小画像として、基準画像と新たなスレーブ画像の拡大縮小画像との間でポイントの対応付け処理を開始する。
この際、対応ポイント検出部133がすべての画像についてポイントの対応付けをし終えるために、例えば、対応ポイント検出部133に基準画像以外のスレーブ画像の拡大縮小画像の数をカウントするカウンタ機能を備えても良い。具体的に説明すると、対応ポイント検出部133は、データ補正部132が補正データ格納部143に格納したスレーブ画像の拡大縮小画像に対して1から順番に番号を割り振っておく。そして、対応ポイント検出部133は、データ補正部132からスレーブ画像の拡大縮小処理が終了したことを示す情報を受けると、対応ポイント検出部133は、カウンタの値を1に設定して初期化し、基準画像情報格納部142から基準画像を示す画像識別情報を読み込み、この基準画像を示す画像識別情報に基づきデータ格納部141から基準画像およびポイント情報を読み込み、補正データ格納部143からスレーブ画像の拡大縮小画像および変換後のポイント情報を読み込む構成にしてもよい。
そして、基準画像以外のスレーブ画像の拡大縮小画像の中で1番目のスレーブ画像の拡大縮小画像に対するポイントの対応付けが終了すると、カウンタがカウントした値を1つ上げる。そして、対応ポイント検出部133は、基準画像以外のスレーブ画像の拡大縮小画像の中で2番目のスレーブ画像の拡大縮小画像およびその変換後のポイント情報を補正データ格納部143から読み込む。このように、対応ポイント検出部133は、ポイントの対応付け処理を行った順番にカウンタがカウントした値を上げていく。カウンタがカウントした値が予め決められた数n−1になった場合に、対応ポイント検出部133が作業を終了するような構成にすると良い。
Here, when the correspondence point detection unit 133 finishes associating the points between the reference image and the enlarged / reduced image of one slave image, the corresponding point detection unit 133 still associates the correspondence among the enlarged / reduced images of the slave images other than the reference image. Using the enlarged / reduced image of another slave image that has not been performed as an enlarged / reduced image of a new slave image, point association processing is started between the reference image and the enlarged / reduced image of the new slave image.
At this time, in order for the corresponding point detection unit 133 to finish associating the points for all the images, for example, the corresponding point detection unit 133 includes a counter function for counting the number of enlarged / reduced images of slave images other than the reference image. May be. Specifically, the corresponding point detection unit 133 assigns numbers sequentially from 1 to the enlarged / reduced images of the slave images stored in the correction data storage unit 143 by the data correction unit 132. When the corresponding point detection unit 133 receives information indicating that the slave image enlargement / reduction processing has been completed from the data correction unit 132, the corresponding point detection unit 133 sets the counter value to 1 and initializes it. The image identification information indicating the reference image is read from the reference image information storage unit 142, the reference image and the point information are read from the data storage unit 141 based on the image identification information indicating the reference image, and the slave image is enlarged from the correction data storage unit 143. A reduced image and converted point information may be read.
Then, when the point association with the enlarged / reduced image of the first slave image among the enlarged / reduced images of the slave images other than the reference image is completed, the value counted by the counter is incremented by one. Then, the corresponding point detection unit 133 reads, from the correction data storage unit 143, the enlarged / reduced image of the second slave image among the enlarged / reduced images of the slave images other than the reference image and the converted point information. In this manner, the corresponding point detection unit 133 increases the value counted by the counter in the order in which the point association processing is performed. A configuration may be adopted in which the corresponding point detection unit 133 ends the work when the value counted by the counter reaches a predetermined number n-1.

