WO2023223547A1 - 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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WO2023223547A1
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sample
fluorescent
color signal
electrophoresis
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尚哉 室岡
基博 山崎
周志 隅田
功 原浦
大輔 森島
利明 矢ノ倉
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis

Definitions

  • the present invention relates to techniques for an electrophoretic data processing device and an electrophoretic data processing method.
  • a capillary array electrophoresis device (hereinafter referred to as an electrophoresis device) that analyzes base sequence information of DNA (Deoxyribonucleic acid) is known.
  • an electrophoresis device a sample in which DNA has been given a plurality of fluorescent labels is electrophoresed inside a capillary.
  • excitation light is irradiated onto the detection region of the capillary, and fluorescence emitted by the fluorescent label is detected as a signal.
  • Fluorescence generated by a sample is separated in the wavelength direction and detected as a fluorescence signal by a device that converts an optical signal into an electrical signal for each wavelength region, such as a CCD (charge coupled device) element or a CMOS element.
  • CCD charge coupled device
  • Patent Document 1 describes "a fluorescence detection device that has a plurality of light-receiving surfaces where signal charges are generated by being irradiated with a fluorescence signal 405, and obtains the fluorescence signal intensity based on the plurality of signal charges generated on the light-receiving surface.
  • the fluorescence detection device 400 has hardware binning that obtains fluorescence signal intensity by converting a plurality of signal charges at once, and converting signal charges one by one into fluorescence signal intensity and detecting the converted fluorescence.
  • a capillary array electrophoresis device, a fluorescence detection device, and a method for acquiring fluorescence signal intensity are disclosed. (see summary).
  • a combination of a plurality of binning areas applied during binning is called a binning pattern.
  • the present invention was made in view of this background, and an object of the present invention is to support efficient analysis of electrophoresis results.
  • the present invention provides the first standard based on first signal charge data that is the result of electrophoresis regarding a first reference sample that is a sample for calibrating data using an actual sample.
  • a fluorescence spectrum calculation unit that calculates fluorescence spectrum data, which is data obtained by normalizing the wavelength spectrum related to the signal charge value of the fluorescent label used in the sample; Based on the second signal charge data that is the result of the electrophoresis regarding the reference sample No. 2 and the fluorescence spectrum data, second fluorescent color signal data that is time series information of the signal intensity of each of the fluorescent labels.
  • third signal charge data which is time series information of the signal intensity of each of the fluorescent labels.
  • a fluorescent color signal data calculation unit that calculates fluorescent color signal data; and in the second fluorescent color signal data, the signal intensity of the predetermined fluorescent label is used as a reference, and each of the fluorescent labels and the signal used as the reference are calculated.
  • an intensity correction coefficient calculation unit that calculates an intensity correction coefficient that is a ratio of the intensity to the intensity; and by multiplying each of the data of the fluorescent label of the third fluorescent color signal data by the corresponding intensity correction coefficient.
  • a color signal data calculation section that calculates color signal data, and an output section that outputs the color signal data.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of an electrophoresis system according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an electrophoresis device.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the capillary cathode end.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a detection section of an electrophoresis device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a cross section of a part of the detection section taken along a plane perpendicular to the capillary.
  • 3 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the electrophoresis apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of signal charge data.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of fluorescent color signal data.
  • 7 is a flowchart illustrating the procedure of processing performed by the intensity correction coefficient determination unit of the first embodiment.
  • FIG. 7 is another diagram showing an example of fluorescent color signal data.
  • 7 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the intensity adjustment processing section of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of color signal data.
  • FIG. 2 is a table (part 1) showing an example of intensity correction coefficients calculated based on evaluation values.
  • FIG. 12 is a table (part 2) showing an example of intensity correction coefficients calculated based on evaluation values.
  • FIG. 2 is a diagram (part 1) showing an example of a menu screen. It is a figure showing an example of an alert screen.
  • FIG. 2 is a diagram (part 2) showing an example of a menu screen.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a color intensity adjustment screen.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an electrophoresis system in a second embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of an electrophoresis data processing device.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of an electrophoresis system 1 according to a first embodiment.
  • the electrophoresis system 1 includes an electrophoresis device 100, an electrophoresis data processing device 200, and a display device 301.
  • the first sample is finally
  • the color signal data D050 of D001 is output.
  • the same type of plural fluorescent labels are attached to the first sample D001, the second sample D002, and the third sample D003.
  • the second sample D002, the third sample D003, and the first sample D001 are flowed in this order in each capillary 102 (see FIG. 2A) provided in the electrophoresis apparatus 100. It will be done. Further, the first sample D001, the second sample D002, and the third sample D003 may be collectively referred to as a sample.
  • the electrophoresis apparatus 100 performs electrophoresis on the sample and acquires signal charge data D011 to D013 (D010) of the first sample D001 to third sample D003, respectively.
  • the signal charge data D011 to D013 (D010) will be described later.
  • signal charge data (third signal charge data) D011 of the first sample D001 is obtained. . That is, the signal charge data D011 of the first sample D001 is the result of electrophoresis regarding the first sample D001.
  • the signal charge data D012 of the second sample D002 is the result of electrophoresis regarding the second sample D002.
  • the signal charge data D013 of the third sample D003 is the result of electrophoresis regarding the third sample D003.
  • the first sample D001 to be measured by the electrophoresis apparatus 100 is an actual sample of DNA molecules or reagents to which a plurality of fluorescent labels have been added.
  • a DNA molecule is used as the first sample D001, it is assumed that the DNA molecule has a fluorescent label attached to the base information (GATC) or a characteristic base sequence structure (for example, a portion where the same base sequence loops).
  • GATC base information
  • a characteristic base sequence structure for example, a portion where the same base sequence loops.
  • four types of fluorescent labels are used as the fluorescent labels.
  • the types of fluorescent labels used are not limited to four types.
  • a DNA molecule is used as an actual sample, it is appropriately referred to as a DNA sample.
  • the second sample D002 is used to calculate fluorescence spectrum data D020 (described later) (for example, a matrix standard).
  • the second sample D002 is a sample for calibrating data based on the first sample D001, which is an actual sample.
  • the second sample D002 is subjected to electrophoresis in advance before measurement using the first sample D001, which is an actual sample, and generally, fluorescence wavelength calibration is performed for the purpose of suppressing spurious signals. This is the sample used for this purpose.
  • This second sample D002 is also labeled with the same fluorescent labels as the first sample D001 (first to fourth fluorescent labels in this embodiment).
  • the electrophoresis result of the second sample D002 has independent peaks that do not overlap for each fluorescent label when observed by electrophoresis.
  • the third sample D003 is a sample for calculating the intensity correction coefficient D040 (described later) (a sample for determining the intensity correction coefficient).
  • the third sample D003 is a sample for evaluating the data from the first sample D001. To describe in detail, this sample is a sample in which the difference in luminance of the fluorescent label is reflected in the intensity of the fluorescent color signal, and has luminance similarity to the first sample D001.
  • an allelic ladder may be used, or a sample uniquely designated by the user may be used.
  • the allelic ladder is electrophoresed in advance before measurement using the first sample D001, which is an actual sample, and is a standard for the user to recognize how long the DNA molecules of the first sample D001 have. This is the sample.
  • the allelic ladder is labeled with the same fluorescent labels as the first sample D001 (first to fourth fluorescent labels in this embodiment), and in the electrophoresis results, each fluorescent label is labeled with a specific base length interval. It has the characteristic of producing a peak. Both the first sample D001 and the allelic ladder are electrically induced, and by comparing both the first sample D001 and the allelic ladder, we can determine how many base lengths the DNA molecules of the first sample D001 have. It is measured whether the
  • the electrophoresis data processing device 200 performs color intensity adjustment processing to equalize the fluorescent color signal intensities of the signal charge data D011 obtained from the electrophoresis device 100.
  • the electrophoresis data processing device 200 includes a fluorescence calibration section (fluorescence spectrum calculation section) 201, a color conversion processing section (fluorescence color signal data calculation section) 202, an intensity correction coefficient determination section (intensity correction coefficient calculation section) 203, and an intensity adjustment processing section. section (color signal data calculation section) 204.
  • the fluorescence calibration unit 201 calculates fluorescence spectrum data D020 based on the signal charge data D012 of the second sample D002, and sends it to the color conversion processing unit 202.
  • the fluorescence spectrum data D020 will be described later, but it is data obtained by normalizing the wavelength spectrum related to the signal charge value of the fluorescent label used in the second sample D002.
  • the color conversion processing unit 202 calculates fluorescent color signal data (second fluorescent color signal data) D033 (D030) of the third sample D003 based on the signal charge data D013 of the third sample D003 and the fluorescence spectrum matrix. do. Fluorescent color signal data D033 will be described later, but it is time series information of the signal intensity of each fluorescent label (fluorescent color signal intensity). Further, the color conversion processing unit 202 converts fluorescent color signal data (third fluorescent color signal data) D031 (D030) of the first sample D001 based on the signal charge data D011 of the first sample D001 and the fluorescence spectrum matrix. Calculate. The fluorescent color signal data D031 will be described later, but it is time series information of the signal intensity of each fluorescent label.
  • the intensity correction coefficient determining unit 203 uses the signal intensity of a predetermined fluorescent label as a reference in the fluorescent color signal data D033, and calculates an intensity correction coefficient D040 that is a ratio between each fluorescent label and the reference signal intensity.
  • the intensity correction coefficient D040 will be described later.
  • the intensity adjustment processing unit 204 calculates color signal data D050 by multiplying each of the fluorescent label data of the fluorescent color signal data D031 by the corresponding intensity correction coefficient D040.
  • the display device (output unit) 301 displays (outputs) the color signal data D050 etc. calculated by the intensity adjustment processing unit 204.
  • each part 201 to 204 is shown independently in FIG. 1, at least two of each part 201 to 204 may be integrated into one part. Furthermore, each of the units 201 to 204 may be configured to be processed by one or more central processing units (CPUs). Furthermore, in FIG. 1, all of the sections 201 to 204 are included in the electrophoretic data processing apparatus 200. However, the present invention is not limited thereto, and each of the units 201 to 204 may have one or more external components.
  • the electrophoresis data processing device 200 and the electrophoresis device 100 may be an integrated device. Alternatively, at least one of the units 201 to 204, such as the fluorescence calibration unit 201, may be installed outside the electrophoretic data processing apparatus 200.
  • FIG. 2A is a diagram showing a configuration example of the electrophoresis device 100.
  • the electrophoresis apparatus 100 includes a detection unit 150 for optically detecting a sample, a constant temperature bath 118 for keeping the capillary 102 at a constant temperature, and various containers transported to the cathode end of the capillary 102. It has a conveyor 125 for this purpose.
  • the electrophoresis apparatus 100 includes a high voltage power supply 104 for applying a high voltage to the capillary 102, a first ammeter 105 for detecting the current emitted from the high voltage power supply 104, and a first ammeter 105 for detecting the current flowing to the anode side electrode. It has a second ammeter 112. The second ammeter 112 is connected to a GND (Ground) electrode 111 installed in the anode buffer container 110. Further, the electrophoresis device 100 includes a capillary array 117 configured of one or more capillaries 102 and a pump section 103 for injecting a polymer into the capillaries 102.
  • the capillary array 117 is a replacement member that includes a plurality of (four in the example shown in FIG. 2A) capillaries 102, and includes a load header 129, a detection unit 150, and a capillary head.
  • the capillary array 117 is replaced and the length of the capillary 102 is adjusted.
  • the user replaces it with a new capillary array 117.
  • the capillary 102 which is an electrophoresis path that electrophoretically separates samples by allowing the samples to flow (the first sample D001, second sample D002, and third sample D003 flows), has an inner diameter of several tens to several hundred microns. It consists of a glass tube with an outer diameter of several hundred microns.
  • the surface of the capillary 102 is coated with polyimide to improve strength.
  • the detection unit 150 that is irradiated with the laser beam L (excitation light: dotted line arrow in FIG. 2A; see FIGS. 3A and 3B)
  • the polyimide coating of the capillary 102 is removed so that the internal light emitted easily leaks to the outside. It has a similar structure.
  • the inside of the capillary 102 is filled with a separation medium to provide a difference in migration speed during electrophoresis. Separation media can be both fluid and non-fluid, but in this embodiment a fluid polymer is used.
  • the detection unit 150 acquires sample-dependent information.
  • laser light L (see FIGS. 3A and 3B) is irradiated and continuously passes through all the capillaries 102. As described above, this laser light L generates fluorescence having a wavelength dependent on the fluorescent label attached to the sample. The sample is analyzed by detecting this fluorescence.
  • the capillary cathode ends 140 are each fixed through a metal hollow electrode 141, and the tip 142 of the capillary 102 extends from the hollow electrode 141 by about 0.5 mm.
  • the hollow electrodes 141 provided in each capillary 102 are all integrally attached to the load header 129 shown in FIG. 2A.
  • all the hollow electrodes 141 are connected to the high voltage power supply 104 via the load header 129.
  • the hollow electrode 141 operates as a cathode electrode when it is necessary to apply a voltage such as during electrophoresis or sample introduction.
  • the end (other end) of the capillary 102 opposite to the capillary cathode end 140 is bundled together by a capillary head (not shown). It is a member that can be attached and detached in a bundle and pressure-tight.
  • the capillary head can be connected to block 107 in a pressure-tight manner. Then, the new polymer is filled into the capillary 102 from the other end using the syringe 106 . It is desirable that the polymer filled in the capillary 102 be refilled every measurement to improve measurement performance.
  • the pump section 103 pressurizes the syringe 106.
  • the block 107 is a connecting portion for communicating the syringe 106, the capillary array 117, the anode buffer container 110, and the polymer container 109, respectively.
  • the light source 114 irradiates the detection unit 150 with laser light L (see FIGS. 3A and 3B). Note that the detection unit 150 will be described later.
  • the constant temperature bath 118 is covered with a heat insulating material to keep the inside at a constant temperature, and the temperature is controlled by a heating and cooling mechanism 120. Further, the fan 119 circulates and agitates the air in the thermostatic chamber to keep the temperature of the capillary array 117 uniform and constant in position.
