(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元電気泳動画像の画像データ内から検出される測定対象を表わすポイントについて、前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析装置であって、
複数の前記二次元電気泳動画像の画像データと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける複数の前記ポイントの出現位置及び濃度を表わすポイント情報とを入力する入力手段と、
複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち基準画像における前記ポイントの出現位置及び濃度と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち前記基準画像以外のスレーブ画像における前記ポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す類似度を前記ポイント情報に基づき算出し、当該類似度に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成する対応ポイント検出手段と、
を備えることを特徴とするデータ解析装置。
【請求項２】
前記対応ポイント検出手段は、
前記類似度として、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける各画素の濃度値を示す情報に基づき、前記基準画像におけるポイントの出現位置及び濃度と、前記スレーブ画像におけるポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す相関係数を求める相関係数を算出することを特徴とする請求項１に記載のデータ解析装置。
【請求項３】
前記対応ポイント検出手段は、
前記相関係数を算出する際、前記二次元電気泳動画像の画像データに含まれる各画素の前記濃度値を示す情報の一部であって、前記相関係数を求める前記ポイントおよびそれ以外の前記ポイントの一部が含まれる領域の各画素の濃度値に基づき前記相関係数を算出することを特徴とする請求項２に記載のデータ解析装置。
【請求項４】
前記ポイント対応付け情報において対応付けられている前記ポイント間の第１マッチベクトルと、前記ポイント対応付け情報において対応付けられていない前記ポイント間の第２マッチベクトルとの差である差ベクトルの長さの代表値を算出し、前記差ベクトルの長さが所定の閾値範囲に該当しないと判定された場合、前記ポイント対応付け情報における前記ポイント同士の対応付けを解除する確認手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ解析装置。
【請求項５】
前記代表値は、
前記差ベクトルの長さの平均値、中央値、最頻値のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載のデータ解析装置。
【請求項６】
前記閾値範囲は、
前記ポイント対応付け情報において対応付けられているポイントごとに、前記対応付けられているポイントの周辺に存在する他の前記ポイントとの位置関係に応じて決定されることを特徴とする請求項４に記載のデータ解析装置。
【請求項７】
前記閾値範囲において、
前記二次元電気泳動画像の画像データにおいて出現している他の前記ポイントが密集する領域に前記対応付けられているポイントが存在する場合、前記閾値範囲を狭くし、
前記二次元電気泳動画像の画像データにおいて出現している他の前記ポイントがまばらな領域に前記対応付けられているポイントが存在する場合、前記閾値範囲を広くする
ことを特徴とする請求項６に記載のデータ解析装置。
【請求項８】
前記閾値範囲は、
前記ポイント対応付け情報において対応付けられているポイントと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおいて当該対応付けられているポイントと最も近い位置に存在する他のポイントとの距離であるポイント距離に基づき決定されることを特徴とする請求項７に記載のデータ解析装置。
【請求項９】
前記閾値範囲は、
前記ポイント距離に対して予め決められた０．１〜１の値の係数を乗算した値を閾値とする範囲であることを特徴とする請求項８に記載のデータ解析装置。
【請求項１０】
前記二次元電気泳動画像の画像データは、二次元データにおいて複数の前記ポイントが出現するデータであって、前記ポイントの出現位置を前記二次元データにおける前記ポイントの位置によって示していることを特徴とする請求項１から９のうちいずれか一項に記載のデータ解析装置。
【請求項１１】
前記二次元電気泳動画像の画像データは、二次元電気泳動画像の画像データであって、当該二次元電気泳動画像における画素毎に画像の色や明るさの濃度を示す濃度値の高い部分が前記ポイントとして出現していることを特徴とする請求項１０に記載のデータ解析装置。
【請求項１２】
二次元電気泳動画像の画像データ内から検出される測定対象を表わすポイントについて、前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うコンピュータを、
複数の前記二次元電気泳動画像の画像データと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける複数の前記ポイントの出現位置及び濃度を表わすポイント情報とを入力する入力手段、
複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち基準画像における前記ポイントの出現位置及び濃度と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち前記基準画像以外のスレーブ画像における前記ポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す類似度を前記ポイント情報に基づき算出し、当該類似度に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成する対応ポイント検出手段、
として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
測定対象を示すポイントが出現している二次元電気泳動画像の画像データを用いて前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析方法であって、
複数の前記二次元電気泳動画像の画像データと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける複数の前記ポイントの出現位置及び濃度を表わすポイント情報とを入力するステップと、
複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち基準画像における前記ポイントの出現位置及び濃度と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち前記基準画像以外のスレーブ画像における前記ポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す類似度を前記ポイント情報に基づき算出し、当該類似度に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成するステップと、
を備えることを特徴とするデータ解析方法。
【請求項１５】
請求項１から１１のうちいずれか一項に記載のデータ解析装置と、
タンパク質を含む物質からタンパク質を分離して、分離されたタンパク質を前記ポイントとして示す前記二次元電気泳動画像の画像データを生成し、前記データ解析装置に出力するタンパク質分離装置と
を備えることを特徴とするタンパク質解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象から得られる測定データにおいて測定対象の存在を示すポイントを検出し、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行うデータ解析装置、プログラム、記録媒体、データ解析方法、およびタンパク質解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００３年にヒトゲノムプロジェクトが終了した後、今日までに様々な疾患と生体高分子との関係性が明らかになりつつある。特に、生体高分子の１つであるタンパク質は、生体の細胞、器官、および臓器の機能に直接関与しており、タンパク質のアミノ酸配列または立体構造の相違、あるいは糖鎖またはリン酸化等の化学的修飾の有無等に起因して、多くの疾患が引き起こされる可能性があることが明らかになり始めている。
このような状況の中、プロテオーム解析が盛んに行われている。プロテオームとは、特定の細胞、器官、および臓器の中で翻訳生産されているタンパク質全体のことを意味している。その解析（プロテオーム解析）としては、タンパク質のプロファイリング、または機能解析等が挙げられる。タンパク質の翻訳後に生体内で合成されたタンパク質は、リン酸化等の翻訳後修飾によってタンパク質の機能を制御されていることが知られている。したがって、タンパク質の化学的修飾に関する情報の入手は、今後のプロテオーム解析において取り分け重要事項の１つとなり得る。そのため、複数のタンパク質が混在する試料を、高精度で分離および検出する方法が重要視されており、そのための装置の開発が進められている。
【０００３】
現在では、タンパク質の分離検出方法として、液体クロマトグラフィー、またはゲル電気泳動等が利用されている。
液体クロマトグラフィーでは、個々のタンパク質の大きさ、吸着力、または疎水性等の性質の違いを利用してタンパク質を分離している。この液体クロマトグラフィーでは、タンパク質の性質により、タンパク質ごとにカラムを通過する通過速度が異なるため、カラムを通過している間にタンパク質ごとに分離される。その結果、液体クロマトグラフィーによって分離されたタンパク質は、経過時間に応じて光度計等によって検出される出力値を示す一次元データであるクロマトグラム上において出力値のピーク値（以下、ピークという）として検出される。
【０００４】
一方、ゲル電気泳動では、個々のタンパク質が表面電荷および分子量において有している独特の性質を利用して分離している。例えば、タンパク質を電荷のみ、または分子量のみに依存して分離する一次元電気泳動と、両者を組み合わせて分離する二次元電気泳動とがある。中でも、二次元電気泳動は、一度に多くのタンパク質を分離し、網羅的に解析することが可能であるため、プロテオーム解析において広く利用されている。
【０００５】
二次元電気泳動で分離されたタンパク質は、デジタル画像上で蛍光領域、または染色領域（以下、スポットという）として観察される。タンパク質の量は、スポットの積分値である体積に対応しており、分離されたタンパク質の量を定量化するために、当該スポットの位置の検出、および体積算出が行われる。
複数の試料、例えば正常細胞からの試料とがん細胞からの試料をそれぞれ二次元電気泳動させて撮影した二次元電気泳動画像間においてスポット体積を比較することにより、がんに関連したタンパク質、すなわちマーカータンパク質を発見することも行われている。
【０００６】
この場合、複数の二次元電気泳動画像間において、同じタンパク質に由来するスポット同士を対応付ける必要がある。また、複数のクロマトグラム間においては、同じタンパク質に由来するピーク同士を対応付ける必要がある。なお、二次元電気泳動画像やクロマトグラム等の測定データに現れる測定対象の成分に由来した特性を示すスポットまたはピークを、あわせて、以下、ポイントという。
二次元電気泳動画像において、同じタンパク質に由来するスポットは、理想的には二次元電気泳動ごとに同じ位置に配置されるはずである。しかし、現実には、ゲルの柔軟性や実験ごとのばらつきのため、同じタンパク質に由来するスポットは、複数の画像間において同じ位置に配置されない。したがって、複数の画像間において同じタンパク質に由来するスポットの対応付けを人による目視で行う必要があり、膨大な時間と労力がかかっていた。
【０００７】