以上のように、本実施形態に係るデータ解析装置100は、基準画像以外のスレーブ画像について、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報に基づいて拡大または縮小処理を行う。さらに、スレーブ画像の拡大縮小画像でのポイント位置に一致するように、スレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換する。その後、複数の二次元電気泳動画像間において基準画像のポイントと全てのスレーブ画像の拡大縮小画像とのポイントの組み合わせを生成し、組み合わせたポイント間における基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像のポイント間距離を算出する。そして、データ解析装置100の対応ポイント検出部133は、算出したポイント間距離に基づいて基準画像のポイントとスレーブ画像の拡大縮小画像のポイントとの対応付けを行う。これにより、本実施形態に係るデータ解析装置100は、人手によらないで、スレーブ画像の拡大縮小画像に含まれるすべてのポイントを基準画像内のポイントと対応付けることができる。
このように、本実施形態に係るデータ解析装置100は、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報に基づいてスレーブ画像を拡大または縮小処理を行い、さらに、スレーブ画像の拡大縮小画像でのポイント位置に一致するようにスレーブ画像のポイント情報に含まれるポイント位置情報を変換することによって、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧のばらつきに起因する二次元電気泳動画像における分子量方向でのポイント位置のばらつきを補正することができる。さらに、スレーブ画像の拡大縮小画像と変換後のポイント情報を用いて二次元電気泳動画像間において対応するポイント同士を検出し、これらの対応付けを行うことで、ポイントの対応付けの精度を向上させることができる。
As described above, the data analysis apparatus 100 according to the present embodiment performs enlargement or reduction processing on slave images other than the reference image based on the information on the SDS-PAGE migration time and applied voltage. Further, the point position information included in the point information of the slave image is converted so as to match the point position in the enlarged / reduced image of the slave image. Thereafter, a combination of points of the reference image and the enlarged / reduced images of all the slave images is generated between a plurality of two-dimensional electrophoretic images, and between the reference image and the enlarged / reduced image of the slave image between the combined points. Calculate the distance. Then, the corresponding point detection unit 133 of the data analysis apparatus 100 associates the point of the reference image with the point of the enlarged / reduced image of the slave image based on the calculated inter-point distance. Thereby, the data analysis apparatus 100 according to the present embodiment can associate all the points included in the enlarged / reduced image of the slave image with the points in the reference image without relying on human hands.
As described above, the data analysis apparatus 100 according to the present embodiment performs the enlargement / reduction process on the slave image based on the information of the SDS-PAGE migration time and the applied voltage, and further, points in the enlarged / reduced image of the slave image. By converting the point position information included in the point information of the slave image so as to match the position, the point position in the molecular weight direction in the two-dimensional electrophoretic image due to the variation in SDS-PAGE migration time and applied voltage Variations can be corrected. Furthermore, by detecting the corresponding points between the two-dimensional electrophoretic images using the enlarged / reduced image of the slave image and the converted point information, and associating these points, the accuracy of the point correspondence is improved. be able to.

[データ解析装置100の出力装置106の表示画面例]
次に、データ解析装置100の出力装置106に表示される表示画像の一例について、図13および図14に示す。
例えば、データ補正部132が二次元電気泳動画像における画像の拡大縮小処理を行った結果を出力装置106に出力する構成にした場合に、ユーザに表示する画像の一例を図13に示す。図13は、基準画像および基準画像におけるSDS−PAGEの総印加電圧と基準画像のポイント情報、スレーブ画像およびスレーブ画像におけるSDS−PAGEの総印加電圧とスレーブ画像のポイント情報、スレーブ画像の拡大縮小画像および変換後のポイント情報、が表示されている例である。
図13に示す例では、基準画像で検出されたポイントは3個あり、それらポイントには001〜003のIDが付けられている。例えば、図示の通り、001〜003のIDが付与された3つのポイントが基準画像上に重畳して表示されている。この001〜003のIDが付与された3つのポイントは、それぞれ、ポイントのピークの位置に対応するピクセルから引き出された引き出し線により表されている。
さらに、図13に示す例では、スレーブ画像で検出されたポイントは3個あり、それらポイントには101〜103のIDが付けられている。例えば、図示の通り、101〜103のIDが付与された3つのポイントが基準画像上に重畳して表示されている。この101〜103のIDが付与された3つのポイントは、それぞれ、ポイントのピークの位置に対応するピクセルから引き出された引き出し線により表されている。スレーブ画像の拡大縮小画像でも同様に表示されており、スレーブ画像とスレーブ画像の拡大縮小画像間で同じポイントには同じIDが付与されている。
なお、ユーザが、図13に示す、例えば画面内のアイコンをポイント対応付け結果ボタン1301に合わせてクリックし、このポイント対応付け結果ボタン1301を選択する。これによって、出力装置106は、図13に示す画像に代えて、図14に示すようなポイント対応付けの結果を示す画像を表示することができる。
[Display Screen Example of Output Device 106 of Data Analysis Device 100]
Next, an example of a display image displayed on the output device 106 of the data analysis device 100 is shown in FIGS. 13 and 14.
For example, FIG. 13 shows an example of an image displayed to the user when the data correction unit 132 is configured to output the result of image enlargement / reduction processing of the two-dimensional electrophoresis image to the output device 106. FIG. 13 shows the reference image and the total applied voltage of SDS-PAGE in the reference image and the point information of the reference image, the total applied voltage of SDS-PAGE in the slave image and the slave image, the point information of the slave image, and the enlarged / reduced image of the slave image In this example, point information after conversion is displayed.
In the example shown in FIG. 13, there are three points detected in the reference image, and IDs 001 to 003 are assigned to these points. For example, as shown in the figure, three points assigned IDs 001 to 003 are displayed superimposed on the reference image. The three points assigned IDs 001 to 003 are each represented by a lead line drawn from the pixel corresponding to the peak position of the point.
Further, in the example shown in FIG. 13, there are three points detected in the slave image, and IDs 101 to 103 are attached to these points. For example, as shown, three points assigned IDs 101 to 103 are displayed superimposed on the reference image. The three points to which IDs 101 to 103 are assigned are represented by lead lines drawn from pixels corresponding to the peak positions of the points. The same is displayed in the enlarged / reduced image of the slave image, and the same ID is given to the same point between the slave image and the enlarged / reduced image of the slave image.
The user clicks, for example, an icon in the screen shown in FIG. 13 in accordance with the point association result button 1301, and selects this point association result button 1301. As a result, the output device 106 can display an image showing the result of point association as shown in FIG. 14 instead of the image shown in FIG.

