WO2023058105A1 - 電気泳動データ処理装置、及び、電気泳動データ処理方法 - Google Patents

電気泳動データ処理装置、及び、電気泳動データ処理方法 Download PDF

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signal
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fluorescent
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尚哉 室岡
周志 隅田
基博 山崎
功 原浦
大輔 森島
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株式会社日立ハイテク
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Definitions

  • the present invention relates to technology of an electrophoresis data processing device and an electrophoresis data processing method.
  • a capillary electrophoresis device is known.
  • Such a capillary electrophoresis apparatus electrophoreses a sample in which a plurality of fluorescent labels are attached to DNA inside a capillary, illuminates a detection region with excitation light, and detects the fluorescence emitted by the sample as a signal.
  • the fluorescence emitted by the sample is dispersed in the wavelength direction and detected by a device that converts optical signals into electrical signals for each wavelength range.
  • a device that converts optical signals into electrical signals for each wavelength range.
  • Such devices are, for example, CCD (Charge Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensors.
  • Binning is known to increase or decrease the light-receiving area per pixel by pseudo-combining multiple light-receiving surfaces (corresponding to pixels) of an image sensor and treating them as one pixel when acquiring a fluorescence signal. It is
  • Patent Documents 1 to 3 disclose techniques related to such binning.
  • Patent Document 1 describes a fluorescence detection device 400 that has a plurality of light receiving surfaces on which signal charges are generated by being irradiated with fluorescence signals 405, and acquires fluorescence signal intensities based on the plurality of signal charges generated on the light receiving surfaces.
  • the fluorescence detection apparatus 400 performs hardware binning for obtaining fluorescence signal intensities by converting a plurality of signal charges at once, and converts the signal charges one by one into fluorescence signal intensities, and converts the converted fluorescence signal
  • a capillary array electrophoresis device, a fluorescence detection device, and a fluorescence signal intensity acquisition method are disclosed. (see summary).
  • a fluorescence analysis apparatus 1A is configured by including a counting unit 35, an analysis condition setting unit 51 for setting analysis conditions for photon number measurement data, and a measurement result analysis unit 52 for performing fluorescence analysis.
  • the bin width for binning and the reference number of photons for one fluorescent probe molecule are set, and the analysis unit 52 performs binning of the measurement data and refers to the reference number of photons to analyze the number of fluorescent probes in the measurement area.
  • the setting unit 51 sets the bin width using the measured SN ratio of the number of photons and the change in the reference SN ratio due to the shot noise characteristics due to the bin width. (see abstract).
  • a fluorescence image acquisition unit 18 and a reference image acquisition unit 17 that acquire a fluorescence image or a reference image of a subject A, and an image based on the reference image is divided by the image based on the fluorescence image to generate a division image.
  • a display unit 20 for displaying a final fluorescence image based on the division image;
  • a correction processing unit 65 that performs correction processing on at least one of them and/or the divided image; an observation condition determination unit 7 that determines the observation conditions of the subject A; and a correction condition setting unit 66 for setting parameters related to correction processing by the correction processing unit 65.” (See abstract).
  • a combination of multiple binning regions applied during binning is called a binning pattern.
  • Patent Document 1 it is possible to aim at improving the data acquisition speed and reducing the data size to be acquired. If the purpose is simply to reduce the data size, it can be easily achieved by fixing the binning area and performing binning at equal intervals.
  • Patent Documents 2 and 3 it is possible to improve the S/N ratio by changing the binning region of the fluorescence signal.
  • the fluorescence sensitivity of each label may vary depending on the wavelength characteristics of the fluorescent label. Since the electrophoresis apparatus needs to simultaneously detect and analyze the fluorescence derived from a plurality of fluorescent labels, the analysis performance cannot be satisfied unless variations in fluorescence sensitivity are suppressed.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to improve the analysis accuracy of an electrophoresis apparatus.
  • the present invention is provided in an electrophoresis apparatus in which a plurality of fluorescent labels are migrated together with a sample, and a plurality of imaging elements detect signals for each wavelength component of fluorescence from the fluorescent labels.
  • an acquisition unit that acquires the pixel data output from the image sensor from each of the image sensors, and a predetermined number of the pixel data adjacent to each other. calculating an integrated value or a representative value of the values possessed by and using the calculated integrated value or the representative value as a bin value, so that a predetermined number of the pixel data adjacent to each other are grouped into one bin.
  • a bin value extraction unit for extracting the set of bin values derived from the fluorescent labels for each of the fluorescent labels; and calculating the signal intensity of each of the fluorescent labels based on the extracted set of bin values.
  • a first evaluation value calculation unit for calculating a first evaluation value that is an evaluation value indicating the degree of variation in the signal intensity for each of the fluorescent labels; and the first evaluation value is a predetermined value. is satisfied, the bin having the maximum bin value that is the largest bin value in the set of bin values for the fluorescent label with the largest value for the first peak that is the signal intensity peak an adjustment unit that reduces the size and performs bin adjustment to expand the size of the bin having the maximum bin value for the fluorescent label with the smallest value for the first peak. do.
  • Other solutions will be described as appropriate in the embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an electrophoresis system according to a first embodiment
  • FIG. It is a figure which shows the hardware constitutions of an electrophoresis data processing apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram (part 1) showing an example of binning used in the present embodiment
  • FIG. 2 is a diagram (2) showing an example of binning used in the present embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between bins and wavelengths;
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of signal charge integrated values; 4 is a flowchart showing an example of electrophoresis data processing according to the first embodiment; 4 is a flowchart showing the procedure of binning processing performed in the first embodiment; 4 is a flowchart showing the procedure of color conversion matrix calculation processing performed in the first embodiment; FIG. 4 is a diagram showing an example of signal charge integration data; FIG. 10 is a diagram showing an example of a signal charge integrated value after normalization; 4 is a flowchart showing the procedure of color conversion processing performed in the first embodiment; FIG. 4 is a diagram showing an example of fluorescence color signal data; 5 is a flow chart showing the procedure of fluorescence color signal evaluation value calculation processing performed in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram (part 1) showing an example of a menu screen; It is a figure which shows an example of a dialog screen.
  • FIG. 11 is a diagram (part 1) showing an example of a menu screen; It is a figure which shows an example of a fluorescence sensitivity adjustment screen.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of fluorescent color signal data indicating the result of completion of sensitivity adjustment processing according to the first embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an electrophoresis system according to a second embodiment; 9 is a flowchart showing an example of electrophoresis data processing performed in the second embodiment; FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of an electrophoresis system according to a third embodiment; FIG. 11 is a flowchart showing an example of electrophoresis data processing performed in the third embodiment; FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of fluorescent color signal data in which pull-up occurs;
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an electrophoresis system Z according to the first embodiment.
  • An electrophoresis system Z includes an electrophoresis data processing device 1 and an electrophoresis device 2 .
  • the electrophoresis apparatus 2 electrophoreses a biological sample, irradiates excitation light on fluorescent labels in the measurement sample, generates fluorescence from the measurement sample, and detects fluorescence signals.
  • the electrophoresis device 2 is provided in the electrophoresis device 2 in which a plurality of fluorescent labels are migrated together with the sample.
  • the sample to be measured by the electrophoresis apparatus 2 is DNA molecules to which a plurality of fluorescent labels are attached. These DNA molecules are labeled with base information (“ATGC”) and characteristic sequence structures (for example, consecutive “T”s) with fluorescent labels.
  • a capillary electrophoresis device or the like is used as the electrophoresis device 2 .
  • the electrophoresis device 2 includes a wavelength dispersion section 201 , a signal charge acquisition section 202 and a signal charge data output section 203 .
  • the wavelength dispersing unit 201 is, for example, a diffraction grating, and disperses the fluorescence generated by the fluorescent label in the wavelength direction.
  • the signal charge acquisition unit 202 detects the fluorescence signal dispersed in the wavelength direction by the wavelength dispersion unit 201 (fluorescence detection), and converts it into an electric signal. That is, the signal of the wavelength component of the fluorescence due to the fluorescent label dispersed by the wavelength dispersion unit 201 is detected.
  • the signal charge acquisition unit 202 is configured by, for example, a CCD image sensor, a CMOS image sensor (imaging device), or the like. In this embodiment, it is assumed that the signal charge acquisition unit 202 is composed of a CCD image sensor. Furthermore, the fluorescence detection by the signal charge acquisition unit 202 is performed an arbitrary number of times for each time series as the time of electrophoresis elapses. That is, fluorescence detection is performed multiple times at predetermined time intervals during electrophoresis. One scan is defined as one execution of fluorescence detection.
  • the signal charge data output unit 203 outputs the pixel data (signal charge data) output from each of the CCD image sensors (imaging elements) constituting the signal charge acquisition unit 202 to the electrophoresis data processing apparatus 1 .
  • the electrophoresis data processing device 1 outputs a binning pattern optimized for the fluorescent label to be used using the time-series signal charge data received from the electrophoresis device 2 . That is, the electrophoresis data processing apparatus 1 determines whether or not the binning pattern given by default (preset) is optimal, and corrects the binning pattern if it is not optimal. Also, if the binning pattern is optimal, the electrophoresis data processing apparatus 1 outputs that binning pattern.
  • the electrophoresis data processing apparatus 1 includes a signal charge data acquisition unit 101, a binning processing unit 102, a color conversion matrix calculation processing unit 103, a color conversion processing unit 104, a color signal evaluation processing unit 105, a determination processing unit 106, and a binning region.
  • An adjustment processing unit 107 , a binning pattern output unit 108 and an input/output processing unit 109 are provided.
  • a signal charge data acquisition unit 101 receives signal charge data output by the electrophoresis device 2 . That is, signal charge data, which is pixel data output from a CCD image sensor (imaging device) provided in the electrophoresis device 2, is obtained from each of the CCD image sensors (imaging device).
  • the binning processing unit 102 (bin generation unit) performs binning processing. At this time, the binning processing unit 102 divides the acquired signal charge data into bins 400 (see FIGS. 3A to 4A, etc.) according to a binning pattern (for example, a preset default binning pattern), and divides the signal value into each bin 400. It is integrated and output as signal charge integration data (bin value). Note that representative value conversion may be performed instead of integration. Representation will be described later.
  • a binning pattern is a pattern relating to how pixel data is grouped in the bin 400 .
  • the binning pattern and the processing performed by the binning processing unit 102 will be described later.
  • the binning processing unit 102 calculates an integrated value or representative value of values of a predetermined number of mutually adjacent pixel data, and uses the calculated integrated value or representative value as a bin value to obtain a predetermined number of mutually adjacent pixel data. Combine adjacent pixel data into a single bin
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 (bin value extraction unit) generates and outputs a color conversion matrix "C" based on the signal charge integrated data output from the binning processing unit 102 . Processing performed by the color conversion matrix calculation processing unit 103 will be described later.
  • the term "color” refers to the fluorescent color of a fluorescent label.
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 calculates the color conversion matrix “C” to extract F (signal charge integration data) derived from the fluorescent label for each fluorescent label.
  • the color conversion processing unit 104 converts signals derived from fluorescent labels based on the signal charge integration data output by the binning processing unit 102 and the color conversion matrix “C” output by the color conversion matrix calculation processing unit 103. Calculate the components.
  • the signal component derived from the fluorescent label is composed of the signal intensity of each fluorescent label (details will be described later).
  • the color conversion processing unit 104 outputs the calculated signal component derived from the fluorescent label (signal intensity of each fluorescent label) as fluorescent color signal data.
  • the color conversion processing unit 104 calculates the signal intensity of each fluorescent label based on the set of extracted bin values (signal charge integration data). Processing performed by the color conversion processing unit 104 will be described later.
  • the color signal evaluation processing unit 105 calculates a fluorescent color signal evaluation value (first evaluation value) based on the fluorescent color signal data output from the color conversion processing unit 104 .
  • the fluorescent color signal evaluation value indicates the degree of variation in signal intensity of each fluorescent label. That is, the color signal evaluation processing unit 105 determines whether or not the fluorescent color signal evaluation value is smaller than a predetermined threshold. Accordingly, the color signal evaluation processing unit 105 determines whether or not the degree of variation in the signal intensity of each fluorescent label is smaller than a predetermined threshold. That is, the color signal evaluation processing unit 105 determines whether or not variations in the signal intensity of each fluorescent label are suppressed.
  • the fluorescent color signal evaluation value indicates the degree of variation in the signal intensity of each fluorescent label, and is an evaluation value for determining whether the current binning pattern is optimal. Processing performed by the color signal evaluation processing unit 105 will be described later.
  • the determination processing unit 106 determines whether the fluorescent color signal evaluation value calculated by the color signal evaluation processing unit 105 is greater than or equal to the threshold or less than the threshold. Based on this, the determination processing unit 106 determines whether or not the current binning pattern is optimal. The processing performed by the determination processing unit 106 will be described later.
  • the binning region adjustment processing unit 107 adjusts the binning pattern when the determination processing unit 106 determines that the fluorescent color signal evaluation value is less than the threshold value, that is, the current binning pattern is not optimal. Processing performed by the binning region adjustment processing unit 107 will be described later.
  • the binning pattern output unit 108 externally outputs the current binning pattern when the determination processing unit 106 determines that the fluorescent color signal evaluation value is equal to or greater than the threshold value, that is, the current binning pattern is optimal.
  • the input/output processing unit 109 outputs screens 600, 610, and 620, which will be described later with reference to FIGS. 15A to 15D, to the display device 115 (see FIG. 2).
  • the input/output processing unit 109 also receives information input via the input device 114 (see FIG. 2). In response to an instruction from the input/output processing unit 109, the processing of each unit 101 to 108 is started.
  • FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the electrophoresis data processing apparatus 1.
  • the electrophoresis data processing apparatus 1 has a memory 111, a CPU (Central Processing Unit) 112, and a storage device 113 such as an HD (Hard Disk).
  • the electrophoresis data processing apparatus 1 also has an input device 114 such as a keyboard and a mouse, a display device 115 such as a display, and a communication device 116 .
  • the communication device 116 acquires data from the electrophoresis device 2 .
  • a program stored in the storage device 113 is loaded into the memory 111 .
  • the loaded program is then executed by the CPU 112 .
  • each unit 101 to 108 shown in FIG. 1 is embodied.
  • each of the units 101-108 may be configured to perform its processing by one or more central processing units (CPU 112). That is, in the example shown in FIG. 1, the electrophoresis data processing apparatus 1 has all of the units 101 to 108, but a plurality of components may be provided in an apparatus other than the electrophoresis data processing apparatus 1.
