(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、イオンチャンネル、受容体の活性化、または細胞内信号伝達系の作動にともなう信号であり、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することであって、前記平均値が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項２】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を
得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記被検化学物質の存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することであり、前記平均値が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項３】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出デー
タ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程  （Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記標準化学物質と前記被検化学物質との存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することであり、前記平均値が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項４】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が核酸であり、そして前記目的の信号が、核酸の２本鎖形成にともなう有意信号であり、
前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することであって、前記平均値が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項５】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、イオンチャンネル、受容体の活性化、または細胞内信号伝達系の作動にともなう信号であり、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差を計算することであって、前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差が、前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項６】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記被検化学物質の存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差を計算することであって、前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項７】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号である請求項１に記載の方法であって、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記標準化学物質と前記被検化学物質との存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差を計算することであって、前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項８】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程  （Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および  （Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が核酸であり、そして前記目的の信号が、核酸の２本鎖形成にともなう有意信号であり、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差を計算することであって、前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差が前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項９】
前記抽出データ群を構成するデータの個数および前記階級の幅を変化させて、前記工程（Ｂ）〜（Ｄ）を複数回行う工程をさらに包含する、請求項５〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、イオンチャンネル、受容体の活性化、または細胞内信号伝達系の作動にともなう信号であり、  そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記複数の標準偏差を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることを包含し、前記近似曲線の頂点の前後における傾きが、前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記被検化学物質の存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記複数の標準偏差を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることを包含、前記近似曲線の頂点の前後における傾きが前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記標準化学物質と前記被検化学物質との存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記複数の標準偏差を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることを包含し、前記近似曲線の頂点の前後における傾きが前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が核酸であり、そして前記目的の信号が、核酸の２本鎖形成にともなう有意信号であり、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記複数の標準偏差を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることを包含し、前記近似曲線の頂点の前後における傾きが前記目的の信号の代表値である、方法。