  • the conveyor 125 is equipped with three electric motors and a linear actuator, and is movable in three axes: vertical, horizontal, and depth directions. Furthermore, at least one container can be placed on the moving stage 130 of the conveyor 125. Furthermore, the moving stage 130 is equipped with an electric grip 131, which can grip and release each container. Therefore, the buffer container 121, the cleaning container 122, the waste liquid container 123, and the sample container 124 can be transported to the capillary cathode end 140 as necessary. Note that unnecessary containers are stored in a predetermined storage space in the electrophoresis apparatus 100.
  • the electrophoresis device 100 is used while being connected to the electrophoresis data processing device 200 via a communication cable.
  • a user can control the functions possessed by the electrophoresis apparatus 100 using the electrophoresis data processing apparatus 200 and can send and receive data detected by the detection unit 150 of the electrophoresis apparatus 100.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration example of the detection unit 150 of the electrophoresis apparatus 100. Further, FIG. 3B is a schematic diagram of a cross section of a part of the detection unit 150 cut along a plane orthogonal to the capillary 102. Note that FIG. 2 will be referred to as appropriate.
  • the detection unit 150 includes a flat ceramic substrate 151, a lid 152, a shutter 154, an imaging optical lens 155, and an optical detector 156. As shown in FIG. 2A, the detection unit 150 detects the light emitted from the sample by the laser beam L emitted from the light source 114. Thereby, the fluorescence emitted by the fluorescent label in the DNA sample separated by electrophoresis is detected.
  • each capillary 102 is a quartz glass tube covered with a thin polymer film, but at the location corresponding to the opening 153 provided in the lid 152, the polymer coating is removed and the quartz is exposed. is in a state.
  • the inner diameter/outer diameter of the quartz tube is 50/323 ⁇ m
  • the outer diameter of the capillary 102 including the polymer thin film is 363 ⁇ m.
  • the laser beam L first irradiates the capillary 102 at the right end of the paper, and after passing through it, irradiates the next capillary 102. In this way, the laser beam L passes through the plurality of capillaries 102 one after another and is emitted from the capillary 102 at the opposite end. Since the capillary 102 has a cylindrical shape and is filled with polymer, it provides a light focusing function similar to that of a convex lens. This suppresses the divergence of the laser beam L.
  • the laser beam L is irradiated from one direction, but by irradiating the capillary array 117 with the laser beam L from both left and right directions, substantially all the capillaries 102 are irradiated with the laser beam L with uniform intensity. It can be irradiated. Therefore, the samples flowing through the 16 capillaries 102 can be detected simultaneously while maintaining high sensitivity.
  • the fluorescent label in the DNA sample By being irradiated with the laser light L, the fluorescent label in the DNA sample emits fluorescence. Fluorescence emitted from the fluorescent label passes through the opening 153 and is imaged on the optical detector 156 by the imaging optical lens 155. The optical detector 156 outputs the signal charge data D010 (see FIG. 1) described above.
  • the laser beam L continues to be output during the analysis, but the irradiation time of the laser beam L to the sample flowing inside the capillary 102 is controlled by the shutter 154.
  • the electrophoresis data processing device 200 controls the irradiation time to the capillary 102 by synchronizing the opening and closing of the shutter 154 and the timing of data acquisition by the optical detector 156. Further, the electrophoresis data processing device 20 controls the intensity of the laser beam L, etc. so that the acquired signal value of the optical detector 156 does not become saturated.
  • electrophoresis device 100 used in this embodiment does not have to have the configuration shown in FIGS. 2A to 3B.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the electrophoresis apparatus 100 of the first embodiment. Reference is made to FIGS. 1 and 2A as appropriate. Note that in the electrophoresis apparatus 100, each of the first sample D001, the second sample D002, and the third sample D003 is electrophoresed.
  • the electrophoresis device 100 outputs signal charge data D010 according to the processing flow shown in FIG. First, the electrophoresis apparatus 100 starts separating a sample into a predetermined base length by applying a voltage to the electrophoresis solvent (S101). At this time, the number of detection scans is initialized.
  • the number of detected scans is the number of scans, and is the number of times the shutter 154 in FIG. 3A is opened. Since the sample is flowing through the capillary 102, each time the shutter 154 opens, the substance flowing inside the capillary 102 at that time is detected. Scanning is preset to be performed a maximum number of times.
  • the electrophoresis apparatus 100 determines whether the number of detection scans is equal to or less than the maximum number of detections (S102). When the number of detection scans is equal to or less than the maximum number of detections (S102 ⁇ Yes), the light source 114 of the electrophoresis apparatus 100 irradiates the sample with excitation light (laser light L) to generate fluorescence (S103).
  • the detection unit 150 of the electrophoresis device 100 wavelength-disperses the generated fluorescence (S104).
  • a wavelength dispersion element such as a diffraction grating is used for wavelength dispersion at this time.
  • the detection unit 150 of the electrophoresis device 100 detects the generated fluorescence as a signal charge (S105).
  • a CCD (Charge Coupled Device) element, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) element, etc. provided in the optical detector 156 is used to detect fluorescence. In this embodiment, it is assumed that fluorescence detection using a CCD element is used. The CCD element performs detection for each dispersed wavelength.
  • steps S103 to S105 are performed an arbitrary number of times in time series as the electrophoresis elapses.
  • the electrophoresis apparatus 100 adds "1" to the number of detection scans (number of detection scans+1) (S106), and returns the process to step S102.
  • step S102 if the number of detection scans is greater than the maximum number of detections (S102 ⁇ No), the electrophoresis device 100 outputs the detected signal charges to the electrophoresis data processing device 200 as signal charge data D010 (S107).
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of signal charge data D010. Reference is made to FIG. 1 as appropriate.
  • the signal charge data D010 obtained by a plurality of detections by the electrophoresis apparatus 100 is shown in a graph as shown in FIG. 5, in which the vertical axis is the signal charge integrated value and the horizontal axis is the elapsed time of electrophoresis (the number of scans performed). It is expressed as FIG. 5 shows, for example, signal charge data D012 of the second sample D002.
  • the signal charge data D011 of the first sample D001 and the signal charge data D013 of the third sample D003 are also the same data as in FIG. 5, although the shapes of the graphs are different.
  • Each line on the graph indicates the wavelength range detected by each CCD element.
  • each of the CCD elements included in the optical detector 135 shown in FIGS. 2A and 3A detects fluorescence in a corresponding wavelength range. That is, each line on the graph shown in FIG. 5 corresponds to each CCD element. Further, each line shown in FIG. 5 is obtained by sequentially integrating signal charge values for each wavelength region.
  • peaks 401 to 404 corresponding to each fluorescent label are shown with respect to the elapsed time of electrophoresis.
  • peak 401 is derived from the first fluorescent label
  • peak 402 is derived from the second fluorescent label
  • peak 403 is derived from the third fluorescent label
  • peak 404 is derived from the fourth fluorescent label.
  • the signal charge data D010 is expressed by a matrix "F”, and is expressed by equation (1) where m is the number of wavelength regions and n is the number of scans performed.
  • i indicates the wavelength region (CCD element) and j indicates the elapsed time of electrophoresis.
  • Such signal charge data D010 is output for each of the first sample D001, second sample D002, and third sample D003. That is, the signal charge data D011 of the first sample D001, the signal charge data D012 of the second sample D002, and the signal charge data D013 of the third sample D003 in FIG. 1 are output, respectively.
  • the electrophoresis data processing device 200 uses the signal charge data D010 received from the electrophoresis device 100 to finally output color signal data D050 in which the luminance difference of the fluorescent labels has been corrected.
  • details of the processing performed in each section 201 to 204 of the electrophoretic data processing apparatus 200 will be described.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the fluorescence calibration unit 201 of the first embodiment. Reference is made to FIG. 1 as appropriate.
  • the fluorescence calibration unit 201 calculates fluorescence spectrum data D020 according to the flow shown in FIG. Note that steps S201 to S208 shown in FIG. 6 are fluorescence spectrum calculation steps.
  • the fluorescence calibration unit 201 acquires signal charge data D010 from the electrophoresis device 100 (S201).
  • the acquired signal charge data D010 is signal charge data D012 of the second sample D002 adjusted for wavelength calibration.
  • step S201 the number of peak detections is initialized.
  • the value of the number of detected peaks is set to "0".
  • the number of detected peaks is the number of detected peaks 401 to 404 shown in FIG. 5 (four in the example shown in FIG. 5).
  • the peak 401 shown in FIG. 5 is first detected, the number of detected peaks becomes "1" in step S206, and then, when the peak 402 is detected, the number of detected peaks becomes "2" in step S206.
  • the fluorescence calibration unit 201 determines whether the number of detected peaks in the signal charge data D012 is less than the number of fluorescent labels (S202).
  • the peak detection is performed by detecting whether the signal charge data D012 exceeds a predetermined threshold, the point at which the signal charge value changes from rising to falling, etc.
  • the number of fluorescent labels is the number of fluorescent labels used in the first sample D001, the second sample D002, and the third sample D003. In this embodiment, since the first to fourth fluorescent labels are used, the number of fluorescent labels is "4". Note that since the signal charge data D010 handled by the fluorescence calibration unit 201 is the signal charge data D010 of the second sample D002, the number of peaks 401 to 404 and the number of fluorescent labels match. In the signal charge data D011 of the first sample D001 and the signal charge data D013 of the third sample D003, the number of peaks and the number of fluorescent labels do not necessarily match.
  • the fluorescence calibration unit 201 extracts a peak position unique to the fluorescent label in the acquired signal charge data D012 (S203).
  • the peak position is extracted as the value of the elapsed time of electrophoresis corresponding to peaks 401 to 404 shown in FIG. For example, at the peak position of peak 401 in FIG. 5, the elapsed time of electrophoresis is approximately "23".
  • the fluorescence calibration unit 201 acquires the signal charge value of each wavelength region that constitutes the peak (S204). In other words, the fluorescence calibration unit 201 obtains the values of each CCD element at peaks 401 to 404 in FIG.
  • the fluorescence calibration unit 201 normalizes the acquired signal charge values in each wavelength region (S205). For example, the fluorescence calibration unit 201 may normalize using the maximum signal charge value in each wavelength region, or may normalize using the total value of the signal charge values in each wavelength region.
  • the fluorescence calibration unit 201 adds "1" to the number of detected peaks (number of detected peaks+1) (S206), and returns the process to step S202.
  • step S202 if the number of detected peaks is greater than the number of fluorescent labels (S202 ⁇ No), the fluorescence calibration unit 201 converts the signal charge values of each wavelength region at the peak of each fluorescent label into a matrix (S207). In step S207, the fluorescence calibration unit 201 converts each normalized wavelength component into a matrix of the number of fluorescent labels ⁇ wavelength information. Then, the fluorescence calibration unit 201 outputs the converted matrix to the color conversion processing unit 202 as fluorescence spectrum data D020 (S208). "S” indicating the fluorescence spectrum data D020 as a matrix is expressed by the following equation (2), where "m” is the number of wavelength regions, and "n” is the number of fluorescent labels. The meaning of each component in "S” will be described later.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of fluorescence spectrum data D020.
  • the fluorescence spectrum data D020 created by the fluorescence calibration unit 201 is represented by spectra 411 to 414 as shown in FIG. 7 when expressed as a graph with the horizontal axis as the wavelength region and the vertical axis as the normalized signal charge value. Ru.
  • a spectrum 411 shown by a solid line originates from the first fluorescent label
  • a spectrum 412 shown by a broken line originates from the second fluorescent label.
  • a spectrum 413 indicated by a broken line is derived from the third fluorescent label
  • a spectrum 414 indicated by a dashed-dotted line is derived from the fourth fluorescent label.
  • i in each component "S ij " of "S" in equation (2) corresponds to spectrum 411, spectrum 412, spectrum 413, and spectrum 414 in FIG. 7, respectively.
  • j corresponds to the wavelength range in FIG.
  • Such fluorescence spectrum data D020 shows wavelength domain spectra normalized to "1" for each of the peaks 401 to 404 shown in FIG. 5.
  • spectrum 411 shown in FIG. 7 shows a wavelength domain spectrum normalized to "1" at peak 401 in FIG.
  • a spectrum 412 shown in FIG. 7 shows a wavelength domain spectrum normalized to "1” at the peak 402 in FIG. 5.
  • a spectrum 413 shown in FIG. 7 shows a wavelength domain spectrum normalized to "1” at the peak 403 in FIG.
  • a spectrum 414 shown in FIG. 7 shows a wavelength domain spectrum normalized to "1" at the peak 404 in FIG.
  • the fluorescence spectrum data D020 is data obtained by normalizing the wavelength spectrum related to the signal charge value of the fluorescent label used in the second sample D002. Then, the fluorescence calibration unit 201 calculates fluorescence spectrum data D020 based on the signal charge data D12 of the second sample D002.
  • the fluorescence spectrum data D020 (“S" (formula (2))), which represents the spectra 411 to 414 shown in FIG. It can be said that it is a matrix of weight values shown in FIG. For example, it can be seen from the spectrum 412 in FIG. 7 that the wavelength region "540 nm" is important for the second fluorescent label.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the fluorescence calibration unit 201 of the first embodiment. Reference is made to FIG. 1 as appropriate.
  • the color conversion processing unit 202 converts the signal charge data D010 (D011, D013) into fluorescent color signal data D030 according to the flow shown in FIG. Note that steps S301 to S305 in FIG. 8 are fluorescence spectrum calculation steps.
  • the color conversion processing unit 202 acquires signal charge data D010 from the electrophoresis device 100 (S301). At this time, the signal charge data D010 acquired is the signal charge data D011 of the first sample D001 and the signal charge data D013 of the third sample D003. That is, the following steps S302 to S305 are performed for each of the signal charge data D011 of the first sample D001 and the signal charge data D013 of the third sample D003.