また、スポットの対応付けにかかる時間と労力を短縮するために、同じタンパク質に由来するスポット同士の対応付けを、コンピュータを用いて行う方法が試みられている。
例えば、特許文献１には、選択された画像を平均化することにより生成されたマスター複合画像を用いて、新たな画像のスポットの対応付けを行う方法が開示されている。具体的には、マスター複合画像と新たな画像を整列した後、マスター複合画像からアンカーポイントとなるスポットのセットをオペレータが選択する。そして、このオペレータは、新たな画像に存在するアンカーポイントの検索を目視で行い、アンカーポイントの有無を調べる。次いで、オペレータは、マスター複合画像におけるアンカーポイントのスポットと、これに対応する新たな画像におけるアンカーポイントのスポットとの対応付けを行う。
このように、特許文献１では、マスター複合画像と新たな画像の整列において、オペレータが手動で、マスター複合画像のスポットとそれに対応する新たな画像のスポットとを選択する。その後、コンピュータが、オペレータの選択したスポットの位置に基づいて、マスター複合画像と新たな画像の位置揃えを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００１−５００６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、マスター複合画像と新たな画像の整列に際して、オペレータが手動で、マスター複合画像のスポットとそれに対応する新たな画像のスポットとを選択する必要がある。このため、時間と労力がかかる上に、対応付けを行う人が異なると、同じタンパク質に由来しないスポット同士を選択する可能性がある。その結果、同じタンパク質に由来するスポットの対応付けの精度が低下するおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う際の時間と労力を削減するとともに、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けに要する時間の軽減や間違ったポイント同士の対応付けを防止することができるデータ解析装置、プログラム、記録媒体、データ解析方法、およびタンパク質解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるデータ解析装置は、二次元電気泳動画像の画像データ内から検出される測定対象を表わすポイントについて、前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析装置であって、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける複数の前記ポイントの出現位置及び濃度を表わすポイント情報とを入力する入力手段と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち基準画像における前記ポイントの出現位置及び濃度と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち前記基準画像以外のスレーブ画像における前記ポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す類似度を前記ポイント情報に基づき算出し、当該類似度に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成する対応ポイント検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
上述のデータ解析装置において、前記対応ポイント検出手段は、前記類似度として、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける各画素の濃度値を示す情報に基づき、前記基準画像におけるポイントの出現位置及び濃度と、前記スレーブ画像におけるポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す相関係数を求める相関係数を算出することを特徴とする。
【００１３】
上述のデータ解析装置において、前記対応ポイント検出手段は、前記相関係数を算出する際、前記二次元電気泳動画像の画像データに含まれる各画素の前記濃度値を示す情報の一部であって、前記相関係数を求める前記ポイントおよびそれ以外の前記ポイントの一部が含まれる領域の各画素の濃度値に基づき前記相関係数を算出することを特徴とする。
【００１４】
上述のデータ解析装置において、前記ポイント対応付け情報において対応付けられている前記ポイント間の第１マッチベクトルと、前記ポイント対応付け情報において対応付けられていない前記ポイント間の第２マッチベクトルとの差である差ベクトルの長さの代表値を算出し、前記差ベクトルの長さが所定の閾値範囲に該当しないと判定された場合、前記ポイント対応付け情報における前記ポイント同士の対応付けを解除する確認手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
上述のデータ解析装置において、前記代表値は、前記差ベクトルの長さの平均値、中央値、最頻値のうちいずれか１つであることを特徴とする。
【００１７】
上述のデータ解析装置において、前記閾値範囲は、前記ポイント対応付け情報において対応付けられているポイントごとに、前記対応付けられているポイントの周辺に存在する他の前記ポイントとの位置関係に応じて決定されることを特徴とする。
【００１８】
上述のデータ解析装置において、前記閾値範囲は、前記二次元電気泳動画像の画像データにおいて出現している他の前記ポイントが密集する領域に前記対応付けられているポイントが存在する場合、前記閾値範囲を狭くし、前記二次元電気泳動画像の画像データにおいて出現している他の前記ポイントがまばらな領域に前記対応付けられているポイントが存在する場合、前記閾値範囲を広くすることを特徴とする。
【００１９】
上述のデータ解析装置において、前記閾値範囲は、前記ポイント対応付け情報において対応付けられているポイントと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおいて当該対応付けられているポイントと最も近い位置に存在する他のポイントとの距離であるポイント距離に基づき決定されることを特徴とする。
【００２０】
上述のデータ解析装置において、前記閾値範囲は、前記ポイント距離に対して予め決められた０．１〜１の値の係数を乗算した値を閾値とする範囲であることを特徴とする。
【００２１】
上述のデータ解析装置において、前記二次元電気泳動画像の画像データは、二次元データにおいて複数の前記ポイントが出現するデータであって、前記ポイントの出現位置を前記二次元データにおける前記ポイントの位置によって示していることを特徴とする。
【００２２】
上述のデータ解析装置において、前記二次元電気泳動画像の画像データは、二次元電気泳動画像の画像データであって、当該二次元電気泳動画像における画素毎に画像の色や明るさの濃度を示す濃度値の高い部分が前記ポイントとして出現していることを特徴とする。
【００２３】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるプログラムは、二次元電気泳動画像の画像データ内から検出される測定対象を表わすポイントについて、前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うコンピュータを、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける複数の前記ポイントの出現位置及び濃度を表わすポイント情報とを入力する入力手段、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち基準画像における前記ポイントの出現位置及び濃度と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち前記基準画像以外のスレーブ画像における前記ポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す類似度を前記ポイント情報に基づき算出し、当該類似度に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成する対応ポイント検出手段、として機能させるためのプログラムである。
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による記録媒体は、上述のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２４】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるデータ解析方法は、測定対象を示すポイントが出現している二次元電気泳動画像の画像データを用いて前記測定対象が関連するポイント同士の対応付けを行うデータ解析方法であって、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データと、前記二次元電気泳動画像の画像データにおける複数の前記ポイントの出現位置及び濃度を表わすポイント情報とを入力するステップと、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち基準画像における前記ポイントの出現位置及び濃度と、複数の前記二次元電気泳動画像の画像データのうち前記基準画像以外のスレーブ画像における前記ポイントの出現位置及び濃度とが互いに類似している程度を示す類似度を前記ポイント情報に基づき算出し、当該類似度に基づき前記ポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成するステップと、を備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるタンパク質分解装置は、上述のデータ解析装置のうちいずれかのデータ解析装置と、タンパク質を含む物質からタンパク質を分離して、分離されたタンパク質を前記ポイントとして示す前記二次元電気泳動画像の画像データを生成し、前記データ解析装置に出力するタンパク質分離装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、測定対象から得られる測定データにおいて測定対象の存在を示すポイントを検出し、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う際の時間と労力を削減することができる。また、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けに要する時間を軽減し、間違ったポイント同士の対応付けの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデータ解析装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】複数のタンパク質を含む試料を二次元電気泳動したものを撮影して得られた泳動結果である二次元電気泳動画像の一例を示す図である。
【図３】スポット情報を検出する一例を説明するための図である。
【図４】スポット情報を検出する一例を説明するための図である。
【図５】スポット情報を検出する一例を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るデータ解析装置によるデータ解析方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係るデータ解析装置によるスポット対応付け処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】二次元電気泳動画像におけるスポットの位置について説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による対応付け確認処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】二次元電気泳動画像におけるスポットの位置について説明するための図である。