例えば、対応ポイント検出部133が対応ポイントの検出をした結果を出力装置106に出力する構成をデータ解析装置100に採用した場合、ユーザに表示する画面の一例を図14に示す。図14は、基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像と、対応付けたポイントごとにポイント間距離が表示されている例である。
図14に示す例では、対応付けられたポイントは3個あり、基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像においてそれぞれ対応付けられたポイントには同じIDが付けられている。例えば、図示の通り、M001〜M003のIDが付与された3つのポイントが基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像上に重畳して、それぞれ表示されている。なお、このM001〜M003のIDが付与された3つのポイントは、それぞれ、ポイントのピークの位置に対応するピクセルから引き出された引き出し線により表されている。
ここで、図14に示す次の画面へと記載されたボタン1401をユーザが選択することによって、データ解析装置100は、次のスレーブ画像と基準画像とのポイントの対応付けを行うことができる。
For example, FIG. 14 illustrates an example of a screen displayed to the user when the data analysis apparatus 100 adopts a configuration in which the corresponding point detection unit 133 detects the corresponding point detection result and outputs the result to the output device 106. FIG. 14 is an example in which the reference image, the enlarged / reduced image of the slave image, and the inter-point distance are displayed for each associated point.
In the example shown in FIG. 14, there are three associated points, and the same ID is assigned to each associated point in the enlarged image of the reference image and the slave image. For example, as shown in the figure, three points assigned IDs M001 to M003 are displayed superimposed on the enlarged and reduced images of the reference image and the slave image, respectively. The three points to which the IDs of M001 to M003 are assigned are represented by lead lines drawn from the pixels corresponding to the peak positions of the points.
Here, when the user selects a button 1401 described on the next screen illustrated in FIG. 14, the data analysis apparatus 100 can associate points between the next slave image and the reference image.

ところで、以上では、タンパク質の二次元電気泳動画像を用いてポイントを対応付ける例を挙げたが、DNAまたはRNA等の生体高分子の二次元電気泳動画像を用いてポイントの対応付けをしても良い。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
By the way, although the example which matched the point using the two-dimensional electrophoresis image of protein was mentioned above, you may match | combine a point using the two-dimensional electrophoresis image of biopolymers, such as DNA or RNA. .
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

[プログラムおよび記録媒体]
最後に、データ解析装置100に含まれている各部は、ハードウェアロジックによって構成すれば良い。または、次のように、CPUを用いてソフトウェアによって実現しても良い。
すなわち、データ解析装置100は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、このプログラムを格納した、上記プログラムを実行可能な形式に展開するRAM、および上記プログラムと各種データとを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)を備えている。この構成により、本発明の目的は、所定の記録媒体によっても達成できる。
この記録媒体は、上述した機能を実現するソフトウェアであるデータ解析装置100のプログラムのプログラムコード(実行形式プログラム,中間コードプログラム,ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録していれば良い。データ解析装置100に、この記録媒体を供給する。これにより、コンピュータとしてのデータ解析装置100(またはCPUやMPU)が、供給された記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し、実行すれば良い。
[Program and recording medium]
Finally, each unit included in the data analysis apparatus 100 may be configured by hardware logic. Alternatively, it may be realized by software using a CPU as follows.
That is, the data analysis apparatus 100 includes a CPU that executes instructions of a program that realizes each function, a RAM that stores the program, and that expands the program into an executable format, and a memory that stores the program and various data And other storage devices (recording media). With this configuration, the object of the present invention can also be achieved by a predetermined recording medium.
This recording medium only needs to record the program code (execution format program, intermediate code program, source program) of the program of the data analysis apparatus 100, which is software that implements the functions described above, so that it can be read by a computer. This recording medium is supplied to the data analysis apparatus 100. Thus, the data analysis apparatus 100 (or CPU or MPU) as a computer may read and execute the program code recorded on the supplied recording medium.