【請求項１４】
前記工程（Ｂ）〜（Ｄ）を繰り返して行う請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、前記工程（Ｂ）における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔をおいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の平均値を比較する工程をさらに包含する、方法。
【請求項１５】
前記工程（Ｂ）〜（Ｄ）を繰り返して行う請求項５〜８のいずれかに記載の方法であって、前記工程（Ｂ）における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の平均値を比較する工程をさらに包含する、方法。
【請求項１６】
前記（Ｂ）〜（Ｄ）を繰り返して行う請求項５〜８のいずれかに記載の方法であって、前記工程（Ｂ）における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の半値幅、分散または標準偏差を比較する工程をさらに包含する、方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し、
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、イオンチャンネル、受容体の活性化、または細胞内信号伝達系の作動にともなう信号であり、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで前記抽出標準偏差群の各々が前記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成され、
前記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、  得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、
前記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ａ）を同定する工程、
前記（ａ）の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ｂ）を同定する工程、
前記発生時刻（ａ）および（ｂ）に基づいて前記目的の信号の代表値を得る工程をさらに包含する、方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記被検化学物質の存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで前記抽出標準偏差群の各々が前記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成され、
前記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、  得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、
前記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ａ）を同定する工程、
前記（ａ）の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ｂ）を同定する工程、
前記発生時刻（ａ）および（ｂ）に基づいて前記目的の信号の代表値を得る工程をさらに包含する、方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し
ここで、前記測定対象が細胞であり、そして前記目的の信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり、
前記工程（Ａ）が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記標準化学物質と前記被検化学物質との存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含し、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで前記抽出標準偏差群の各々が前記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成され、
前記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、  得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、
前記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ａ）を同定する工程、
前記（ａ）の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ｂ）を同定する工程、
前記発生時刻（ａ）および（ｂ）に基づいて前記目的の信号の代表値を得る工程をさらに包含する、方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法であって、
（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号の代表値を得る工程を包含し
ここで、前記測定対象が核酸であり、そして前記目的の信号が、核酸の２本鎖形成にともなう有意信号であり、
そしてここで、前記工程（Ｄ）における参照が、前記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで前記抽出標準偏差群の各々が前記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成され、  前記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、
得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、
前記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ａ）を同定する工程、
前記（ａ）の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ｂ）を同定する工程、
前記発生時刻（ａ）および（ｂ）に基づいて前記目的の信号の代表値を得る工程をさらに包含する、方法。
【請求項２１】
前記抽出データ群を構成するデータの個数を変化させて、前記工程（Ｂ）〜（Ｃ）を複数回行う工程をさらに包含する、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