【図１１】差ベクトルの一例について説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による解析結果の出力例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るデータ解析装置による解析結果の他の出力例を示す図である。
【図１４】複数のタンパク質を含む試料を用いて液体クロマトグラフィーを行った結果であるクロマトグラムの一例を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係るタンパク質解析装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】ポイント距離に乗算する係数の値について説明するための図である。
【図１７】差ベクトルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
以下では、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１を参照して、本実施形態に係るデータ解析装置の概要について説明する。図１は、本実施形態に係るデータ解析装置１００を含むデータ解析システムの構成の一例を示す図である。
図１に示すように、データ解析システムは、データ解析装置１００と外部検出装置２００を備える。このデータ解析装置１００と外部検出装置２００は、接続されている。外部検出装置２００は、データ解析装置１００によってデータ解析がなされる測定データ等をデータ解析装置１００に出力する。
このデータ解析装置１００は、制御装置１０１と、入力装置１０２と、データ処理装置１０３と、記憶装置１０４と、外部記憶装置１０５と、出力装置１０６とを備える。
データ処理装置１０３は、基準画像選択部１３１と、対応ポイント検出部１３２と、対応ポイント確認部１３３とを備える。
記憶装置１０４は、データ格納部１４１と、基準画像情報格納部１４２と、対応ポイント格納部１４３とを備える。
【００２９】
本実施形態に係るデータ解析装置１００は、測定対象を含む物質を測定して得られる測定データにおいて測定対象の存在を示すポイントを検出し、複数の測定データにおいて対応するポイント同士の対応付けを行う。この測定対象の存在を示すポイントとは、本実施形態において、測定データに現れる測定対象の成分に由来した特性を示すスポットまたはピークである。第１実施形態では、ポイントとしてスポットの対応付けを行うものについて説明する。また、第２実施形態では、ポイントとしてピークの対応付けを行うものについて説明する。
また、本実施形態において、測定データから検出される測定対象はタンパク質である。なお、本発明は測定対象がタンパク質であるものに限られず、例えば、ある物質を構成している成分を同定する際の任意の成分等であってもよい。
このデータ解析装置１００は、複数の測定データに基づき、これら複数の測定データ間において、それぞれ対応するスポットまたはピークを対応付ける。
ここで、「対応するスポットまたはピーク」とは、同じ成分に由来する計測対象（ここではタンパク質）の存在を測定データにおいて表わす部分である。なお、スポットとは、二次元の測定データである画像内においてピーク値を含む一定の領域を示す概念である。ピークとは、一次元の測定データにおいてピーク値を示す一点である。
【００３０】
以下では、データ解析装置１００が、スポットを有する二次元データを用いて、複数の二次元データ間において対応するスポットを対応付ける場合の一例について説明する。ここでは、二次元データとして、二次元電気泳動の泳動結果の測定データ（以下、二次元電気泳動画像の画像データという）を用いた場合を例に挙げ説明する。
この二次元電気泳動とは、タンパク質の電気的な性質を利用して二次元に分離する手法である。二次元電気泳動は、タンパク質を電荷に依存して分離する等電点電気泳動と、分子量に依存して分離するドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）との２つの電気泳動からなる。
まず、一次元目では、等電点電気泳動ゲルを用いてタンパク質を等電点で分離する等電点電気泳動が行われる。この等電点電気泳動は、１次元目方向への分離であり、一定のｐＨ勾配を有する等電点電気泳動ゲルを用いている。この等電点電気泳動では、当該ゲルの両端に電圧を印加した際に、各タンパク質の正味の電荷が０（等電点）となるｐＨまで移動する性質を利用して、各タンパク質の等電点を同定している。
【００３１】
そして、二次元目では、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を含むポリアクリルアミドゲルを用いてタンパク質を分子量で分離するＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）が行われる。このＳＤＳ−ＰＡＧＥは、二次元目方向への分離であり、陰イオン性界面活性剤の一種であるドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を用いている。ＳＤＳは、強い負電荷を持つ分子であり、ポリペプチド鎖と複合体を形成する。ＳＤＳ−ＰＡＧＥでは、多孔性を有するポリアクリルアミドゲル（ＰＡＧＥ）に電圧を印加した際の、ＳＤＳ−タンパク質複合体が当該ゲル中を移動する移動速度によって各タンパク質の分子量を同定する。
一次元目分離方向と二次元目の分離方向とは互いに直交する。これによって、一次元目方向と二次元目方向とに分離したタンパク質の分離パターンが得られる。
電気泳動ゲル上で分離されたタンパク質をクーマシーブリリアントブルー（ＣＢＢ）、または蛍光色素等によって染色されることにより、視覚化される。そして、この視覚化されたものを、カメラまたはスキャナ等の画像読取装置が撮影してデジタル画像化されたものが二次元電気泳動画像である。図２に二次元電気泳動画像の一例を示す。図２は、複数のタンパク質を含む試料を二次元電気泳動して得られた泳動結果の測定データ（二次元電気泳動画像の画像データ）である。
【００３２】
図２に示すように、得られた二次元電気泳動画像では、タンパク質が一次元目方向（図中のＸ軸方向）に等電点の違いによって分離しており、二次元目方向（図中のＹ軸方向）に分子量の違いによって分離している。二次元電気泳動画像上の黒い斑点で表される複数のスポットは、それぞれ種類の異なるタンパク質を表している。図２に示す二次元電気泳動画像では、等電点が、０からＸ軸の正方向にいくほど高くなり、分子量は、０からＹ軸の正方向にいくほど大きくなる。
上述したように、データ解析装置１００は、スポットを有する測定データが複数あった場合、それら複数の測定データ間で、対応するスポットを対応付ける装置である。具体的に説明すると、データ解析装置１００は、測定画像データである二次元電気泳動画像の画像データと、各二次元電気泳動画像に含まれるスポットの位置を示す情報とを用いて、複数の二次元電気泳動画像間において対応するスポット同士の対応付けを行う。処理内容について後ほど詳しく説明する。
【００３３】
図１に戻って、本実施形態に係るデータ解析装置１００の各構成部について説明する。
制御装置１０１は、データ解析装置１００を統括的に制御する。
入力装置１０２は、外部（ユーザ）からの指示を入力するキーボードまたはポインティングデバイス等の装置である。ユーザはキーボードやポインティングデバイス等を利用して指示情報を入力装置１０２に入力する。また、入力装置１０２は、外部検出装置２００と接続され、外部検出装置２００からの情報を入力する。例えば、制御装置１０１が、入力装置１０２に対して外部検出装置２００からの情報を読み込みを指示した場合、入力装置１０２は、外部検出装置２００から情報を読み込む。
データ処理装置１０３は、プログラム制御によって動作し、電気泳動による測定ごとに得られた二次元電気泳動画像の画像データに基づいて、各処理を行う。例えば、データ処理装置１０３は、複数の二次元電気泳動画像の画像データの中から対応付けの対照基準となる基準画像を選択する基準画像選択処理を行う。また、データ処理装置１０３は、例えば、複数の測定データである二次元電気泳動画像間において対応するスポット同士の対応付けを行うスポット対応付け処理を行う。さらに、データ処理装置１０３は、例えば、スポット対応付け処理において対応付けられたスポットの対応付け関係の確認を行う対応付け確認処理等の各種処理を行う。
記憶装置１０４は、例えば、情報を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。
【００３４】
外部記憶装置１０５は、例えば、情報を長期的に記憶するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。この外部記憶装置１０５は、外部から入力された情報を記憶するものである。本実施形態において、複数のタンパク質を含む試料に対して二次元電気泳動を行い得られた泳動結果である二次元電気泳動画像の画像データは、外部記憶装置１０５に記憶される。この場合、外部記憶装置１０５に記憶されている二次元電気泳動画像の画像データは、複数枚（１，２，・・・，ｎ枚）ある。
この外部記録装置１０５には、例えば、複数の検体から採取した試料に対してそれぞれ二次元電気泳動を行い得られた泳動結果である二次元電気泳動画像の画像データが記憶されている。
さらに、外部記録装置１０５は、各二次元電気泳動画像に含まれるスポットに関するスポット情報（ポイント情報）を、各二次元電気泳動画像の画像データに対応付けて記憶している。このスポット情報とは、二次元電気泳動画像の画像データから検出された各スポットを識別するためのスポット識別情報と、二次元電気泳動画像における各スポットの位置を示すスポット位置情報とを含む。
例えば、制御装置１００が、入力装置１０２に対して、外部検出装置２００からの測定データの読み込みを指示すると、入力装置１０２が測定データを外部検出装置２００から読み込む。この入力装置１０２から測定データを入力し、外部記憶装置１０５を入力する。なお、本実施形態において、外部記憶装置１０５が、データ解析装置１００に内蔵されている例について説明するが、本発明はこれに限られず、外部の装置として設けられるものであって、データ解析装置１００と接続されるものであってもよい。
出力装置１０６は、データ処理装置１０３の処理結果を外部に表示または印字する表示装置または印刷装置等である。
【００３５】
［スポット情報の検出手法の一例］
ここで、スポット情報の検出手法の一例について、図３〜５を参照して説明する。
二次元電気泳動画像の画像データは、ピクセルを構成単位とするデータであって、ピクセル毎に画像の色や明るさの濃度を示す濃度値（すなわち画素値（あるいは輝度値））によって示される情報である。本実施形態において、スポット情報は、外部検出装置２００によって検出され、データ解析装置１００に入力される。
この外部検出装置２００は、例えば、二次元電気泳動画像の画像データにおいて、隣り合うすべてのピクセルの濃度値よりも大きい濃度値を有するピクセルをスポットの中心位置として検出する。また、外部検出装置２００は、本実施形態において、検出した各スポットにおいて濃度値が最も高いピクセルを、スポットの中心位置として検出する。
例えば、二次元電気泳動画像の画像データ内における各ピクセルの濃度値の関係を、図３に示す。図３は、二次元電気泳動画像の画像データ内における各ピクセルの濃度値の関係の一例を示すグラフである。図３において、横軸は同一の行あるいは同一の列のピクセルを示しており、縦軸は各ピクセルの濃度値を示している。なお、実際の二次元電気泳動画像は、Ｘ（行）方向とＹ（列）方向に複数のピクセルがマトリックス状に広がる二次元画像であるが、図３〜５では説明のため、グラフの横軸に１行あるいは１列のピクセルのみを示す。
【００３６】
この外部検出装置２００は、各ピクセルの濃度値に基づき、図３に示すようなピーク値の位置を検出する。このピーク値の位置は、二次元電気泳動画像内における座標Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）によって表わすことができる。図３に示す例において、ピーク値１の位置（スポットの中心位置）は、例えば、スポット位置Ｐ１（Ｐｘ１，Ｐｙ１）である。ピーク値２の位置（スポットの中心位置）は、例えば、スポット位置Ｐ２（Ｐｘ２，Ｐｙ２）である。