  • the electrophoresis device 2 may include the binning processing unit 102, or the color conversion matrix calculation processing unit 103 may be provided in a device different from the electrophoresis data processing device 1.
  • [Binning] 3A and 3B are diagrams showing an example of binning used in this embodiment.
  • 3 ⁇ 6 CCD pixels 301 are shown.
  • the numerical values shown inside the respective CCD pixels 301 are the signal values (the values possessed by the pixel data) detected by the respective CCD pixels 301 .
  • each bin 400 is made up of multiple CCD pixels 301 .
  • the left bin 401 is made up of three CCD pixels 301
  • the middle bin 402 is made up of six CCD pixels 301
  • the right bin 403 is made up of three CCD pixels 301. ing.
  • the number of CCD pixels 301 included in each bin 400 may differ, as in the example shown in FIG. 3A. Also, there may be CCD pixels 301 that are not included in bin 400, such as CCD pixel 301a in FIG. 3A.
  • Such bins 400 are generated by the binning processing unit 102 . That is, the binning processing unit 102 puts together the signal values of the predetermined number of mutually adjacent CCD pixels 301 (collecting the predetermined number of mutually adjacent pixel data) into one bin 400 .
  • a bin 400 is uniformly composed of three CCD pixels 301 .
  • the numerical value written in each CCD pixel 301 is the signal value output by that CCD pixel 301 .
  • a plurality of CCD image sensors detect signals for each wavelength component of fluorescence from fluorescent labels, and output pixel data obtained by converting the signals into electrical signals.
  • the binning pattern need not limit the number of bins 400 to 20, as shown in FIG. 4A.
  • the wavelengths acquired by the signal charge acquisition unit 202 may not be in the entire wavelength range (500 to 700 nm in the example of FIG. 4A).
  • FIG. 4B is a diagram showing an example of signal charge integrated values (bin values) in the bins 400 shown in FIG. 4A.
  • Bins 411-430 shown in FIG. 4B correspond to bins 411-430 shown in FIG. 4A.
  • Numerical values shown inside the bins 411 to 430 indicate signal charge integrated values in the bins 411 to 430, respectively.
  • the numerical values shown inside the bins 411 to 430 are the sums (integrated values) of the signal charge integrated values output by the CCD pixels 301 constituting the bins 411 to 430 in FIG. 4A. It's becoming
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of electrophoresis data processing according to the first embodiment. Reference is made to FIGS. 1 and 2 as appropriate.
  • the input/output processing unit 109 performs screen display processing for displaying a screen on the display device 115 (S0). The screen displayed in step S0 will be described later with reference to FIGS. 15A to 15D.
  • the signal charge data acquisition unit 101 acquires signal charge data from the electrophoresis device 2 (S1).
  • the signal charge data is data (pixel data) output from the signal charge data output unit 203 of the electrophoresis device 2 .
  • the signal charge data acquisition unit 101 acquires the CCD pixels 301 (pixel data) output from the CCD image sensors (image pickup devices) from each of the CCD image sensors (image pickup devices).
  • the binning processing unit 102 performs binning processing (S2). Step S2 will be described later. Then, the color conversion matrix calculation processing unit 103 performs color conversion matrix calculation processing (S3). Step S3 will be described later. Subsequently, the color conversion processing unit 104 performs color conversion processing (S4). Step S4 will be described later. Further, the color signal evaluation processing unit 105 performs color signal evaluation processing (S5). Although step S5 will be described later, the color signal evaluation processing unit 105 calculates the fluorescent color signal evaluation value in step S5.
  • the determination processing unit 106 determines whether or not the fluorescent color signal evaluation value calculated by the color signal evaluation processing unit 15 satisfies a predetermined condition (S6). Step S6 will be described later. If the fluorescent color signal evaluation value does not satisfy the predetermined condition (S6 ⁇ No), the binning area adjustment processing unit 107 performs binning adjustment processing (S7). After that, the electrophoresis data processing apparatus 1 returns the process to step S2. The processing of step S7 will be described later. If the fluorescent color signal evaluation value satisfies a predetermined condition (S6 ⁇ Yes), the binning pattern output unit 108 outputs a binning pattern.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of binning processing performed in the first embodiment.
  • the process shown in FIG. 6 is the process performed by the binning processing unit 102 (see FIG. 1), and shows the detailed procedure of step S2 in FIG.
  • the binning processing unit 102 performs binning processing on the signal charge data and outputs signal charge integration data. 1 to 4B will be referred to as necessary in the following description.
  • the binning processing unit 102 sets bins 400 by dividing the signal charge data in the wavelength direction according to the binning pattern stored in the storage device 113 (see FIG. 2) (S201).
  • the binning processing unit 102 integrates or represents the signal values of the CCD pixels 301 forming the bins 400 divided in step S201 for setting the bins 400 (S202).
  • Methods of representing values include calculation of an average value, a median value, a maximum value, a minimum value, and the like. For example, when the average value is calculated, the binning processing unit 102 calculates the average value of the signal values of the CCD pixels 301 forming each bin 400 . Also, when the median value is calculated, the binning processing unit 102 calculates the median value of the signal values of the CCD pixels 301 forming each bin 400 . Then, when the maximum value and the minimum value are calculated, the binning processing unit 102 calculates the maximum value and the minimum value of the signal values of the CCD pixels 301 forming each bin 400 .
  • the signal values of the CCD pixels 301 forming each bin 400 are the same value, but variations actually occur.
  • the binning processing unit 102 may calculate the average value, median value, maximum value, or minimum value of the CCD pixels 301 forming each bin 400 .
  • the user may decide whether to integrate or represent in each bin 400 .
  • the process of step S202 corresponds to the process shown in FIG. 4B.
  • the examples shown in FIGS. 4A and 4B are examples in which integration is performed in step S202 (the signal values in FIG. 4A are integrated as in FIG. 4B). In this embodiment, it is assumed that integration is performed in step S202.
  • the binning processing unit 102 calculates the integrated value or representative value of the signal values (values of the pixel data) of a predetermined number of adjacent CCD pixels 301, and converts the calculated integrated value or representative value into a bin value ( In this embodiment, a predetermined number of mutually adjacent pixel data are grouped into one bin. In this embodiment, the binning processing unit 102 calculates a signal charge integrated value, which is an integrated value of signal values (values of pixel data) of the CCD pixels 301 for each bin 400.
  • the binning processing unit 102 outputs the signal charge integrated value integrated (or converted to a representative value) in step S202 as signal charge integrated data to the color conversion matrix calculation processing unit 103 and the color conversion processing unit 104 (S203). Then, the electrophoresis data processing apparatus 1 returns the processing to step S3 in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of color conversion matrix calculation processing performed in the first embodiment.
  • the processing shown in FIG. 7 is processing performed by the color conversion matrix calculation processing unit 103 (bin value extraction unit) in FIG. 1, and shows the detailed procedure of step S3 in FIG. A specific example of the processing shown in FIG. 7 will be described later with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. In the color conversion matrix calculation process the color conversion matrix calculation processing unit 103 calculates the color conversion matrix "C" from the signal charge integrated data as described above with reference to FIG.
  • the color conversion matrix "C” is calculated from signal charge integration data having peaks composed only of specific fluorescent labels.
  • the color conversion matrix "C” will be described later.
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 extracts the signal charge integrated value forming the peak (second peak) specific to the fluorescent label. Subsequently, the color conversion matrix calculation processing unit 103 normalizes the acquired signal charge integrated value of each wavelength component (S303). The procedure for normalization will be described later.
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 determines whether or not the processing of steps S301 to S303 has been completed for all fluorescent labels (S304). If the processing of steps S301 to S303 has not been completed for all fluorescent labels (S304 ⁇ No), the color conversion matrix calculation processing unit 103 returns the processing to step S301. Then, the color conversion matrix calculation processing unit 103 performs steps S301 to S303 for the fluorescent label for which the processing of steps S301 to S303 has not been performed.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of signal charge integration data.
  • FIG. 8 shows an example of signal charge integration data acquired from the binning processing unit 102 by the color conversion matrix calculation processing unit 103 .
  • the horizontal axis indicates the time course of electrophoresis (actually, the number of scans (scan number)), and the vertical axis indicates the signal charge integrated value. That is, as shown in FIG. 8, the signal charge integrated data is time-series data of the signal charge integrated value.
  • peaks 501 to 504 shown in FIG. 8 indicate peaks corresponding to respective fluorescent labels. It is assumed that four fluorescent labels are used in this embodiment as shown in FIG.
  • the four fluorescent labels are appropriately described as a first fluorescent label, a second fluorescent label, a third fluorescent label, and a fourth fluorescent label.
  • a first fluorescent label corresponds to peak 501 and a second fluorescent label corresponds to peak 502 .
  • the third fluorescent label corresponds to peak 503 and the fourth fluorescent label corresponds to peak 504 .
  • Peaks 501-504 correspond to the second peak described above.
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 extracts the peaks 501 to 504 (second peaks) corresponding to the fluorescent label from the time series of the integrated signal charge values.
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 calculates 20 bins 400 that constitute each of the fluorescent label peaks 501 to 504.
  • the signal charge integrated value ((the signal charge integrated value forming the second peak) is extracted. That is, the color conversion matrix calculation processing unit 103 extracts the peaks 501 to 504 ( 2nd peak) is extracted, and this processing corresponds to step S302 in Fig. 7.
  • the detection of peaks 501 to 504 is step S301 in Fig. 7 .
  • the color conversion matrix calculation processing unit 103 normalizes the signal charge integrated value by [0, 1] by dividing the signal charge integrated value of each of the 20 bins 400 by the maximum value of the signal charge integrated value. Normalization is performed for each peak 501-504. Note that this process corresponds to step S303 in FIG.
  • the color conversion matrix "C” is a matrix having the extracted individual peaks 501 to 504 (second peaks) as row components, the bin 400 as column components, and the signal charge integrated value as the value of each component.
  • a capital letter shown in square brackets such as "C” indicates a matrix (however, square brackets are removed in calculation formulas).
  • Each of spectra 511-514 corresponds to a set of signal charge integration values (bin values) derived from fluorescent labels extracted for each fluorescent label.
  • the color conversion matrix is represented by "C” (the number of fluorescent labels x the number of bins) (a set of extracted bin values), and the fluorescence color signal data generated from this is represented by "P" (the number of scans x the number of colors). ). It is assumed that the following equations (1) and (2) hold.
  • the color conversion processing unit 104 calculates the inverse matrix of the color conversion matrix "C” (conversion matrix) as shown in equation (2), and converts the calculated inverse matrix of the color conversion matrix "C” to "F” from the right. Multiply to calculate the signal component "P" from each fluorescent label.
  • the color conversion processing unit 104 acquires the time series of the signal intensity of each fluorescent label by performing the calculation of Equation (2). By doing so, the color conversion processing unit 104 calculates the signal intensity of each fluorescent label based on the signal data integration data (set of extracted bin values).
  • FIG. 10 is a flow chart showing the procedure of color conversion processing performed in the first embodiment. 10 shows the detailed procedure of step S4 in FIG. First, the color conversion processing unit 104 calculates an inverse matrix (“C ⁇ 1 ” in equation (2)) of the color conversion matrix “C” (S401). Due to the number of matrix elements, a pseudo-inverse matrix may be used instead of the inverse matrix.
  • the color conversion matrix is obtained by multiplying the fluorescent label-derived signal component "P" (signal charge integrated data) by the inverse matrix of the color conversion matrix "C” from the right (S402).
  • This processing corresponds to equation (2) described above.
  • the color conversion processing unit 104 outputs the data calculated in step S402 (signal component “P” derived from the fluorescent label in Equation (2)) to the color signal evaluation processing unit 105 as fluorescent color signal data (S403).
  • the electrophoresis data processing apparatus 1 returns the process to step S5 in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of fluorescence color signal data.
  • the horizontal axis indicates the time course of electrophoresis (actually, the number of scans (Scan Number)), and the vertical axis indicates the signal intensity.
  • FIG. 11 graphically illustrates the matrix “P” of signal components from the fluorescent labels shown in equation (2).
  • the information in the bin 400 disappears and the relationship between time and signal intensity is established.
  • the information of the CCD pixels 301 is called “signal value”
  • the information of the bins 400 is called “integrated signal charge value”
  • the information of fluorescent color signal data shown in FIG. 11 is called “signal intensity”.
  • matrix “P” of signal components from fluorescent labels contains information about signal intensities 521-524, which are the signal intensities from each fluorescent label.
  • the color signal evaluation processing unit 105 extracts the largest value as INT(Max) and the smallest value as INT(Min) from among INT(P1) to INT(P4). Then, the color signal evaluation processing unit 105 uses the extracted features to calculate the signal intensity ratio X represented by the following formula (3) (S503).
  • the color signal evaluation processing unit 105 outputs the signal intensity ratio X calculated in step S503 as a fluorescent color signal evaluation value (evaluation value, first evaluation value) (S504).
  • the fluorescent color signal evaluation value calculated in this manner is an evaluation value indicating the degree of variation of the signal intensities 521 to 524 shown in FIG. Then, the electrophoresis data processing apparatus 1 returns to the process of step S6 in FIG.
  • a binning region adjustment processing unit 107 adjusts a binning pattern for separating wavelength regions.
  • the signal intensity average value (FIG. 13) used when calculating the fluorescence color signal evaluation value, the relationship between the fluorescence wavelength distribution and the bin 400 shown in FIG. 4A, the normalized signal shown in FIG. A charge integrated value or the like is used.
  • the binning region adjustment processing unit 107 selects the bin 400 corresponding to the peak top portion of the third fluorescent label (spectrum 513) in FIG. Increase the width by 10-80%. Furthermore, the binning region adjustment processing unit 107 reduces the width of the bins 400 adjacent to the enlarged bin 400 to match. By performing such processing, it is possible to suppress the influence of the expansion of the width of the bin 400 on the other bins 400 .
  • the binning region adjustment processing unit 107 extracts the fluorescent label with the maximum (largest) signal intensity average value (value related to the first peak) of the fluorescent color signal data (S703).
  • the signal intensity average value 532 INT(P2)
  • the binning region adjustment processing unit 107 performs bin width reduction processing to reduce the bin width (the size of the bin 400) so that the region corresponding to the wavelength at which the extracted fluorescent label becomes stronger becomes smaller (S704). That is, the binning region adjustment processing unit 107 reduces the bin width so that the signal charge integrated value of the peak of the fluorescence label extracted in step S703 becomes small.