複数の測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する請求項１〜２０のいずれかに記載の方法であって、前記工程（Ａ）の後で、前記測定対象の各々について取得されたデータ群を加算する工程をさらに包含する、方法。
【請求項２３】
複数の測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する請求項１〜２０のいずれかに記載の方法であって、前記工程（Ａ）の後で、前記測定対象の各々について取得されたデータ群を減算する工程をさらに包含する、方法。
【請求項２４】
複数の測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する請求項１〜２０のいずれかに記載の方法であって、前記工程（Ａ）の前に、前記測定対象の各々を同時に刺激する工程をさらに包含する、方法。
【請求項２５】
前記工程（Ｂ）における選択が時系列的に行われる、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
請求項１〜２５のいずれかに記載の方法を実行させるため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２８】
請求項１〜２５のいずれかに記載の方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、測定対象から発生した信号を処理する方法に関する。より詳細には、測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法に関する。本発明はまた、有意信号を得てそれを分類する方法に関する。本発明の方法は、細胞全体に渡るマクロなチャンネル活性度の測定および分類に適用可能である。本発明の方法はまた、薬品スクリーニング、ＤＮＡ診断、ＳＮＰ解析、および蛋白質機能解析に適用可能である。
【０００２】
（背景技術）
従来、生体試料の活動に伴う生体試料の電気的変化や生体試料に取り込まれた指示薬により発せられる蛍光強度は、デジタル信号として測定装置に取り込まれて測定されている。例えば、細胞のチャンネル活性度測定は、単一チャンネルレベルで測定する場合、パッチクランプなどの微小電極プローブと専用の制御装置を用いた電気生理測定装置によって得られるデジタル信号（チャンネル通過電気量）から、チャンネルの開閉時間、タイミング、回数などを算出し、チャンネルの活性度を測定している（細胞内記録法）。また、細胞全体については、細胞内に流入するイオンの量を蛍光測定法によってデジタル信号として測定し、それを細胞のチャンネル活性度としている。
【０００３】
しかし、取り込んだ信号が特にデジタル信号である場合、ノイズ信号と目的の信号とを識別しにくく、それ故、細胞の活動にともなうチャンネルの活性度の変化などを検出することが困難であった。
【０００４】
さらに、上記パッチクランプによる方法では、その操作などに熟練を要するマイクロマニピュレータが必要で、かつ一つの試料を測定するために多大な時間を要するため、多数の試料を測定することは困難であった。また、上記蛍光測定法では、検出対象は、蛍光を発する対象のイオンのみに限定されるか、または薬物などの化学物質の有無およびその濃度に依存する細胞のチャンネル活性度の変化を測定する場合、別途蛍光物質を投与する必要があり、この蛍光物質が測定対象に副作用を及ぼす可能性があること、蛍光物質の蛍光感度が経時的に変化するなどの問題があった。
【０００５】
（発明の開示）
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、従来、ノイズ信号と目的の信号とを含み、それらを識別することが困難または不可能であった信号から、目的の信号を抽出し、そこから測定対象からの有意信号を得て分類する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本明細書で用いる用語、「目的の信号」は、細胞、核酸などに代表される測定対象が発生する信号のうち、細胞のイオンチャンネルのような、測定対象の特定部位から発生する信号、または、薬剤に応答する細胞のイオンチャンネルの活性化、核酸のハイブリダイゼーションによる２本鎖形成のような、測定対象における特定の事象に起因して変化した信号を意味する。
【０００７】
本明細書で用いる用語「有意信号」または「有意な信号」は、主に、後者の意味、すなわち、測定対象における特定の事象に起因して変化した信号をいうために用いられる。
【０００８】
本発明の方法を用いることで、特に専用の制御装置を必要としない簡易な測定プローブを用い、容易に短時間の測定を可能であって、かつ、化学物質を使用しないため、副作用や蛍光感度の経時変化を考慮する必要のない、細胞全体に渡るマクロなチャンネル活性度の測定、この測定に基づく被検試料の応答および薬品の分類、および薬品スクリーニングが可能となる。
【０００９】
本発明は、少なくとも１つの測定対象から発生した信号から目的の信号を抽出する方法に関し、この方法は、（Ａ）測定対象から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、（Ｂ）前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される工程（Ｃ）前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および（Ｄ）前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、前記目的の信号を選択する工程、を包含する。
【００１０】
上記工程（Ｄ）における参照は、上記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することであり得る。
【００１１】
上記（Ｄ）における参照は、上記標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、上記標準偏差の各々を、上記階級と、上記階級の各々に存在する上記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、および半値幅、分散または標準偏差を計算することであり得る。
【００１２】
上記の本発明の方法は、上記抽出データ群を構成するデータの個数を変化させて、上記工程（Ｂ）〜（Ｃ）を複数回行う工程をさらに包含し得る。
【００１３】
上記本発明の方法は、上記抽出データ群を構成するデータの個数および上記階級の幅を変化させて、上記工程（Ｂ）〜（Ｄ）を複数回行う工程をさらに包含し得、得られる複数の上記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差から、上記目的の信号を選択し得る。
【００１４】
上記本発明の方法は、上記工程（Ａ）の後で、上記測定対象の各々について取得されたデータ群を加算する工程をさらに包含し得る。