プログラムコードをデータ解析装置100に供給する記録媒体は、特定の構造または種類のものに限定されない。すなわちこの記録媒体は、例えば、磁気テープまたはカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスク、またはCD−ROM/MO/MD/DVD/BD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系等とすることができる。   The recording medium that supplies the program code to the data analysis apparatus 100 is not limited to a specific structure or type. That is, this recording medium is, for example, a tape system such as a magnetic tape or a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy (registered trademark) disk / hard disk, or an optical disk such as CD-ROM / MO / MD / DVD / BD / CD-R. A disk system including IC, a card system such as an IC card (including a memory card) / optical card, or a semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.

また、データ解析装置100を通信ネットワークと接続可能に構成しても、本発明の目的を達成できる。この場合、上記のプログラムコードを、通信ネットワークを介してデータ解析装置100に供給する。この通信ネットワークはデータ解析装置100にプログラムコードを供給できるものであれば良く、特定の種類または形態に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(Virtual Private Network)、電話回線網、移動体通信網、または衛星通信網等であれば良い。   The object of the present invention can be achieved even if the data analysis device 100 is configured to be connectable to a communication network. In this case, the program code is supplied to the data analysis apparatus 100 via the communication network. The communication network may be any network that can supply program codes to the data analysis apparatus 100, and is not limited to a specific type or form. For example, the Internet, intranet, extranet, LAN, ISDN, VAN, CATV communication network, virtual private network, telephone line network, mobile communication network, or satellite communication network may be used.

この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な任意の媒体であれば良く、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、またはADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線等の有線でも、IrDAまたはリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、または地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。   The transmission medium constituting the communication network may be any medium that can transmit the program code, and is not limited to a specific configuration or type. For example, infrared rays such as IrDA or a remote control, Bluetooth (registered trademark), 802.11 wireless, HDR even with a wired line such as IEEE1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, or ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) line It can also be used wirelessly, such as a mobile phone network, a satellite line, or a terrestrial digital network. The present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

以下、実施例を用いて本発明を更に説明する。
実施例ではサンプルに蛍光標識したマウス肝臓可溶性画分を用いた。このサンプルを用い、二次元電気泳動におけるSDS−PAGEの泳動時間または印加電圧を変化させ二次元電気泳動を行った。この二次元電気泳動の結果である二次元電気泳動画像を用いて、本発明の実施形態において説明した手法を用いて、対応ポイントの対応付けを行った。
The present invention will be further described below using examples.
In the examples, a soluble fraction of mouse liver that was fluorescently labeled on the sample was used. Using this sample, two-dimensional electrophoresis was performed while changing the SDS-PAGE electrophoresis time or applied voltage in two-dimensional electrophoresis. Using the two-dimensional electrophoresis image that is the result of the two-dimensional electrophoresis, the corresponding points are associated using the method described in the embodiment of the present invention.