【００３７】
次に、外部検出装置２００は、検出されたピーク値の位置ごとに、ガウス関数と二次元電気泳動画像の濃度値との間で最小二乗法によるフィッティングを行い、ガウス関数のパラメータを決定する。このとき、外部検出装置２００は、ガウス関数の中心位置と二次元電気泳動画像のピーク位置とを一致させてフィッティングを行う。例えば、フィッティングを行ったものを図４に示す。図４は、ガウス関数の中心位置と二次元電気泳動画像のピーク位置とを一致させてフィッティングを行ったものの一例を示すグラフである。この図４に示すグラフでは、図３に示す値に重畳して、各ピーク値に対応するガウス関数を表示している。
外部検出装置２００は、決定したガウス関数のパラメータのうち、ガウス関数の広がりを表すパラメータの値を用いてスポットにあたる画像領域を決定する。なお、ガウス関数の広がりとは、ピーク値を中心としてピクセル方向のパラメータの広がりを表わす。本実施形態において、外部検出装置２００は、ガウス関数の広がりを表すパラメータの値をｊ倍した値を半径としスポット位置を中心とする楕円の内部をスポットにあたる画像領域と決定する。このスポットにあたる画像領域を、図５に示す。図５は、スポットにあたる画像領域の一例を示す図である。
【００３８】
ここで、本実施形態に係るガウス関数の広がりとスポットにあたる画像領域の決定例について、具体的に説明する。
ガウス関数は、次式で表わすことができる。
【００３９】
【数１】
0005565842.tif 000002
【００４０】
なお、式（１）において、ｃがガウス関数の広がりを表す値である。ａはピーク高さ（濃度値）、ｂはピーク位置の座標（ピクセル）を示す。これらａ〜ｃを図に示すと、図４に示す通りとなる。図示の通り、このガウス関数の広がりｃの値は、ガウス関数の変曲点のｘ座標とピーク座標の間の距離である。
【００４１】
さらに、ガウス関数の広がりがｃの値になるときのｙの値（つまり、ｘ＝ｂ＋ｃのときのｙの値）は次のように計算することができる。
【００４２】
【数２】
0005565842.tif 000003
【００４３】
よって、例えば、ガウス関数のピーク高さの約０．６０６５倍の高さにおけるガウス関数の幅がcの値となる。この場合、変曲点のｘ座標値［ピクセル］は（ｂ＋ｃ）、変曲点のｙ座標値［濃度値］はガウス関数のピーク値ａ×約０．６０６５である。
なお、式（１）と式（２）において、ｘは、図３〜５の横軸である二次元電気泳動画像の位置（ピクセル）を示す。ｙは、図３〜５の縦軸である二次元電気泳動画像の各画素における濃度値を示す。
【００４４】
本実施形態において、外部検出装置２００は、このようにして算出されるガウス関数の広がりを表すパラメータの値ｃをｊ倍した値を半径としスポット位置を中心とする楕円の内部をスポットにあたる画像領域と決定している。このｊの値は、スポット領域があまり狭くなく、かつ隣のスポットがあまり含まれない程度のスポット領域の大きさになるように経験的に決められる値である。
ｊの値は、０以下であるとスポットの領域がとれなくなる。また、ガウス関数がピーク位置から離れるに従いガウス関数の値は小さくなる。このため、ｊの値は、あまりに大きい値にしても、スポット領域が巨大にしてしまい、隣のスポットまで含まれてしまう可能性がある。よって、ｊの値は、０より大きく、隣のスポットまで含まれない程度の値であることが好ましい。本実施形態において、ｊの値を約１．６６５とすることで、隣のスポットまで含まれない程度の適当なスポット領域の大きさを決定することができる。
【００４５】
このようにして、外部検出装置２００は、測定データである二次元電気泳動画像の画像データに基づき、スポットにあたる画像領域を例えばスポット位置の座標Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）で示すスポット位置情報と、各スポットを識別するために割り当てられる固有の情報であるスポット識別情報とをそれぞれ対応付けるスポット情報を検出する。つまり、スポット情報は、ひとつの二次元電気泳動画像の画像データについてひとつが対応している。
【００４６】
次に、データ解析装置１００が、複数の二次元電気泳動画像の画像データの間においてそれぞれ対応するスポット同士の対応付けを行うためのスポット対応付け処理の処理フローの一例について、図６に参照して、以下説明する。
図６は、本実施形態に係るデータ解析装置１００が、複数の測定データである二次元電気泳動画像の画像データ間においてそれぞれ対応するスポット同士の対応付けを行うまでの流れを示すフローチャートである。
（ステップＳＴ２０１）
入力装置１０２に対して、ユーザから、測定データである二次元電気泳動画像における各スポットの対応付けを行う処理（スポット対応付け処理）の実行指示が入力されると、入力装置１０２は、実行指示を示す情報を、制御装置１０１、データ処理装置１０３および外部記憶装置１０５に出力する。
入力装置１０２から実行指示を示す情報を受けた外部記憶装置１０５は、自身が保持している二次元電気泳動画像の画像データおよびスポット情報を、データ格納部１４１に出力する。そして、データ格納部１４１は、この二次元電気泳動画像の画像データおよびスポット情報を格納する。
【００４７】
（ステップＳＴ２０２）
また、上述の通り、入力装置１０２は、実行指示を示す情報を、データ処理装置１０３の基準画像選択部１３１にも出力している。この基準画像選択部１３１は、入力装置１０２から実行指示を示す情報を入力すると、データ格納部１４１から二次元電気泳動画像の画像データを読み込む。
【００４８】
（ステップＳＴ２０３）
基準画像選択部１３１は、読み込んだ二次元電気泳動画像の画像データの中から基準画像の画像データを選択する。本実施形態において、基準画像選択部１３１は、ｎ枚の二次元電気泳動画像の画像データのうち、対応付けられているスポット情報に含まれるスポット識別情報の数が最も多い画像を基準画像の画像データとして選択する。つまり、基準画像選択部１３１は、最も多くのスポット（ポイント）を含む二次元電気泳動画像の画像データ（測定データ）を、基準画像として選択する。なお、スポットが最も多い二次元電気泳動画像が複数枚存在する場合、基準画像選択部１３１は、これらの二次元電気泳動画像の中から任意の画像を選択する。
この基準画像選択部１３１は、基準画像として選択された二次元電気泳動画像の画像データが基準画像として選択された画像であることを示す情報を、基準画像情報格納部１４２に格納する。例えば、基準画像選択部１３１は、基準画像として選択した二次元電気泳動画像の画像データを識別する画像識別情報（画像ＩＤ）を、基準画像情報格納部１４２に格納する。
なお、この基準画像選択部１３１は、入力装置１０２を介して入力するユーザからの指示に従い、ユーザが指定した二次元電気泳動画像の画像データを選択画像の画像データとして選択するものであってもよい。また、制御装置１０１が予め決められた条件を満たす二次元電気泳動画像の画像データを選択画像の画像データとして選択するように、基準画像選択部１３１を制御するものであってもよい。
【００４９】
さらに、基準画像選択部１３１は、基準画像の選択を終了したことを示す情報を、対応ポイント検出部１３２に出力する。基準画像選択部１３１から基準画像の選択を終了したことを示す情報を受けた対応ポイント検出部１３２は、データ格納部１４１から二次元電気泳動画像の画像データおよびスポット情報を読み込み、基準画像情報格納部１４２から基準画を示す画像識別情報を読み込む。
【００５０】
（ステップＳＴ２０４）
対応ポイント検出部１３２は、二次元電気泳動画像間において対応するスポット同士を検出し、これらの対応付けを行う。なお、対応ポイント検出部１３２によるスポット同士の対応付けについては、図７を参照して、後述する。
ここで簡単に説明すると、対応ポイント検出部１３２が、データ格納部１４１に格納されている複数の二次元電気泳動画像画像データに含まれる基準画像以外の二次元電気泳動画像（以下、スレーブ画像という）の画像データと、基準画像の画像データとを比較して、スレーブ画像内に存在するスポットと、これに対応する基準画像内のスポットとの対応付けを行う。例えば、この対応ポイント検出部１３２は、複数の測定データである二次元電気泳動画像のうち基準画像以外のスレーブ画像と、基準画像とをそれぞれ比較し、基準画像に出現している複数のスポットの出現位置の関係を表わすパターン（以下、基準パターンという）に類似するパターンで出現しているスレーブ画像内のスポットと、基準画像において当該スレーブ画像内のスポットと対応する出現位置にあるスポットとを対応付けた情報（以下、ポイント対応付け情報という）を作成する。このポイント対応付け情報とは、それぞれ対応するスレーブ画像内のスポットのスポット識別情報と基準画像内のスポットのスポット識別情報とを対応付けた情報である。
本実施形態において、対応ポイント検出部１３２は、測定データにおけるポイントの出現位置が異なる測定データ間において互いに類似している程度を示す類似度をポイント情報に基づき算出し、類似度に基づきポイント同士を対応付けたポイント対応付け情報を作成している。
そして、対応ポイント検出部１３２は、作成したポイント対応付け情報を、対応ポイント格納部１４３に格納する。
【００５１】
（ステップＳＴ２０５）
次いで、対応ポイント検出部１３２は、二次元電気泳動画像間において対応するスポット同士を対応付けるスポット対応付け処理が終了したことを示す情報を、対応ポイント確認部１３３に出力する。対応ポイント検出部１３２からスポット対応付け処理が終了したことを示す情報を受けた対応ポイント確認部１３３は、データ格納部１４１から二次元電気泳動画像の画像データおよびスポット情報を読み込むとともに、基準画像情報格納部１４２から基準画像情報を読み込み、さらに、対応ポイント格納部１４３からポイント対応付け情報を読み込む。
対応ポイント確認部１３３は、これら読み出した情報に基づき、対応ポイント検出部１３２によって対応付けられたスポット同士についてその対応付け関係の確からしさを確認するための確認処理を行う。そして、対応ポイント確認部１３３は、最終的なスポットの対応付けを行い、確認済ポイント対応付け情報を出力装置１０６に出力する。
ここで簡単に説明すると、対応ポイント確認部１３３は、ポイント対応付け情報において対応付けられているスポット同士が同一の測定対象を示していることの確からしさを示す情報を算出し、スポット同士の対応付けが確からしいと判定される範囲として決められた閾値範囲に確からしさを示す情報が含まれているか否かを判定する。スポット同士の対応付けが確からしいと判定される範囲として決められた閾値範囲に確からしさを示す情報が含まれていない場合、対応ポイント確認部１３３は、ポイント対応付け情報における当該スポット同士の対応付けを解除する。
【００５２】
出力装置１０６は、対応ポイント確認部１３３から入力する確認済ポイント対応付け情報に基づき、最終的な二次元電気泳動画像間におけるスポットの対応付け結果を出力する。これにより、ユーザは、最終的な二次元電気泳動画像間におけるスポットの対応付け結果を確認することができる。
【００５３】
なお、上述の実施形態では、データ解析装置１００が、最終的な二次元電気泳動画像間におけるスポット同士の対応付け結果を出力装置１０６に出力する一例について説明したが、本発明は、特にこれに限定されるわけではない。例えば、基準画像選択部１３１による基準画像選択処理の結果と、対応ポイント検出部１３２による二次元電気泳動画像間におけるスポットの対応付け処理の結果と、対応ポイント確認部１３３による最終的な二次元電気泳動画像間におけるスポットの対応付け処理結果が、それぞれ、出力部１０６を介してユーザに出力されるような構成であってもよい。
【００５４】
次に、データ解析装置１００の各構成部による各処理の詳細について説明する。
［基準画像選択部１３１による基準画像選択処理］
以下では、基準画像選択部１３１による複数の二次元電気泳動画像の中から一枚だけ基準画像を選択する基準画像選択処理の一例について、詳しく説明する。なお、この基準画像選択処理は、図６のステップＳＴ２０３に対応する処理である。