  • the color conversion processing unit 202 acquires fluorescence spectrum data D020 from the fluorescence calibration unit 201 (S302). Subsequently, the color conversion processing unit 202 calculates a pseudo-inverse matrix of the acquired fluorescence spectrum data D020 (S303). Further, the color conversion processing unit 202 multiplies the signal charge data D010 (each of the signal charge data D011 and D013) obtained in step S601 by the pseudo inverse matrix calculated in step S303 (S304). Finally, the color conversion processing section 202 outputs the result calculated in step S304 to the intensity correction coefficient determination section 203 and the intensity adjustment processing section 204 as fluorescent color signal data D030 (S305).
  • step S305 the color conversion processing section 202 outputs the fluorescent color signal data D031 of the first sample D001 to the intensity adjustment processing section 204. Then, in step S305, the color conversion processing section 202 outputs the fluorescent color signal data D033 of the third sample D003 to the intensity correction coefficient determining section 203.
  • the fluorescent color signal data D030 is actually output in the form of a matrix.
  • matrix "C” indicating the fluorescent color signal data D030 is expressed by the following equation (3).
  • the color conversion processing unit 202 uses the signal charge data D010 "F”, the pseudo inverse matrix “S -1 " of the fluorescence spectrum data D020, and the matrix "C” of the fluorescence color signal data D030. is expressed by the following equations (11) to (13). Note that the process performed in step S304 in FIG. 8 is the calculation shown in equation (13).
  • the color conversion processing unit 202 calculates the fluorescent color signal data D030 as a matrix "C” using equation (13). In this way, the color conversion processing unit 202 calculates the fluorescence color signal data D033 of the third sample D003 by multiplying the signal charge data D013 of the third sample D003 by the pseudo inverse matrix of the fluorescence spectrum data D020. do. Similarly, fluorescence color signal data D031 of the first sample D001 is calculated by multiplying the signal charge data D011 of the first sample D001 by the pseudo inverse matrix of the fluorescence spectrum data D020.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of fluorescent color signal data D030. Note that FIG. 9 shows fluorescent color signal data D033 generated based on signal charge data D013 of the third sample D003.
  • the fluorescent color signal data D033 of the first sample D001 is the same data as in FIG. 9, although the shape of the graph is different.
  • the matrix "C" of the fluorescent color signal data D030 calculated by the color conversion processing unit 202 is shown in a graph, the horizontal axis represents the elapsed time of electrophoresis (the number of scans performed (Scan Number)), and the vertical axis represents the fluorescent color signal intensity. This is expressed by graphs 421 to 424 shown in FIG. In FIG.
  • a graph 421 indicated by a solid line is derived from the first fluorescent label, and a graph 422 indicated by a broken line is derived from the second fluorescent label. Further, a graph 423 indicated by a broken line is derived from the third fluorescent label, and a graph 424 indicated by a two-dot chain line is derived from the fourth fluorescent label.
  • i corresponds to the graph 421, the graph 422, the graph 423, and the graph 424, respectively.
  • j corresponds to the horizontal axis (elapsed time of electrophoresis) in FIG. 9.
  • the color conversion processing unit 202 converts fluorescent color signal data (second fluorescent color signal data) D033 (D030) of the third sample D003 based on the signal charge data D013 of the third sample D003 and the fluorescence spectrum matrix. Calculate.
  • the fluorescent color signal data D033 will be described later, but it is time series information of the signal intensity of each fluorescent label.
  • the color conversion processing unit 202 converts fluorescent color signal data (third fluorescent color signal data) D031 (D030) of the first sample D001 based on the signal charge data D011 of the first sample D001 and the fluorescence spectrum matrix. Calculate.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the intensity correction coefficient determination unit 203 of the first embodiment. Reference is made to FIG. 1 as appropriate.
  • the intensity correction coefficient determination unit 203 calculates the intensity correction coefficient D040 according to the flow shown in FIG. Note that steps S401 to S408 in FIG. 10 are intensity correction coefficient calculation steps.
  • the intensity correction coefficient determining unit 203 acquires fluorescent color signal data D030 from the color conversion processing unit 202 (S401).
  • the fluorescent color signal data D030 used at this time is fluorescent color signal data D033 obtained by color-converting the signal charge data D013 of the third sample D003, which is a sample for determining the intensity correction coefficient, by the color conversion processing unit 202.
  • the number of evaluation values is initialized to "0" or the like.
  • the intensity correction coefficient determining unit 203 determines whether the number of evaluation values is less than the number of fluorescent labels (S402).
  • the number of evaluation values corresponds to the number of rows of the matrix "C” indicating the fluorescent color signal data D030 expressed by equation (3). For example, if the first row of matrix "C” has been processed, the number of evaluation values will be “1” in step S406. Similarly, if the second row of matrix "C” has been processed, the number of evaluation values becomes “2" in step S406. In this way, the intensity correction coefficient determination unit 203 performs the processes of steps S403 to S406 for each row of the matrix "C” shown by equation (3).
  • the number of fluorescent labels is the number of fluorescent labels used, and is "4" in the example shown in this embodiment.
  • the intensity correction coefficient determination unit 203 uses the acquired fluorescent color signal data D033 to extract the peak position of the fluorescent label to be processed. (S403). Subsequently, the intensity correction coefficient determining unit 203 acquires the fluorescent color signal intensity of the peak (peak position) extracted in step S403 (S404). In the example of FIG. 9, the peak position is the elapsed time corresponding to the highest fluorescent color signal intensity in each of the graphs 421 to 424. Then, the intensity correction coefficient determination unit 203 calculates an evaluation value from the fluorescent color signal intensity information acquired in step S404 (S405). The evaluation value will be described later.
  • the intensity correction coefficient determination unit 203 adds "1" to the number of evaluation values (number of evaluation values+1) (S406), and returns the process to step S402.
  • step S402 if the number of evaluation values is greater than or equal to the number of fluorescent labels (S402 ⁇ No), the intensity correction coefficient determining unit 203 calculates the relative ratio of the evaluation values of each fluorescent label (S407). The relative ratio will be described later. Then, the intensity correction coefficient determining unit 203 outputs the relative ratio calculated in step S407 to the intensity adjustment processing unit 204 as the intensity correction coefficient D040 (S408).
  • the average value of the fluorescent color signal intensity of each peak acquired in step S404 is used as the evaluation value calculated in step S405. That is, the intensity adjustment processing unit 204 calculates the evaluation value for each fluorescent label by calculating the average value of the peaks derived from each fluorescent label in the fluorescent color signal data D033 of the third sample D003.
  • FIG. 11 is another diagram showing an example of the fluorescent color signal data D030.
  • FIG. 9 shows an example in which one peak was detected for each fluorescent label
  • FIG. 11 shows an example in which two peaks were detected for each fluorescent label. That is, peak 421a and peak 421b are peaks corresponding to the first fluorescent label, and peak 422a and peak 422b are peaks corresponding to the second fluorescent label.
  • peak 423a and peak 423b are peaks corresponding to the third fluorescent label, and peak 424a and peak 424b are peaks corresponding to the fourth fluorescent label.
  • peak 421a and peak 421b are peaks corresponding to the first fluorescent label
  • peak 422a and peak 422b are peaks corresponding to the second fluorescent label
  • peak 423a and peak 423b are peaks corresponding to the third fluorescent label
  • peak 424a and peak 424b are peaks corresponding to the fourth fluorescent label.
  • the average value of the fluorescent color signal intensities of the peak 421a and the peak 421b is used as the evaluation value "C1" of the first fluorescent label. Further, when X peaks of the first fluorescent label are obtained, the average value of the X peaks becomes the evaluation value "C1". Regarding the evaluation values of the second to fourth fluorescent labels, the intensity correction coefficient determining unit 203 calculates the evaluation values "C2" to "C4" in the same manner as "C1".
  • the relative ratio calculated in step S407 is the ratio of the evaluation value of each fluorescent label with respect to the evaluation value of one fluorescent label.
  • the relative ratio of the first fluorescent label is "C1/C1”
  • the relative ratio of the first fluorescent label is "C1/C1”
  • the relative ratio of fluorescent labels is expressed as "C1/C2" (the ratio of the signal intensity of each fluorescent label to the reference).
  • the intensity correction determining unit 203 sets an arbitrary evaluation value among the calculated evaluation values as a reference evaluation value, and divides the reference evaluation value by each evaluation value to calculate the intensity correction coefficient D040. Calculated for each fluorescent label.
  • the intensity correction coefficient D040 is calculated based on the signal intensity of a predetermined fluorescent label (fluorescent color signal intensity) in the fluorescent color signal data D031 of the third sample D003, and This is the ratio of
  • FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of processing performed by the intensity adjustment processing unit 204 of the first embodiment.
  • the intensity adjustment processing unit 204 adjusts the fluorescent color signal data D031 to color signal data D050, which is data suitable for secondary analysis, according to the flow shown in FIG. Note that steps S501 to S503 in FIG. 12 are color signal data calculation steps, and step S504 is an output step.
  • the intensity adjustment processing section 204 acquires the fluorescent color signal data D031 of the first sample D001 from the color conversion processing section 202 (S501).
  • the intensity adjustment processing unit 204 obtains the intensity correction coefficient D040 from the intensity correction coefficient determination unit 203 (S502).
  • the intensity adjustment processing unit 204 multiplies each fluorescent label of the acquired fluorescent color signal data D031 by an intensity correction coefficient D040 (S503).
  • the intensity adjustment processing unit 204 multiplies each fluorescent label data of the fluorescent color signal data D031 by the corresponding intensity correction coefficient D040.
  • the intensity adjustment processing unit 204 calculates color signal data D050.
  • the intensity adjustment processing unit 204 outputs the result of the multiplication in step S503 to the display device 301 as color signal data D050 (S504).
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of color signal data D050.
  • FIG. 13 shows an example in which the intensity correction coefficient D040 is applied to the fluorescent color signal data D030 of the first sample D001.
  • the color signal data D050 output by the intensity adjustment processing unit 204 is as shown in FIG. 13, where the horizontal axis is the elapsed time of electrophoresis (the number of detection scans (Scan Number)) and the vertical axis is the corrected fluorescent color signal intensity. It is expressed by graphs 431 to 434. Note that, similarly to FIG. 9, FIG. 13 shows an example in which one peak is detected with one fluorescent label.
  • a graph 431 indicated by a solid line is derived from the first fluorescent label, and a graph 432 indicated by a broken line is derived from the second fluorescent label. Similarly, a graph 433 indicated by a broken line is derived from the third fluorescent label, and a graph 434 indicated by a two-dot chain line is derived from the fourth fluorescent label.
  • the fluorescent color signal intensities of each fluorescent label are adjusted so that the fluorescent color signal intensities become uniform.
  • fluorescence detection may be performed using the same light source 114 (see FIG. 2A) for a plurality of capillaries 102.
  • the processing by the intensity correction coefficient determination unit 203 and the intensity adjustment processing unit 204 according to the first embodiment is performed independently for each capillary 102.
  • FIG. 14A is a table showing examples of evaluation values for each capillary 102 and each fluorescent label.
  • FIGS. 14B and 14C are tables showing examples of intensity correction coefficients D040 calculated based on the evaluation values shown in FIG. 14A. “Capillary A” and “Capillary B” shown in FIGS. 14A to 14C are different capillaries 102.
  • the evaluation value for each fluorescent label in the fluorescent color signal data D033 of the third sample D003 becomes the numerical value shown in FIG. 14A.
  • the intensity correction coefficient D040 is expressed as shown in FIG. 14B.
  • the intensity correction coefficient D040 is calculated for both "capillary A” and "capillary B" using the third fluorescent label as a reference.
  • the intensity correction coefficient D040 may be determined based on the first fluorescent label for "capillary A" and the third fluorescent label for "capillary B". . In that case, the intensity correction coefficient D040 has a value as shown in FIG. 14C.
  • the processing by the intensity correction coefficient determining section 203 and the intensity adjustment processing section 204 is performed independently. By doing so, even if the second sample D002 and the third sample D003 are different samples or fluorescent labels are used, they will not affect each other's results.
  • FIG. 15A is a diagram showing an example of a menu screen 510
  • FIG. 15B is a diagram showing an example of an alert screen 520
  • FIG. 15C is a diagram showing an example of the menu screen 510
  • FIG. 15D is a diagram showing an example of the color intensity adjustment screen 530.
  • the menu screen 510 includes buttons for performing an analysis function and an intensity adjustment function. Specifically, as shown in FIG. 15A, an analysis execution button 511, an analysis sample setting button 512, a color intensity adjustment button 513, and a maintenance button 514 are displayed.
  • analysis execution button 511 analysis of the base sequence information of the DNA molecule, etc. is executed. That is, an analysis is performed regarding the signal charge data D011 of the first sample D001, which is an actual sample.
  • the selection input is performed via the input device 302 shown in FIG.
  • the analysis sample setting button 512 a setting screen regarding the first sample D001 etc. in which a plurality of fluorescent labels are added to the DNA molecule is displayed.
  • the color intensity adjustment button 513 a color intensity adjustment screen 530 (see FIG. 15D) for executing the color intensity adjustment process described in this embodiment is displayed.
  • the maintenance button 514 a maintenance execution screen (not shown) for the electrophoresis apparatus 100 is displayed.
  • the user can recognize the existence of the color intensity adjustment process. Further, as shown in FIG. 15B, a YES button 521 and a NO button 522 are displayed on the alert screen 520. When the user selects and inputs the NO button 522, the analysis is executed without performing the color intensity adjustment process. Further, when the user selects and inputs the YES button 521, the screen changes to a menu screen 510 as shown in FIG. 15C.
  • the color intensity adjustment screen 530 displays adjustment sample buttons 531a to 531d.
  • Each of the adjustment sample buttons 531a to 531d corresponds to the capillary 102. That is, the example shown in FIG. 15D describes an example in which the electrophoresis device 100 has four capillaries 102.
  • the adjustment sample is a sample for determining the intensity correction coefficient D040, and is the third sample D003 in the first embodiment.