  • the binning region adjustment processing unit 107 reduces the bin number corresponding to the peak top portion (maximum bin value) of the second fluorescent label (spectrum 512) in FIG. 9 by 10 to 80%. Furthermore, the binning area adjustment processing unit 107 expands the width of the bins 400 adjacent to the reduced bins 400 . By performing such processing, it is possible to suppress the influence of the expansion of the width of the bin 400 on the other bins 400 .
  • the binning area adjustment processing unit 107 generates a binning pattern reflecting the adjusted bin width as a second binning pattern. Then, if the binning pattern before adjusting the bin width is set as the first binning pattern, the binning region adjustment processing unit 107 updates the first binning pattern with the second binning pattern (updating the binning pattern: S705). .
  • the electrophoresis data processing apparatus 1 uses the updated binning pattern (second binning pattern) to repeatedly execute the processes of steps S2 to S6 in FIG. The repetition is continued until the determination processing unit 106 determines that the fluorescent color signal evaluation value is equal to or greater than the predetermined threshold. Finally, when the fluorescent color signal evaluation value is equal to or greater than a predetermined threshold value by the determination processing unit 106, the binning pattern output unit 108 externally outputs the final binning pattern (step S8 in FIG. 5).
  • An analysis sample setting button 602 is a button for setting a sample. Further, when the fluorescence sensitivity adjustment button 603 displayed separately from the analysis execution button 601 is selected and input via the input device 114, the processing by the binning processing unit 102 to the binning region adjustment processing unit 107 is started.
  • a maintenance button 604 is a button that is selectively input when performing maintenance of the electrophoresis apparatus 2 .
  • the mouse cursor M represents the case where the analysis execution button 601 is selected and input by the input device 114 (see FIG. 2) while the fluorescence sensitivity adjustment is incomplete.
  • fluorescence color signal data in which the intensity of each fluorescent label varies as shown in FIG. 11 is obtained.
  • the state in which the fluorescence sensitivity adjustment is incomplete means that the fluorescence sensitivity adjustment button 603 has not been selected and input, and the processing by the binning processing unit 102 to the binning region adjustment processing unit 107 has not started (bin generation unit, signal intensity calculation unit , and before processing by the adjustment unit).
  • a dialog screen 610 (bin generator, signal display prompting the processing by the strength calculation unit and the adjustment unit) is displayed.
  • a YES button 611 and a NO button 612 are displayed on the dialog screen 610 .
  • the YES button 611 is selected and input on the dialog screen 610 via the input device 114, the sample is analyzed by electrophoresis.
  • the NO button 612 is selectively input via the input device 114 (represented by the mouse cursor M in FIG. 15B) on the dialog screen 610, the screen returns to the menu screen 600 shown in FIG. 15A.
  • a sample content input window 621 and a set confirmation button 622 are displayed on the fluorescence sensitivity adjustment screen 620 .
  • the user inputs the type of adjustment sample via the input device 114 or selects it from a pull-down menu (not shown).
  • a preparation sample is a DNA molecule to which multiple fluorescent labels are attached.
  • the user selects and inputs the set confirmation button 622 associated with the sample content input window 621 of the set adjustment sample via the input device 114 .
  • the user selects and inputs the start button 623, and the processing shown in FIG. 5 using the set adjustment sample is started. be started.
  • the fluorescence sensitivity adjustment button 603 sensitivity adjustment execution button
  • the input device 114 input unit
  • the processing from step S1 onward in FIG. 5 is started.
  • the mouse cursor M indicates that the start button 623 is selected and input by the user.
  • a plurality of adjustment samples can be set as shown in FIG. 15D.
  • FIGS. 15A to 15D are displayed on the display device 115 (see FIG. 2) by the input/output processing unit 109 (see FIG. 1). Also, the input/output processing unit 109 acquires information input via the input device 114 (see FIG. 2). That is, when the input/output processing unit 109 acquires a sensitivity adjustment start instruction by selecting and inputting the start button 623 shown in FIG. The charge data acquisition unit 101 (see FIG. 1) is instructed to start processing.
  • the fluorescence sensitivity adjustment button 603 as shown in FIGS. 15A and 15C is not displayed on the menu screen 600. Further, in the general electrophoresis system Z, the dialogue screen 610 shown in FIG. 15B and the fluorescence sensitivity adjustment screen 620 shown in FIG. 15D are not displayed. 15A to 15C are displayed, the user can easily perform the processing shown in FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of fluorescent color signal data indicating the result of completing the sensitivity adjustment processing according to the present embodiment.
  • FIG. 16 shows fluorescence color signal data finally displayed on the display device 115 when the analysis execution button 601 shown in FIGS. 15A and 15C is selected and input after the fluorescence sensitivity adjustment is completed. Since the horizontal axis and vertical axis in FIG. 16 are the same as in FIG. 11, description thereof will be omitted.
  • Signal intensities 541-544 shown in FIG. 16 indicate signal intensities of fluorescent labels corresponding to signal intensities 521-524 shown in FIG. In FIG. 16, the signal intensities 541 to 544 are substantially the same as the signal intensities 521 to 524 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a flow chart showing an example of electrophoresis data processing performed in the second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same processing as in FIG. 5, and the description thereof is omitted.
  • 18 differs from FIG. 5 in that a color transformation matrix evaluation process (S5A) is added after step S5. Step S5A will be described later. Also, steps S6A and S7A will be described later.
  • S5A color transformation matrix evaluation process
  • indicates the square norm value of C.
  • Such a color conversion matrix evaluation value indicates the calculation accuracy when calculating the fluorescent label-derived signal component “P” (signal intensity of each fluorescent label) in Equation (2).
  • the color conversion matrix evaluation processing unit 121 uses the color conversion matrix "C” (conversion matrix) to calculate the signal component "P” derived from the fluorescent label (signal intensity of each fluorescent label).
  • a color conversion matrix evaluation value (second evaluation value) indicating calculation accuracy is calculated.
  • step S7A of FIG. 18 the binning area adjustment processing unit 107 performs processing to increase the calculation accuracy from the current calculation accuracy in addition to the processing (bin adjustment) performed in step S7 of FIG.
  • the processing for increasing the calculation accuracy is, for example, changing to double precision calculation when single precision calculation is currently being performed.