上述のステップＳＴ２０１とＳＴ２０２において説明したとおり、基準画像選択部１３１は、入力装置１０２から二次元電気泳動画像におけるスポット同士の対応付けを行う処理の実行指示を受けると、データ格納部１４１から二次元電気泳動画像の画像データを読み込む。基準画像選択部１３１は、読み込んだ全ての二次元電気泳動画像の画像データを出力装置１０６に出力する。この出力装置１０６は、この全ての二次元電気泳動画像の画像データを出力し、ユーザに提示する。ユーザは、提示された二次元電気泳動画像に基づき、入力装置１０２を介して基準画像を選択し、ユーザが選択した二次元電気泳動画像が基準画像であることを示す情報を入力装置１０２に入力する。例えば、ユーザは、入力装置１０２であるマウスやポインティングデバイスを用いて、二次元電気泳動画像を選択する。本実施形態において、基準画像はスポットの数が最も多い二次元電気泳動画像であって、ユーザによって、この基準画像に該当する二次元電気泳動画像が選択される。
このとき、基準画像として選択できる画像は一枚のみである。このようにして選択された基準画像の画像識別情報は、基準画像選択部１３１によって基準画像情報格納部１４２に格納される。
【００５５】
［対応ポイント検出部１３２による対応スポットの検出処理］
続いて、対応ポイント検出部１３２による二次元電気泳動画像間における対応するスポット同士の対応付け処理について、図７を参照して詳しく説明する。図７は、対応ポイント検出部１３２が二次元電気泳動画像間における対応するスポットの対応付けを行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、このスポット対応付け処理は、図６のステップＳＴ２０４に対応する処理である。
（ステップＳＴ３０１）
まず、対応ポイント検出部１３２では、基準画像選択部１３１から基準画像の選択を終了したことを示す情報を受けると、データ格納部１４１から二次元電気泳動画像の画像データおよびスポット情報を読み込むとともに、基準画像情報格納部１４２から基準画像を示す画像識別情報を読み込む。
対応ポイント検出部１３２は、読み込んだ基準画像の画像識別情報に基づき、二次元電気泳動画像の画像データを、基準画像の画像データと基準画像以外のスレーブ画像の画像データとに分ける。そして、対応ポイント検出部１３２は、基準画像以外のスレーブ画像の中から一枚のスレーブ画像を選択し、基準画像のスポットに対して基準画像以外のスレーブ画像の中から選択した一枚のスレーブ画像のスポットと、基準画像に含まれる出現位置が対応するスポットとを対応付けていく。
【００５６】
（ステップＳＴ３０２）
この対応ポイント検出部１３２は、スポットの対応付けにおいて、まず基準画像のスポットとスレーブ画像のスポット間での類似度を算出する。具体的に説明すると、対応ポイント検出部１３２は、基準画像のスポットとスレーブ画像のスポット間における全ての組み合わせを示す対応表データを生成する。そして、対応ポイント検出部１３２は、それぞれの組み合わせにおける各スポット間の相関係数を算出し、この相関係数をスポット同士の類似度とする。
例えば、図８に、基準画像とスレーブ画像の一例を示す。図８に示す通り、基準画像５０１にはスポット４個が、スレーブ画像５０２にはスポット３個が、それぞれ存在するとする。なお、この基準画像５０１の二次元電気泳動画像の画像データに対応するスポット情報には、スポット識別情報５１１〜５１４が割り当てられたスポットの基準画像５０１内における位置を示すスポット位置情報Ｐ５１１〜Ｐ５１４がそれぞれ含まれている。また、スレーブ画像５０２の二次元電気泳動画像の画像データに対応するスポット情報には、スポット識別情報５２１〜５２３が割り当てられたスポットのスレーブ画像５０２内における位置を示すスポット位置情報Ｐ５２１〜Ｐ５２３がそれぞれ含まれている。
【００５７】
この場合、対応ポイント検出部１３２は、基準画像５０１のスポット５１１〜５１４とスレーブ画像５０２のスポット５２１〜５２３間における全ての組み合わせを示す対応表データとして、次の表１に示すような対応表を示すデータを生成する。そして、対応ポイント検出部１３２は、それぞれのスポット同士の組み合わせについて、表１に示すような相関係数を算出する。
【００５８】
【表１】
0005565842.tif 000004
【００５９】
なお、対応ポイント検出部１３２は、以下に示す式（３）の計算式に従って、各スポット間の相関係数を算出する。
【００６０】
【数３】
0005565842.tif 000005
【００６１】
ここで、式（３）に示すｘｉは、基準画像の画素値である。また、ｙｉは、スレーブ画像の画素値である。基準画像あるいはスレーブ画像のそれぞれにおいて、相関係数を求めるスポットのピーク位置を中心座標Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）＝（０，０）と仮に設定した場合、基準画像とスレーブ画像で同じ座標の画素の画素値をそれぞれｘｉ、ｙｉとする。
なお、上述の通り、相関係数を求めるスポットのピーク位置である中心座標Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）は、相関係数の算出ごとに、スポットの位置に応じてその座標値が変わる。しかし、相関係数を算出する場合においては、式（３）における各中心座標を（０，０）と仮に設定する。例えば、スポット５１１とスポット５２１間の相関係数を算出する場合、基準画像５０１においてはスポット５１１のピーク位置を中心座標（０，０）、スレーブ画像５０２においてはスポット５２１のピーク位置を中心座標（０，０）とする。また、例えばスポット５１２とスポット５２３間の相関係数を算出する場合、基準画像５０１においてはスポット５１２のピーク位置を中心座標（０，０）、スレーブ画像５０２においてはスポット５２３のピーク位置を中心座標（０，０）とする。
【００６２】
また、
【数４】
0005565842.tif 000006
は、それぞれ基準画像あるいはスレーブ画像の相関係数を求める領域における画素値の平均値である。
つまり、対応ポイント検出部１３２は、二次元電気泳動画像の画像データにおけるスポットの出現強度を示す情報である濃度値に基づき、異なる二次元電気泳動画像の画像データのポイント同士の相関係数を算出している。
【００６３】
なお、電気泳動における泳動距離のばらつきや、ゲルのゆがみのため、相関係数を求める基準画像５０１に出現している各スポットの中心位置（ピーク位置）を座標Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）とした場合、ピーク位置から遠い位置にあるスレーブ画像５０２におけるスポットのピーク位置の座標Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）では、基準画像５０１とスレーブ画像５０２間において各スポット位置のずれが大きくなる。言い換えると、「基準画像５０１とスレーブ画像５０２間において各スポット位置のずれが大きくなる」とは、基準画像に出現している複数のスポットの出現位置の関係を表わす基準パターンと、スレーブ画像に出現している複数のスポットの出現位置の関係を表わすスレーブパターンとを比較した場合、スレーブ画像のスポットの位置が基準パターンの対応するスポットの位置とのずれが大きくなることである。
スポット位置のずれが大きいスポットが存在する場合、スポット間の相関係数が小さくなる、つまり類似度が小さくなる。したがって、スポットの正しい対応付けが行われない可能性がある。
これを防ぐため、相関係数の算出領域は、画像全体ではなくて一定の大きさの部分領域であることが望ましい。つまり、対応ポイント検出部１３２は、相関係数を算出する際、二次元電気泳動画像の画像データに含まれる濃度値（出現強度を示す情報）の一部であって、少なくとも相関係数を算出する対象であるスポットと対応する濃度値を含む濃度値に基づき算出することが好ましい。このように、相関係数を算出する範囲を制限することによって、類似度の計算量を抑えることができる。
【００６４】
一方、相関係数の算出領域を、相関係数を求めるスポットのみが含まれる程度の部分領域に設定したとする。この場合、個々のスポット形状は互いに似ているので、基準パターンとスレーブパターンにおいて出現位置が対応していないスポットにおいてもスポット間の相関係数は高くなる。つまり類似度が高くなる。したがって、スポットの正しい対応付けが行われない可能性がある。
よって、相関係数の算出領域は、相関係数を求めるスポットおよび少なくともそれ以外のスポット１個とが含まれる領域に設定することが望ましい。
これにより、相関係数を求めるスポットの周辺のスポットも含めた領域の類似度でスポット間の対応付けを判断することができ、正確なスポットの対応付けが可能となる。
【００６５】
（ステップＳＴ３０３）
次に、対応ポイント検出部１３２は、相関係数が示す類似度に基づいて、基準パターンにおけるスポットの出現位置と最も類似しているスレーブ画像のスポットと当該基準画像のスポットとを対応付ける。この対応ポイント検出部１３２は、スレーブ画像のスポットごとに、類似度が最大となる基準画像のスポットを１つ選択し、それぞれを対応付けてポイント対応付け情報を作成する。
表１の場合で説明すると、スレーブ画像５０２のスポット５２１は、基準画像５０１のスポット５１１〜５１４のそれぞれとの間で類似度である相関係数が対応ポイント検出部１３２によって算出されている。このうち類似度である相関係数が最大なのは、スポット５２１とスポット５１１との組み合わせの場合である。したがって、対応ポイント検出部１３２は、スレーブ画像５０２のスポット５２１のスポット識別情報と、基準画像５０１のスポット５１１のスポット識別情報とを対応付けて、ポイント対応付け情報に書き込む。同様に、対応ポイント検出部１３２は、スレーブ画像５０１のスポット５２２、５２３についても対応付けを行う。表１に示す例において、対応ポイント検出部１３２は、スレーブ画像５０２のスポット５２２と、基準画像５０１のスポット５１２とを対応付ける。また、対応ポイント検出部１３２は、スレーブ画像５０２のスポット５２３と、基準画像５０１のスポット５１３とを対応付ける。
【００６６】
このようにして、対応ポイント検出部１３２は、スレーブ画像５０２の全てのスポット５２１〜５２３について、類似度が最大となる基準画像５０１のスポット５１１〜５１４のいずれか１つを対応づけ、これらの対応関係を示すポイント対応付け情報を生成する。
以上のようにして、対応ポイント検出部１３２による基準画像とスレーブ画像間におけるスポットの対応付けが行われる。対応付け結果は、対応ポイント検出部１３２によって対応ポイント格納部１４３に格納される。
【００６７】
ここで、対応ポイント検出部１３２は、基準画像と一のスレーブ画像間におけるスポットの対応付けを終了すると、基準画像以外のスレーブ画像の中からまだ対応付けを行っていない一のスレーブ画像を選択し、基準画像と新たなスレーブ画像との間でスポットの対応付けを開始する。
この際、対応ポイント検出部１３２がすべての画像についてスポットの対応付けをし終えるために、例えば、対応ポイント検出部１３２が、基準画像以外のスレーブ画像の数をカウントするカウンタ機能を備えても良い。具体的には、基準画像選択部１３１が、読み込んだ二次元電気泳動画像の画像データのうち、基準画像以外のスレーブ画像に対して１から順番に番号を割り振っておく。基準画像選択部１３１による基準画像の選択が完了すると、対応ポイント検出部１３２は、カウンタがカウントする値を１に設定して初期化し、基準画像の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報、および基準画像以外のスレーブ画像の中で１番目のスレーブ画像の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報をデータ格納部１４１から読み出す。そして、対応ポイント検出部１３２は、基準画像以外のスレーブ画像の中で１番目のスレーブ画像のスポットと基準画像のスポットとの対応付けが終了すると、カウンタがカウントする値を１つ上げ、基準画像以外のスレーブ画像の中で２番目のスレーブ画像の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報をデータ格納部１４１から読み出すようにする。このように、カウンタはスポット対応付け処理が終了したスレーブ画像の数に応じて順にカウントの値を上げていき、カウントの値が所定の数ｎ−１になった場合に、対応ポイント検出部１３２が作業を終了するような構成にすると良い。