(一次元目電気泳動)
一次元目電気泳動である等電点電気泳動は次のように行った。
一次元目のゲルとしてpH3−10のpH勾配固定化ゲルを使用した。この一次元目のゲルにサンプルを導入した後、電圧を印加し電気泳動を行った。電圧印加条件は、200Vで30分間電圧印加した後、30分間かけて1000Vに昇圧し、さらに1000Vで10分間電圧印加後、30時間かけて5000Vに昇圧し、5000Vで10分間電圧印加した。
(二次元目電気泳動)
二次元目電気泳動であるSDS−PAGEは次のように行った。
二次元目ゲルとして濃度が10%のアクリルアミドゲルを用いた。電圧印加条件は、電圧を固定して泳動時間を変化させたもの、および泳動時間を固定して電圧を変化させたもの、の2種類で行った。電圧を固定して泳動時間を変化させたものは、印加電圧を150Vで固定し、泳動時間を10分間、20分間、30分間、40分間、の4条件で行った。泳動時間を固定して電圧を変化させたものは、泳動時間を30分間で固定し、印加電圧を50V、100V、150V、200V、の4条件で行った。
(First dimension electrophoresis)
Isoelectric focusing, which is first-dimensional electrophoresis, was performed as follows.
A pH gradient immobilized gel having a pH of 3-10 was used as the first dimension gel. After introducing the sample into the first-dimensional gel, voltage was applied and electrophoresis was performed. The voltage was applied at 200 V for 30 minutes, then boosted to 1000 V over 30 minutes, further applied at 1000 V for 10 minutes, then boosted to 5000 V over 30 hours, and applied at 5000 V for 10 minutes.
(Second dimension electrophoresis)
SDS-PAGE, which is second-dimensional electrophoresis, was performed as follows.
An acrylamide gel having a concentration of 10% was used as the second dimension gel. The voltage application conditions were two types: one in which the electrophoresis time was changed while the voltage was fixed, and one in which the voltage was changed with the migration time fixed. In the case where the voltage was fixed and the migration time was changed, the applied voltage was fixed at 150 V, and the migration time was performed under four conditions of 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, and 40 minutes. In the case where the voltage was changed by fixing the migration time, the migration time was fixed for 30 minutes, and the applied voltage was 4 conditions of 50V, 100V, 150V, and 200V.

(画像化)
SDS−PAGE後、ゲルを取り出し蛍光スキャナで観察した。蛍光色素で染色されているサンプルを用いて二次元電気泳動を行っているため、電気泳動によるタンパク質の分離結果を蛍光スキャナで観察することができる。印加電圧を固定して泳動時間を変化させたときのそれぞれの二次元電気泳動画像を図15に、泳動時間を固定して印加電圧を変化させたときのそれぞれの二次元電気泳動画像を図16に示す。
(Imaging)
After SDS-PAGE, the gel was taken out and observed with a fluorescent scanner. Since two-dimensional electrophoresis is performed using a sample stained with a fluorescent dye, the result of protein separation by electrophoresis can be observed with a fluorescence scanner. Each two-dimensional electrophoresis image when the applied voltage is fixed and the electrophoresis time is changed is shown in FIG. 15, and each two-dimensional electrophoresis image when the electrophoresis time is fixed and the applied voltage is changed is shown in FIG. Shown in

(SDS−PAGEの印加電圧または泳動時間と泳動距離の関係)
図15に示した画像において、画像間で対応するポイント1511〜1514の位置のY座標を取得した。泳動開始点のY座標と各ポイントの位置のY座標間の距離を泳動距離として算出した。泳動時間を横軸に、泳動距離を縦軸にとったグラフを作成した(図17)。図17より、泳動時間と泳動距離の間には直線関係があることが明らかになった。
また、図16に示した画像において、画像間で対応するポイント1611〜1614の位置のY座標を取得した。泳動開始点のY座標と各ポイントの位置のY座標間の距離を泳動距離として算出した。印加電圧を横軸に、泳動距離を縦軸にとったグラフを作成した(図18)。図18より、印加電圧と泳動距離の間には直線関係があることが明らかになった。
(Relationship between SDS-PAGE applied voltage or migration time and migration distance)
In the images shown in FIG. 15, the Y coordinates of the positions of the points 1511 to 1514 corresponding to the images are acquired. The distance between the Y coordinate of the migration start point and the Y coordinate of the position of each point was calculated as the migration distance. A graph was prepared with the migration time on the horizontal axis and the migration distance on the vertical axis (FIG. 17). FIG. 17 revealed that there is a linear relationship between the migration time and the migration distance.
Further, in the images shown in FIG. 16, the Y coordinates of the positions of the points 1611 to 1614 corresponding to the images are acquired. The distance between the Y coordinate of the migration start point and the Y coordinate of the position of each point was calculated as the migration distance. A graph was created with the applied voltage on the horizontal axis and the migration distance on the vertical axis (FIG. 18). From FIG. 18, it was revealed that there is a linear relationship between the applied voltage and the migration distance.