【００１５】
上記本発明の方法は、上記工程（Ａ）の後で、上記測定対象の各々について取得されたデータ群を減算する工程をさらに包含し得る。
【００１６】
上記本発明の方法は、上記工程（Ａ）の前に、上記測定対象の各々を同時に刺激する工程をさらに包含し得る。
【００１７】
上記工程（Ｄ）における参照は、上記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、上記複数の標準偏差を、上記階級と、上記階級の各々に存在する上記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることを包含し得る。
【００１８】
上記工程（Ｂ）における選択は、時系列的または無作為に行われ得る。
【００１９】
上記工程（Ｂ）における選択は、無作為に行われ得る。
【００２０】
上記本発明の方法において、上記工程（Ｂ）〜（Ｄ）は繰り返されてもよく、ここで、上記工程（Ｂ）における選択は時系列的に行われ、各繰り返しにおける上記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔をおいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の平均値を比較する工程をさらに包含し得る。ここで、上記標準偏差群の各々の平均値の１つを時系列信号の代表値として、目的の信号または有意信号を得るための指標としてもよい。
【００２１】
あるいは、上記本発明の方法において、上記工程（Ｂ）〜（Ｄ）は繰り返されてもよく、ここで、上記工程（Ｂ）における選択は時系列的に行われ、各繰り返しにおける上記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の平均値を比較する工程をさらに包含し得る。ここで、上記正規分布の各々の平均値の１つを時系列信号の代表値として、目的の信号または有意信号を得るための指標としてもよい。
【００２２】
あるいは、上記本発明の方法において、上記工程（Ｂ）〜（Ｄ）は繰り返されてもよく、ここで、上記工程（Ｂ）における選択は時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の半値幅、分散または標準偏差を比較する工程をさらに包含し得る。ここで、上記各々の正規分布の半値幅、分散または標準偏差の１つを時系列信号の代表値として、目的の信号または有意信号を得るための指標としてもよい。
【００２３】
上記本発明の方法において、上記工程（Ｄ）における参照は、上記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで上記抽出標準偏差群の各々は、上記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成され、この方法は、上記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、上記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ａ）を同定する工程、上記（ａ）の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻（ｂ）を同定する工程、上記発生時刻（ａ）および（ｂ）に基づいて有意信号を得る工程をさらに包含し得る。
【００２４】
上記測定対象は細胞であり、そして上記目的の信号は、イオンチャンネル、受容体の活性化、または細胞内信号伝達系の作動にともなう信号であり得る。
【００２５】
上記本発明の方法において、上記測定対象は細胞であり、そして上記目的の信号は、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり得、この方法は、上記工程（Ａ）は、上記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および上記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、上記標準化学物質の存在下で得られる上記平均値と、上記被検化学物質の存在下で得られる上記平均値とを比較する工程をさらに包含し得る。
【００２６】
上記本発明の方法において、上記測定対象は細胞であり、そして上記目的の信号は、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であり得、この方法は、上記工程（Ａ）は、上記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および上記標準化学物質と上記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、上記標準化学物質の存在下で得られる上記平均値と、上記標準化学物質と上記被検化学物質との存在下で得られる上記平均値とを比較する工程をさらに包含し得る。
【００２７】
上記標準化学物質としては、測定対象の細胞に対する刺激剤や阻害剤が挙げられる。
【００２８】
上記測定対象は核酸であり、そして上記目的の信号は、核酸の２本鎖形成にともなう有意信号であり得る。
【００２９】
本発明はまた、（Ａ）測定対象から発生する時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する手順、（Ｂ）上記データ群から、複数の抽出データ群を得る手順であって、上記抽出データ群の各々が、上記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される手順（Ｃ）上記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る手順、および（Ｄ）上記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、上記目的の信号を選択する手順、を実行させるため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に関する。
【００３０】
本発明はまた、コンピューターに（Ａ）測定対象から発生する時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する手順、（Ｂ）上記データ群から、複数の抽出データ群を得る手順であって、上記抽出データ群の各々が、上記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、手順（Ｃ）上記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る手順、および（Ｄ）上記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、上記目的の信号を選択する手順を実行させるためのプログラムに関する。