【００６８】
［対応ポイント確認部１３３による対応スポットの確認処理］
最後に、対応ポイント確認部１３３による各スポットの対応付けの確認処理について、図９を参照して詳しく説明する。図９は、対応ポイント確認部１３３が各スポットの対応付けの確認をするまでの流れを示すフローチャートである。なお、この確認処理は、図６のステップＳＴ２０５に対応する処理である。
【００６９】
（ステップＳＴ４０１）
まず、対応ポイント確認部１３３は、対応ポイント検出部１３２からスポットの対応付けが終了したことを示す情報を受けると、データ格納部１４１から複数の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報を、基準画像情報格納部１４２から基準画像を示す画像識別情報を、対応ポイント格納部１４３から対応スポット情報を、それぞれ読み込む。
【００７０】
（ステップＳＴ４０２）
そして、対応ポイント確認部１３３は、読み込んだ基準画像を示す画像識別情報に基づき、複数の二次元電気泳動画像の画像データを、基準画像の画像データと基準画像以外のスレーブ画像の画像データに分け、基準画像以外のスレーブ画像の中から一枚のスレーブ画像を取り出す。対応ポイント確認部１３３は、スポット情報に基づき、基準画像とスレーブ画像間において対応付けられたスポット間のベクトルを算出する。
ここで、ステップＳＴ４０２の処理について、図１０を参照して、具体的に例を挙げて説明する。図１０は、図８に示した基準画像とスレーブ画像と異なる例を示す。図１０（ａ）には、基準画像７０１とスレーブ画像７０２の一例を示す。図１０（ｂ）には、基準画像７０１からスレーブ画像７０２に対するベクトルを示す。
【００７１】
図１０（ａ）に示すように、基準画像７０１は６つのスポット７１１〜７１６を、スレーブ画像７０２の６つのスポット７２１〜７２６を、それぞれ含む。これらのスポット７１１〜７１６、７２１〜７２６については、対応ポイント検出部１３２によって、予め表２に示すような対応スポット情報が生成されている。
【００７２】
【表２】
0005565842.tif 000007
【００７３】
この表２において、基準画像７０１とスレーブ画像７０２の画像上の原点、つまり各画像における左下の位置の座標（０，０）を基準にして、基準画像７０１とスレーブ画像７０２とを重ね合わせたものを図１０（ｂ）に示す。
【００７４】
そして、対応ポイント確認部１３３は、スレーブ画像７０２のスポット７２１〜７２６から、それぞれが対応付けられている基準画像７０１のスポット７１１〜７１６へのベクトル（以下、マッチベクトルという）７３１〜７３６を算出する。この対応ポイント確認部１３３が算出したマッチベクトル７３１〜７３６を、例えば図１０（ｂ）に示す。
【００７５】
（ステップＳＴ４０３）
次に、対応ポイント確認部１３３は、スレーブ画像７０２の各スポット７２１〜７２６におけるマッチベクトル７３１〜７３６において、マッチベクトルと他のマッチベクトル間の差ベクトルの長さを算出する。
そして、対応ポイント確認部１３３は、算出したマッチベクトル７３１〜７３６に基づき、一のマッチベクトルと他のマッチベクトルとの差を示す差ベクトルを、マッチベクトル７３１〜７３６ごとに算出する。
【００７６】
ここで、差ベクトルについて具体的に例を挙げて説明する。
図１１は、マッチベクトル７３１と他のマッチベクトル７３２〜７３６間の差ベクトル７４１〜７４５の一例を示す。なお、差ベクトル７４１〜７４５の長さは、次の表３に示すような値であったとする。
なお、図１１と表３では、対応ポイント確認部１３３が算出した、マッチベクトル７３１についてのみ他のマッチベクトル７３２〜７３６との差ベクトル７４１〜７４５の長さを示したが、実際には、対応ポイント確認部１３３が、マッチベクトル７３２〜７３６についても同様に他のマッチベクトルとの差ベクトルを算出する。
【００７７】
【表３】
0005565842.tif 000008
【００７８】
（ステップＳＴ４０４）
次に、対応ポイント確認部１３３は、スレーブ画像７０２の各スポット７２１〜７２６に対応するマッチベクトル７３２〜７３６について、ステップＳＴ４０３において算出した差ベクトルの長さに基づき、差ベクトルの長さの代表値を算出する。
具体的に例を挙げて説明する。対応ポイント確認部１３３は、例えば、マッチベクトル７３１に対応する差ベクトルの長さとして、表３に示すように、マッチベクトル７３２〜７３６のそれぞれに対応する５個の差ベクトル７４１〜７４５の長さを算出している。
対応ポイント確認部１３３は、この５個の差ベクトル７４１〜７４５の長さに基づき、マッチベクトル７３１に対応する代表値を算出する。対応ポイント確認部１３３は、代表値の算出方法として、各マッチベクトルに対応する全ての差ベクトルの長さの平均値、または中央値、または最頻値などによって代表値を算出することが可能である。ここでは例として、対応ポイント確認部１３３が、各マッチベクトルに対応する全ての差ベクトルの長さの中央値を各マッチベクトルに対応する代表値として算出する。
【００７９】
ここで、表３で示された５個の差ベクトル７４１〜７４５の長さの中央値は３ピクセルである。したがって、対応ポイント確認部１３３は、マッチベクトル７３１に対応する差ベクトル７４１〜７４５の長さの代表値は３ピクセルと算出する。ここでは例として、対応ポイント確認部１３３が、マッチベクトル７３１についてのみ差ベクトル７４１〜７４５の長さの代表値を算出する例を説明したが、実際には、対応ポイント確認部１３３は、マッチベクトル７３２〜７３６についても同様に差ベクトルの長さの代表値を算出する。
例えば、対応ポイント確認部１３３は、次の表４に示すような、各マッチベクトル７３１〜７３６にそれぞれ対応する差ベクトルの長さの代表値を算出する。
【００８０】
【表４】
0005565842.tif 000009
【００８１】
（ステップＳＴ４０５）
そして、対応ポイント確認部１３３は、スレーブ画像７０２の各スポット７２１〜７２６について、各スポット７２１〜７２６に対応するマッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値が予め決められた閾値より大きいか否かをそれぞれ判定する。マッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値が閾値より大きい場合、対応ポイント確認部１３３は、そのスポットの対応付けは間違いであったと判定し、対応スポット情報における対応付けを解除する。この対応ポイント確認部１３３は、例えば、そのスポットの対応付けは間違いであったと判定した場合、対応スポット情報における対応付けられている対応する２つのスポットを示す情報を削除する。
【００８２】
なお、閾値の設定方法としては次のふたつが適用可能である。なお、この閾値とは、スポット同士の対応付けが確からしいと判定される範囲の境界値を示すものである。つまり、本実施形態において、確からしさを示す情報とは、マッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値である。
ひとつめは、全てのスポットについて同じ閾値を適用する方法である。この場合、例えば閾値として、差ベクトルの長さの代表値の平均値、または中央値、または最頻値などを使用することが可能である。
ふたつめは、スポットごとに閾値を設定する方法である。例えば、スポットが密集している場合とまばらな場合を考える。スポットが密集している場合は、正しく対応するスポットの近傍にも多くのスポットが存在するため、間違って対応付けしても正しく対応するスポットの近傍のスポットに対応付けされる可能性が高い。したがって、マッチベクトルの差ベクトルの長さは小さくなる。一方、スポットがまばらな場合は、正しく対応するスポットから離れた位置に他のスポットが存在するため、間違って対応付けされたときは正しく対応するスポットから離れた位置に存在するスポットに対応付けされる可能性が高い。
したがって、マッチベクトルの差ベクトルの長さは大きくなる。
よって、全てのスポットについて同じ閾値を適用するよりは、スポットごとに閾値を設定するほうが望ましい。例えば、対応付けられているスポットが、二次元電気泳動画像の画像データにおいて出現している他のスポットが密集する領域に存在する場合、スポット同士の対応付けが確からしいと判定される範囲を狭くする。一方、対応付けられているスポットが、二次元電気泳動画像の画像データにおいて出現している他のスポットがまばらな領域に存在する場合、スポット同士の対応付けが確からしいと判定される範囲を広くする。
つまり、閾値は、ポイント対応付け情報において対応付けられているスポットごとに、対応付けられているスポットの周辺に存在する他のスポットとの位置関係に応じて決定されることが好ましい。
【００８３】
また、スポットごとに閾値を設定する場合で、スポットが密集している場合は閾値を小さく、スポットがまばらな場合には閾値を大きくする方法の具体例として、以下のようなものがある。例えば、閾値を設定するスポットと、そのスポットの最近傍のスポット間の距離を基に、距離にある係数を乗算して閾値を算出する方法が適用可能である。つまり、閾値は、ポイント対応付け情報において対応付けられているスポットと、二次元電気泳動画像において、当該対応付けられているスポットと最も近い位置に存在する他のスポットとの距離であるポイント距離に基づき決定される。
ここで、対応ポイント確認部１３３は、設定する閾値が小さいと正しい対応付けの組み合わせも間違いと判断して解除してしまう可能性がある。一方、設定する閾値が大きいと、対応ポイント確認部１３３は、間違った対応付けも正しいと判断してしまう可能性がある。したがって、ポイント距離に乗算する係数の値は、０．１〜１の範囲が望ましい。
【００８４】
例えば、図１０（ａ）に示すスレーブ画像７０２のスポット７２１に対する閾値を設定する場合を考える。スレーブ画像７０２においてスポット７２１の最も近傍に存在するスポットは、スポット７２３であり、両スポット７２１とスポット７２３との間の距離が５ピクセルであったとする。ここでは例えば係数を０．８とすると、閾値は５×０．８＝４ピクセルと算出できる。このように、対応ポイント確認部１３３は、閾値として、各スポットに対応する最も近傍に存在する他のスポットとの距離に予め決められた係数を乗算して得られる値を設定する。なお、ここでは例として、対応ポイント確認部１３３がスポット７２１についての閾値のみを算出したが、これに限られず、実際には、対応ポイント確認部１３３は、スポット７２２〜７２６についても同様に閾値を算出する。例として、対応ポイント確認部１３３は、次の表５に示すような各スポット７２１〜７２６にそれぞれ対応する閾値を算出する。
【００８５】
【表５】
0005565842.tif 000010
【００８６】
ここで、表４と表５とを比較すると、スポット７２６での閾値は４ピクセルであり、スポット７２６におけるマッチベクトル７３６の差ベクトルの長さの代表値は９ピクセルである。したがって、対応ポイント確認部１３３は、スポット７２６におけるマッチベクトル７３６の差ベクトルの長さの代表値がスポット７２６での閾値より大きいと判定し、対応スポット情報におけるスポット７２６とスポット７１６との対応付けは間違いであると判定し対応付けを解除する。その他のスポット７２１〜７２５については閾値より差ベクトルの長さの代表値のほうが小さいため、対応ポイント確認部１３３は、各対応付けは正しいと判断し対応付けはそのままにしておく。
【００８７】
以上のようにして、対応ポイント確認部１３３は、基準画像とスレーブ画像との間のスポットの対応付けの正確さの確認を行い、対応付けが間違いと判断された対応付けを解除する。
ここで、対応ポイント確認部１３３は、基準画像と一のスレーブ画像との間のスポットの対応付け確認を終了すると、基準画像以外のスレーブ画像の中からまだ対応付け確認を行っていない他のスレーブ画像を新たなスレーブ画像として、基準画像と新たなスレーブ画像との間でスポットの対応付け確認処理を開始する。