  • the adjustment sample buttons 531c and 531d are blank. This indicates that the adjustment samples are set in the capillaries 102 corresponding to the adjustment sample buttons 531a and 531b, and the adjustment samples are not set in the capillaries 102 corresponding to the adjustment sample buttons 531c and 531d. .
  • a start button 533 is displayed on the color intensity adjustment screen 530. When the user selects and inputs the start button 533 after setting the adjustment sample in each capillary 102 to be used, the color intensity adjustment process is started. In this case, color intensity adjustment processing is performed at once for all capillaries 102 in which adjustment samples are set.
  • individual start buttons 532 are displayed in a form corresponding to each of the adjustment sample buttons 531.
  • color intensity adjustment processing is started for the corresponding capillary 102.
  • the color intensity adjustment process is started for the capillary 102 corresponding to the adjustment sample button 531a, and the color intensity adjustment process is not executed for the other capillaries 102.
  • the user is made aware of the existence of the color intensity adjustment process on the alert screen 520, but the presence or absence of the color intensity adjustment process is clearly stated in a document such as an instruction manual. It's okay.
  • the screens 510, 520, and 530 shown in FIGS. 15A to 15D are preferably displayed separately from the DNA analysis screen.
  • the first embodiment provides a technique for calculating an effective intensity correction coefficient D040 accurately and as quickly as possible for the set of fluorescent labels used and applying it to the analysis target. , sensitivity variations of fluorescent labels can be suppressed. This can support efficient analysis of electrophoresis results.
  • the allelic ladder for evaluating the DNA molecule length of the first sample D001 can be used to calculate the intensity correction coefficient D040.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of an electrophoresis system 1a in the second embodiment.
  • the intensity correction coefficient D040 is calculated based on the second sample D002 instead of the third sample D003 in the first embodiment.
  • the color signal data D050 of the first sample D001 is finally output using the first sample D001 and the second sample (first reference sample and second reference sample) D002, which are different from each other. do. Further, it is assumed that the first sample D001 and the second sample D002 are given the same type of fluorescent label.
  • the signal charge data D012 (D010) obtained from the second sample D002 used to calculate the fluorescence spectrum data D020 is input to the color conversion processing unit 202 as second signal data, and Fluorescent color signal data D032 (D030) of the second sample D002 is output.
  • the matrix standard is used as described above.
  • the intensity correction coefficient determination unit 203 calculates the intensity correction coefficient D040 based on the output fluorescent color signal data D032 of the second sample D002.
  • this calibration reagent is also used for intensity correction so that each color is adjusted to be uniform.
  • the intensity correction coefficient D040 is calculated from the second sample D002 such as a matrix standard without using the third sample D003, so that the number of samples used can be reduced compared to the first embodiment. .
  • the allelic ladder used as the third sample D003 in the first embodiment is also a sample that serves as a reference for the user to recognize how long the DNA molecules of the first sample D001 have. However, it was never used to correct the fluorescent color signal intensity.
  • the present embodiment is characterized in that variations in fluorescent color signal intensity are adjusted using such an allelic ladder, matrix standard, or the like.
  • the fluorescent color signal data D032 and D033 calculated from the second sample D002 such as a matrix standard and the third sample D003 such as an allelic ladder are used.
  • the present invention is not limited to this, and any reference sample for evaluating and calibrating data based on the first sample D001, which is an actual sample, may be used.
  • any reference sample having the following characteristics (A1) and (A2) may be used.
  • A1 The fluorescent label used for DNA sample electrophoresis and the fluorescent label used for calibration are of the same type.
  • A2 Fluorescent color signal intensities resulting from color conversion of fluorescence from fluorescent labels have a similar correlation (for example, correlation coefficient R>0.8) in the fluorescence intensity ratios between the fluorescent labels.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the electrophoresis data processing apparatus 200.
  • the electrophoretic data processing device 200 includes a memory 211 such as a RAM (Random Access Memory), an arithmetic device 212, a storage device 213, and a communication device 214.
  • the arithmetic device 212 includes a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like.
  • the storage device 213 is configured with an HDD (Hard Disk Drive), an SDD (Solid State Drive), or the like.
  • the communication device 214 transmits and receives data to and from the electrophoresis device 100 (see FIGS. 1 and 16).
  • the electrophoretic data processing device 200 is connected to a display device 301 such as a display, and an input device 302 including a keyboard, a mouse, and the like.
  • a program stored in the storage device 213 is loaded into the memory 211, and the loaded program is executed by the arithmetic unit 212.
  • the fluorescence calibration section 201, color conversion processing section 202, intensity correction coefficient determination section 203, and intensity adjustment processing section 204 shown in FIG. 1 and FIG. 17 are realized.
  • intensity correction coefficient determination unit 203 is assumed to be independently executed as a function different from the function of executing DNA analysis.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.
  • each of the above-described configurations, functions, etc. may be realized by software by the arithmetic unit 212 such as a CPU interpreting and executing programs for realizing the respective functions.
  • Information such as programs, tables, files, etc. that realize each function is stored in the memory 211, a recording device such as an SSD, an IC (Integrated Circuit) card, an SD It can be stored in a recording medium such as a (Secure Digital) card or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • control lines and information lines are shown that are considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown in the product. In reality, almost all configurations can be considered interconnected.

Abstract

効率的な電気泳動結果の解析を支援するため、第２試料（Ｄ００２）の信号電荷データ（Ｄ０１２）を基に、第２試料（Ｄ００２）の蛍光スペクトルデータ（Ｄ０２０）を算出する蛍光校正部（２０１）と、第３試料（Ｄ００３）の信号電荷データ（Ｄ０１３）と、蛍光スペクトルデータ（Ｄ０２０）とを基に、蛍光色信号データ（Ｄ０３３）と、第１試料（Ｄ００１）の信号電荷データ（Ｄ０１１）と、蛍光スペクトルデータ（Ｄ０２０）とを基に、蛍光色信号データ（Ｄ０３１）を算出する色変換処理部（２０２）と、蛍光色信号データ（Ｄ０３３）から強度補正係数（Ｄ０４０）を算出する強度補正係数決定部（２０３）と、蛍光色信号データ（Ｄ０３１）と、強度補正係数（Ｄ０４０）とによって、色信号データ（Ｄ０５０）を算出する強度調整処理部（２０４）と、色信号データ（Ｄ０５０）を出力する表示装置（３０１）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。
　ＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）の塩基配列情報を解析するキャピラリアレイ電気泳動装置（以下、電気泳動装置と称する）が知られている。電気泳動装置では、ＤＮＡに複数の蛍光標識を付与した試料がキャピラリの内部で電気泳動される。そして、電気泳動装置では、試料が電気泳動される際に、キャピラリの検出領域に励起光が照射され、蛍光標識によって発せられる蛍光が信号として検出される。試料が発生させる蛍光は波長方向に分光され、波長領域毎に光信号を電気信号に変換するデバイス、例えばＣＣＤ（Charge coupled device）素子や、ＣＭＯＳ素子によって蛍光信号として検出される。
　蛍光信号が取得される際、素子における複数の受光面（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又は小さくするビニング機能が知られている。例えば、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）。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
　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り、蛍光感度のばらつきを抑えなければ満足な解析結果を得ることができない。
　特許文献１に記載のビニング機能を有すれば、データ取得速度の向上及びＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。しかしながら、Ｓ／Ｎ比の向上を図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生じる蛍光感度のばらつきを防ぐための改良が必要となる。
　そのため、ビニング機能を有する場合、蛍光標識のセットに最適化したビニングパターンが適用されることで、蛍光感度のばらつきの抑制が行われていた。
　しかし、蛍光検出速度の向上や取得画素領域の縮小に当たり、ビニング機能を有さずともデータ取得可能な場合が発生している。このような場合、ビニング機能自身を有さないためにビニングパターンの適用で達成していた蛍光感度ばらつきの抑制が不可能となる。そのため、ビニングに依存しない蛍光感度のばらつき抑制方法が必要となっている。
　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、効率的な電気泳動結果の解析を支援することを課題とする。
　前記課題を解決するため、本発明は、実サンプルによるデータを校正するための試料である第１の基準試料に関する電気泳動の結果である第１の信号電荷データを基に、前記第１の基準試料に用いられている蛍光標識の信号電荷値に関する波長スペクトルを正規化したデータである蛍光スペクトルデータを算出する蛍光スペクトル算出部と、前記実サンプルによるデータを評価又は校正するための試料である第２の基準試料に関する前記電気泳動の結果である第２の信号電荷データと、前記蛍光スペクトルデータとを基に、それぞれの前記蛍光標識の信号強度の時系列情報である第２の蛍光色信号データを算出するとともに、前記実サンプルに関する前記電気泳動の結果である第３の信号電荷データと、前記蛍光スペクトルデータとを基に、それぞれの前記蛍光標識の信号強度の時系列情報である第３の蛍光色信号データを算出する蛍光色信号データ算出部と、前記第２の蛍光色信号データにおいて、所定の前記蛍光標識の信号強度を基準とし、それぞれの前記蛍光標識と、前記基準とした前記信号強度との比である強度補正係数を算出する強度補正係数算出部と、前記第３の蛍光色信号データの前記蛍光標識のデータのそれぞれに対して、対応する前記強度補正係数を乗算することによって、色信号データを算出する色信号データ算出部と、前記色信号データを出力する出力部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、効率的な電気泳動結果の解析を支援することができる。
第１実施形態に係る電気泳動システムの構成例を概略的意に示す図である。 電気泳動装置の構成例を示す図である。 キャピラリ陰極端の拡大図である。 電気泳動装置の検出部の構成例を示す図である。 検出部の一部をキャピラリに直交する面に沿って切断した断面の模式図である。 第１実施形態の電気泳動装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。 信号電荷データの例を示す図である。 第１実施形態の蛍光校正部が行う処理の手順を示すフローチャートである。 蛍光スペクトルデータの例を示す図である。 第１実施形態の蛍光校正部が行う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実施形態の強度補正係数決定部が行う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別の図である。 第１実施形態の強度調整処理部が行う処理の手順を示すフローチャートである。 色信号データの例を示す図である。 それぞれのキャピラリ、それぞれの蛍光標識における評価値の例を示す表である。 評価値を基に算出される強度補正係数の例を示す表（その１）である。 評価値を基に算出される強度補正係数の例を示す表（その２）である。 メニュー画面の例を示す図（その１）である。 アラート画面の例を示す図である。 メニュー画面の例を示す図（その２）である。 色強度調整画面の例を示す図である。 第２実施形態におけ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例を示す図である。
　次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　［第１実施形態］
　＜システム構成図＞
　図１は、第１実施形態に係る電気泳動システム１の構成例を概略的意に示す図である。
　電気泳動システム１は、電気泳動装置１００、電気泳動データ処理装置２００、及び、表示装置３０１を備える。
　第１実施形態では、それぞれ異なる第１試料（実サンプル）Ｄ００１、第２試料（第１の基準試料）Ｄ００２、第３試料（第２の基準試料）Ｄ００３を用いて、最終的に第１試料Ｄ００１の色信号データＤ０５０の出力が実施される。また、第１試料Ｄ００１、第２試料Ｄ００２、第３試料Ｄ００３には、同種かつ複数の蛍光標識が付与されている。なお、本実施形態では、第２試料Ｄ００２、第３試料Ｄ００３、第１試料Ｄ００１は、電気泳動装置１００に備えられている、キャピラリ１０２（図２Ａ参照）の１つ１つにおいて、この順に流される。また、第１試料Ｄ００１，第２試料Ｄ００２、第３試料Ｄ００３をまとめて試料と称することがある。
　電気泳動装置１００は、試料を電気泳動し、第１試料Ｄ００１～第３試料Ｄ００３それぞれの信号電荷データＤ０１１～Ｄ０１３（Ｄ０１０）を取得する。信号電荷データＤ０１１～Ｄ０１３（Ｄ０１０）については後記する。例えば、測定対象となるサンプル（実サンプル）である第１試料Ｄ００１が電気泳動装置１００で電気泳動されることにより、第１試料Ｄ００１の信号電荷データ（第３の信号電荷データ）Ｄ０１１が得られる。すなわち、第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１は、第１試料Ｄ００１に関する電気泳動の結果である。
　第２試料Ｄ００２の信号電荷データ（第１の信号電荷データ）Ｄ０１２、第３試料Ｄ００３の信号電荷データ（第２の信号電荷データ）Ｄ０１３も同様である。すなわち、第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ０１２は、第２試料Ｄ００２に関する電気泳動の結果である。そして、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３は、第３試料Ｄ００３に関する電気泳動の結果である。
　電気泳動装置１００の測定対象となる第１試料Ｄ００１は、複数の蛍光標識が付与されたＤＮＡ分子または試薬の実サンプルである。第１試料Ｄ００１としてＤＮＡ分子が用いられた場合、ＤＮＡ分子は塩基情報（ＧＡＴＣ）や特徴的な塩基配列構造（例えば、同じ塩基配列がループする箇所）に蛍光標識が付与されているものとする。本実施形態では、蛍光標識として４種類の蛍光標識（第１蛍光標識、第２蛍光標識、第３蛍光標識、第４蛍光標識）が用いられるものとする。ただし、用いられる蛍光標識の種類は４種類に限らない。また、実サンプルとしてＤＮＡ分子が用いられている場合、ＤＮＡサンプルと適宜称する。
　第２試料Ｄ００２は、後記する蛍光スペクトルデータＤ０２０を算出するために使用するもの（例えば、マトリクススタンダード）である。第２試料Ｄ００２は、実サンプルである第１試料Ｄ００１によるデータを校正するための試料である。詳細に記載すると、第２試料Ｄ００２は、実サンプルである第１試料Ｄ００１による測定の前段階で、事前に電気泳動され、一般的には、疑似信号の抑制を目的として蛍光の波長校正を行うために使用される試料である。この第２試料Ｄ００２も、第１試料Ｄ００１と同じ（本実施形態では第１蛍光標識～第４蛍光標識）蛍光標識で標識されている。第２試料Ｄ００２の電気泳動結果は、電気泳動で観測した際に蛍光標識毎に重複しない、独立したピークを有する。
　第３試料Ｄ００３は、後記する強度補正係数Ｄ０４０を算出するための試料（強度補正係数決定用の試料）である。第３試料Ｄ００３は、第１試料Ｄ００１によるデータを評価するための試料である。詳細に記載すると、蛍光標識の輝度差が蛍光色信号強度に反映されている試料であり、第１試料Ｄ００１との輝度類似性を持つものとする。例えば、第３試料Ｄ００３として、アレリックラダーが用いられてもよいし、ユーザが独自に指定した試料が用いられてもよい。アレリックラダーは、実サンプルである第１試料Ｄ００１による測定の前段階で事前に電気泳動され、第１試料Ｄ００１のＤＮＡ分子が、どの程度の長さを有するのかをユーザが認識するための基準となる試料である。アレリックラダーは、第１試料Ｄ００１と同じ（本実施形態では第１蛍光標識～第４蛍光標識）の蛍光標識で標識されており、電気泳動結果において、蛍光標識毎に特定の塩基長間隔でピークを生じるという特徴を有する。第１試料Ｄ００１と、アレリックラダーとの双方が電気誘導され、第１試料Ｄ００１と、アレリックラダーとの両者を比較することにより、第１試料Ｄ００１のＤＮＡ分子が、どの程度の塩基長を有するのかが測定される。
　電気泳動データ処理装置２００は、電気泳動装置１００から得られる信号電荷データＤ０１１の蛍光色信号強度を揃える色強度調整処理を行う。
　電気泳動データ処理装置２００は、蛍光校正部（蛍光スペクトル算出部）２０１、色変換処理部（蛍光色信号データ算出部）２０２、強度補正係数決定部（強度補正係数算出部）２０３、強度調整処理部（色信号データ算出部）２０４を備える。
　蛍光校正部２０１は、第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ０１２を基に、蛍光スペクトルデータＤ０２０を算出し、色変換処理部２０２へわたす。蛍光スペクトルデータＤ０２０については後記するが、第２試料Ｄ００２に用いられている蛍光標識の信号電荷値に関する波長スペクトルを正規化したデータである。
　色変換処理部２０２は、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３と、蛍光スペクトル行列とを基に、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データ（第２の蛍光色信号データ）Ｄ０３３（Ｄ０３０）を算出する。蛍光色信号データＤ０３３については後記するが、それぞれの蛍光標識の信号強度（蛍光色信号強度）の時系列情報である。さらに、色変換処理部２０２は、第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１と、蛍光スペクトル行列とを基に、第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データ（第３の蛍光色信号データ）Ｄ０３１（Ｄ０３０）を算出する。蛍光色信号データＤ０３１については後記するが、それぞれの蛍光標識の信号強度の時系列情報である。
　強度補正係数決定部２０３は、蛍光色信号データＤ０３３において、所定の蛍光標識の信号強度を基準とし、それぞれの蛍光標識と、基準とした信号強度との比である強度補正係数Ｄ０４０を算出する。強度補正係数Ｄ０４０については後記する。
　強度調整処理部２０４は、蛍光色信号データＤ０３１の蛍光標識のデータのそれぞれに対して、対応する強度補正係数Ｄ０４０を乗算することによって、色信号データＤ０５０を算出する。
　表示装置（出力部）３０１は、強度調整処理部２０４で算出された色信号データＤ０５０等を表示（出力）する。
　なお、図１では各部２０１～２０４は独立して記載しているが、各部２０１～２０４のうち、少なくとも２つが１つの部に統合されてもよい。また、各部２０１～２０４は１または複数の中央処理装置（ＣＰＵ）でその処理を行うように構成してもよい。
　さらに、図１では各部２０１～２０４のすべてが電気泳動データ処理装置２００に備えられている。しかし、これに限らず、各部２０１～２０４が、１または複数の構成要件を外部に有してもよい。例えば、電気泳動データ処理装置２００と電気泳動装置１００とが一体の装置であってもよい。あるいは、蛍光校正部２０１等といった各部２０１～２０４の少なくとも１つが電気泳動データ処理装置２００の外部に設置されてもよい。
　（電気泳動装置１００）
　図２Ａは、電気泳動装置１００の構成例を示す図である。
　図２Ａに示すように、電気泳動装置１００は、試料を光学的に検出するための検出部１５０、キャピラリ１０２を恒温に保つための恒温槽１１８、キャピラリ１０２の陰極端に様々な容器を搬送するための搬送機１２５を有する。さらに、電気泳動装置１００は、キャピラリ１０２に高電圧を加えるための高圧電源１０４、高圧電源１０４から発せられる電流を検出するための第１電流計１０５、陽極側電極に流れる電流を検出するための第２電流計１１２を有する。第２電流計１１２は陽極バッファ容器１１０に設置されているＧＮＤ（Ground）電極１１１に接続されている。また、電気泳動装置１００は、単数もしくは複数本のキャピラリ１０２により構成されるキャピラリアレイ１１７、キャピラリ１０２にポリマを注入するためのポンプ部１０３を有する。
　キャピラリアレイ１１７は、複数（図２Ａに示す例では４本）のキャピラリ１０２を含む交換部材であり、ロードヘッダ１２９，検出部１５０、及びキャピラリヘッドを含む。ユーザが測定手法を変更する場合、キャピラリアレイ１１７を置き換え、キャピラリ１０２の長さを調節する。また、キャピラリ１０２に破損や品質の劣化が見られたとき、ユーザは新品のキャピラリアレイ１１７に交換する。
　試料を流通させる（第１試料Ｄ００１、第２試料Ｄ００２、及び、第３試料Ｄ００３が流通する）ことで、試料を電気泳動分離する電気泳動路であるキャピラリ１０２は、内径数十～数百ミクロン，外形数百ミクロンのガラス管で構成されている。そしてキャピラリ１０２は、強度を向上させるために表面をポリイミドでコーティングしている。ただし、レーザ光Ｌ（励起光：図２Ａの点線矢印：図３Ａ及び図３Ｂ参照）が照射される検出部１５０では、内部の発光が外部に漏れやすいように、キャピラリ１０２のポリイミド被膜が除去された構造になっている。キャピラリ１０２の内部には、電気泳動時に泳動速度差を与えるための分離媒体が充填される。分離媒体は流動性と、非流動性の双方が存在するが、本実施形態では流動性のポリマを用いる。
　検出部１５０は、試料に依存した情報を取得する。電気泳動時、レーザ光Ｌ（図３Ａ、図３Ｂ参照）が照射され、すべてのキャピラリ１０２を連続して透過する。前記したように、このレーザ光Ｌにより、試料に付与されている蛍光標識に依存した波長を有する蛍光が生じる。この蛍光が検出されることにより、試料の分析が行われる。
　キャピラリ陰極端１４０は、図２Ｂに示すように、それぞれ金属製の中空電極１４１を通して固定されており、キャピラリ１０２の先端１４２が中空電極１４１から０.５ｍｍ程度延出している。また、それぞれのキャピラリ１０２に備えられている中空電極１４１は、すべてが一体となって図２Ａに示すロードヘッダ１２９に装着される。さらに、すべての中空電極１４１はロードヘッダ１２９を介して高圧電源１０４と接続している。そして、中空電極１４１は、電気泳動や試料導入等といった電圧を印加する必要がある際に陰極電極として動作する。
　キャピラリ陰極端１４０とは反対側のキャピラリ１０２の端部（他端部）は、図示しないキャピラリヘッドにより一つに束ねられている。束なり耐圧機密で着脱する部材である。キャピラリヘッドは、ブロック１０７に耐圧機密で接続できる。そして、シリンジ１０６により、他端部からキャピラリ１０２の内部に新規ポリマが充填される。キャピラリ１０２に充填されているポリマの詰め替えは、測定の性能を向上するために測定毎に実施されることが望ましい。
　ポンプ部１０３は、シリンジ１０６を加圧する。また、ブロック１０７は、シリンジ１０６，キャピラリアレイ１１７，陽極バッファ容器１１０、およびポリマ容器１０９をそれぞれ連通させるための接続部である。