(ポイントの対応付け)
本発明の実施形態において説明した手法を用いて、対応ポイントの対応付けを行った。対応付けに使用した二次元電気泳動画像を図19の(a)に示す。基準画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧は150V、泳動時間は20分間、すなわち総印加電圧は50Vh、スレーブ画像を測定したときのSDS−PAGEの印加電圧は200V、泳動時間は30分間、すなわち総印加電圧は100Vhであった。スレーブ画像の拡大縮小画像を図19の(b)に示す。基準画像とスレーブ画像の拡大縮小画像間で対応ポイントの対応付けを行った結果は、検出された100ポイントのうち93ポイントが正しく対応付けられた。
一方、比較のために、スレーブ画像の拡大縮小処理は行わず、スレーブ画像と基準画像との間でポイントの対応付けを行った。その結果、検出された100ポイントのうち正しく対応付けされたのは15ポイントであった。
以上より、本発明によるポイントの対応付け方法を用いることで、高精度にポイントの対応付けを行うことができることが示された。
(Associating points)
Corresponding points are associated using the method described in the embodiment of the present invention. The two-dimensional electrophoresis image used for the association is shown in FIG. The applied voltage of SDS-PAGE when measuring the reference image is 150 V, the migration time is 20 minutes, that is, the total applied voltage is 50 Vh, the applied voltage of SDS-PAGE when measuring the slave image is 200 V, and the migration time is 30 minutes. That is, the total applied voltage was 100 Vh. An enlarged / reduced image of the slave image is shown in FIG. As a result of associating corresponding points between the enlarged and reduced images of the reference image and the slave image, 93 points out of 100 detected points were correctly associated.
On the other hand, for comparison, the slave image was not enlarged or reduced, and the points were associated between the slave image and the reference image. As a result, 15 points were correctly associated among the detected 100 points.
From the above, it has been shown that by using the point association method according to the present invention, points can be associated with high accuracy.

本発明は、タンパク質、DNA、またはRNA等の二次元電気泳動画像等のポイントを有する測定データが複数あった場合、測定データ間で当該ポイントの対応付けを行う際に好適に用いられる。本発明に係るデータ解析装置100は、例えば、一般的な画像解析装置に比べて、二次元電気泳動におけるSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報を用いることにより、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧のばらつきに由来する二次元電気泳動画像間でのポイント位置のずれを補正し、その後対応付けを行う。これにより高精度にポイントの対応付けを行うことができる。
一般的なポイント対応付けの技術では、二次元電気泳動の結果得られた二次元電気泳動画像をそのまま用いてポイントの対応付けを行うので、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧のばらつきにより画像間で対応するポイント位置が大きくずれた場合、そのようなポイントは対応付けることができない。本願発明によると、画像間で対応するポイント位置が大きくずれていた場合でも、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧の情報を用いることにより、SDS−PAGEの泳動時間と印加電圧のばらつきに由来する二次元電気泳動画像間でのポイント位置のずれを補正するので、補正後の画像において画像間で対応するポイントはおよそ同じ位置に出現する。したがって、高精度にポイントの対応付けを行うことができる。
When there are a plurality of measurement data having points such as two-dimensional electrophoresis images such as protein, DNA, or RNA, the present invention is suitably used when the points are associated between the measurement data. The data analysis apparatus 100 according to the present invention uses, for example, SDS-PAGE migration time and applied voltage information in two-dimensional electrophoresis, compared to a general image analysis apparatus, and thus SDS-PAGE migration time and The shift of the point position between the two-dimensional electrophoretic images resulting from the variation in the applied voltage is corrected, and then correspondence is performed. This makes it possible to associate points with high accuracy.
In a general point matching technique, points are correlated using the two-dimensional electrophoresis image obtained as a result of the two-dimensional electrophoresis as it is, and therefore, between the images due to variations in SDS-PAGE migration time and applied voltage. If the corresponding point position is greatly shifted in step 1, such a point cannot be associated. According to the present invention, even when the corresponding point position is greatly deviated between images, by using the information of the SDS-PAGE migration time and applied voltage, it is derived from the variation in the SDS-PAGE migration time and applied voltage. Since the shift of the point position between the two-dimensional electrophoretic images is corrected, the corresponding points between the images appear in approximately the same position in the corrected image. Therefore, points can be associated with high accuracy.

以上のように、本発明は、二次元電気泳動画像での対応するポイント同士の対応付けにおいて、二次元電気泳動におけるSDS−PAGEの泳動時間と印加電圧を基に補正量を算出し、この補正量に基づいて二次元電気泳動画像を拡大または縮小、およびポイントの位置を変換した後、対応ポイントの検出を行う。
これにより、二次元電気泳動画像間におけるポイント位置のずれを補正した後に対応ポイント検出を行うので、正確にポイントの対応付けを行うことができる。
本発明は、例えば、タンパク質の解析装置、または、DNAまたはRNA等の生体高分子の解析装置などに適用することができる。
As described above, the present invention calculates the correction amount based on the SDS-PAGE migration time and applied voltage in the two-dimensional electrophoresis in matching the corresponding points in the two-dimensional electrophoresis image. Based on the amount, the two-dimensional electrophoresis image is enlarged or reduced, and the position of the point is converted, and then the corresponding point is detected.
Thereby, since the corresponding point detection is performed after correcting the shift of the point position between the two-dimensional electrophoretic images, it is possible to accurately associate the points.
The present invention can be applied to, for example, a protein analysis device or a biopolymer analysis device such as DNA or RNA.