【００３１】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の１つの実施形態における有意信号の抽出方法は、少なくとも１つの測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する方法であって、測定対象から発生した時系列信号を、一定の周波数またはサンプリング速度でサンプリングすることにより、複数のデータからなるデータ群として取得する工程Ａと、前記データ群から１セットの一定の個数のデータを、複数セット抽出することにより複数の抽出データ群を取得し、前記複数の抽出データ群の各々の標準偏差を計算し、１セットの標準偏差群を得る工程Ｂと、得られた標準偏差の各々の平均値を計算する工程を包含し、この平均値を、測定対象から発生した時系列信号の代表値の１つとし、目的の信号または有意信号を得るための指標とする。
【００３２】
また、本発明の別の実施形態における有意信号の抽出方法は、少なくとも１つの測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する方法であって、測定対象から発生した時系列信号を、一定の周波数またはサンプリング速度でサンプリングすることにより、複数のデータからなるデータ群として取得する工程Ａと、前記データ群から１セットの一定の個数のデータを、複数セット抽出することにより複数の抽出データ群を取得し、前記複数の抽出データ群の各々の標準偏差を計算し、１セットの標準偏差群を得る工程Ｂと、得られた標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすることと、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた正規分布の平均値、および半値幅、分散または標準偏差を計算することを包含し、これらの値を、測定対象から発生した時系列信号の代表値の１つとし、目的の信号または有意信号を得るための指標とする。
【００３３】
図１を用いて、本発明の１つの実施形態における有意信号の抽出方法を説明する。図１は、本発明の一実施の形態における有意信号の抽出方法の各工程を示す概略図である。まず、図１（ａ）に示すように、測定対象から発生した時系列信号、例えば電圧振幅を一定の周波数で時系列的にサンプリングすることにより、複数のデータからなるデータ群を取得する。次に図１（ｂ）に示すように、このデータ群から、時系列的な一定の個数のデータ、例えば５ｍ秒分に相当する１セットのデータからなる抽出データ群を、時系列的に複数回抽出し（図１（ｂ）では１回分の抽出を示す）、各抽出データ群の標準偏差を計算し、１セットの標準偏差からなる標準偏差群を取得する。次に図１（ｃ）に示すように、１セットの標準偏差群のメンバーである各々の標準偏差を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類してプロットする（図１（ｃ）の横軸は時間区切りを、そして縦軸は標準偏差値をそれぞれ示す）。次に図１（ｄ）に示すように、前記階級をＸ軸とし、前記階級の各々に存在する標準偏差の個数をＹ軸とする座標上に各々の標準偏差をプロットし、得られたグラフを正規分布に近似する。最後に、得られた正規分布の平均値、および半値幅、分散または標準偏差を計算し、それらの値を、測定対象から発生した時系列信号の代表値の１つとし、目的の信号または有意信号を得るための指標とする。
【００３４】
また、本発明の別の実施形態における有意信号の抽出方法は、少なくとも１つの測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する方法であって、測定対象から発生した時系列信号を、一定の周波数またはサンプリング速度でサンプリングすることにより、複数のデータからなるデータ群として取得する工程Ａと、前記データ群から１セットの一定の個数のデータを、複数セット抽出することにより複数の抽出データ群を取得し、前記複数の抽出データ群の各々の標準偏差を計算し、１セットの標準偏差群を得る工程Ｂと、得られた標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすることと、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、得られた近似曲線の各パラメータ値（Ｘオフセット値、Ｙオフセット値、時定数、増幅係数、中心、幅、べき、Ｙの開始値ｙ（−∞）、Ｙの最終値（＋∞））を得、この各パラメータのいずれかを、測定対象から発生した時系列信号の代表値の１つとし、目的の信号または有意信号を得るための指標とする。
【００３５】
上記本発明の実施形態では、上記抽出データ群の１セットのデータの個数およびヒストグラム階級区切りを変化させて、上記工程Ｂから標準偏差をプロットすることまでを繰り返し、得られる指標値の精度を向上し得る。
【００３６】
また、上記本発明の実施形態では、複数の測定対象を用い得、測定対象の各々が発生する時系列信号から得られたデータ群を加算または減算して、得られる指標値の精度を向上し得る。
【００３７】
さらに、上記本発明の実施形態では、上記複数の測定対象を同時に刺激する工程を包含し得、得られる指標値の精度を向上し得るか、またはこの刺激に対する有意信号を得ることができる。
【００３８】
さらに、上記本発明の実施形態では、上記抽出データ群の１セットのデータは、時系列的にまたは無作為に選択されて抽出され得る。
【００３９】
さらに、上記本発明の実施形態では、上記工程Ｂが繰り返されてもよく、開始データがａであり、かつ時系列的な一定の個数のデータからなる第１の抽出データ群を、上記データ群から時系列的に複数回抽出し、上記複数の第１の抽出データ群の各々の標準偏差を計算した後、上記開始データが、上記データａから一定時間後にサンプリングされたデータｂであり、かつ時系列的な一定の個数のデータからなる第２の抽出データ群を、上記データ群から時系列的に複数回抽出し、上記複数の第２の抽出データ群の各々の標準偏差を計算するようにしてもよい。
【００４０】
さらに、上記本発明の実施形態では、上記工程Ｂが繰り返されてもよく、開始データがａであり、かつ時系列的な一定の個数のデータからなる第１の抽出データ群を、上記データ群から時系列的に複数回抽出し、上記複数の第１の抽出データ群の各々の標準偏差を計算し、複数の標準偏差からなる第１の標準偏差群を取得した後、上記開始データが、上記データａから一定時間後にサンプリングされたデータｂであり、かつ時系列的な一定の個数のデータからなる第２の抽出データ群を、上記データ群から時系列的に複数回抽出し、上記複数の第２の抽出データ群の各々の標準偏差を計算し、複数の上記標準偏差からなる第２の標準偏差群を取得する工程をさらに行ってよく、上記得られた第１および第２の標準偏差群の各々について、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、標準偏差の各々を、上記階級と、上記階級の各々に存在する上記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた正規分布の平均値、および半値幅、分散または標準偏差を計算することを包含し、これらの値を、測定対象から発生した時系列信号の代表値の１つとし、目的の信号または有意信号を得るための指標としてもよい。