　光源１１４は検出部１５０に対してレーザ光Ｌ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）を照射する。なお、検出部１５０については後記する。
　恒温槽１１８は、内部を一定の温度に保つために、断熱材で覆われ、加熱冷却機構１２０により温度が制御される。また、ファン１１９が恒温槽内の空気を循環及び攪拌させ、キャピラリアレイ１１７の温度を位置的に均一かつ一定に保つ。
　搬送機１２５は、３つの電動モータとリニアアクチュエータを備えており、上下，左右、および奥行き方向の３軸に移動可能である。また、搬送機１２５の移動ステージ１３０には少なくとも１つ以上の容器を載せることができる。さらに移動ステージ１３０には電動のグリップ１３１が備えられており、各容器を把持することや放すことができる。このため、バッファ容器１２１，洗浄容器１２２，廃液容器１２３及びサンプル容器１２４を必要に応じて、キャピラリ陰極端１４０まで搬送できる。なお、不必要な容器は、電気泳動装置１００における所定収容所に保管される。
　また、電気泳動装置１００は、電気泳動データ処理装置２００と通信ケーブルで接続された状態で使用される。ユーザは、電気泳動データ処理装置２００により電気泳動装置１００の保有する機能を制御し、電気泳動装置１００の検出部１５０で検出されるデータを授受できる。
　（検出部１５０）
　図３Ａは、電気泳動装置１００の検出部１５０の構成例を示す図である。また、図３Ｂは、検出部１５０の一部をキャピラリ１０２に直交する面に沿って切断した断面の模式図である。なお、図２を適宜参照する。
　検出部１５０は、平面セラミック基板１５１、蓋１５２、シャッタ１５４、結像用光学レンズ１５５、及び、光学検出器１５６を備える。
　図２Ａに示すように、検出部１５０は、光源１１４から射出されるレーザ光Ｌによる試料の発光を検出する。これにより、電気泳動により分離されたＤＮＡサンプル中の蛍光標識が発行する蛍光を検出する。
　図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、図２Ａとは異なり、１６本のキャピラリ１０２が、平面セラミック基板１５１の平坦な表面であるキャピラリ保持面上に並べて接着剤等で固定されることで、キャピラリアレイ１１７が形成されている。このようにして、複数のキャピラリ１０２においてレーザ光Ｌが照射される箇所近傍が、光学フラット平面に高さ数ミクロンの精度で配列固定されている。一本一本のキャピラリ１０２は石英のガラス管がポリマ薄膜で覆われたものであるが、蓋１５２に設けられている開口部１５３に該当する箇所では、ポリマ被膜が除去され、石英がむき出しの状態になっている。石英管の内径／外径は５０／３２３μｍ、ポリマ薄膜を含めたキャピラリ１０２の外径は３６３μｍである。
　前記したように、キャピラリ１０２は１６本である。図３Ｂに示すように、レーザ光Ｌは、先ず、紙面右端のキャピラリ１０２を照射し、それを通過すると、次のキャピラリ１０２を照射する。こうしてレーザ光Ｌは、複数のキャピラリ１０２を次々に通過し、反対側の端のキャピラリ１０２から射出される。キャピラリ１０２は円筒形状を有し、その中にポリマが充填されているため、凸レンズと同様な集光機能を提供する。これによりレーザ光Ｌの発散を抑制する。本実施形態では、レーザ光Ｌは一方向から照射されているが、レーザ光Ｌがキャピラリアレイ１１７に対して左右両方向から照射することにより、略すべてのキャピラリ１０２に、均一強度のレーザ光Ｌを照射させることができる。そのため、高感度を保ちながら１６本のキャピラリ１０２に流通している試料を同時に検出することができる。
　レーザ光Ｌが照射されることにより、ＤＮＡサンプル中の蛍光標識が蛍光を発光する。蛍光標識から発光した蛍光は、開口部１５３を通過し、結像用光学レンズ１５５によって光学検出器１５６に結像する。光学検出器１５６は、前記した信号電荷データＤ０１０（図１参照）を出力する。
　通常、レーザ光Ｌは、分析の間、出力されつづけるが、シャッタ１５４によってキャピラリ１０２の内部を流通している試料へのレーザ光Ｌの照射時間が制御されている。電気泳動データ処理装置２００（図１、図２Ａ参照）は、シャッタ１５４の開閉と光学検出器１５６のデータ取得のタイミングを同期させることにより、キャピラリ１０２への照射時間を制御している。また、電気泳動データ処理装置２０は、光学検出器１５６の取得信号値が、飽和しないようレーザ光Ｌの強度等を制御している。
　なお、本実施形態に用いられる電気泳動装置１００は図２Ａ～図３Ｂに示す構成を有していなくてもよい。
　（電気泳動装置１００による処理）
　図４は、第１実施形態の電気泳動装置１００が行う処理の手順を示すフローチャートである。適宜、図１及び図２Ａを参照する。なお、電気泳動装置１００では、第１試料Ｄ００１、第２試料Ｄ００２、第３試料Ｄ００３のそれぞれが電気泳動される。
　電気泳動装置１００は、図４で示す処理フローに従って信号電荷データＤ０１０を出力する。
　初めに、電気泳動装置１００は、電気泳動溶媒に電圧を印加することにより、試料を所定の塩基長で分離することを開始する（Ｓ１０１）。この際に検出スキャン数が初期化される。検出スキャン数とはスキャンされた数であり、図３Ａのシャッタ１５４が開く回数である。キャピラリ１０２には試料が流れているため、シャッタ１５４が開くたびに、その時点でキャピラリ１０２の内部を流通している物質が検出される。スキャンは検出最大数回行われるよう予め設定されている。
　そして、電気泳動装置１００は、検出スキャン数が検出最大数以下であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。
　検出スキャン数が検出最大数以下である場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、電気泳動装置１００の光源１１４は、励起光（レーザ光Ｌ）を試料に照射し、蛍光を発生させる（Ｓ１０３）。
　続けて、電気泳動装置１００の検出部１５０は、発生した蛍光を波長分散する（Ｓ１０４）。この際の波長分散には回折格子等の波長分光素子が用いられる。
　その後、電気泳動装置１００の検出部１５０は、発生した蛍光を信号電荷として検出する（Ｓ１０５）。蛍光の検出には光学検出器１５６に備えられているＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）素子等が用いられる。本実施形態では、ＣＣＤ素子による蛍光検出が用いられているものとする。ＣＣＤ素子は分散した波長毎に検出を行う。例えば、５００－５１０ｎｍ、５１０－５２０ｎｍ、．．、６９０－７００ｎｍの波長領域を、それぞれの波長領域に対応するＣＣＤ素子で信号検出するものとする。また、ステップＳ１０３～Ｓ１０５の処理は、電気泳動の経過時間に伴って時系列ごとに任意の回数だけ実施される。
　電気泳動装置１００は、検出スキャン数に「１」を加算（検出スキャン数＋１）し（Ｓ１０６）、ステップＳ１０２へ処理を戻す。
　ステップＳ１０２において、検出スキャン数が検出最大数より大きい場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、電気泳動装置１００は、検出された信号電荷を信号電荷データＤ０１０として電気泳動データ処理装置２００に出力する（Ｓ１０７）。
　（信号電荷データＤ０１０）
　図５は、信号電荷データＤ０１０の例を示す図である。適宜、図１を参照する。
　電気泳動装置１００によって複数の検出を実施した信号電荷データＤ０１０は、縦軸を信号電荷積算値、横軸を電気泳動の経過時間（実施スキャン数（Scan Number））とした図５のようなグラフで表現される。図５は、例えば、第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ０１２である。第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３も、グラフの形状が異なるものの、図５と同様のデータである。
　グラフ上の各線は各ＣＣＤ素子が検出する波長領域を示している。前記したように、図２Ａ、図３Ａに示す光学検出器１３５に備えられているＣＣＤ素子のそれぞれは対応する波長領域の蛍光を検出する。つまり、図５に示すグラフ上の各線は、それぞれのＣＣＤ素子に対応している。また、図５に示す各線は、それぞれの波長領域について信号電荷値を順に積算したものである。
　信号電荷データＤ０１０では、電気泳動の経過時間に対して、それぞれの蛍光標識に対応するピーク４０１～４０４が示される。例えば、ピーク４０１は第１蛍光標識に由来するものであり、ピーク４０２は第２蛍光標識に由来するものである。同様に、ピーク４０３は第３蛍光標識に由来するものであり、ピーク４０４は第４蛍光標識に由来するものである。
　信号電荷データＤ０１０は、行列「Ｆ」で表現され、波長領域数をｍ、実施されたスキャン数をｎとして式（１）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
 
　式（１）に示す行列「Ｆ」の各成分であるｆｉｊにおいて、ｉは波長領域（ＣＣＤ素子）、ｊは電気泳動の経過時間を示す。
　このような信号電荷データＤ０１０は、第１試料Ｄ００１、第２試料Ｄ００２、第３試料Ｄ００３のそれぞれについて出力される。つまり、図１の第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１、第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ０１２、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３のそれぞれとして出力される。
　電気泳動データ処理装置２００は、電気泳動装置１００から受け取った信号電荷データＤ０１０を用いて、最終的に蛍光標識の輝度差が補正された色信号データＤ０５０を出力する。以降では、電気泳動データ処理装置２００の各部２０１～２０４で行われる処理について詳細を記載する。
　＜色強度調整処理の具体的な処理＞
　（蛍光校正部２０１による処理）
　図６は、第１実施形態の蛍光校正部２０１が行う処理の手順を示すフローチャートである。適宜、図１を参照する。
　蛍光校正部２０１は、図６で示すフローに従って蛍光スペクトルデータＤ０２０を算出する。なお、図６に示すステップＳ２０１～Ｓ２０８は蛍光スペクトル算出ステップである。
　初めに、蛍光校正部２０１は、電気泳動装置１００から信号電荷データＤ０１０を取得する（Ｓ２０１）。取得される信号電荷データＤ０１０は、波長校正用に調整された第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ０１２である。
　また、ステップＳ２０１でピーク検出数の初期化が行われる。例えば、ピーク検出数の値が「０」に設定される。ピーク検出数は、検出された、図５に示すピーク４０１～４０４の数（図５に示す例では４つ）である。最初に図５に示すピーク４０１が検出されると、ステップＳ２０６でピーク検出数は「１」となり、次に、ピーク４０２が検出されると、ステップＳ２０６でピーク検出数は「２」となる。
　蛍光校正部２０１は、信号電荷データＤ０１２におけるピーク検出数が蛍光標識数未満であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。
　ピークの検出は、信号電荷データＤ０１２において、所定の閾値を超えたか否かや、信号電荷値が上昇から下降に転じた点等を検出することで行われる。蛍光標識数は、第１試料Ｄ００１、第２試料Ｄ００２、第３試料Ｄ００３で用いられている蛍光標識の数である。本実施形態では、第１蛍光標識～第４蛍光標識が用いられているので、蛍光標識数は「４」である。なお、蛍光校正部２０１で扱う信号電荷データＤ０１０は、第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ０１０であるため、ピーク４０１～４０４の数と蛍光標識数は一致する。第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１や、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３では、ピークの数と、蛍光標識数は必ずしも一致しない。
　ピーク検出数が蛍光標識数以下である場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、蛍光校正部２０１は、取得した信号電荷データＤ０１２において、蛍光標識特有のピーク位置を抽出する（Ｓ２０３）。ピーク位置は、図５に示すピーク４０１～４０４に相当する電気泳動の経過時間の値として抽出される。例えば、図５のピーク４０１のピーク位置は、電気泳動の経過時間が、およそ「２３」である。
　その後、蛍光校正部２０１は、ピークを構成する各波長領域の信号電荷値を取得する（Ｓ２０４）。換言すれば、蛍光校正部２０１は、図５のピーク４０１～４０４における各ＣＣＤ素子の値を取得する。
　続いて、蛍光校正部２０１は、取得した各波長領域の信号電荷値を正規化する（Ｓ２０５）。蛍光校正部２０１は、例えば、それぞれの波長領域での最大信号電荷値で正規化してもよいし、各波長領域の信号電荷値の合計値で正規化してもよい。
　そして、蛍光校正部２０１は、ピーク検出数に「１」を加算（ピーク検出数＋１）し（Ｓ２０６）、ステップＳ２０２へ処理を戻す。
　ステップＳ２０２で、ピーク検出数が蛍光標識数より大きい場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、蛍光校正部２０１は、各蛍光標識のピークにおいて、それぞれの波長領域の信号電荷値を行列に変換する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０７で、蛍光校正部２０１は、正規化した各波長成分を蛍光標識数×波長情報の行列に変換する。
　そして、蛍光校正部２０１は、変換した行列を蛍光スペクトルデータＤ０２０として色変換処理部２０２に出力する（Ｓ２０８）。蛍光スペクトルデータＤ０２０を行列として示す「Ｓ」は、波長領域数を「ｍ」、蛍光標識数を「ｎ」として、以下の式（２）で表現される。「Ｓ」における各成分の意味については後記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
 
　（蛍光スペクトルデータＤ０２０）
　図７は蛍光スペクトルデータＤ０２０の例を示す図である。
　蛍光校正部２０１によって作成された蛍光スペクトルデータＤ０２０は、横軸を波長領域、縦軸を正規化済の信号電荷値としたグラフで表現すると、図７に示すようなスペクトル４１１～４１４で表現される。図７において、実線で示されるスペクトル４１１は第１蛍光標識に由来するものであり、破線で示されるスペクトル４１２は第２蛍光標識に由来するものである。そして、破線で示されるスペクトル４１３は第３蛍光標識に由来するものであり、一点鎖線で示されるスペクトル４１４は第４蛍光標識に由来するものである。
　ちなみに、式（２）における「Ｓ」の各成分「Ｓｉｊ」のｉは図７のスペクトル４１１、スペクトル４１２、スペクトル４１３、スペクトル４１４のそれぞれに対応する。ｊは図７の波長領域に対応する。
　このような蛍光スペクトルデータＤ０２０は、図５に示すピーク４０１～４０４それぞれについて、「１」に正規化された波長領域スペクトルを示している。例えば、図７に示すスペクトル４１１は、図５のピーク４０１における、「１」に正規化された波長領域スペクトルを示す。また、図７に示すスペクトル４１２は、図５のピーク４０２における、「１」に正規化された波長領域スペクトルを示す。さらに、図７に示すスペクトル４１３は、図５のピーク４０３における、「１」に正規化された波長領域スペクトルを示す。そして、図７に示すスペクトル４１４は、図５のピーク４０４における、「１」に正規化された波長領域スペクトルを示す。
　このように、蛍光スペクトルデータＤ０２０は、第２試料Ｄ００２に用いられている蛍光標識の信号電荷値に関する波長スペクトルを正規化したデータである。そして、蛍光校正部２０１は、第２試料Ｄ００２の信号電荷データＤ１２を基に、蛍光スペクトルデータＤ０２０を算出する。
　また、図７に示すスペクトル４１１～４１４を行列で表現した蛍光スペクトルデータＤ０２０（「Ｓ」（式（２）））は、それぞれの蛍光標識について、どの波長領域が、どの程度重要であるのかを示す重み値の行列であるといえる。例えば、図７のスペクトル４１２から第２蛍光標識では、波長領域「５４０ｎｍ」が重要であることがわかる。
　（色変換処理部２０２による処理）
　図８は、第１実施形態の蛍光校正部２０１が行う処理の手順を示すフローチャートである。適宜、図１を参照する。
　色変換処理部２０２は、図８で示すフローに従って信号電荷データＤ０１０（Ｄ０１１，Ｄ０１３）を蛍光色信号データＤ０３０に変換する。なお、図８のステップＳ３０１～Ｓ３０５は蛍光スペクトル算出ステップである。