  • the fluorescent color signal evaluation value and the color conversion matrix evaluation value are determined simultaneously in step S6A of FIG. 18, but may be determined in two steps. That is, if the fluorescent color signal evaluation value is equal to or greater than the predetermined threshold in step S6 (S6A ⁇ Yes), the determination processing unit 106 may determine whether the pull-up evaluation value is equal to or greater than the predetermined threshold. Then, if the color conversion matrix evaluation value is less than the predetermined threshold, the binning region adjustment unit 107 (adjustment unit) performs processing to increase the calculation accuracy from the current calculation accuracy. After that, the electrophoresis data processing apparatus 1 returns the process to step S2.
  • step S8 is performed.
  • FIG. 20 is a flow chart showing an example of electrophoresis data processing performed in the third embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same processing as in FIG. 5, and the description thereof is omitted.
  • the processing shown in FIG. 20 differs from FIG. 5 in that pull-up evaluation processing (S5B) is added after step S5. Step S5B will be described later. Also, steps S6B and S7B will be described later.
  • step S7B of FIG. 20 the binning region adjustment processing unit 107 performs the processing (bin adjustment) performed in step S7 of FIG.
  • the bin width (the size of the bin 400) is reduced so that the signal charge integration value of is small.
  • the fluorescent color signal evaluation value and the pull-up evaluation value are determined simultaneously in step S6B of FIG. 20, but may be determined in two stages. That is, if the fluorescent color signal evaluation value is equal to or greater than the predetermined threshold in step S6B (S6B ⁇ Yes), the determination processing unit 106 may determine whether the pull-up evaluation value is equal to or greater than the predetermined threshold. Then, if the pull-up evaluation value is less than the predetermined threshold, the binning region adjustment processing unit 107 reduces the bin 400 near the peak value of the signal intensity of the main fluorescent label in which pull-up occurs. Also, the binning area adjustment processing unit 107 enlarges the bins 400 adjacent to the reduced bins 400 . After that, the processing of the electrophoresis data processing apparatus 1 returns to step S2.
  • the influence of pull-up can be suppressed.

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Abstract

電気泳動装置（２）の分析精度の向上を図るため、複数のＣＣＤイメージセンサが蛍光標識による蛍光の波長成分毎の信号を検出することで、信号を電気信号に変換した画素データを出力すると、ＣＣＤイメージセンサから出力された信号値を取得する信号電荷データ取得部（１０１）と、所定数の画素をまとめて１つのビンとするビニング処理部（１０２）と、生成されたビンに基づいて、蛍光標識それぞれの信号強度を算出する色変換処理部（１０４）と、蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきの度合いを示す評価値である色信号評価値を算出する色信号評価処理部（１０５）と、色信号評価値が所定の値以下の場合、信号強度のピーク値に関する値が最も大きい蛍光標識について、ピーク値に該当するビンの大きさを縮小し、信号強度のピーク値に関する値が最も小さい蛍光標識について、ピーク値に該当するビンの大きさを拡大するビン調整を行うビニング領域調整処理部（１０７）と、を有することを特徴とする。

Description

電気泳動データ処理装置、及び、電気泳動データ処理方法
　本発明は、電気泳動データ処理装置、及び、電気泳動データ処理方法の技術に関する。
　キャピラリ電気泳動装置が知られている。このようなキャピラリ電気泳動装置はＤＮＡに複数の蛍光標識を付与したサンプルをキャピラリの内部で電気泳動し、検出領域に励起光を当て、サンプルが発する蛍光を信号として検出する。
　サンプルが発生させる蛍光は波長方向に分光され、波長域毎に光信号を電気信号に変換するデバイスで検出される。このようなデバイスは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサである。
　蛍光信号を取得する際には、イメージセンサの有する複数の受光面（画素に対応）を擬似的に結合して１画素として扱うことで、１画素あたりの受光面積を大きくまたは小さくするビニングが知られている。
　このようなビニングに関する技術として、特許文献１～３が開示されている。
　特許文献１には、「蛍光信号４０５が照射されることで信号電荷が発生する複数の受光面を有し、受光面に発生した複数の信号電荷に基づき蛍光信号強度を取得する蛍光検出装置４００であって、蛍光検出装置４００は、複数の信号電荷を一括で変換することで蛍光信号強度を取得するハードウェアビニングと、信号電荷を一つずつ蛍光信号強度へ変換し、変換された蛍光信号強度を加算することで蛍光信号強度を取得するソフトウェアビニングとの、いずれかを実行することで前記蛍光信号強度を取得する」キャピラリアレイ電気泳動装置および蛍光検出装置ならびに蛍光信号強度取得方法が開示されている（要約参照）。
　特許文献２には、「試料Ｓに励起光を照射する励起光照射系と、測定領域内にある蛍光プローブからの蛍光を検出する蛍光検出系と、検出信号に基づいて光子数を計数する光子計数部３５と、光子数測定データに対する解析条件を設定する解析条件設定部５１と、蛍光解析を行う測定結果解析部５２とを備えて蛍光解析装置１Ａを構成する。設定部５１は、測定データをビニングするビン幅と、蛍光プローブ１分子に対する基準光子数とを設定し、解析部５２は、測定データをビニングし、基準光子数を参照して測定領域内にある蛍光プローブの個数の解析を行う。また、設定部５１は、光子数の測定ＳＮ比、及びショットノイズ特性による基準ＳＮ比のビン幅による変化を用いて、ビン幅を設定する」蛍光解析装置及び解析方法が開示されている（要約参照）。
　特許文献３には、「被写体Ａの蛍光画像または参照画像を取得する蛍光画像取得部１８及び参照画像取得部１７と、参照画像に基づく画像で蛍光画像に基づく画像を除算し除算画像を生成する除算画像生成部６４と、除算画像に基づく最終蛍光画像を表示する表示部２０と、除算画像生成部６４による除算画像の生成または表示部２０による最終蛍光画像の表示に先立ち参照画像および蛍光画像のうち少なくとも一方ならびに／もしくは除算画像に対して補正処理を施す補正処理部６５と、被写体Ａの観察条件を決定する観察条件決定部７と、該観察条件決定部７によって決定された観察条件に応じて補正処理部６５による補正処理に係るパラメータを設定する補正条件設定部６６とを備える蛍光観察装置１００を提供する」蛍光観察装置が開示されている（要約参照）。
　ビニング時に適用される複数のビニング領域の組み合わせはビニングパターンと呼ばれている。
特開２０１５－４９１７９号公報 特開２００９－１９２４９０号公報 特開２０１３－５６００１号公報
　特許文献１に記載の技術よれば、データ取得速度の向上及び取得するデータサイズの低減を狙うことができる。単にデータサイズの縮小を目的とするならば、ビニングする領域を固定し、等間隔でビニングを行うことで容易に達成できる。加えて、特許文献２及び特許文献３に記載の通り、蛍光信号をビニングする領域を変更することでＳ／Ｎ比の向上を図ることもできる。しかしながら、Ｓ／Ｎ比の向上を狙ったビニング領域の調整では、蛍光標識の波長特性に応じて各標識の蛍光感度にばらつきが生じる場合がある。
　電気泳動装置では複数の蛍光標識由来の蛍光を同時に検出して解析する必要があるため、蛍光感度のばらつきを抑えなければ解析性能を満足することができない。
　ばらつきの抑制に当たっては、使用される蛍光標識のセットに最適化したビニングパターンの調整が必要である。しかし、この調整作業には専門性の高い作業者を必要とし、時間的、費用的なコストがかかるという問題を有する。
　このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、電気泳動装置の分析精度向上を図ることを課題とする。
　前記した課題を解決するため、本発明は、サンプルとともに複数の蛍光標識が泳動されている電気泳動装置に備えられている、複数の撮像素子が前記蛍光標識による蛍光の波長成分毎の信号を検出することで、前記信号を電気信号に変換した画素データを出力すると、前記撮像素子から出力された前記画素データを前記撮像素子のそれぞれから取得する取得部と、所定数の互いに隣接する前記画素データが有する値の積算値又は代表値を算出し、算出した前記積算値又は前記代表値をビン値とすることで、所定数の互いに隣接する前記画素データをまとめて１つのビンとするビン生成部と、前記蛍光標識に由来する前記ビン値の集合を、それぞれの前記蛍光標識について抽出するビン値抽出部と、抽出された前記ビン値の集合に基づいて、前記蛍光標識それぞれの信号強度を算出する信号強度算出部と、前記蛍光標識それぞれについて前記信号強度のばらつきの度合いを示す評価値である第１の評価値を算出する第１の評価値算出部と、前記第１の評価値が所定の条件を満たしている場合、信号強度のピークである第１のピークに関する値が最も大きい前記蛍光標識について、前記ビン値の集合のうち、最も大きな前記ビン値である最大ビン値を有する前記ビンの大きさを縮小し、前記第１のピークに関する値が最も小さい前記蛍光標識について、前記最大ビン値を有する前記ビンの大きさを拡大するビン調整を行う調整部と、を有することを特徴とする。
　その他の解決手段は実施形態中において適宜記載する。
　本発明によれば、電気泳動装置の分析精度向上を図ることができる。
第１実施形態に係る電気泳動システムの構成例を示す図である。 電気泳動データ処理装置のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態で用いられるビニングの一例を示す図（その１）である。 本実施形態で用いられるビニングの一例を示す図（その２）である。 ビンと波長との関係の例を示す図である。 信号電荷積算値の例を示す図である。 第１実施形態に係る電気泳動データ処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態で行われるビニング処理の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態で行われる色変換行列算出処理の手順を示すフローチャートである。 信号電荷積算データの例を示す図である。 正規化後の信号電荷積算値の例を示す図である。 第１実施形態で行われる色変換処理の手順を示すフローチャートである。 蛍光色信号データの例を示す図である。 第１実施形態で行われる蛍光色信号評価値算出処理の手順を示すフローチャートである。 信号強度平均値の一例を示す図である。 ビニング領域調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 メニュー画面の一例を示す図（その１）である。 ダイアログ画面の一例を示す図である。 メニュー画面の一例を示す図（その１）である。 蛍光感度調整画面の一例を示す図である。 第１実施形態に係る感度調整処理が完了した結果を示す蛍光色信号データの一例を示す図である。 第２実施形態に係る電気泳動システムの構成例を示す図である。 第２実施形態で行われる電気泳動データ処理の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る電気泳動システムの構成例を示す図である。 第３実施形態で行われる電気泳動データ処理の一例を示すフローチャートである。 プルアップが発生している蛍光色信号データの例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態（「実施形態という」）について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明するためのすべての図において、同一要素には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。
　＜第１実施形態＞
　まず、図１～図１５Ｄを参照して本発明の第１実施形態について説明する。
　［電気泳動システムＺ］
　図１は、第１実施形態に係る電気泳動システムＺの構成例を示す図である。
　電気泳動システムＺは、電気泳動データ処理装置１及び電気泳動装置２を備える。
　（電気泳動装置２）
　電気泳動装置２は、生体試料を電気泳動し、測定試料中の蛍光標識に対して励起光を照射し、測定試料から蛍光を発生させ、蛍光信号を検出するものである。つまり、電気泳動装置２は、サンプルとともに複数の蛍光標識が泳動されている電気泳動装置２に備えられているものでる。なお、本実施形態において、電気泳動装置２にて測定対象となる試料は、複数の蛍光標識が付与されたＤＮＡ分子である。これらのＤＮＡ分子は塩基情報（「ＡＴＧＣ」）や、特徴的な配列構造（例えば、「Ｔ」の連続部など）に蛍光標識が付与されている。電気泳動装置２としてキャピラリ電気泳動装置等が用いられる。
　そして、電気泳動装置２は、波長分散部２０１、信号電荷取得部２０２、信号電荷データ出力部２０３を備える。
　波長分散部２０１は、例えば回折格子であり、蛍光標識によって発生した蛍光を波長方向に分散する。
　信号電荷取得部２０２は、波長分散部２０１によって、波長方向に分散された蛍光信号を検出（蛍光検出）し、電気信号に変換する。即ち、波長分散部２０１によって分散された蛍光標識による蛍光の波長成分の信号を検出する。信号電荷取得部２０２は、例えば、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）等によって構成される。本実施形態では、信号電荷取得部２０２は、ＣＣＤイメージセンサで構成されているものとする。さらに、信号電荷取得部２０２による蛍光検出は、電気泳動の時間経過に伴って時系列ごとに任意の回数行われる。即ち、蛍光検出は電気泳動中、所定時間毎に複数回行われる。蛍光検出の１実施を１スキャンとする。