100・・・データ解析装置、101・・・制御装置、102・・・入力装置、103・・・データ処理装置、104・・・記憶装置、105・・・外部記憶装置、106・・・出力装置、131・・・基準画像選択部、132・・・データ補正部、133・・・対応ポイント検出部、141・・・データ格納部、142・・・基準画像情報格納部、143・・・補正データ格納部、200・・・外部検出装置、300・・・電気泳動装置、600・・・電気泳動装置、601・・・ゲル、610・・・第1絶縁物、611・・・第2絶縁物、620・・・第1開口部、621・・・第2開口部、630・・・第1緩衝液槽、631・・・第2緩衝液槽、640・・・第1電極、641・・・第2電極、650・・・電源、660・・・配線、670・・・電圧計、700・・・制御手段、701・・・電圧印加手段、702・・・電圧計、1001・・・基準画像、1002・・・スレーブ画像、1011〜1023・・・ポイント、1201・・・基準画像、1202・・・スレーブ画像の拡大縮小画像、1211〜1223・・・ポイント、1301・・・ボタン、1401・・・ボタン、1511〜1514・・・ポイント、1611〜1614・・・ポイント   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Data analysis device, 101 ... Control device, 102 ... Input device, 103 ... Data processing device, 104 ... Storage device, 105 ... External storage device, 106 ... Output Device 131... Reference image selection section 132 132 Data correction section 133. Corresponding point detection section 141... Data storage section 142. Reference image information storage section 143. Correction data storage unit, 200 ... external detection device, 300 ... electrophoresis device, 600 ... electrophoresis device, 601 ... gel, 610 ... first insulator, 611 ... second Insulator, 620 ... first opening, 621 ... second opening, 630 ... first buffer tank, 631 ... second buffer tank, 640 ... first electrode, 641 ... Second electrode, 650 ... Power supply, 660 ... Wiring 670 ... Voltmeter, 700 ... Control means, 701 ... Voltage application means, 702 ... Voltmeter, 1001 ... Reference image, 1002 ... Slave image, 1011-1023 ... Point , 1201... Reference image, 1202... Enlarged / reduced image of slave image, 1211 to 1223... Point, 1301... Button, 1401. ···point

Claims (12)