　初めに、色変換処理部２０２は、電気泳動装置１００から信号電荷データＤ０１０を取得する（Ｓ３０１）。このとき、取得される信号電荷データＤ０１０は第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１、及び、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３である。つまり、第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１、及び、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３のそれぞれについて以下のステップＳ３０２～Ｓ３０５の処理が行われる。
　次に、色変換処理部２０２は、蛍光校正部２０１から蛍光スペクトルデータＤ０２０を取得する（Ｓ３０２）。
　続けて、色変換処理部２０２は、取得した蛍光スペクトルデータＤ０２０の疑似逆行列を算出する（Ｓ３０３）。
　さらに、色変換処理部２０２は、ステップＳ６０１で取得した信号電荷データＤ０１０（信号電荷データＤ０１１，Ｄ０１３のそれぞれ）にステップＳ３０３で算出した疑似逆行列を乗算する（Ｓ３０４）。
　最後に、色変換処理部２０２は、ステップＳ３０４で算出さえた結果を蛍光色信号データＤ０３０として強度補正係数決定部２０３及び強度調整処理部２０４に出力する（Ｓ３０５）。ステップＳ３０５で、色変換処理部２０２は、第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データＤ０３１を強度調整処理部２０４に出力する。そして、ステップＳ３０５で、色変換処理部２０２は、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データＤ０３３を強度補正係数決定部２０３に出力する。
　蛍光色信号データＤ０３０は、実際には行列の形で出力される。蛍光標識数を「ｎ」、実施スキャン数を「ｍ」とすると、蛍光色信号データＤ０３０を示す行列「Ｃ」は以下の式（３）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
 
　色変換処理部２０２は、蛍光色信号データＤ０３０の算出に際して、信号電荷データＤ０１０「Ｆ」と蛍光スペクトルデータＤ０２０の疑似逆行列「Ｓ－１」、蛍光色信号データＤ０３０の行列「Ｃ」を用いて、以下の式（１１）～（１３）によって示される。なお、図８のステップＳ３０４で行われている処理は、式（１３）に示す計算である。
　Ｆ　＝　ＣＳ　・・・　（１１）
　ＦＳ－１　＝　ＣＳＳ－１　・・・　（１２）
　ＦＳ－１　＝　Ｃ　・・・　（１３）
　つまり、色変換処理部２０２は、式（１３）によって蛍光色信号データＤ０３０を行列「Ｃ」として算出する。このように、色変換処理部２０２は、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３に対して、蛍光スペクトルデータＤ０２０の疑似逆行列を乗算することにより、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データＤ０３３を算出する。同様に、第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１に対して、蛍光スペクトルデータＤ０２０の疑似逆行列を乗算することにより、第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データＤ０３１を算出する。
　（蛍光色信号データＤ０３０）
　図９は、蛍光色信号データＤ０３０の例を示す図である。なお、図９では、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３を基に生成された蛍光色信号データＤ０３３を示す。第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データＤ０３３は、図９とはグラフの形状が異なるものの、同様のデータである。
　色変換処理部２０２によって算出された蛍光色信号データＤ０３０の行列「Ｃ」をグラフで示すと、横軸を電気泳動の経過時間（実施スキャン数（Scan Number））、縦軸を蛍光色信号強度とした、図９に示すグラフ４２１～４２４で表現される。図９において、実線で示されるグラフ４２１は第１蛍光標識に由来するものであり、破線で示されるグラフ４２２は第２蛍光標識に由来するものである。また、破線で示されるグラフ４２３は第３蛍光標識に由来するものであり、二点鎖線で示されるグラフ４２４は第４蛍光標識に由来するものである。
　式（３）に示す蛍光色信号データＤ０３０「Ｃ」の成分「Ｃｉｊ」について、ｉはグラフ４２１、グラフ４２２、グラフ４２３、グラフ４２４のそれぞれに対応する。そして、ｊは、図９の横軸（電気泳動の経過時間）に対応する。
　図９に示すように蛍光色信号データＤ０３０では、図５に示すグラフ４２１～４２４から波長領域に関する情報が除かれ、それぞれの蛍光標識の信号強度（蛍光色信号強度）に関する情報となっている。このように算出された蛍光色信号データＤ０３０は、それぞれの蛍光標識の信号強度の時系列情報である。そして、色変換処理部２０２は、第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３と、蛍光スペクトル行列とを基に、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データ（第２の蛍光色信号データ）Ｄ０３３（Ｄ０３０）を算出する。蛍光色信号データＤ０３３については後記するが、それぞれの蛍光標識の信号強度の時系列情報である。さらに、色変換処理部２０２は、第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１と、蛍光スペクトル行列とを基に、第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データ（第３の蛍光色信号データ）Ｄ０３１（Ｄ０３０）を算出する。
　（強度補正係数決定部２０３による処理）
　図１０は、第１実施形態の強度補正係数決定部２０３が行う処理の手順を示すフローチャートである。適宜、図１を参照する。
　強度補正係数決定部２０３は、図１０で示すフローに従って強度補正係数Ｄ０４０を算出する。なお、図１０のステップＳ４０１～Ｓ４０８は強度補正係数算出ステップである。
　初めに、強度補正係数決定部２０３は、色変換処理部２０２から蛍光色信号データＤ０３０を取得する（Ｓ４０１）。この際に用いられる蛍光色信号データＤ０３０は、強度補正係数決定用の試料である第３試料Ｄ００３の信号電荷データＤ０１３を色変換処理部２０２で色変換した蛍光色信号データＤ０３３である。この際、評価値数が「０」等に初期化される。
　続いて、強度補正係数決定部２０３は、評価値数が蛍光標識数未満であるか否かを判定する（Ｓ４０２）。評価値数は、式（３）で示される蛍光色信号データＤ０３０を示す行列「Ｃ」の行の数に対応する。例えば、行列「Ｃ」の１行目について、処理されている場合、評価値数はステップＳ４０６において「１」となる。同様に、行列「Ｃ」の２行目について、処理されている場合、評価値数はステップＳ４０６において「２」となる。このように、強度補正係数決定部２０３は、式（３）で示される行列「Ｃ」の行毎にステップＳ４０３～Ｓ４０６の処理を行う。蛍光標識数は、前記したように、使用されている蛍光標識の数であり、本実施形態に示す例では「４」となる。
　評価値数が蛍光標識数未満である場合（Ｓ４０２→Ｙｅｓ）、強度補正係数決定部２０３は、取得した蛍光色信号データＤ０３３を用いて、処理対象となっている蛍光標識についてピーク位置を抽出する（Ｓ４０３）。
　続けて、強度補正係数決定部２０３は、ステップＳ４０３で抽出したピーク（ピーク位置）の蛍光色信号強度を取得する（Ｓ４０４）。ピーク位置とは、図９の例において、グラフ４２１～４２４それぞれにおけるもっとも高い蛍光色信号強度に対応する経過時間である。
　そして、強度補正係数決定部２０３は、ステップＳ４０４で取得された蛍光色信号強度の情報から評価値を算出する（Ｓ４０５）。評価値については後記する。
　また、強度補正係数決定部２０３は、評価値数に「１」を加算（評価値数＋１）し（Ｓ４０６）、ステップＳ４０２へ処理を戻す。
　ステップＳ４０２で、評価値数が蛍光標識数以上の場合（Ｓ４０２→Ｎｏ）、強度補正係数決定部２０３は、各蛍光標識の評価値の相対比を算出する（Ｓ４０７）。相対比については後記する。
　そして、強度補正係数決定部２０３は、ステップＳ４０７で算出した相対比を強度補正係数Ｄ０４０として、強度調整処理部２０４に出力する（Ｓ４０８）。
　ステップＳ４０５で算出される評価値として、ステップＳ４０４で取得されたピークそれぞれの蛍光色信号強度の平均値が用いられる。つまり、強度調整処理部２０４は、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データＤ０３３において、それぞれの蛍光標識に由来するピークの平均値を算出することで、蛍光標識それぞれについて評価値を算出する。
　図１１は、蛍光色信号データＤ０３０の例を示す別の図である。
　図９では、それぞれの蛍光標識に対して１つのピークが検出された例を示しているが、図１１では、それぞれの蛍光標識に対して２つのピークが検出された例を示す。すなわち、ピーク４２１ａ及びピーク４２１ｂは、第１蛍光標識に対応するピークであり、ピーク４２２ａ及びピーク４２２ｂは、第２蛍光標識に対応するピークである。同様に、ピーク４２３ａ及びピーク４２３ｂは、第３蛍光標識に対応するピークであり、ピーク４２４ａ及びピーク４２４ｂは、第４蛍光標識に対応するピークである。
　例えば、図１１に示す蛍光色信号から評価値を得る場合、第１蛍光標識の評価値「Ｃ１」は、ピーク４２１ａとピーク４２１ｂとの蛍光色信号強度の平均値が用いられる。また、第１蛍光標識のピークがＸ個得られる場合、このＸ個のピークの平均値が評価値「Ｃ１」となる。第２蛍光標識～第４蛍光標識それぞれの評価値に関しても、強度補正係数決定部２０３は、「Ｃ１」と同様の方法で評価値「Ｃ２」～「Ｃ４」を算出する。
　また、ステップＳ４０７で算出される相対比とは、ある一つの蛍光標識の評価値を基準としたときの各蛍光標識の評価値の比率である。例えば、評価値「Ｃ１」～「Ｃ４」を用いる場合、基準を「Ｃ１」（基準とした信号強度；基準評価値）とすると、第１蛍光標識の相対比は「Ｃ１／Ｃ１」、第２蛍光標識の相対比は「Ｃ１／Ｃ２」（それぞれの蛍光標識と、前記基準とした信号強度との比）で表現される。具体的には、強度補正決定部２０３は、算出された評価値のうち、任意の評価値を基準評価値とし、基準評価値を、それぞれの評価値で除算することにより、強度補正係数Ｄ０４０を蛍光標識毎に算出する。
　このように、強度補正係数Ｄ０４０は、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データＤ０３１において、所定の蛍光標識の信号強度（蛍光色信号強度）を基準とし、それぞれの蛍光標識と、基準とした信号強度との比である。
　（強度調整処理部２０４による処理）
　図１２は、第１実施形態の強度調整処理部２０４が行う処理の手順を示すフローチャートである。
　強度調整処理部２０４は、図１２で示すフローに従って蛍光色信号データＤ０３１を二次解析に適切なデータである色信号データＤ０５０に調整する。なお、図１２のステップＳ５０１～Ｓ５０３は色信号データ算出ステップであり、ステップＳ５０４は出力ステップである。
　初めに、強度調整処理部２０４は、色変換処理部２０２から第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データＤ０３１を取得する（Ｓ５０１）。
　次に、強度調整処理部２０４は、強度補正係数決定部２０３から強度補正係数Ｄ０４０を取得する（Ｓ５０２）。
　続けて、強度調整処理部２０４は、取得した蛍光色信号データＤ０３１の各蛍光標識に対して、強度補正係数Ｄ０４０を乗算する（Ｓ５０３）。強度調整処理部２０４は、蛍光色信号データＤ０３１の蛍光標識のデータのそれぞれに対して、対応する強度補正係数Ｄ０４０を乗算する。これにより、強度調整処理部２０４は、色信号データＤ０５０を算出する。
　最後に、強度調整処理部２０４は、ステップＳ５０３で乗算した結果を色信号データＤ０５０として表示装置３０１に出力する（Ｓ５０４）。
　図１３は、色信号データＤ０５０の例を示す図である。図１３は、強度補正係数Ｄ０４０を第１試料Ｄ００１の蛍光色信号データＤ０３０に適用した例を示している。
　強度調整処理部２０４によって出力される色信号データＤ０５０は、横軸を電気泳動の経過時間（検出スキャン数（Scan Number））、縦軸を補正された蛍光色信号強度とすると図１３に示すようなグラフ４３１～４３４で表現される。なお、図１３では、図９と同様、１つの蛍光標識で１つのピークが検出されている例を示している。実線で示されるグラフ４３１は第１蛍光標識に由来するものであり、破線で示されるグラフ４３２は第２蛍光標識に由来するものである。同様に、破線で示されるグラフ４３３は第３蛍光標識に由来するものであり、二点鎖線で示されるグラフ４３４は第４蛍光標識に由来するものである。
　図１３に例示するように、各蛍光標識の蛍光色信号強度が調整されて、蛍光色信号強度が揃った状態となる。
　＜強度補正係数Ｄ０４０の決定の独立性＞
　電気泳動装置１００では、複数のキャピラリ１０２に対して同じ光源１１４（図２Ａ参照）を用いて、蛍光検出を実施する場合が考えられる。その場合、第１実施形態に係る強度補正係数決定部２０３や、強度調整処理部２０４による処理はキャピラリ１０２毎に独立して実施される。
　図１４Ａは、それぞれのキャピラリ１０２、それぞれの蛍光標識における評価値の例を示す表である。また、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、図１４Ａに示す評価値を基に算出される強度補正係数Ｄ０４０の例を示す表である。
　図１４Ａ～図１４Ｃに示す「キャピラリＡ」、「キャピラリＢ」は、それぞれ異なるキャピラリ１０２である。
　それぞれのキャピラリ１０２について、第３試料Ｄ００３の蛍光色信号データＤ０３３において、それぞれの蛍光標識に関する評価値が、図１４Ａに示す数値となった場合について説明する。
　すべてのキャピラリ１０２について、第３蛍光標識を基準とした場合、強度補正係数Ｄ０４０は図１４Ｂのように表される。図１４Ｂでは、「キャピラリＡ」、「キャピラリＢ」共に第３蛍光標識を基準として強度補正係数Ｄ０４０が算出されている。しかし、図１４Ｂに示すように、基準となる蛍光標識をすべてのキャピラリ１０２で固定とする必要はない。例えば、図１４Ａに示すような評価値が得られる場合、「キャピラリＡ」では第１蛍光標識を基準とし、「キャピラリＢ」では第３蛍光標識を基準として強度補正係数Ｄ０４０が決定されてもよい。その場合、強度補正係数Ｄ０４０は図１４Ｃに示すような値となる。
　このように、強度補正係数Ｄ０４０を算出する際、どの蛍光標識を基準とするかは、任意に決定可能である。さらに、強度補正係数Ｄ００４による色信号データＤ０５０の算出もキャピラリ１０２毎に行われる。
　このように、キャピラリ１０２それぞれにおいて、強度補正係数決定部２０３や、強度調整処理部２０４による処理が独立に処理される。このようにすることで、第２試料Ｄ００２や、第３試料Ｄ００３が、互いに異なる試料や、蛍光標識が用いられていたとしても、互いの結果に影響を与えることがない。
　＜画面例＞
　次に、図１５Ａ～図１５Ｄを参照して、本実施形態における画面遷移例を説明する。
　図１５Ａはメニュー画面５１０の例を示す図であり、図１５Ｂはアラート画面５２０の例を示す図である。また、図１５Ｃは、メニュー画面５１０の例を示す図であり、図１５Ｄは色強度調整画面５３０の例を示す図である。
　メニュー画面５１０には解析実行する機能の他に強度調整機能を実施するボタンが配置されている。具体的には、図１５Ａに示すように、解析実行ボタン５１１、解析サンプル設定ボタン５１２、色強度調整ボタン５１３、メンテナンスボタン５１４が表示されている。ユーザが解析実行ボタン５１１を選択入力すると、ＤＮＡ分子の塩基配列情報等の解析が実行される。つまり、実サンプルである第１試料Ｄ００１の信号電荷データＤ０１１に関する解析が行われる。なお、選択入力は、図１７に示す入力装置３０２を介して行われる。ユーザが解析サンプル設定ボタン５１２を選択入力すると、ＤＮＡ分子に複数の蛍光標識を付与した第１試料Ｄ００１等に関する設定画面が表示される。ユーザが色強度調整ボタン５１３を選択入力すると、本実施形態で説明した色強度調整処理を実行するための色強度調整画面５３０（図１５Ｄ参照）が表示される。そして、ユーザがメンテナンスボタン５１４を選択入力すると、電気泳動装置１００のメンテナンス実行画面（不図示）が表示される。