　信号電荷データ出力部２０３は、信号電荷取得部２０２を構成するＣＣＤイメージセンサ（撮像素子）のそれぞれから出力された画素データ（信号電荷データ）を電気泳動データ処理装置１へ出力する。
　（電気泳動データ処理装置１）
　電気泳動データ処理装置１は、電気泳動装置２から受け取った時系列ごとの信号電荷データを用いて使用する蛍光標識に最適化されたビニングパターンを出力する。つまり、電気泳動データ処理装置１は、デフォルトで与えられた（予め設定されている）ビニングパターンが最適であるか否かを判定し、最適でなければビニングパターンの修正を行う。また、電気泳動データ処理装置１はビニングパターンが最適であれば、そのビニングパターンを出力する。
　そして、電気泳動データ処理装置１は、信号電荷データ取得部１０１、ビニング処理部１０２、色変換行列算出処理部１０３、色変換処理部１０４、色信号評価処理部１０５、判定処理部１０６、ビニング領域調整処理部１０７、ビニングパターン出力部１０８、入出力処理部１０９を備える。
　信号電荷データ取得部１０１（取得部）は、電気泳動装置２が出力した信号電荷データを受け取る。即ち、電気泳動装置２に備えられているＣＣＤイメージセンサ（撮像装置）から出力された画素データである信号電荷データをＣＣＤイメージセンサ（撮像装置）のそれぞれから取得する。
　ビニング処理部１０２（ビン生成部）はビニング処理を行う。この際、ビニング処理部１０２は取得した信号電荷データをビニングパターン（例えば予め設定されているデフォルトのビニングパターン）に従ってビン４００（図３Ａ～図４Ａ等参照）に分け、ビン４００毎に信号値を積算し、信号電荷積算データ（ビン値）として出力する。なお、積算の代わりに代表値化が行われてもよい。代表値化については後記する。
　なお、ビン４００（図３Ａ等参照）については後記するが、所定数の互いに隣接する画素データが有する値（信号値）をまとめて１つのビン４００とする。また、ビニングパターンとは、ビン４００における画素データのまとめかたに関するパターンである。ビニングパターン、及び、ビニング処理部１０２が行う処理については後記して説明する。
　このように、ビニング処理部１０２は、所定数の互いに隣接する画素データが有する値の積算値又は代表値を算出し、算出した積算値又は代表値をビン値とすることで、所定数の互いに隣接する画素データをまとめて１つのビンとする
　色変換行列算出処理部１０３（ビン値抽出部）は、ビニング処理部１０２から出力された信号電荷積算データを基に色変換行列「Ｃ」を生成し、出力する。色変換行列算出処理部１０３が行う処理につては後記して説明する。なお、本実施形態において「色」とは蛍光標識による蛍光色を指すものとする。色変換行列算出処理部１０３は、色変換行列「Ｃ」を算出することで、蛍光標識に由来するＦ（信号電荷積算データ）を、それぞれの蛍光標識について抽出する。
　色変換処理部１０４（信号強度算出部）は、ビニング処理部１０２が出力する信号電荷積算データと、色変換行列算出処理部１０３が出力する色変換行列「Ｃ」を基に蛍光標識由来の信号成分を算出する。蛍光標識由来の信号成分には、蛍光標識それぞれの信号強度で構成されている（詳細は後記）。そして、色変換処理部１０４は算出した蛍光標識由来の信号成分（蛍光標識それぞれの信号強度）を蛍光色信号データとして出力する。このように、色変換処理部１０４は、抽出されたビン値の集合（信号電荷積算データ）に基づいて、蛍光標識それぞれの信号強度を算出する。色変換処理部１０４が行う処理については後記する。
　色信号評価処理部１０５は、色変換処理部１０４が出力した蛍光色信号データを基に蛍光色信号評価値（第１の評価値）を算出する。蛍光色信号評価値とは蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきの度合いを示すものである。即ち、色信号評価処理部１０５は、蛍光色信号評価値が所定の閾値より小さいか否かを判定する。これにより、色信号評価処理部１０５は蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきの度合いが所定の閾値より小さいか否かを判定する。即ち、色信号評価処理部１０５は蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきが抑えられているか否かを判定する。そして、蛍光色信号評価値が所定の閾値未満の場合（所定の条件を満たしている）、蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきが抑えられているため、色信号評価処理部１０５は現在のビニングパターンが最適であると判定する。逆に、蛍光色信号評価値が所定の閾値以上であれば（所定の条件を満たさない）、蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきが抑えられていないため、色信号評価処理部１０５はビニングパターンの修正が必要と判定する。このように、蛍光色信号評価値とは蛍光標識それぞれの信号強度のばらつきの度合いを示すものであり、現在のビニングパターンが最適か否かを判定するための評価値である。
　なお、色信号評価処理部１０５が行う処理については後記して説明する。
　判定処理部１０６は、色信号評価処理部１０５が算出した蛍光色信号評価値が閾値以上であるか、閾値未満であるかを判定する。これにより判定処理部１０６は現在のビニングパターンが最適であるか否かを判定する。判定処理部１０６が行う処理については後記する。
　ビニング領域調整処理部１０７は、判定処理部１０６によって蛍光色信号評価値が閾値未満、つまり、現在のビニングパターンが最適ではないと判定された場合にビニングパターンの調整を行う。ビニング領域調整処理部１０７が行う処理については後記する。
　ビニングパターン出力部１０８は、判定処理部１０６によって蛍光色信号評価値が閾値以上、つまり、現在のビニングパターンが最適であると判定された場合に現在のビニングパターンを外部出力する。
　入出力処理部１０９は、表示装置１１５（図２参照）に図１５Ａ～図１５Ｄで後記する各画面６００，６１０，６２０を出力する。また、入出力処理部１０９は、入力装置１１４（図２参照）を介して入力された情報を受け取る。また、入出力処理部１０９による指示を契機として各部１０１～１０８の処理が開始する。
　［ハードウェア構成］
　図２は、電気泳動データ処理装置１のハードウェア構成を示す図である。
　電気泳動データ処理装置１はメモリ１１１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１２、ＨＤ（Hard Disk）等の記憶装置１１３を有する。また、電気泳動データ処理装置１は、キーボード、マウス等の入力装置１１４、ディスプレイ等の表示装置１１５、通信装置１１６を有する。通信装置１１６は、電気泳動装置２からデータを取得等する。
　記憶装置１１３に格納されているプログラムがメモリ１１１にロードされる。そして、ロードされたプログラムがＣＰＵ１１２によって実行される。これにより、図１に示す各部１０１～１０８が具現化する。
　なお、図１に示す例では各部１０１～１０８が独立しているが、必要に応じて１または複数の構成要件で構成してもよい。例えば、各部１０１～１０８は１または複数の中央処理装置（ＣＰＵ１１２）で、その処理を行うように構成してもよい。つまり、図１に示す例では、電気泳動データ処理装置１が各部１０１～１０８のすべてを有しているが、複数の構成が電気泳動データ処理装置１以外の装置に備えられてもよい。例えば、電気泳動装置２がビニング処理部１０２を備えていたり、色変換行列算出処理部１０３が電気泳動データ処理装置１とは別の装置に備えられたりしてもよい
　［ビニング］
　図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態で用いられるビニングの一例を示す図である。
　図３Ａでは、３×６のＣＣＤ画素３０１が示されている。なお、図３Ａにおいて、それぞれのＣＣＤ画素３０１の内部に示されている数値は、それぞれのＣＣＤ画素３０１が検出する信号値（画素データが有する値）である。
　ＣＣＤイメージセンサによって蛍光検出が行われる際、所定数の互いに隣接するＣＣＤ画素３０１をひとまとめのビン４００として扱うことで（画素データをまとめて１つのビンとすることで）、１つの画素あたりの受光面積を大きくするビニングと呼ばれる方式が知られている。ビニング時において、ＣＣＤ画素３０１のうち結合するビン４００の領域は予め決められている。ビニング時に適用される、それぞれのビン４００におけるＣＣＤ画素３０１の組み合わせ（まとめかた）をビニングパターンと称する。
　図３Ａに示す例において、斜線で示されている部分がビン４００である。図３Ａに示されるように、それぞれのビン４００は複数のＣＣＤ画素３０１によって構成されている。
　例えば、図３Ａに示すように、左側のビン４０１は３つのＣＣＤ画素３０１によって構成され、中央のビン４０２は６つのＣＣＤ画素３０１によって構成され、右側のビン４０３は３つのＣＣＤ画素３０１によって構成されている。
　図３Ａに示す例のように、それぞれのビン４００に含まれるＣＣＤ画素３０１の数が異なっていてもよい。また、図３ＡのＣＣＤ画素３０１ａのようにビン４００に含まれないＣＣＤ画素３０１が存在してもよい。
　図３Ｂは、それぞれのビン４００における信号電荷積算値を示す図である。
　図３Ｂにおいて、ビン４０１～４０３は図３Ａに示すビン４０１～４０３に相当するビン４００である。また、図３Ｂにおいて、ビン４０１～４０３の中に示されている数値はビン４００における信号電荷積算値（ビン値）を示す。ビン４０１～４０３における信号電荷積算値は、ビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１が出力する信号値（画素データが有する値）の積算値である。
　このようなビン４００は、ビニング処理部１０２によって生成される。つまり、ビニング処理部１０２は、所定数の互いに隣接するＣＣＤ画素３０１における信号値をまとめて（所定数の互いに隣接する画素データをまとめて）１つのビン４００とする。
　例えば、図３Ｂに示すビン４０１における信号電荷積算値（「３０」）は、図３Ａに示すビン４０１を構成するＣＣＤ画素３０１それぞれの信号値（「９」、「１１」、「１０」）の積算値である。ビン４０２，４０３も同様である。このように、信号電荷積算値は、ビン４００ごとに前記画素データが有する値（信号値）の積算値である。
　このように、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子から出力された、所定数の互いに隣接するＣＣＤ画素３０１（画素データ）が１つのビン４００にまとめられる。
　［ビン４００と波長の関係］
　図４Ａはビン４００と波長との関係を示す図である。適宜、図１を参照する。
　前記したように、電気泳動装置２００において波長分散された蛍光が信号電荷取得部２０２を構成するＣＣＤ画素３０１によって検出される。
　図４Ａにおいて、グラフＧ１は電気泳動装置２００よって波長分散された蛍光の波長スペクトルを示す。なお、グラフＧ１において横軸が波長を示し、縦軸は蛍光強度を示している。
　図４Ａに示すように信号電荷取得部２０２では波長方向にＣＣＤ画素３０１（つまり、ＣＣＤイメージセンサ）が配置されている。
　つまり、本実施形態において、それぞれのＣＣＤ画素３０１が検出する信号値は波長方向の蛍光強度に該当する。
　また、図４Ａに示す例では、一律に３つのＣＣＤ画素３０１でビン４００が構成されている。ちなみに、それぞれのＣＣＤ画素３０１の中に記載されている数値は、そのＣＣＤ画素３０１が出力した信号値である。図４Ａに示すように、複数のＣＣＤイメージセンサ（撮像素子）が蛍光標識による蛍光の波長成分毎の信号を検出することで、信号を電気信号に変換した画素データが出力される。
　また、図４Ａに示す例では、信号電荷取得部２０２が５００ｎｍ～７００ｎｍの波長領域を取得可能である場合について示している。そして、１つのビン４００が割り当てられる波長領域が１０ｎｍとなるよう、ＣＣＤ画素３０１が配置されている。すなわち、ビン４１１には５００～５１０ｎｍの波長が割り当てられ、ビン４１２には５１０－５２０ｎｍの波長が割り当てられ、．．、ビン４３０には６９０－７００ｎｍの波長が割り当てられている。すなわち、５００ｎｍ～７００ｎｍの波長領域が２０個のビン４００で分割されるビニングパターンの例が示されている。なお、符号５００には１～２０までのビン番号が示されている。ビン番号は、ビン４１１～４３０に対して一意に割り振られる番号である。もちろん、ビニングパターンは、図４Ａに示すように、ビン４００の数を２０個に限定する必要はない。また、信号電荷取得部２０２によって取得される波長はすべての波長領域（図４Ａの例では５００～７００ｎｍ）でなくてもよい。
　図４Ｂは、図４Ａに示すビン４００における信号電荷積算値（ビン値）の例を示す図である。
　図４Ｂに示されるビン４１１～４３０は図４Ａに示すビン４１１～４３０に相当する。そして、ビン４１１～４３０の内部に示されている数値は、ビン４１１～４３０のそれぞれにおける信号電荷積算値を示している。そして、図４Ｂにおいて、ビン４１１～４３０それぞれの内部に示されている数値は、図４Ａにおいて、ビン４１１～４３０それぞれを構成するＣＣＤ画素３０１が出力する信号電荷積算値の総和（積算値）となっている。
　［全体処理］
　図５は、第１実施形態に係る電気泳動データ処理の一例を示すフローチャートである。
　適宜、図１及び図２を参照する。
　まず、入出力処理部１０９が表示装置１１５に画面を表示する画面表示処理を行う（Ｓ０）。ステップＳ０で表示される画面については、図１５Ａ～図１５Ｄで後記する。
　入出力処理部１０９によって処理の開始が指示されると、信号電荷データ取得部１０１が電気泳動装置２から信号電荷データを取得する（Ｓ１）。信号電荷データは電気泳動装置２の信号電荷データ出力部２０３から出力されたデータ（画素データ）である。具体的には、図３Ａや、図４ＢにおいてＣＣＤ画素３０１に示されている信号値（画素データが有する値）である。つまり、信号電荷データ取得部１０１（取得部）は、ＣＣＤイメージセンサ（撮像素子）から出力されたＣＣＤ画素３０１（画素データ）をＣＣＤイメージセンサ（撮像素子）のそれぞれから取得する。
　次に、ビニング処理部１０２がビニング処理を行う（Ｓ２）。ステップＳ２については後記して説明する。
　そして、色変換行列算出処理部１０３が色変換行列算出処理を行う（Ｓ３）。ステップＳ３については後記して説明する。
　続いて、色変換処理部１０４が色変換処理を行う（Ｓ４）。ステップＳ４については後記して説明する。
　さらに、色信号評価処理部１０５が色信号評価処理を行う（Ｓ５）。ステップＳ５については後記して説明するが、ステップＳ５において色信号評価処理部１０５は蛍光色信号評価値を算出する。
　そして、判定処理部１０６が、色信号評価処理部１５が算出した蛍光色信号評価値が所定の条件を満たしているか否かを判定する（Ｓ６）。ステップＳ６については後記して説明する。
　蛍光色信号評価値が所定の条件を満たしていない場合（Ｓ６→Ｎｏ）、ビニング領域調整処理部１０７がビニング調整処理を行う（Ｓ７）。その後、電気泳動データ処理装置１はステップＳ２へ処理を戻す。ステップＳ７の処理については後記して説明する。
　蛍光色信号評価値が所定の条件を満たしている場合（Ｓ６→Ｙｅｓ）、ビニングパターン出力部１０８がビニングパターンを出力する。
　以下、図５に示す処理のそれぞれについて詳細に説明する。
　［ビニング処理］
　図６は、第１実施形態で行われるビニング処理の手順を示すフローチャートである。図６に示す処理はビニング処理部１０２（図１参照）が行う処理であり、図５のステップＳ２の詳細な手順を示している。
　ビニング処理部１０２は、図１で前記したように、信号電荷データをビニング処理して信号電荷積算データを出力する。
　なお、これ以降の説明において図１～図４Ｂを適宜参照するものとする。
　初めに、ビニング処理部１０２は、信号電荷データを記憶装置１１３（図２参照）に格納されているビニングパターンに従って波長方向に区切ることでビン４００の設定を行う（Ｓ２０１）。つまり、ビニング処理部１０２は、予め設定されているデフォルトのビニングパターンに基づいて、所定数の互いに隣接するＣＣＤ画素３０１をビニングする（画素データを１つのビン４００にまとめる）。例えば、図４Ａに示すように、ビニング処理部１０２はデフォルトのビニングパターンに基づいて複数のＣＣＤ画素３０１をビン４００としてグループ化する。また、ビニング処理部１０２で初めて適用されるビニングパターンでは分割領域の大きさを問わない。例えば、ＣＣＤ画素３０１を一つずつ分割してもよいし、分割する間隔が一定でなくてもよい。ただし、後記するビニング調整処理でビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１の数を調整できるよう、デフォルトのビニングパターンが設定されるとよい。
　続いて、ビニング処理部１０２は、ビン４００の設定を行うステップＳ２０１で区切ったビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１の信号値をそれぞれ積算又は代表値化する（Ｓ２０２）。代表値化の手法として、平均値、中央値、最大値、最小値等の算出がある。