【００８８】
この際、対応ポイント確認部１３３がすべての画像についてスポットの対応付け確認をし終えるために、例えば、対応ポイント確認部１３３に基準画像以外のスレーブ画像の数をカウントするカウンタ機能を備えても良い。具体的に説明すると、対応ポイント確認部１３３は、基準画像選択部１３１が読み込んだ二次元電気泳動画像のうち、基準画像以外のスレーブ画像に対して１から順番に番号を割り振っておく。そして、対応ポイント確認部１３３は、対応ポイント検出部１３２からスポットの対応付けが終了したことを示す情報を受けると、対応ポイント確認部１３３は、カウンタの値を１に設定して初期化し、基準画像の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報、および、基準画像以外のスレーブ画像の中で１番目のスレーブ画像の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報を、データ格納部１４１から読み込む構成にしても良い。
【００８９】
そして、基準画像以外のスレーブ画像の中で１番目のスレーブ画像に対するスポットの対応付け確認が終了すると、カウンタがカウントした値を１つ上げる。そして、対応ポイント確認部１３３は、基準画像以外のスレーブ画像の中で２番目のスレーブ画像の二次元電気泳動画像の画像データとそのスポット情報をデータ格納部１４１から読み込む。このように、対応ポイント確認部１３３は、スポットの対応付け確認処理を行った順番にカウンタがカウントした値を上げていく。カウンタがカウントした値が予め決められた数ｎ−１になった場合に、対応ポイント確認部１３３が作業を終了するような構成にすると良い。
【００９０】
以上のように、本実施形態に係るデータ解析装置１００は、複数の二次元電気泳動画像間において基準画像のスポットと全てのスレーブ画像とのスポットの組み合わせを生成し、組み合わせたスポット間における基準画像とスレーブ画像の相関係数を算出する。そして、データ解析装置１００の対応ポイント検出部１３２は、算出した相関係数に基づいて基準画像のスポットとスレーブ画像のスポットとの対応付けを行う。これにより、本実施形態に係るデータ解析装置１００は、人手によらないで、スレーブ画像に含まれるすべてのスポットを基準画像内のスポットと対応付けることができる。
【００９１】
さらに、本実施形態に係るデータ解析装置１００の対応ポイント確認部１３３は、スレーブ画像のスポットから基準画像のスポットへのマッチベクトル間における差ベクトルの長さを求め、この差ベクトルの長さに基づいて代表値を算出する。そして、データ解析装置１００の対応ポイント確認部１３３は、算出したマッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値と閾値を比較して、そのスポットの対応付けが正しいか間違いかを判定する。差ベクトルの長さの代表値が閾値よりも大きい場合、データ解析装置１００の対応ポイント確認部１３３は、当該スポットの対応付けを間違いと判定し、当該スポットの対応付けを解除する。なお、このとき、対応ポイント確認部１３３は、スポットのマッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値と比較される閾値をスポットごとに算出することで、そのスポットの対応付けが正しいか間違いかの判断結果の精度を向上させることができる。
【００９２】
［検出装置１の表示画面例］
次に、データ解析装置１００の出力装置１０６に表示される表示画像の一例について、図１２および図１３に示す。
例えば、対応ポイント検出部１３２が基準画像とスレーブ画像間において対応するスポットを検出した結果を出力装置１０６に出力する構成にした場合に、ユーザに表示する画像の一例を図１２に示す。図１２は、基準画像とスレーブ画像と、対応付けたスポットごとに相関係数が表示されている例である。
図１２に示す例では、対応付けられたスポットは４個あり、基準画像とスレーブ画像においてそれぞれ対応付けられたスポットには同じＩＤが付けられている。例えば、図示の通り、Ｍ００１〜Ｍ００４のＩＤが付与された４つのスポットが基準画像とスレーブ画像の画像上に重畳して、それぞれ表示されている。なお、このＭ００１〜Ｍ００４のＩＤが付与された４つのスポットは、それぞれ、スポットのピークの位置に対応するピクセルから引き出された引き出し線により表されている。なお、ユーザが、図１２に示す、例えば画面内のアイコンを対応ポイント確認結果ボタン９０１に合わせてクリックし、この対応ポイント確認結果ボタン９０１を選択する。これによって、出力装置１０６は、図１２に示す画像に代えて、図１３に示すような対応ポイント確認の結果を示す画像を表示することができる。
【００９３】
例えば、対応ポイント確認部１３３が対応スポットの確認をした結果を出力装置１０６に出力する構成をデータ解析装置１００に採用した場合、ユーザに表示する画面の一例を図１３に示す。図１３は、基準画像、スレーブ画像、対応スポットの確認の結果、および正しい対応付けである可能性が予め決められた可能性以上であると判定された対応スポットの表が出力装置１０６の画面に表示されている例を示す。正しい対応付けである可能性が予め決められた可能性以上であると判定された対応スポットの表には、対応スポットごとに、マッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値と閾値が表示されている。
図１３に示す例では、対応付けられたスポットのペアは３組である。一方、図１２に示す例では、対応付けられたスポットのペアが４組であり、両者を比較すると、図１３に示す例の方が、対応付けられたスポットのペアが１組少ないことがわかる。これは、対応ポイント確認部１３３による対応スポットの確認の結果、ＩＤとしてＭ００４が付与されたスポットの対応づけが間違った対応付けであると判定されたため、つまりマッチベクトルの差ベクトルの長さの代表値が閾値より大きかったために、対応ポイント確認部１３３が対応付けを解除したためである。ここで、図１３に示す次の画面へと記載されたボタン９０２をユーザが選択することによって、データ解析装置１００は、次のスレーブ画像と基準画像とのスポットの対応付けを行うことができる。
【００９４】
[第２実施形態]
上述において、データ解析装置１００が、測定画像データとして二次元データ、すなわち二次元電気泳動画像を用いる例について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるわけではなく、測定画像データとして一次元データを用いることも可能である。本実施形態では、測定画像データとしてピーク値を有する一次元データが複数あった場合、データ解析装置１００が、それら複数の測定画像データ間において、対応するピークを対応付ける場合を想定して以下説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の変形例であって、測定画像データである一次元データとして、液体クロマトグラフィーを行った結果のデータ（クロマトグラム）を用いた例について以下説明する。
【００９５】
この液体クロマトグラフィーでは、個々のタンパク質の大きさ、吸着力、または疎水性等の性質の違いを利用してタンパク質を分離している。具体的に説明すると、複数のタンパク質を含む試料をカラムに通し、得られた試料に基づき、光度計等の検出装置によって経過時間ごとの出力値を検出する。この検出装置から出力される信号は、時間間隔が数百ｍｓ程度の時系列データであるクロマトグラムである。このクロマトグラムでは、縦軸に信号強度をとっており、横軸に保持時間をとっている。一般的に、得られた信号強度は、一定時間ごとにデジタル値に変換するデータ処理が行われる。
【００９６】
上記のタンパク質の性質により、タンパク質ごとにカラムを通過する通過速度が異なるため、カラムを通過している間にタンパク質ごとに分離される。その結果、液体クロマトグラフィーによって分離されたタンパク質は、クロマトグラム上でピークとして観察される。図１４にクロマトグラムの一例を示す。図１４は、複数のタンパク質を含む試料を用いて液体クロマトグラフィーを行った結果（クロマトグラム）の一例を示す。
図１４に示すように、得られたクロマトグラムでは、タンパク質が時間軸方向（図中の左右方向）にタンパク質の性質の違いに応じてタンパク質を分離して、ピーク値を形成している。クロマトグラム上の複数のピークは、それぞれ種類の異なるタンパク質を表している。本図では、左から右にいくほど経過時間（通過時間）が長いことを表している。
【００９７】
本実施形態において、上述の第１実施形態の二次元電気泳動画像に相当するものがクロマトグラムであり、スポットに相当するものがピークである。したがって、二次元電気泳動画像がクロマトグラムであり、スポットがピークである点以外は、上記の実施形態とほぼ同様である。そのため、以下では、上記の実施形態とは異なる点についてのみ言及し、同様での構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９８】
測定画像データである複数のクロマトグラムは、予め外部記憶装置１０５に記憶されている。さらに、クロマトグラムごとに、各クロマトグラムに含まれるピークに関する情報であるピーク情報が対応付けられて、外部記憶装置１０５に記憶されている。本実施形態に係るピーク情報（ポイント情報）とは、クロマトグラムにおいて検出された複数のピークのクロマトグラムにおける位置を示すピーク位置情報である。このピーク情報は、例えば次のようにして検出することができる。クロマトグラムは、単位時間ごとに検出された信号強度を持っている。ピーク位置を検出する際には、クロマトグラムにおいて、隣り合うすべての単位時間の信号強度よりも大きい信号強度を有する単位時間をピーク位置として検出する。
【００９９】
続いて、対応ポイント検出部１３２によるクロマトグラム間におけるピークの対応付けについて説明する。対応ポイント検出部１３２は、複数のクロマトグラムを基準クロマトグラムと基準クロマトグラム以外のスレーブクロマトグラムに分け、基準クロマトグラム以外のスレーブクロマトグラムの中からひとつのスレーブクロマトグラムを選択する。そして、対応ポイント検出部１３２は、基準クロマトグラムのピークに対して基準クロマトグラム以外のスレーブクロマトグラムの中から選択したひとつのスレーブクロマトグラムのピークを対応付けていく。
【０１００】
ピークの対応付けにおいて、対応ポイント検出部１３２は、まず、基準クロマトグラムのピークとスレーブクロマトグラムのピーク間における類似度を算出する。具体的には、対応ポイント検出部１３２は、基準クロマトグラムに出現している複数のピークのそれぞれとスレーブクロマトグラムに出現している複数のピークのそれぞれとの組み合わせを生成し、それぞれの組み合わせにおいてピーク間の相関係数を算出し、相関係数を類似度とする。対応ポイント検出部１３２は、ピーク間の相関係数を、次式（４）に従って算出する。
【０１０１】
【数５】
0005565842.tif 000011
【０１０２】
ここで、ｘｉは、それぞれ基準クロマトグラムの単位時間の信号強度である。ｙｉは、スレーブクロマトグラムの単位時間の信号強度である。基準クロマトグラムおよびスレーブクロマトグラムにおいて、相関係数を求めるピークのピーク位置を時間０とした場合、基準クロマトグラムとスレーブクロマトグラムで同じ時間の信号強度をそれぞれｘｉ、ｙｉとする。
【０１０３】
また、
【数６】
0005565842.tif 000012
はそれぞれ基準クロマトグラム、スレーブクロマトグラムの相関係数を求める領域での信号強度の平均値である。
【０１０４】
なお、相関係数を算出する領域については、二次元電気泳動画像の場合と同じ理由により、相関係数を求めるピークおよび少なくともそれ以外のスポット１個とが含まれる領域に設定することが望ましい。さらに、相関係数を求めるピークから遠く離れた位置にある他のピークでは、基準クロマトグラムとスレーブクロマトグラム間でピーク位置のずれが大きくなる。ピーク位置のずれが大きいピークが存在する場合、ピーク間の相関係数が小さくなる、つまり類似度が小さくなる。したがって、ピークの正しい対応付けが行われない可能性がある。これを防ぐため、相関係数の算出領域は、クロマトグラム全体ではなくて一定の大きさの部分領域であることが望ましい。