　ここで、色強度調整処理が未完の状態で、ユーザが解析実行ボタン５１１を選択入力すると、図９に示すような、それぞれの蛍光標識の強度がばらついた蛍光色信号データＤ０３０が取得される。そこで、本実施形態では、色強度調整処理が未完の状態で、解析実行ボタン５１１が選択入力されると、実際の解析が実行される前に図１５Ｂのようなアラート画面５２０が表示される。アラート画面５２０には、色強度調整が行われていないことについて注意を促すダイアログ（警告情報）が表示される。つまり、強度補正係数Ｄ０４０が算出されていない状態で、信号電荷データＤ０１１に関する解析が行われようとした際、強度補正係数Ｄ０４０の算出が行われていない旨の警告情報が表示装置３０１に出力される。
　アラート画面５２０が表示されることにより、ユーザは色強度調整処理の存在を認識することができる。また、図１５Ｂに示すように、アラート画面５２０にはＹＥＳボタン５２１及びＮＯボタン５２２が表示されている。ユーザがＮＯボタン５２２を選択入力すると、色強度調整処理が行われない状態で解析が実行される。また、ユーザがＹＥＳボタン５２１を選択入力すると、図１５Ｃに示すようにメニュー画面５１０に遷移する。
　図１５Ｃに示すように、ユーザが色強度調整ボタン５１３を選択入力すると、図１５Ｄに示す色強度調整画面５３０に遷移する。色強度調整画面５３０には、調整用サンプルボタン５３１ａ～５３１ｄが表示されている。調整用サンプルボタン５３１ａ～５３１ｄのそれぞれはキャピラリ１０２に対応している。つまり、図１５Ｄに示す例では、電気泳動装置１００がキャピラリ１０２を４本有している例について記載している。ユーザが調整用サンプルボタン５３１ａ～５３１ｄのいずれかを選択入力すると、それぞれのキャピラリ１０２にセットされる調整用サンプルに関する情報の設定が可能となる。調整用サンプルとは、強度補正係数Ｄ０４０の決定用のサンプルであり、第１実施形態では第３試料Ｄ００３である。なお、図１５Ｃに示す例では、調整用サンプルボタン５３１ｃ，５３１ｄが空欄となっている。これは、調整用サンプルボタン５３１ａ，５３１ｂに対応するキャピラリ１０２に調整用サンプルがセットされ、調整用サンプルボタン５３１ｃ，５３１ｄに対応するキャピラリ１０２には調整用サンプルがセットされていないことを示している。また、色強度調整画面５３０には開始ボタン５３３が表示されている。調整用サンプルを、使用するそれぞれのキャピラリ１０２にセットした後に、ユーザが開始ボタン５３３を選択入力すると、色強度調整処理が開始される。この場合、調整用サンプルがセットされているキャピラリ１０２のすべてについて、色強度調整処理が一括で行われる。
　また、色強度調整画面５３０には、調整用サンプルボタン５３１のそれぞれに対応する形で個別開始ボタン５３２が表示されている。ユーザが個別開始ボタン５３２を選択入力すると、対応するキャピラリ１０２について色強度調整処理が開始される。例えば、ユーザが個別開始ボタン５３２ａを選択入力すると、調整用サンプルボタン５３１ａに対応するキャピラリ１０２について色強度調整処理が開始され、その他のキャピラリ１０２については色強度調整処理が実行されない。
　このように調整用サンプルを電気泳動装置１００にセットした後に開始ボタン５３３を押下することで、強度補正係数Ｄ０４０の算出が実施される。
　なお、本実施形態では、アラート画面５２０で色強度調整処理の存在がユーザに認識される形式となっているが、色強度調整処理の有無は取り扱い説明書等の文書形態で存在が明記されていてもよい。
　なお、図１５Ａ～図１５Ｄに示す各画面５１０，５２０，５３０は、ＤＮＡの解析画面とは別に表示されることが望ましい。
　電気泳動で得られたＤＮＡサンプル（第１試料Ｄ００１）は、各色が揃うようにデータ取得される必要がある。これまででは、ビニング時のパラメータを測定前に事前に調整する必要があり、新規試薬を電気泳動装置１００に利用することを難しくする要因のひとつとなっていた。本実施形態によれば、アレリックラダー等の既存の第３試料Ｄ００３を用いることで、ビニングに依存することなく、第１試料Ｄ００１の蛍光色信号強度のばらつきを抑えることができる。さらには、光学検出器１５６のＣＣＤ素子の最大許容強度を超過しないように蛍光標識間の蛍光色信号強度をそろえることができる。このように、第１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、及び、可及的速やかに有効な強度補正係数Ｄ０４０を算出して解析対象に適用する技術を提供し、蛍光標識の感度ばらつきを抑制することができる。これにより、効率的な電気泳動結果の解析を支援することができる。
　また、アレリックラダーを第３試料Ｄ００３として用いることにより、第１試料Ｄ００１のＤＮＡ分子長を評価するアレリックラダーを強度補正係数Ｄ０４０の算出に利用することができる。
　［第２実施形態］
　図１６は、第２実施形態における電気泳動システム１ａの構成例を示す図である。
　第２実施形態では、第１実施形態における第３試料Ｄ００３の代わりに第２試料Ｄ００２を基に強度補正係数Ｄ０４０が算出される。
　電気泳動システム１ａでは、それぞれ異なる第１試料Ｄ００１、第２試料（第１の基準試料及び第２の基準試料）Ｄ００２を用いて、最終的に第１試料Ｄ００１の色信号データＤ０５０の出力を実施する。また、第１試料Ｄ００１、第２試料Ｄ００２には、同種の蛍光標識が付与されているものとする。
　第２実施形態の構成では、蛍光スペクトルデータＤ０２０を算出するために使用した第２試料Ｄ００２から得られる信号電荷データＤ０１２（Ｄ０１０）が第２の信号データとして色変換処理部２０２に入力され、第２試料Ｄ００２の蛍光色信号データＤ０３２（Ｄ０３０）が出力されている。第２試料Ｄ００２として、前記したようにマトリクススタンダードが用いられる。そして、出力された第２試料Ｄ００２の蛍光色信号データＤ０３２を基に、強度補正係数決定部２０３が強度補正係数Ｄ０４０を算出する。
　蛍光色信号強度を調整するのとは別に蛍光の疑似信号発生を抑制するのを目的とした蛍光校正試薬であるマトリクススタンダードを使用する必要があった。このマトリクススタンダードは本来、疑似信号抑制のためだけに使用されてきたものである。しかし、強度比率に注目するとＤＮＡサンプルから得られる信号と、マトリクススタンダードから得られる信号との強度比率が同じであることを発明者は見出した。第２実施形態では、この校正試薬を強度補正にも使用することで各色が揃うように調整する。
　第２実施形態によれば、第３試料Ｄ００３を用いず、マトリクススタンダード等の第２試料Ｄ００２から強度補正係数Ｄ０４０が算出されることにより、用いる試料の数を第１実施形態より減らすことができる。
　これまでマトリクススタンダードは、例えば、国際公開第２０１４／１８８８８７に示すように、波長方向、周波数方向の調整に用いられるものであり、蛍光色信号強度の調整に用いられることはなかった。同様に、第１実施形態で第３試料Ｄ００３として用いられているアレリックラダーも第１試料Ｄ００１のＤＮＡ分子が、どの程度の長さを有するのかをユーザが認識するための基準となる試料であり、蛍光色信号強度の補正に用いられることはなかった。本実施形態では、このようなアレリックラダーや、マトリクススタンダード等を用いて、蛍光色信号強度のばらつき調整を行う点が特徴である。
　なお、本実施形態では、強度補正係数Ｄ０４０を算出する際、マトリックススタンダード等の第２試料Ｄ００２や、アレリックラダー等の第３試料Ｄ００３から算出される蛍光色信号データＤ０３２，Ｄ０３３が用いられている。しかし、これに限らず、実サンプルである第１試料Ｄ００１によるデータを評価、校正するための基準試料であればよい。
　具体的には、以下の（Ａ１）かつ（Ａ２）の特徴を有する基準試料であればよい。
　（Ａ１）ＤＮＡサンプルの電気泳動に用いる蛍光標識と、校正に用いる蛍光標識とが同種でる。
　（Ａ２）蛍光標識による蛍光を色変換した蛍光色信号強度についての蛍光標識間の蛍光強度比率が似たような相関（例えば相関係数Ｒ＞０．８）を有する。
　［ハードウェア構成］
　図１７は、電気泳動データ処理装置２００のハードウェア構成例を示す図である。
　電気泳動データ処理装置２００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ２１１、演算装置２１２、記憶装置２１３、通信装置２１４を備えている。演算装置２１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等で構成される。また、記憶装置２１３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＳＤＤ（Solid State Drive）等で構成される。そして、通信装置２１４は、電気泳動装置１００（図１、図１６参照）とデータの送受信を行う。さらに、電気泳動データ処理装置２００には、ディスプレイ等の表示装置３０１や、キーボード、マウス等で構成される入力装置３０２が接続されている。
　記憶装置２１３に格納されているプログラムがメモリ２１１にロードされ、ロードされたプログラムが演算装置２１２によって実行される。これにより、図１や、図１７に示す蛍光校正部２０１、色変換処理部２０２、強度補正係数決定部２０３、強度調整処理部２０４が具現化する。
　なお、強度補正係数決定部２０３は、ＤＮＡ解析を実行する機能とは、別の機能として独自に実行されるものとする。
　なお、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２０１～２０４、記憶装置２１３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１７で示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ等の演算装置２１２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、図１７に示すようにＨＤに格納すること以外に、メモリ２１１や、ＳＳＤ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　　　電気泳動システム
　１ａ　　電気泳動システム
　１００　電気泳動装置
　１０２　キャピラリ
　１５０　検出部
　２００　電気泳動データ処理装置
　２０１　蛍光校正部（蛍光スペクトル算出部）
　２０２　色変換処理部（蛍光色信号データ算出部）
　２０３　強度補正係数決定部（強度補正係数算出部）
　２０４　強度調整処理部（色信号データ算出部）
　３０１　表示装置（出力部）
　５１０　メニュー画面
　５１１　解析実行ボタン
　５１２　解析サンプル設定ボタン
　５１３　色強度調整ボタン
　５２０　アラート画面（警告情報が表示）
　５３０　色強度調整画面
　５３１　調整用サンプルボタン
　５３１ａ　調整用サンプルボタン
　５３１ｂ　調整用サンプルボタン
　５３１ｃ　調整用サンプルボタン
　５３１ｄ　調整用サンプルボタン
　Ｄ００１　第１試料（実サンプル，蛍光標識が含まれる）
　Ｄ００２　第２試料（第１の基準試料，蛍光標識が含まれる）
　Ｄ００３　第３試料（第２の基準試料，蛍光標識が含まれる）
　Ｄ０１０　信号電荷データ
　Ｄ０１１　信号電荷データ（第３の信号電荷データ）
　Ｄ０１２　信号電荷データ（第１の信号電荷データ，第２の信号電荷データ）
　Ｄ０１３　信号電荷データ（第２の信号電荷データ）
　Ｄ０２０　蛍光スペクトルデータ
　Ｄ０３０　蛍光色信号データ
　Ｄ０３１　蛍光色信号データ（第３の蛍光色信号データ）
　Ｄ０３３　蛍光色信号データ（第２の蛍光色信号データ）
　Ｄ０４０　強度補正係数
　Ｄ０５０　色信号データ
　Ｓ２０１～Ｓ２０８　蛍光スペクトル算出ステップ
　Ｓ３０１～Ｓ３０５　蛍光スペクトル算出ステップ
　Ｓ４０１～Ｓ４０８　強度補正係数算出ステップ
　Ｓ５０１～Ｓ５０３　色信号データ算出ステップ
　Ｓ５０４　出力ステップ

Claims (8)

  1. 　実サンプルによるデータを校正するための試料である第１の基準試料に関する電気泳動の結果である第１の信号電荷データを基に、前記第１の基準試料に用いられている蛍光標識の信号電荷値に関する波長スペクトルを正規化したデータである蛍光スペクトルデータを算出する蛍光スペクトル算出部と、
    　前記実サンプルによるデータを評価又は校正するための試料である第２の基準試料に関する前記電気泳動の結果である第２の信号電荷データと、前記蛍光スペクトルデータとを基に、それぞれの前記蛍光標識の信号強度の時系列情報である第２の蛍光色信号データを算出するとともに、前記実サンプルに関する前記電気泳動の結果である第３の信号電荷データと、前記蛍光スペクトルデータとを基に、それぞれの前記蛍光標識の信号強度の時系列情報である第３の蛍光色信号データを算出する蛍光色信号データ算出部と、
    　前記第２の蛍光色信号データにおいて、所定の前記蛍光標識の信号強度を基準とし、それぞれの前記蛍光標識と、前記基準とした前記信号強度との比である強度補正係数を算出する強度補正係数算出部と、
    　前記第３の蛍光色信号データの前記蛍光標識のデータのそれぞれに対して、対応する前記強度補正係数を乗算することによって、色信号データを算出する色信号データ算出部と、
    　前記色信号データを出力する出力部と、
    　を有することを特徴とする電気泳動データ処理装置。
  2. 　前記蛍光色信号データ算出部は、
    　前記第２の基準試料に関する電気泳動の結果である第２の信号電荷データに対して、前記蛍光スペクトルデータの疑似逆行列を乗算することにより、第２の蛍光色信号データを算出し、
    　前記第３の信号電荷データに対して、前記蛍光スペクトルデータの疑似逆行列を乗算することにより、第３の蛍光色信号データを算出する
    　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. 　前記強度補正係数算出部は、
    　前記第２の蛍光色信号データにおいて、それぞれの前記蛍光標識に由来するピークの平均値を算出することで、前記蛍光標識それぞれについて評価値を算出し、算出された前記評価値のうち、任意の評価値を基準評価値とし、前記基準評価値を、それぞれの前記評価値で除算することにより、前記強度補正係数を前記蛍光標識毎に算出する
    　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。
  4. 　前記第１の基準試料はマトリクススタンダードであり、前記第２の基準試料は、アレリックラダーである
    　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. 　前記第１の基準試料及び前記第２の基準試料はマトリクススタンダードである
    　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。
  6. 　前記電気泳動を行う電気泳動装置には、前記第１の基準試料、前記第２の基準試料、及び、前記実サンプルが流通する複数のキャピラリが備えられており、
    　前記蛍光スペクトル算出部、前記蛍光色信号データ算出部、前記強度補正係数算出部、及び、前記色信号データ算出部が行う処理は、前記キャピラリ毎に独立して行われる
    　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。
  7. 　前記強度補正係数が算出されていない状態で、前記第３の信号電荷データに関する解析が行われようとした際、前記強度補正係数の算出が行われていない旨の警告情報が前記出力部に出力される
    　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。
  8. 　電気泳動データ処理装置が、
    　実サンプルによるデータを校正するための試料である第１の基準試料に関する電気泳動の結果である第１の信号電荷データを基に、前記第１の基準試料に用いられている蛍光標識の信号電荷値に関する波長スペクトルを正規化したデータである蛍光スペクトルデータを算出する蛍光スペクトル算出ステップと、
    　前記実サンプルによるデータを評価又は校正するための試料である第２の基準試料に関する前記電気泳動の結果である第２の信号電荷データと、前記蛍光スペクトルデータとを基に、それぞれの前記蛍光標識の信号強度の時系列情報である第２の蛍光色信号データを算出するとともに、前記実サンプルに関する前記電気泳動の結果である第３の信号電荷データと、前記蛍光スペクトルデータとを基に、それぞれの前記蛍光標識の信号強度の時系列情報である第３の蛍光色信号データを算出する蛍光色信号データ算出ステップと、
    　前記第２の蛍光色信号データにおいて、所定の前記蛍光標識の信号強度を基準とし、それぞれの前記蛍光標識と、前記基準とした前記信号強度との比である強度補正係数を算出する強度補正係数算出ステップと、
    　前記第３の蛍光色信号データの前記蛍光標識のデータのそれぞれに対して、対応する前記強度補正係数を乗算することによって、色信号データを算出する色信号データ算出ステップと、
    　前記色信号データを出力する出力ステップと、
    　を実行することを特徴とする電気泳動データ処理方法。
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