　例えば、平均値が算出される場合、ビニング処理部１０２が、それぞれのビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１の信号値について平均値を算出する。また、中央値が算出される場合、ビニング処理部１０２が、それぞれのビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１の信号値について中央値を算出する。そして、最大値、最小値が算出される場合、ビニング処理部１０２が、それぞれのビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１の信号値の最大値、最小値を算出する。
　図３や、図４Ａに示す例では、それぞれのビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１のそれぞれにおける信号値が同じ値となっているが、実際にはばらつきが生じる。このような場合において、ビニング処理部１０２は、それぞれのビン４００を構成するＣＣＤ画素３０１の平均値や、中央値や、最大値や、最小値を算出してもよい。それぞれのビン４００において積算するか、代表値化するかはユーザが決定してよい。
　なお、ステップＳ２０２の処理は、図４Ｂに示す処理に相当する。ちなみに、図４Ａ及び図４Ｂに示す例は、ステップＳ２０２で積算が行われた例である（図４Ａの信号値を図４Ｂのように積算）。本実施形態では、ステップＳ２０２で積算が行われているものとする。
このように、ビニング処理部１０２は、所定数の互いに隣接するＣＣＤ画素３０１の信号値（画素データが有する値）の積算値又は代表値を算出し、算出した積算値又は代表値をビン値（本実施形態では信号電荷積算値）とすることで、所定数の互いに隣接する画素データをまとめて１つのビンとする。なお、本実施形態において、ビニング処理部１０２は、ビン４００ごとにＣＣＤ画素３０１の信号値（画素データが有する値）の積算値である信号電荷積算値を算出する
　その後、ビニング処理部１０２は、ステップＳ２０２で積算（又は代表値化）した信号電荷積算値を信号電荷積算データとして色変換行列算出処理部１０３及び色変換処理部１０４へ出力する（Ｓ２０３）。
　そして、電気泳動データ処理装置１は図５のステップＳ３へ処理をリターンする。
　［色変換行列算出処理］
　図７は、第１実施形態で行われる色変換行列算出処理の手順を示すフローチャートである。図７に示す処理は、図１の色変換行列算出処理部１０３（ビン値抽出部）が行う処理であり、図５のステップＳ３の詳細な手順を示している。なお、図７に示す処理の具体例は図８及び図９を参照して後記する。
　色変換行列算出処理において、色変換行列算出処理部１０３は、図１で前記したように、信号電荷積算データから色変換行列「Ｃ」を算出する。色変換行列「Ｃ」とは、特定の蛍光標識だけで構成されるピークを有する信号電荷積算データから算出されるものである。色変換行列「Ｃ」については後記する。
　初めに、色変換行列算出処理部１０３は、信号電荷積算データ内にて蛍光標識特有のピーク（第２のピーク）位置を抽出する（Ｓ３０１）。換言すれば、色変換行列算出処理部１０３は、信号電荷積算データ内にて蛍光標識特有のピーク（第２のピーク）を抽出する。つまり、色変換行列算出処理部１０３は、信号電荷積算値の時系列から蛍光標識特有のピーク（蛍光標識に対応したピークである第２のピーク）を抽出する。
　次に、色変換行列算出処理部１０３は、ピークを構成する各ＣＣＤ分割領域（ビン４００）の信号電荷積算値を取得する（Ｓ３０２）。つまり、蛍光標識特有のピーク（第２のピーク）毎に、色変換行列算出処理部１０３は、蛍光標識特有のピーク（第２のピーク）を構成する信号電荷積算値を抽出する。
　続けて、色変換行列算出処理部１０３は、取得した各波長成分の信号電荷積算値を正規化する（Ｓ３０３）。正規化の手順は後記する。
　そして、色変換行列算出処理部１０３は、すべての蛍光標識についてステップＳ３０１～Ｓ３０３の処理を完了したか否かを判定する（Ｓ３０４）。
　すべての蛍光標識についてステップＳ３０１～Ｓ３０３の処理を完了していない場合（Ｓ３０４→Ｎｏ）、色変換行列算出処理部１０３はステップＳ３０１へ処理を戻す。そして、色変換行列算出処理部１０３は、ステップＳ３０１～Ｓ３０３の処理を行っていない蛍光標識についてステップＳ３０１～Ｓ３０３を行う。
　一方、すべての蛍光標識についてステップＳ３０１～Ｓ３０３の処理が完了している場合（Ｓ３０４→Ｙｅｓ）、色変換行列算出処理部１０３は正規化した、それぞれの波長成分を蛍光標識数×ビン数の行列として生成する（Ｓ３０５）。
　そして、色変換行列算出処理部１０３は、ステップＳ３０５で生成した行列を色変換行列Ｃとして色変換処理部１０４に出力する（Ｓ３０６）。
　そして、電気泳動データ処理装置１は図５のステップＳ４へ処理をリターンする。
　図８は、信号電荷積算データの例を示す図である。つまり、図８では色変換行列算出処理部１０３がビニング処理部１０２から取得した信号電荷積算データの例を示している。
　図８において、横軸は電気泳動の時間経過（実際にはスキャン回数（Scan number））を示し、縦軸は信号電荷積算値を示す。つまり、図８に示すように、信号電荷積算データは、信号電荷積算値の時系列のデータである。
　また、図８に示すピーク５０１～５０４は、それぞれの蛍光標識に対応するピークを示している。なお、本実施形態では図８に示すように４つの蛍光標識が用いられているものとする。４つの蛍光標識を、第１蛍光標識、第２蛍光標識、第３蛍光標識、第４蛍光標識と適宜記載する。第１蛍光標識はピーク５０１に相当し、第２蛍光標識はピーク５０２に相当する。同様に、第３蛍光標識はピーク５０３に相当し、第４蛍光標識はピーク５０４に相当する。ピーク５０１～５０４は、前記した第２のピークに該当する。このように、色変換行列算出処理部１０３は信号電荷積算値の時系列から蛍光標識に対応したピークであるピーク５０１～５０４（第２のピーク）を抽出する。
　また、図８においてピーク５０１～５０４の中に示されている複数の線は、それぞれのビン４００における信号電荷積算値を示している。このように、ピーク５０１～５０４は、蛍光標識に由来する信号電荷積算値（ビン値）の集合を、それぞれの蛍光標識について抽出したものである。
　例えば、図８で示すように、４つの蛍光標識を含む信号電荷積算データが用いられる場合、色変換行列算出処理部１０３は蛍光標識のピーク５０１～５０４のそれぞれを構成する２０個のビン４００の信号電荷積算値（（第２のピークを構成する信号電荷積算値）を抽出する。つまり、色変換行列算出処理部１０３はピーク５０１～５０４（第２のピーク）毎に、ピーク５０１～５０４（第２のピーク）を構成する信号電荷積算値を抽出する。なお、この処理は図７のステップＳ３０２に相当する。なお、ピーク５０１～５０４を検出することが図７のステップＳ３０１である。
　その後、色変換行列算出処理部１０３は、信号電荷積算値の最大値で２０個のビン４００それぞれの信号電荷積算値を除算することで信号電荷積算値を［０，１］で正規化する。正規化はピーク５０１～５０４毎に行われる。なお、この処理は、図７のステップＳ３０３に相当する。
　色変換行列算出処理部１０３は、このようなピーク５０１～５０４の抽出、正規化を４つの蛍光標識に対して、それぞれ実行する（図７のステップＳ３０４）。このようにすることで、色変換行列算出処理部１０３は、蛍光標識に由来する信号電荷積算値（ビン値）の集合を、それぞれの蛍光標識について抽出する。
　ピークの抽出と正規化とを４つの蛍光標識に対して、それぞれ実行した結果を図９に示す。
　図９では、横軸を波長成分（ビン番号）、縦軸を正規化後の信号電荷積算値としてプロットしたスペクトル５１１～５１４が示されている。スペクトル５１１～５１４は、４つの蛍光標識にそれぞれ対応している。色変換行列算出処理部１０３は、図９で示すスペクトル５１１～５１４を、蛍光標識数（図９に示す例では「４」）と波長方向のビン数（本実施形態では「２０」）の４×２０成分を有する行列を色変換行列「Ｃ」（変換行列）として生成（算出）する（図７にステップＳ３０５，Ｓ３０６に相当）。色変換行列算出処理部１０３は、生成した色変換行列「Ｃ」を記憶部に格納する。つまり、色変換行列「Ｃ」は抽出した個々のピーク５０１～５０４（第２のピーク）を行の成分、ビン４００を列の成分とし、個々の成分の値として信号電荷積算値を有する行列である。なお、本実施形態では、「Ｃ」のように鍵括弧で示された大文字のアルファベットは行列を示すものとする（ただし、計算式では鍵括弧を外すものとする）。スペクトル５１１～５１４のそれぞれは、蛍光標識に由来する信号電荷積算値（ビン値）の集合を、それぞれの蛍光標識について抽出したものに相当する。
　［色変換処理］
　次に、色変換処理部１０４（信号強度算出部）による色変換処理について説明する。
　色変換処理部１０４は、図７に示す処理で演算した色変換行列「Ｃ」を用いて、信号電荷積算データをサンプルに含まれる各蛍光標識由来の蛍光色信号データに変換する。
　具体的には、色変換処理部１０４は以下の手法で蛍光色信号データを生成する。
　また、信号電荷積算行列を「Ｆ」（スキャン数×ビン数の行列）とする。信号電荷積算行列「Ｆ」は、図８に示す信号電荷積算データをスキャン数×ビン数の行列としたものである。つまり、信号電荷積算行列「Ｆ」は、信号電荷積算値の時系列を、スキャン回数を行の成分、ビン４００を列の成分とし、個々の成分の値として前記信号電荷積算値を有する行列である。
　そして、色変換行列を「Ｃ」（蛍光標識数×ビン数）で表される行列（抽出されたビン値の集合）、これから生成される蛍光色信号データを「Ｐ」（スキャン数×色数）で表される行列とする。そして、以下の式（１）及び式（２）が成り立つものとする。色変換処理部１０４は、式（２）に示すように色変換行列「Ｃ」（変換行列）の逆行列を演算し、演算した色変換行列「Ｃ」の逆行列を「Ｆ」に右から乗算することで、それぞれの蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」を算出する。
Ｆ＝ＰＣ　・・・　（１）
ＦＣ－１＝ＰＣＣ－１＝Ｐ　・・・　（２）
　ただし、色変換行列「Ｃ」及び信号電荷積算行列「Ｆ」が、それぞれの転置行列で定義されている場合、色変換行列「Ｃ」の逆行列を「Ｆ」に左から乗算することで蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」が算出される。
　このような演算によって算出された蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」は、蛍光標識それぞれの信号強度の時系列を、その成分として有している。つまり、色変換処理部１０４は、式（２）の演算を行うことにより、蛍光標識それぞれの信号強度の時系列を取得する。このようにすることで、色変換処理部１０４は、信号データ積算データ（抽出されたビン値の集合）に基づいて、蛍光標識それぞれの信号強度を算出する
　（フローチャート）
　次に、図１０を参照して色変換処理部１０４が行う色変換処理について説明する。
　図１０は、第１実施形態で行われる色変換処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１０に示す処理は図５のステップＳ４の詳細な手順を示している。
　初めに、色変換処理部１０４は色変換行列「Ｃ」の逆行列（式（２）の「Ｃ－１」）を算出する（Ｓ４０１）。行列の要素数の関係上、逆行列ではなく擬似逆行列が用いられてもよい。
　続いて、色変換行列は、蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」（信号電荷積算データ）に右から色変換行列「Ｃ」の逆行列を乗算する（Ｓ４０２）。この処理は前記した式（２）に相当する。
　その後、色変換処理部１０４は、ステップＳ４０２において算出されたデータ（式（２）の蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」）を蛍光色信号データとして色信号評価処理部１０５に出力する（Ｓ４０３）。
　そして、電気泳動データ処理装置１は図５のステップＳ５へ処理をリターンする。
　（蛍光色信号データ）
　図１１は、蛍光色信号データの例を示す図である。
　図１１では横軸が電気泳動の時間経過（実際にはスキャン回数（Scan Number））を示しており、縦軸が信号強度を示している。図１１は、式（２）で示される蛍光標識由来の信号成分の行列「Ｐ」をグラフとして示したものである。図１１に示す信号強度では、図８と異なり、ビン４００の情報が消え、時間と信号強度との関係となっている。なお、本実施形態では、ＣＣＤ画素３０１の情報を「信号値」、ビン４００の情報を「信号電荷積算値」、図１１に示す蛍光色信号データの情報を「信号強度」と称する。
　図１１に示すように、蛍光標識由来の信号成分の行列「Ｐ」は、それぞれの蛍光標識由来の信号強度である信号強度５２１～５２４に関する情報を有している。
　［蛍光色信号評価値算出処理］
　次に、図１２及び図１３を参照して、色信号評価処理部１０５による蛍光色信号評価値算出処理について説明する。
　色信号評価処理部１０５は、図１で前記したように、蛍光色信号データから蛍光色信号評価値を算出する。
　（フローチャート）
　図１２は、第１実施形態で行われる蛍光色信号評価値算出処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１２は図５のステップＳ５の詳細な手順を示している。
　初めに、色信号評価処理部１０５は、蛍光色信号データから、それぞれの蛍光標識由来のピーク強度を抽出する（Ｓ５０１）。前記したように、蛍光色信号データとは、式（２）によって算出される蛍光標識由来の信号成分の行列「Ｐ」であり、図１１で示されるものである。ピーク強度とは、それぞれの蛍光標識由来の信号強度におけるピーク値である。色信号評価処理部１０５は、ピーク強度を抽出する際、それぞれの蛍光標識においてピークを形成する蛍光標識の分子量が同等もしくはより同等に近くなることが予めわかっているサンプルを用いて取得された蛍光色信号データを用いる。つまり、予めピークを形成する蛍光標識の分子量が同等もしくはより同等に近くなることがわかっているサンプルを用いて、ピークが推定され、そのピーク強度が抽出される。
　次に、色信号評価処理部１０５は、それぞれの蛍光標識由来の信号強度５２１～５２４（図１１参照）の信号強度平均値（信号強度のピークである第１のピークに関する値、信号強度のピークに関する値）を算出する（Ｓ５０２）。例えば、第１蛍光標識に由来する信号に見られるピークの信号強度平均値をＩＮＴ（Ｐ１）とする。同様に、第２蛍光標識、第３蛍光標識、第４蛍光標識に該当するＩＮＴ（Ｐ２）、ＩＮＴ（Ｐ３）、ＩＮＴ（Ｐ４）とする。例えば、色信号評価処理部１０５は、図１１の信号強度５２１の平均値をＩＮＴ（Ｐ１）として算出する。同様に、色信号評価処理部１０５は、図１１の信号５２２～５２４の平均値をＩＮＴ（Ｐ２）～ＩＮＴ（Ｐ４）として算出する。
　続けて、色信号評価処理部１０５は、それぞれのＩＮＴ（Ｐ１）～ＩＮＴ（Ｐ４）の中で最も大きな値をＩＮＴ（Ｍａｘ）、最も小さな値をＩＮＴ（Ｍｉｎ）として抽出する。
　そして、色信号評価処理部１０５は、抽出した特徴を用いて、以下の式（３）で示される信号強度比Ｘを算出する（Ｓ５０３）。
Ｘ＝ＩＮＴ（Ｍｉｎ）／ＩＮＴ（Ｍａｘ）　・・・　（３）
　その後、色信号評価処理部１０５は、ステップＳ５０３で算出した信号強度比Ｘを蛍光色信号評価値（評価値、第１の評価値）として出力する（Ｓ５０４）。このようにして算出された蛍光色信号評価値は、図１１に示す信号強度５２１～５２４のばらつきの度合いを示す評価値である。
　そして、電気泳動データ処理装置１は図５のステップＳ６の処理へリターンする。
　例えば、図１１で示す蛍光色信号データを基に算出した信号強度平均値を図１３に示す。
　図１３は、信号強度平均値の一例を示す図である。
　図１３は、図１２のステップＳ５０２の処理結果を示している。
　図１３に示す信号強度平均値５３１は第１蛍光標識に由来する信号強度平均値（ＩＮＴ（Ｐ１）＝「１０３００」）である。信号強度平均値５３２は第２蛍光標識に由来する信号強度平均値（ＩＮＴ（Ｐ２）＝「１５５００」）である。そして、信号強度平均値５３３は第３蛍光標識に由来する信号強度平均値（ＩＮＴ（Ｐ３）＝「６０００」）である。更に、信号強度平均値５３４は第４蛍光標識に由来する信号強度平均値（ＩＮＴ（Ｐ４）＝「９７００」）である。このような信号強度平均値５３１～５３４を算出する処理は図１２のステップＳ５０２に相当する。
　また、図１３に示す信号強度平均値によればＩＮＴ（Ｍａｘ）はＩＮＴ（Ｐ２）（信号強度平均値５２２）＝１５５００となり、ＩＮＴ（Ｍｉｎ）はＩＮＴ（Ｐ３）（信号強度平均値５２３）＝６０００となる。従って、信号強度比Ｘは６０００／１５５００＝０．３９となる。この処理は図１２のステップＳ５０３に相当する。そして、前記したように、色信号評価処理部１０５は、算出した信号強度比Ｘを蛍光色信号評価値として出力する（図１２のステップＳ５０４）。
　［判定処理］
　次に、図５のステップＳ６における判定処理部１０６による判定処理の説明を行う。