【０１０５】
対応ポイント検出部１３２による類似度に基づいたピークの対応付けは、スレーブクロマトグラムのピークごとに、類似度が最大となる基準クロマトグラムのピークを対応付ける。
なお、基準クロマトグラムの選択方法、および対応スポットの確認処理、は上記二次元電気泳動画像の実施形態と同様であるため、ここでは言及を省略する。
【０１０６】
ところで、以上では、タンパク質の二次元電気泳動画像またはクロマトグラムを用いてスポットまたはピークを対応付ける例を挙げたが、ＤＮＡまたはＲＮＡ等の生体高分子の二次元電気泳動画像またはクロマトグラムを用いてスポットまたはピークの対応付けをしても良い。さらに、二次元電気泳動画像およびクロマトグラムに限定されるわけではなく、ＤＮＡマイクロアレイのようにスポットが平面状に散布している画像のスポット対応付け、あるいは複数の信号成分が一次元方向に散布したスペクトルのピーク対応付けに使用しても良い。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０７】
［第３実施形態］
本実施形態は、第１、２実施形態において説明したデータ解析装置１００を含むタンパク質解析装置３００の一例について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態に係るタンパク質解析装置３００の構成の一例を示す図である。
図１５に示す通り、タンパク質解析装置３００は、上述したデータ解析装置１００とタンパク質分解装置４００とを備える。なお、データ解析装置１００は、上述したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。
タンパク質分解装置４００は、測定データである二次元電気泳動画像の画像データとそれに対応するスポット情報や、クロマトグラムとそれに対応するピーク情報を生成し、データ解析装置１００に出力する。
この構成により、タンパク質解析装置３００は、タンパク質分解装置４００によって分解されたタンパク質について、データ解析装置１００によって解析された情報をユーザに提供することができる。よって、ユーザは、タンパク質分解装置４００によって得られた分解結果について、対応するスポット同士あるいはピーク同士がそれぞれ対応付けらえた情報を観察することができる。
【０１０８】
［ポイント距離に乗算する係数の値について］
上述において、ポイント距離に乗算する係数の値は、０．１〜１の範囲が望ましいと説明した。この係数の範囲は、対応ポイント確認部１３３による対応付けの正誤の判定の精度を向上させるためにより最適な値である。この係数の範囲は、以下のような具体例に基づき、正しい対応付けは解除することなく、間違った対応付けのみを解除することができるように決定することができる。
【０１０９】
この具体例について、図１６、１７を参照して説明する。
図１６に、基準画像とスレーブ画像の一例を示す。図１６（ａ）には、基準画像８０１とスレーブ画像８０２の一例を示す。図１６（ｂ）には、基準画像８０１からスレーブ画像８０２に対するベクトルを示す。
図１６（ａ）に示すように、基準画像８０１は５つのスポット８１１〜８１５を、スレーブ画像８０２は５つのスポット８２１〜８２５を、それぞれ含む。
これらのスポット８１１〜８１５、８２１〜８２５について、対応ポイント検出部１３２による対応付けが行われ、表６に示すような対応スポット情報が生成されたとする。なお、スポット８２４とスポット８２５との距離は１である。
【０１１０】
【表６】
0005565842.tif 000013
【０１１１】
例えば、スポット８１１とスポット８２１との位置を合わせて、基準画像８０１とスレーブ画像８０２とを重ねる。この場合、スポット８１２とスポット８２２、スポット８１３とスポット８２３とは、それぞれ重なる。一方、スポット８１４とスポット８２５は、重ならず、スポット８１４は、スポット８２４と重なる。
これは、スポット８１４とスポット８２４との対応付けが正しい対応づけであって、スポット８１４とスポット８２５との対応付けが間違っていることを表している。つまり、表６に示す対応スポット情報において、スポット８１４とスポット８２５との対応付けが間違っている。
【０１１２】
表６において、基準画像８０１とスレーブ画像８０２の画像上の原点、つまり各画像における左下の位置の座標（０，０）を基準にして、基準画像８０１とスレーブ画像８０２とを重ね合わせたものを図１６（ｂ）に示す。
図１６（ｂ）には、対応ポイント確認部１３３によって算出されたマッチベクトル８３１〜８３４を示す。なお、このマッチベクトル８３１〜８３４は、スレーブ画像８０２のスポット８２１〜８２３、８２５から、それぞれが対応付けられている基準画像８０１のスポット８１１〜８１４へのベクトルである。
【０１１３】
ここで、スポット８１４とスポット８２５との対応付けを確認するため、マッチベクトル８３４と他のマッチベクトル８３１〜８３３間の差ベクトル８４１〜８４３を算出する。図１７は、この差ベクトル８４１〜８４３の一例を示す図である。
上述の通り、スポット８２４とスポット８２５との距離は１である。よって、差ベクトル８４１〜８４３の長さは、すべて１となる。つまり、差ベクトルの代表値として中央値をとった場合、差ベクトルの代表値は１となる。
【０１１４】
この例において、スポット８２４と最も近い位置に存在するスポットは、スポット８２５である。また、上述の通り、スポット８２４と８２５間の距離は１である。この距離に乗算する係数が１以上であった場合、閾値は１以上になる。したがって、差ベクトルの代表値≦閾値となり、スポット８１４と８２５の対応付けは、間違いであるとは判定されず、対応付けは解除されない。しかし、本来、スポット８１４とスポット８２５との対応付けは間違いであるため、解除されるようにする必要がある。
よって、スポット８１４とスポット８２５との対応付けを解除するため、距離に乗算する係数は１より小さい値である必要がある。
【０１１５】
一方、距離に乗算する係数が０より小さい場合、閾値は０より小さくなる。差ベクトルの代表値は０より小さくなることはない。よって、閾値が０より小さい場合、スポットの対応付けはすべて解除されてしまう。したがって、距離に乗算する係数は０以上である必要がある。
【０１１６】
［プログラムおよび記録媒体］
最後に、データ解析装置１００に含まれている各部は、ハードウェアロジックによって構成すれば良い。または、次のように、ＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現しても良い。
すなわち、データ解析装置１００は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、このプログラムを格納した、上記プログラムを実行可能な形式に展開するＲＡＭ、および上記プログラムと各種データとを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）を備えている。この構成により、本発明の目的は、所定の記録媒体によっても達成できる。
この記録媒体は、上述した機能を実現するソフトウェアであるデータ解析装置１００のプログラムのプログラムコード（実行形式プログラム，中間コードプログラム，ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録していれば良い。検出装置１に、この記録媒体を供給する。これにより、コンピュータとしてのデータ解析装置１００（またはＣＰＵやＭＰＵ）が、供給された記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し、実行すれば良い。
【０１１７】
プログラムコードをデータ解析装置１００に供給する記録媒体は、特定の構造または種類のものに限定されない。すなわちこの記録媒体は、例えば、磁気テープまたはカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスク、またはＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＢＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系等とすることができる。
また、データ解析装置１００を通信ネットワークと接続可能に構成しても、本発明の目的を達成できる。この場合、上記のプログラムコードを、通信ネットワークを介して検出装置１に供給する。この通信ネットワークはデータ解析装置１００にプログラムコードを供給できるものであれば良く、特定の種類または形態に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、または衛星通信網等であれば良い。
【０１１８】
この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な任意の媒体であれば良く、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、またはＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、ＩｒＤＡまたはリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、または地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１１９】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、タンパク質、ＤＮＡ、またはＲＮＡ等の二次元電気泳動画像、クロマトグラム、あるいはＤＮＡマイクロアレイ等のスポットまたはピークを有する測定データが複数あった場合、測定データ間で当該スポットまたはピークの対応付けを行う際に好適に用いられる。本発明に係るデータ解析装置１００は、例えば、一般的な画像解析装置に比べて、このような産業分野において用いられることにより、相関係数の算出において、二次元電気泳動画像の濃度値をそのまま用いることができる。これにより、高精度な類似度を算出することができる。
一般的なパターン認識の技術では、画像の濃度値をそのまま用いて類似度を判定するのではなく、画像の特徴（形、色等）を何らかの方法で数値化した後、類似度を判定している。このため、画像の特徴の数値化の時点で、数値化されなかった特徴の情報は欠落している。本願発明によると、画像の濃度値をそのまま用いることができるため、画像の特徴を欠落させることなく類似度判定することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１００・・・データ解析装置、１０２・・・入力装置、１０３・・・データ処理装置、１０４・・・記憶装置、１０５・・・外部記憶装置、１０６・・・出力装置、１３１・・・基準画像選択装置、１３２・・・対応ポイント検出部、１３３・・・対応ポイント確認部、１４１・・・データ格納部、１４２・・・基準画像情報格納部、１４３・・・対応ポイント格納部、２００・・・外部検出装置、３００・・・タンパク質解析装置、４００・・・タンパク質分解装置、５０１・・・基準画像、５０２・・・スレーブ画像、５１１〜５２３・・・スポット、７０１・・・基準画像、７０２・・・スレーブ画像、７１１〜７２６・・・スポット、７３１〜７３６・・・マッチベクトル、７４１〜７４５・・・差ベクトル、８０１・・・基準画像、８０２・・・スレーブ画像、８１１〜８２５・・・スポット、８３１〜８３４・・・マッチベクトル、８４１〜８４３・・・差ベクトル、９０１・・・ボタン、９０２・・・ボタン
【図１】
0005565842.tif 000014
【図３】
0005565842.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２】
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【図１２】
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【図１３】
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