測定データ内から検出される測定対象を表すポイントについて、前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析装置であって、
複数の前記測定データと、前記測定データにおける複数の前記ポイントの出現位置を表すポイント情報と、前記測定データを測定したときの測定条件とを入力する入力手段と、
対応付けを行う測定データにおける前記測定条件を比較することにより測定データの補正量を算出し、当該補正量に基づき前記測定データとポイント情報を補正するデータ補正手段と、
前記測定データにおける前記ポイントの出現位置が異なる前記測定データ間において、前記データ補正手段により補正された測定データと補正されたポイント情報に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成する対応ポイント検出手段と、
を備えることを特徴とするデータ解析装置。
For a point representing a measurement object detected from within measurement data, a data analysis device for associating points related to the measurement object,
Input means for inputting a plurality of the measurement data, point information representing the appearance positions of the plurality of points in the measurement data, and measurement conditions when the measurement data is measured;
Data correction means for calculating a correction amount of the measurement data by comparing the measurement conditions in the measurement data to be associated, and correcting the measurement data and the point information based on the correction amount;
Correspondence for creating point association information in which the points are associated with each other based on the measurement data corrected by the data correction unit and the corrected point information between the measurement data having different appearance positions of the points in the measurement data Point detection means;
A data analysis apparatus comprising:
前記測定データは、二次元データにおいて複数の前記ポイントが出現するデータであって、前記ポイントの出現位置を前記二次元データにおける前記ポイントの位置によって示していることを特徴とする請求項1に記載のデータ解析装置。   The measurement data is data in which a plurality of the points appear in two-dimensional data, and the appearance position of the point is indicated by the position of the point in the two-dimensional data. Data analysis equipment. 前記測定データは、二次元電気泳動画像であって、当該二次元電気泳動画像におけるピクセル毎に画像の色や明るさの濃度を示す濃度値の高い部分が前記ポイントとして出現していることを特徴とする請求項2に記載のデータ解析装置。   The measurement data is a two-dimensional electrophoresis image, and a portion having a high density value indicating a color density or brightness density of an image appears for each pixel in the two-dimensional electrophoresis image as the point. The data analysis apparatus according to claim 2. 前記データ補正手段は、
二次元電気泳動画像を測定したときの電気泳動の印加電圧と泳動時間に基づき測定データの補正量を算出することを特徴とする請求項3に記載のデータ解析装置。
The data correction means includes
4. The data analysis apparatus according to claim 3, wherein a correction amount of the measurement data is calculated based on an applied voltage of electrophoresis and a migration time when a two-dimensional electrophoresis image is measured.
前記補正量の算出は、
二次元電気泳動画像を測定したときの電気泳動の印加電圧と泳動時間の積である総印加電圧に基づき測定データの補正量を算出することを特徴とする請求項4に記載のデータ解析装置。
The calculation of the correction amount is as follows:
The data analysis apparatus according to claim 4, wherein the correction amount of the measurement data is calculated based on a total applied voltage that is a product of the applied voltage of electrophoresis and the migration time when a two-dimensional electrophoresis image is measured.
前記補正量の算出は、
対応付けを行う二次元電気泳動画像間において、二次元電気泳動画像を測定したときの総印加電圧の比を補正量とすることを特徴とする請求項5に記載のデータ解析装置。
The calculation of the correction amount is as follows:
6. The data analysis apparatus according to claim 5, wherein a ratio of total applied voltages when measuring two-dimensional electrophoresis images is set as a correction amount between two-dimensional electrophoresis images to be associated.
前記測定データとポイント情報の補正は、
前記総印加電圧の比に基づいて二次元電気泳動を拡大または縮小処理すること、
および二次元電気泳動画像に出現しているポイントの出現位置を変換することを特徴とする請求項6に記載のデータ解析装置。
Correction of the measurement data and point information is as follows:
Expanding or reducing the two-dimensional electrophoresis based on the ratio of the total applied voltages;
7. The data analysis apparatus according to claim 6, wherein the appearance position of a point appearing in the two-dimensional electrophoresis image is converted.
前記総印加電圧の比に基づいて拡大または縮小された二次元電気泳動と、前記総印加電圧の比に基づいて変換されたポイントの出現位置と、を出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項7に記載のデータ解析装置。   Output means for outputting two-dimensional electrophoresis expanded or reduced based on the ratio of the total applied voltages and the appearance position of the point converted based on the ratio of the total applied voltages. The data analysis apparatus according to claim 7. 前記データ補正手段により補正された測定データと補正されたポイント情報が出力される出力手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載のデータ解析装置。   The data analysis apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising an output unit that outputs measurement data corrected by the data correction unit and corrected point information. コンピュータを、請求項1から請求項9のうちいずれか一項に記載の入力手段、データ補正手段、あるいは対応ポイント検出手段、として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as an input means as described in any one of Claims 1-9, a data correction means, or a corresponding point detection means. 請求項10に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   The computer-readable recording medium which recorded the program of Claim 10. 測定対象を示すポイントが出現している測定データを用いて前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析方法であって、
複数の前記測定データと、前記測定データにおける複数の前記ポイントの出現位置を表すポイント情報と、前記測定データを測定したときの測定条件とを入力するステップと、
対応付けを行う測定データにおける前記測定条件を比較することにより測定データの補正量を算出し、当該補正量に基づき前記測定データとポイント情報を補正するステップと、
前記測定データにおける前記ポイントの出現位置が異なる前記測定データ間において、前記補正ステップにより補正された測定データとポイント情報に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成するステップと、
を備えることを特徴とするデータ解析方法。
A data analysis method for associating points related to the measurement object using measurement data in which a point indicating the measurement object appears,
Inputting a plurality of the measurement data, point information representing the appearance positions of the plurality of points in the measurement data, and measurement conditions when measuring the measurement data;
Calculating a correction amount of the measurement data by comparing the measurement conditions in the measurement data to be correlated, and correcting the measurement data and point information based on the correction amount;
Creating point association information in which the points are associated with each other based on the measurement data and point information corrected by the correction step, between the measurement data having different appearance positions of the points in the measurement data;
A data analysis method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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