　判定処理部１０６は、蛍光色信号評価値を基に、次処理をビニング領域調整処理（図５のステップＳ７）に遷移させるか、ビニングパターン出力処理（図５のステップＳ８）に遷移するかを判定する。蛍光色信号評価値（信号強度比Ｘ）が所定の閾値未満になる場合（Ｓ６→Ｎｏ：所定の条件を満たしている）、現在のビニングパターンは最適ではないと判定され、次処理はビニング領域調整処理（図５のステップＳ７）となる。一方、蛍光色信号評価値が閾値以上の場合（Ｓ６→Ｙｅｓ：所定の条件を満たさない）、現在のビニングパターンは最適であると判定され、次処理はビニングパターン出力処理（図５のステップＳ８）となる。
　［ビニング領域調整処理］
　次に、図１４を参照して、ビニング領域調整処理部１０７が行うビニング領域調整処理について説明する。
　ビニング領域調整処理部１０７は、波長領域を区切るためのビニングパターンを調整する。ビニング領域調整処理部１０７では、蛍光色信号評価値の算出時に用いた信号強度平均値（図１３）、図４Ａに示す蛍光波長分布とビン４００との関係、図９に示す正規化後の信号電荷積算値等が使用される。
　（フローチャート）
　図１４は、ビニング領域調整処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１４に示す処理は図５のステップＳ７の詳細な手順を示している。
　初めに、ビニング領域調整処理部１０７は、蛍光色信号データの信号強度平均値（第１のピークに関する値、信号強度のピークに関する値）が最小となる（最も小さい）蛍光標識を抽出する（Ｓ７０１）。図１３に示す蛍光色信号データの例では、信号強度平均値５３３（ＩＮＴ（Ｐ３））、即ち、第３蛍光標識が抽出される。
　次に、ビニング領域調整処理部１０７は、ステップＳ７０１で抽出した蛍光標識が強くなる波長に該当する領域が大きくなるようにビン幅（ビン４００の大きさ）を拡大するビン幅拡大処理を行う（Ｓ７０２）。即ち、ビニング領域調整処理部１０７は、Ｓ７０１で抽出した蛍光標識についてピークの信号電荷積算値が大きくなるよう、ビン幅の拡大を行う。
　例えば、ビニング領域調整処理部１０７は、図９における第３蛍光標識（スペクトル５１３）のピークトップ部分（ビン値の集合のうち、最も大きな前記ビン値である最大ビン値）に相当するビン４００の幅を１０～８０％拡大する。さらに、ビニング領域調整処理部１０７は、拡大したビン４００に隣接するビン４００の幅をあわせて縮小する。このような処理が行われることで、ビン４００の幅拡大による他のビン４００への影響を抑えることができる。
　つまり、図９において、第３蛍光標識に該当する正規化後のスペクトル５１３はビン番号「７」がピークとなっている。従って、ステップＳ７０２においてビニング領域調整処理部１０７はビン番号「７」のビン４００のビン幅を拡大する。なお、このようなビン幅の拡大は、他の蛍光標識にも適用される。
　続いて、ビニング領域調整処理部１０７は、蛍光色信号データの信号強度平均値（第１のピークに関する値）が最大となる（最も大きい）蛍光標識を抽出する（Ｓ７０３）。図１３に示す蛍光色信号データの例では、信号強度平均値５３２（ＩＮＴ（Ｐ２））、即ち、第２蛍光標識が抽出される。
　そして、ビニング領域調整処理部１０７は、抽出した蛍光標識が強くなる波長に該当する領域が小さくなるようにビン幅（ビン４００の大きさ）を縮小するビン幅縮小処理を行う（Ｓ７０４）。即ち、ビニング領域調整処理部１０７は、ステップＳ７０３で抽出した蛍光標識についてピークの信号電荷積算値が小さくなるよう、ビン幅の縮小を行う。
　例えば、ビニング領域調整処理部１０７は、図９における第２蛍光標識（スペクトル５１２）のピークトップ部分（最大ビン値）に相当するビン番号を１０～８０％縮小する。さらに、ビニング領域調整処理部１０７は、縮小したビン４００に隣接するビン４００の幅を拡大する。このような処理が行われることで、ビン４００の幅拡大による他のビン４００への影響を抑えることができる。
　図９に示す例において、第２蛍光標識に該当する正規化後のスペクトル５１２はビン番号「５」がピークとなっている。従って、ステップＳ７０４においてビニング領域調整処理部１０７はビン番号「５」のビン４００のビン幅を縮小する。なお、このようなビン幅の縮小は、他の蛍光標識にも適用される。
　なお、ビニング領域調整処理部１０７は、ステップＳ７０４において、抽出した蛍光標識が強くなる波長に該当する領域を一部取得しないようビン幅を縮小してもよい。つまり、ビン４００の幅の縮小とはビン４００の削除を含んでもよい。例えば、ピークトップ部に属するビン４００は残し、ピークトップ部に隣接するビン４００が削除されるようにしてもよい。このような処理が行われることで、ビン４００の幅拡大による他のビン４００への影響を抑えることができる。
　そして、ビニング領域調整処理部１０７は、調整したビン幅を反映したビニングパターンを第２のビニングパターンとして生成する。そして、ビニング領域調整処理部１０７は、ビン幅を調整する前のビニングパターンを第１のビニングパターンとすると、第１のビニングパターンを第２のビニングパターンで更新する（ビニングパターンの更新：Ｓ７０５）。
　電気泳動データ処理装置１は更新されたビニングパターン（第２のビニングパターン）を用いて、図５のステップＳ２～Ｓ６の処理を繰り返し実行する。繰り返しは、蛍光色信号評価値が所定の閾値以上と判定処理部１０６によって判定されるまで続けられる。最終的に、判定処理部１０６によって蛍光色信号評価値が所定の閾値以上とされると、ビニングパターン出力部１０８が最終的なビニングパターンを外部出力する（図５のステップＳ８）。
　［操作画面］
　以下、図２を適宜参照しつつ、第１実施形態で表示される画面について説明する。なお、以下の図１５Ａ～図１５Ｄに示される画面６００，６１０，６２０は図２のステップＳ０で表示される画面である。
　図１５Ａは、メニュー画面６００の一例を示す図である。
　図１５Ａに示すように、メニュー画面６００には解析実行ボタン６０１（電気泳動装置による電気泳動の実行ボタンである電気泳動実行ボタン）、解析サンプル設定ボタン６０２、蛍光感度調整ボタン６０３（蛍光標識毎の感度調整の実行ボタンである感度調整実行ボタン）、メンテナンスボタン６０４を有する。
　入力装置１１４を介して、解析実行ボタン６０１が選択入力されると電気泳動によるサンプルの解析が開始される。
　解析サンプル設定ボタン６０２は、サンプルの設定を行うためのボタンである。
　また、入力装置１１４を介して、解析実行ボタン６０１とは別に表示されている蛍光感度調整ボタン６０３が選択入力されると、ビニング処理部１０２～ビニング領域調整処理部１０７による処理が開始される。
　そして、メンテナンスボタン６０４は電気泳動装置２のメンテナンスを行う際に選択入力されるボタンである。
　図１５Ａでは、蛍光感度調整が未完の状態で解析実行ボタン６０１が入力装置１１４（図２参照）によって選択入力された場合をマウスカーソルＭで表現している。、図１１のように各蛍光標識の強度がばらついた蛍光色信号データが取得される。蛍光感度調整が未完の状態とは蛍光感度調整ボタン６０３が選択入力されておらず、ビニング処理部１０２～ビニング領域調整処理部１０７による処理が開始されていない状態（ビン生成部、信号強度算出部、及び、調整部による処理が行われる前）である。
　また、蛍光感度調整が未完の状態で入力装置１１４を介して解析実行ボタン６０１が選択入力されると、図１５Ｂに示す、注意を促し、蛍光感度調整を促すダイアログ画面６１０（ビン生成部、信号強度算出部、及び、調整部による処理を促す表示）が表示される。
　そして、図１５Ｂに示すように、ダイアログ画面６１０にはＹＥＳボタン６１１、ＮＯボタン６１２が表示されている。
　ダイアログ画面６１０でＹＥＳボタン６１１が入力装置１１４を介して選択入力されると、電気泳動によるサンプルの解析が実行される。
　また、ダイアログ画面６１０でＮＯボタン６１２が入力装置１１４を介して（図１５ＢではマウスカーソルＭで表現）選択入力されると、図１５Ａに示すメニュー画面６００へ戻る。
　図１５Ｃは、蛍光感度調整ボタン６０３が入力装置１１４を介して（図１５ＣではマウスカーソルＭで表現）選択されている状態を示すメニュー画面６００を示す図である。
　なお、なお、図１５Ｃに示すメニュー画面６００の構成は図１５Ａと同様であるため、図１５Ｃにおいて図１５Ａと同様の符号を付し、説明を省略する。
　図１５Ｃに示すように、蛍光感度調整ボタン６０３が選択入力されると（入力部を介した感度調整実行ボタンの選択）、図１５Ｄに示す蛍光感度調整画面６２０に画面遷移する。
　蛍光感度調整画面６２０には、サンプル内容入力窓６２１及びセット確認ボタン６２２が表示されている。サンプル内容入力窓６２１には、ユーザが入力装置１１４を介して調整用サンプルの種類を入力、又は、プルダウンメニュー（不図示）によって選択する。調整用サンプルとは、複数の蛍光標識が付与されたＤＮＡ分子である。調整用サンプルを電気泳動装置２にセットすると、ユーザは入力装置１１４を介して、セットした調整用サンプルのサンプル内容入力窓６２１に対応付けられているセット確認ボタン６２２を選択入力する。
　このようにして、蛍光感度調整に必要なサンプルが電気泳動装置２にセットされた後、ユーザが開始ボタン６２３を選択入力することで、セットされた調整用サンプルを用いた図５に示す処理が開始される。このように、入力装置１１４（入力部）を介した蛍光感度調整ボタン６０３（感度調整実行ボタン）の選択により、図５のステップＳ１以下の処理が開始される。なお、図１５Ｄでは、ユーザによって開始ボタン６２３を選択入力されていることをマウスカーソルＭで表現している。
　なお、図１５Ｄに示すように複数の調整用サンプルがセット可能である。
　図１５Ａ～図１５Ｄに示す各画面６１０，６１０，６２０は入出力処理部１０９（図１参照）によって表示装置１１５（図２参照）に表示される。また、入力装置１１４（図２参照）を介して入力された情報を入出力処理部１０９が取得する。即ち、図１５Ｄに示す開始ボタン６２３の選択入力による感度調整開始指示を入出力処理部１０９が取得することで（入力部を介した感度調整実行ボタンの選択により）、入出力処理部１０９は信号電荷データ取得部１０１（図１参照）に処理開始を指示する。
　一般的な電気泳動システムＺでは、図１５Ａや、図１５Ｃに示すような蛍光感度調整ボタン６０３がメニュー画面６００に表示されることがない。また、一般的な電気泳動システムＺでは、図１５Ｂに示すダイアログ画面６１０や、図１５Ｄに示す蛍光感度調整画面６２０が表示されることがない。また、図１５Ａ～図１５Ｃに示す画面６００，６１０，６２０が表示されることにより、ユーザは容易に図５に示す処理を行うことができる。
　［蛍光色信号データ］
　図１６は、本実施形態に係る感度調整処理が完了した結果を示す蛍光色信号データの一例を示す図である。
　図１６は、蛍光感度調整が完了した状態で図１５Ａ及び図１５Ｃに示す解析実行ボタン６０１が選択入力された場合において最終的に表示装置１１５に表示される蛍光色信号データである。
　図１６における横軸及び縦軸は図１１と同様であるため、説明を省略する。
　図１６に示す信号強度５４１～５４４は、図１１に示す信号強度５２１～５２４に対応する蛍光標識の信号強度を示している。
　図１６では、図１１に示す信号強度５２１～５２４と比較して、それぞれの信号強度５４１～５４４が、ほぼ同じ強度となっている。
　特許文献１に記載の技術のように、等間隔でビニングすればデータ量の削減が可能である。しかし、蛍光標識の波長特性が異なるために、各蛍光標識の濃度比率が同じであったとしても蛍光色分離信号の強度にばらつきが生じる。このばらつきが大きいと検出できる蛍光標識の濃度レンジが狭くなる。そのため、適切なビニングパターンを調整する必要があるが、これまでは、適切なビニングパターンの調整が手作業で行われている。
　第１実施形態によれば、ＣＣＤ画素３０１の信号値を基に、電気泳動データ処理装置１が信号強度のばらつきを抑制するために最適なビニングパターンを検索し、出力する。これによって、ユーザの負担を軽減しつつ、ばらつきが抑えられた信号強度を確実に取得することができる。
　つまり、第１実施形態に係る電気泳動システムＺによって、図１６のように、それぞれの蛍光標識の信号強度のばらつきが抑えられた蛍光色信号データを取得することができる。
　また、図５に示すように、ステップＳ６で「Ｙｅｓ」が判定されるまで、ステップＳ２～Ｓ７が繰り返される。このようにすることで、デフォルトのビニングパターンがどのようなものであっても、最終的に信号強度のばらつきの抑制に最適なビニングパターンを得ることができる。
　このように、本実施形態によれば、使用される蛍光標識のセットに対して正確かつ可及的速やかに有効なビニングパターンを算出することが可能となり、蛍光標識の感度ばらつきを抑制することができる。
　特許文献２，３に記載の技術のように、Ｓ／Ｎ比を改善するようにビン４００の調整が行われても、蛍光標識の信号強度のばらつきが生じる場合がある。蛍光標識の信号強度のばらつきが生じると、データ分析の結果にもばらつきが生じるため、好ましくない。本実施形態では、Ｓ／Ｎ比の向上よりも蛍光標識の信号強度のばらつきを抑えることを優先している。このようにすることで、データ分析の結果のばらつきを抑えることができ、単にＳ／Ｎ比の向上を図るよりも、精度の高いデータ分析を行うことができる。
　＜第２実施形態＞
　次に、図１７及び図１８を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
　［システム構成］
　図１７は、第２実施形態に係る電気泳動システムＺａの構成例を示す図である。
　図１７において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１７において、図１と異なる点は電気泳動データ処理装置１ａに色変換行列評価処理部１２１が追加されている点である。色変換行列評価処理部１２１が行う処理については後記する。なお、色変換行列評価処理部１２１は図２に示す記憶装置１１３に格納されているプログラムがメモリ１１１にロードされ、ＣＰＵ１１２によって実行されることで具現化する。
　［全体処理］
　図１８は、第２実施形態で行われる電気泳動データ処理の一例を示すフローチャートである。
　図１８において図５と同様の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１８に示す処理が図５と異なる点はステップＳ５の後に色変換行列評価処理（Ｓ５Ａ）が加わっている点である。ステップＳ５Ａについては後記して説明する。また、ステップＳ６Ａ，Ｓ７Ａについては後記して説明する。
　［色変換行列評価処理］
　図１８のステップＳ５Ａ（色変換行列評価処理）について説明する。
　色変換行列評価処理部１２１（第２の評価値算出部）は色変換行列算出処理部１０３が算出する色変換行列「Ｃ」から色変換行列評価値（第２の評価値）を算出する。色変換行列評価式値として、例えば、色変換行列「Ｃ」の条件数を用いることができる。色変換行列を「Ｃ」とした場合、色変換行列「Ｃ」の条件数ｋ（Ｃ）、即ち、色変換行列評価値は色変換行列評価式である以下の式（１１）から算出される値である。もちろん色変換行列評価値には、式（４）に示す条件数以外の指標が用いられてもよい。なお、||Ｃ||はＣの２乗ノルム値を示している。このような色変換行列評価値は、式（２）における蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」（蛍光標識それぞれの信号強度）を算出する際の計算精度を示している。このように、色変換行列評価処理部１２１は、色変換行列を「Ｃ」（変換行列）を基に、蛍光標識由来の信号成分「Ｐ」（蛍光標識それぞれの信号強度）を算出する際の計算精度を示す色変換行列評価値（第２の評価値）を算出する。
　ｋ（Ｃ）＝||Ｃ－１||・||Ｃ||　・・・　（１１）
　そして、判定処理部１０６は、図１８のステップＳ６Ａで、蛍光色信号評価値及び色変換行列評価値を基にして、次処理をビニング領域調整処理（図１８のステップＳ７Ａ）、及び、ビニングパターン出力処理（図１８のステップＳ８）のどちらに遷移するかを判定する。図１８のステップＳ６において、蛍光色信号評価値及び色変換行列評価値のいずれか一方が所定の基準を満たさない場合（図１８のＳ６Ａ→Ｎｏ；第１の評価値及び第２の評価値が所定の条件を満たしている場合）、次処理はビニング調整処理（図１８のステップＳ７Ａ）にとなる。また、蛍光色信号評価値及び色変換行列評価値の双方が所定の基準を満たす場合（図１８のＳ６Ａ→Ｙｅｓ）、次処理はビニングパターン出力部１０８による処理（図１８のステップＳ８）になる。所定の基準は、例えば、所定の閾値以下となることである。
　図１８のステップＳ７Ａでは、ビニング領域調整処理部１０７は、図５のステップＳ７で行われる処理（ビン調整）に加え、計算精度を現在の計算精度より高める処理を行う。計算精度を高める処理とは、現在において単精度による計算が行われている場合、倍精度の計算に変更する等である。
　なお、第２実施形態では、図１８のステップＳ６Ａで蛍光色信号評価値と、色変換行列評価値とが同時に判定されているが、２段階に分けて判定されてもよい。即ち、ステップＳ６で蛍光色信号評価値が所定の閾値以上の場合（Ｓ６Ａ→Ｙｅｓ）、判定処理部１０６はプルアップ評価値が所定の閾値以上であるか否かを判定してもよい。そして、色変換行列評価値が所定の閾値未満の場合、ビニング領域調整部１０７（調整部）は計算精度を現在の計算精度より高める処理を行う。その後、電気泳動データ処理装置１はステップＳ２へ処理を戻す。
　一方、色変換行列評価値が所定の閾値以上の場合、ステップＳ８が行われる。
　第２実施形態によれば、計算精度の低下を抑制することができる。
　＜第３実施形態＞
　続いて、図１９～図２１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
　［システム構成］
　図１９は、第３実施形態に係る電気泳動システムＺｂの構成例を示す図である。
　図１９において、図１と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
　図１９に示す電気泳動システムＺｂにおいて、図１に示す電気泳動システムＺと異なる点は、電気泳動データ処理装置１ｂがプルアップ評価処理部１３１を有している点である。プルアップ評価処理部１３１が行う処理については後記する。なお、プルアップ評価処理部１３１は図２に示す記憶装置１１３に格納されているプログラムがメモリ１１１にロードされ、ＣＰＵ１１２によって実行されることで具現化する。
　［全体処理］
　図２０は、第３実施形態で行われる電気泳動データ処理の一例を示すフローチャートである。
　図２０において図５と同様の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
　図２０に示す処理が図５と異なる点はステップＳ５の後にプルアップ評価処理（Ｓ５Ｂ）が加わっている点である。ステップＳ５Ｂについては後記して説明する。また、ステップＳ６Ｂ，Ｓ７Ｂについては後記して説明する。
　［プルアップ評価処理］
　図２０のステップＳ５Ｂ（プルアップ評価処理）について説明する。
　プルアップ評価処理部１３１は色変換処理部１０４によって生成された蛍光色信号データからプルアップ評価値（第３の評価値）を算出する。蛍光色信号データでは色変換処理によって特定の蛍光標識の信号強度に他の蛍光標識の信号強度が重複する場合がある。主となる蛍光標識の信号強度をＩＮＴ（Ｍａｉｎ）とする。また、重複した他の（従の）蛍光標識の信号強度をＩＮＴ（Ｓｕｂ）とする。この場合、プルアップ評価値（Ｐｕｌｌｕｐ）は以下の式（２１）で示される。
　Ｐｕｌｌｕｐ＝ＩＮＴ（Ｓｕｂ）／ＩＮＴ（Ｍａｉｎ）　・・・　（５）
　［蛍光色信号データ］
　図２１は、プルアップが発生している蛍光色信号データの例を示す図である。
　図２１に示す横軸及び縦軸は図１１に示す横軸及び縦軸と同様であるため、説明を省略する。
　また、図２１において信号強度５４１～５４４は、図１１に示す信号強度５２１～５２４に相当する信号強度である。ちなみに、図２１に示す図では、メインの信号強度５４１～５４４は、既にばらつきが抑えられている状態である。
　図２１では、第２蛍光標識の信号強度（信号強度５４２：第１の蛍光標識における信号強度）に第１蛍光標識の信号強度５４１ａ（第２の蛍光標識における信号強度）が重複している。なお、第２蛍光標識の信号強度平均値はＩＮＴ（Ｍａｉｎ）＝１００００である。また、第１蛍光標識の信号強度平均値は、ＩＮＴ（Ｓｕｂ）＝２０００である。この場合、式（５）によって算出されるプルアップ評価値は０．２と算出される。なお、プルアップ評価処理部１３１は、重複している信号強度のうち、大きい方をメインと判定し、小さい方をサブと判定する。このように、プルアップ評価値はメインとなる信号強度（第１の蛍光標識）と、サブとなる信号強度（第１の蛍光標識）との比である。
　判定処理部１０６は、図２０のステップＳ６Ｂにおいて、蛍光色信号評価値及びプルアップ評価値を基にして判定を行う。判定とは、次処理をビニング領域調整処理（図２０のステップＳＢ７）に遷移するか、ビニングパターン出力処理（図２０のステップＳ８）に遷移するかの判定である。判定処理部１０６は、蛍光色信号評価値及びプルアップ評価値のいずれか一方が所定の基準を満たさない場合（図２０のＳ６Ｂ→Ｎｏ：所定の条件を満たしている場合）、次処理はビニング調整処理（図２０のステップＳ７Ｂ）になる。蛍光色信号評価値及びプルアップ評価値の双方が所定の基準を満たす場合（図２０のＳ６Ｂ→Ｙｅｓ）、次処理はビニングパターン出力部１０８による処理（図２０のステップＳ８）になる。所定の基準とは、例えば、所定の閾値以下となることである。
　図２０のステップＳ７Ｂでは、ビニング領域調整処理部１０７は、図５のステップＳ７で行われる処理（ビン調整）に加え、プルアップが生じているメインの蛍光標識（第１の蛍光標識）におけるピークの信号電荷積算値が小さくなるよう、ビン幅（ビン４００の大きさ）を縮小する。
　なお、第３実施形態では、図２０のステップＳ６Ｂで蛍光色信号評価値と、プルアップ評価値とが同時に判定されているが、２段階に分けて判定されてもよい。即ち、ステップＳ６Ｂで蛍光色信号評価値が所定の閾値以上の場合（Ｓ６Ｂ→Ｙｅｓ）、判定処理部１０６はプルアップ評価値が所定の閾値以上であるか否かを判定してもよい。そして、プルアップ評価値が所定の閾値未満の場合、ビニング領域調整処理部１０７はプルアップが生じているメインの蛍光標識における信号強度のピーク値近傍のビン４００を縮小する。また、ビニング領域調整処理部１０７は縮小したビン４００に隣接するビン４００を拡大する。その後、電気泳動データ処理装置１はステップＳ２へ処理が戻す。
　一方、プルアップ評価値が所定の閾値以上の場合、ステップＳ８が行われる。
　第３実施形態によれば、プルアップの影響を抑制することができる。
　また、電気泳動データ処理装置１が、図１７に示す色変換行列評価処理部１２１と図１９に示すプルアップ評価処理部１３１との双方を有してもよい。
　このような構成の場合、判定処理部１０６による判定処理（図５のステップＳ６に相当）において、蛍光色信号評価値、色変換行列評価値及びプルアップ評価値のうち、いずれか１つが所定の基準を満たしていない場合（図５のＳ６→Ｎｏに相当）、次処理はビニング調整処理（図５のステップＳ７に相当）に遷移する。また、蛍光色信号評価値、色変換行列評価値及びプルアップ評価値のすべてにおいて所定の基準を満たしている場合（図５のＳ６→Ｙｅｓに相当）、次処理はビニングパターン出力（図５のステップＳ８に相当）に遷移する。
　本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、前記した各構成、機能、各部１０１～１０８，１２１，１３１、記憶装置１１３等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図２に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ１１２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
　また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。
　１，１ａ，１ｂ　電気泳動データ処理装置
　２　　　電気泳動装置
　１０１　信号電荷データ取得部（取得部）
　１０２　ビニング処理部（ビン生成部）
　１０３　色変換行列算出処理部（ビン値抽出部）
　１０４　色変換処理部（信号強度算出部）
　１０５　色信号評価処理部（第１の評価値算出部）
　１０６　判定処理部
　１０７　ビニング領域調整処理部（調整部）
　１０８　ビニングパターン出力部
　１０９　入出力処理部（表示処理部）
　１１３　記憶装置
　１１４　入力装置（入力部）
　１１５　表示装置（表示部）
　１２１　色変換行列評価処理部（第２の評価値算出部）
　１３１　プルアップ評価処理部（第３の評価値算出部）
　２０１　波長分散部
　２０２　信号電荷取得部（撮像素子）
　２０３　信号電荷データ出力部
　３０１　ＣＣＤ画素
　４００，４０１～４０３，４１１～４３０　ビン
　５０１～５０４　ピーク（第２のピーク）
　５１１～５１４　スペクトル（第１のピークを含む）
　５２１～５２４，５４１～５４４，５４１ａ　信号強度
　５３１～５３４　信号強度平均値（第１のピークに関する値）
　６００　メニュー画面
　６０１　解析実行ボタン（電気泳動実行ボタン）
　６０２　解析サンプル設定ボタン
　６０３　蛍光感度調整ボタン
　６０４　メンテナンスボタン
　６１０　ダイアログ画面（ビン生成部、信号強度算出部、及び、調整部による処理を促す表示）
　６２０　蛍光感度調整画面
　６２１　サンプル内容入力窓
　６２２　セット確認ボタン
　６２３　開始ボタン
　Ｚ，Ｚａ，Ｚｂ　電気泳動システム
　Ｓ０　　画面表示処理（表示処理ステップ）
　Ｓ１　　信号電荷データの取得（取得ステップ）
　Ｓ２　　ビニング処理（ビン生成ステップ）
　Ｓ３　　色変換行列算出処理（ビン値抽出ステップ）
　Ｓ４　　色変換処理（信号強度算出ステップ）
　Ｓ５　　色信号評価処理（評価値算出ステップ）
　Ｓ７，Ｓ７Ａ，Ｓ７Ｂ　ビニング調整処理（調整ステップ）

Claims (8)

  1. 　サンプルとともに複数の蛍光標識が泳動されている電気泳動装置に備えられている、複数の撮像素子が前記蛍光標識による蛍光の波長成分毎の信号を検出することで、前記信号を電気信号に変換した画素データを出力すると、前記撮像素子から出力された前記画素データを前記撮像素子のそれぞれから取得する取得部と、
    　所定数の互いに隣接する前記画素データが有する値の積算値又は代表値を算出し、算出した前記積算値又は前記代表値をビン値とすることで、所定数の互いに隣接する前記画素データをまとめて１つのビンとするビン生成部と、
    　前記蛍光標識に由来する前記ビン値の集合を、それぞれの前記蛍光標識について抽出するビン値抽出部と、
    　抽出された前記ビン値の集合に基づいて、前記蛍光標識それぞれの信号強度を算出する信号強度算出部と、
    　前記蛍光標識それぞれについて前記信号強度のばらつきの度合いを示す評価値である第１の評価値を算出する第１の評価値算出部と、
    　前記第１の評価値が所定の条件を満たしている場合、信号強度のピークである第１のピークに関する値が最も大きい前記蛍光標識について、前記ビン値の集合のうち、最も大きな前記ビン値である最大ビン値を有する前記ビンの大きさを縮小し、前記第１のピークに関する値が最も小さい前記蛍光標識について、前記最大ビン値を有する前記ビンの大きさを拡大するビン調整を行う調整部と、
    　を有することを特徴とする電気泳動データ処理装置。
  2. 　前記ビン生成部は、前記ビンごとに前記画素データが有する値の積算値である信号電荷積算値を算出することで、前記ビン値を算出し、
    　前記ビン値抽出部は、
    　前記信号電荷積算値の時系列から前記蛍光標識に対応したピークである第２のピークを抽出し、当該第２のピーク毎に、前記第２のピークを構成する前記信号電荷積算値を抽出し、抽出した個々の前記第２のピークを行の成分、前記ビンを列の成分とし、個々の成分の値として前記信号電荷積算値を有する行列である変換行列を算出することで、前記蛍光標識に由来する前記ビン値の集合を抽出し、
    　前記信号強度算出部は、
    　前記信号電荷積算値の時系列を、前記蛍光のスキャン回数を行の成分、前記ビンを列の成分とし、個々の成分の値として前記信号電荷積算値を有する行列である信号電荷積算行列に、前記変換行列の逆行列を乗算することで、前記蛍光標識それぞれの信号強度の時系列を取得することにより、抽出された前記ビン値の集合に基づいて、前記蛍光標識それぞれの信号強度を算出する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動データ処理装置。
  3. 　前記変換行列を基に、前記蛍光標識それぞれの信号強度を算出する際の計算精度に関する評価値である第２の評価値を算出する第２の評価値算出部
    　を有し、
    　前記調整部は、
    　前記第１の評価値及び前記第２の評価値が所定の条件を満たしている場合、前記ビン調整に加え、前記計算精度を現在の計算精度より高める
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電気泳動データ処理装置。
  4. 　所定の前記蛍光標識である第１の蛍光標識における信号強度に、他の前記蛍光標識である第２の蛍光標識における信号強度が重複している場合、前記第１の蛍光標識における信号強度と、前記第２の蛍光標識における信号強度との比である第３の評価値を算出する第３の評価値算出部
    　を有し、
    　前記調整部は、
    　前記第１の評価値及び前記第３の評価値が所定の条件を満たしている場合、前記ビン調整に加え、前記第１の蛍光標識について前記最大ビン値に該当するビンの大きさを縮小する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動データ処理装置。
  5. 　サンプルとともに複数の蛍光標識が泳動されている電気泳動装置に備えられている、複数の撮像素子が前記蛍光標識による蛍光の波長成分毎の信号を検出することで、前記信号を電気信号に変換した画素データを出力すると、前記撮像素子から出力された前記画素データを前記撮像素子のそれぞれから取得する取得部と、
    　所定数の互いに隣接する前記画素データが有する値の積算値又は代表値を算出し、算出した前記積算値又は前記代表値をビン値とすることで、所定数の互いに隣接する前記画素データをまとめて１つのビンとするビン生成部と、
    　前記蛍光標識に由来する前記ビン値の集合を、それぞれの前記蛍光標識について抽出するビン値抽出部と、
    　抽出された前記ビン値の集合に基づいて、前記蛍光標識それぞれの信号強度を算出する信号強度算出部と、
    　前記蛍光標識それぞれについて前記信号強度のばらつきの度合いを示す評価値を算出する評価値算出部と、
    　前記評価値が所定の条件を満たしている場合、信号強度のピークに関する値が最も大きい前記蛍光標識について、前記ビン値の集合のうち、最も大きな前記ビン値である最大ビン値を有する前記ビンの大きさを縮小し、前記信号強度のピークに関する値が最も小さい前記蛍光標識について、前記最大ビン値を有する前記ビンの大きさを拡大するビン調整を行う調整部と、
    　蛍光標識毎の感度調整の実行ボタンである感度調整実行ボタンを表示部に表示する表示処理部と、
    　を有し、
    　入力部を介した前記感度調整実行ボタンの選択により、前記取得部、前記ビン生成部、前記ビン値抽出部、前記信号強度算出部、前記評価値算出部、及び、前記調整部による処理が実行される
    　ことを特徴とする電気泳動データ処理装置。
  6. 　前記表示部には、前記感度調整実行ボタンに加えて、前記電気泳動装置による電気泳動の実行ボタンである電気泳動実行ボタンが表示されており、
    　前記ビン生成部、前記信号強度算出部、及び、前記調整部による処理が行われる前に、前記入力部を介して前記電気泳動実行ボタンが選択されると、前記表示処理部は、前記表示部に、前記取得部、前記ビン生成部、前記ビン値抽出部、前記信号強度算出部、前記評価値算出部、及び、前記調整部による処理を促す表示を前記表示部に表示する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の電気泳動データ処理装置。
  7. 　蛍光標識毎の感度調整の実行ボタンである感度調整実行ボタンを表示部に表示する表示処理ステップと、
    　入力部を介した前記感度調整実行ボタンの選択により、サンプルとともに複数の蛍光標識が泳動されている電気泳動装置に備えられている、複数の撮像素子が前記蛍光標識による蛍光の波長成分毎の信号を検出することで、前記信号を電気信号に変換した画素データを出力すると、前記撮像素子から出力された前記画素データを前記撮像素子のそれぞれから取得する取得ステップと、
    　所定数の互いに隣接する前記画素データが有する値の積算値又は代表値を算出し、算出した前記積算値又は前記代表値をビン値とすることで、所定数の互いに隣接する前記画素データをまとめて１つのビンとするビン生成ステップと、
    　前記蛍光標識に由来する前記ビン値の集合を、それぞれの前記蛍光標識について抽出するビン値抽出ステップと、
    　抽出された前記ビン値の集合に基づいて、前記蛍光標識それぞれの信号強度を算出する信号強度算出部と、
    　前記蛍光標識それぞれについて前記信号強度のばらつきの度合いを示す評価値を算出する評価値算出ステップと、
    　前記第１の評価値が所定の条件を満たしている場合、信号強度のピークに関する値が最も大きい前記蛍光標識について、前記ビン値の集合のうち、最も大きな前記ビン値である最大ビン値を有する前記ビンの大きさを縮小し、前記信号強度のピークに関する値が最も小さい前記蛍光標識について、前記最大ビン値を有する前記ビンの大きさを拡大するビン調整を行う調整ステップと、
    　を実行することを特徴とする電気泳動データ処理方法。
  8. 　前記評価値が所定の条件を満たさないようになるまで、前記ビン生成ステップ、前記ビン値抽出ステップ、前記信号強度算出ステップ、前記評価値算出ステップ、及び、前記調整ステップが繰り返される
    　ことを特徴とする請求項７に記載の電気泳動データ処理方法。
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