【００４１】
さらに、本発明の別の実施形態における有意信号の抽出方法は、少なくとも１つの測定対象が発生する信号から目的の信号を抽出する方法であって、測定対象から発生した時系列信号を一定の周波数またはサンプリング速度でサンプリングすることにより、複数のデータからなるデータ群を取得する工程Ａと、上記データ群から時系列的な一定の個数のデータを時系列的に複数回抽出することにより複数の抽出データ群を取得し、上記複数の抽出データ群の各々の標準偏差を計算し、複数の標準偏差からなる標準偏差群を得る工程Ｂと、上記標準偏差群から時系列的に一定の個数の前記標準偏差を複数回抽出することにより複数の抽出標準偏差群を取得し、上記複数の抽出標準偏差群の各々の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程Ｃと、上記抽出標準偏差の各々の平均値が、あらかじめ設定された設定値に到達したときの上記時系列信号の発生時刻（ａ）を同定する工程Ｄと、この発生時刻（ａ）の後の上記抽出標準偏差群の平均値の増加率を、あらかじめ設定された設定値に到達したときの上記時系列信号の発生時刻（ｂ）を同定する工程Ｅと、この発生時刻（ｂ）における標準偏差の平均値を計算する工程Ｆと、上記（ａ）および（ｂ）から、上記標準偏差の変化速さと変化量とに基づいて有意信号を得る工程Ｇとを包含する。標準偏差の変化速さと変化量とに基づいて有意信号を得ることにより、薬剤がもつ固有活性を定量的に評価することが可能となる。さらには、異なる薬剤間における活性の比較や、活性発現速度の比較が可能となる。
【００４２】
（実施例）
以下、本発明の具体例について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１による信号抽出方法において用いた装置構成および工程の概略を示す図である。本装置は、神経細胞から発生した活動電位を連続的に測定する測定部１０１と、測定されたデータについて一定時間毎に標準偏差の計算を行う標準偏差計算工程１０２、一定時間秒毎に出力される標準偏差値の平均値を計算する平均値計算工程１０５、および平均値計算工程１０５により出力された平均値からイオンチャンネル活性度を計算する活性度計算工程１０８とを実行するためのプログラムが記録されたハードディスクを内蔵するコンピュータ１００と、イオンチャンネル活性度を表示する、ＣＲＴ等のデータ表示部１１０とにより構成されている。
【００４４】
本装置を用い、実際にモノアラガイより調製した神経細胞に対し、Ｇｌｕｔａｍａｔｅを０、０．１、０．３、１、３、１０、３０、１００μＭ作用させたときの電気的信号を測定し、測定された１０秒間の時系列データを１００ミリ秒ごとの時系列データ毎に標準偏差を計算し、その平均値をプロットした結果を図６に示す。このように本実施例によるイオンチャンネル活性度抽出方法において、Ｇｌｕｔａｍａｔｅ濃度に依存する結果、すなわちＧｌｕｔａｍａｔｅ濃度が大きいほど、１００ミリ秒毎の標準偏差値の分布が右側、すなわち１００ミリ秒毎の標準偏差値が増加する方向であることを確認することができた。さらに、このデータにより全チャンネル活性度を類推することも示された。
【００４５】
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２による信号抽出方法において用いた装置構成および工程の概略を示す図である。本装置は、神経細胞から発生した活動電位を連続的に測定する測定部１０１と、測定されたデータについて一定時間毎に標準偏差の計算を行う標準偏差計算工程１０２、得られた複数の標準偏差からなる１つの標準偏差群を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記階級をＸ軸とし、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数をＹ軸とする座標上に標準偏差の各々をプロットし、得られたグラフを正規分布に近似する、正規分布近似工程１０３、得られた正規分布の平均値および半値幅を計算する平均値・半値幅計算工程１０６、得られた平均値および半値幅からイオンチャンネル活性度を分類する活性度分類工程１０９とを実行するためのプログラムが記録されたハードディスクを内蔵するコンピュータ１００と、活性度を表示する、ＣＲＴ等のデータ表示部１１０とにより構成されている。
【００４６】
本装置を用い、実際に、モノアラガイより調製した神経細胞に対し、５０μＭのＧｌｕｔａｍａｔｅを投与する前後で行った、細胞外記録による測定結果から得られた標準偏差群を図７のグラフの横軸に示す階級に対してプロットした結果を図７に示す。図７（ａ）はＧｌｕｔａｍａｔｅを投与する前の５ミリ秒毎の標準偏差値のヒストグラムであり、図７（ｂ）はＧｌｕｔａｍａｔｅ投与後の５ミリ秒毎の標準偏差値のヒストグラムである。図示されるように、Ｇｌｕｔａｍａｔｅ投与前後のヒストグラムを正規分布により近似して求めたグラフの平均値および半値幅は、それぞれ、投与前では０．４８８および０．１１９、投与後では０．７３３および０．１７０であって、Ｇｌｕｔａｍａｔｅ投与前後で、５ミリ秒毎の偏差値の平均値が増加していることがわかる。これはＧｌｕｔａｍａｔｅを投与することによって、モノアラガイ神経細胞のイオンチャンネルが活性化され、その活性化されたチャンネルの開閉による活動電位の変動が表されているためである。
【００４７】
図８に、従来の細胞内記録法によるデータに同様の信号処理を加えたときの５ミリ秒毎の標準偏差値のヒストグラムを示した。図８の左に示される曲線はＧｌｕｔａｍａｔｅを投与する前の５ミリ秒毎の標準偏差値のヒストグラムであり、図８の右に示される曲線はＧｌｕｔａｍａｔｅ投与後の５ミリ秒毎の標準偏差値のヒストグラムである。図示されるように、Ｇｌｕｔａｍａｔｅ投与前後のヒストグラムを正規分布により近似して求めたグラフの平均値および半値幅は、それぞれ、投与前では０．１８１および０．０４１、投与後では０．５３４および０．２０４であって、図７および図８の結果を比較すると、細胞外記録法による測定結果は細胞内記録法によるものと同様の結果であることがわかる。
【００４８】
このように、本実施例による信号抽出方法により、従来の細胞内記録を行わなくても、簡便にイオンチャンネルの開閉に伴う細胞活動を測定・抽出し、分類することができることが示された。この構成において、細胞への薬物投与の前後またはその投与量に対するチャンネル活性度の絶対値やチャンネル活性度の増減を比較することにより、細胞チャンネル活性度の検出や、薬物の作用効果の定性的または定量的な分類を行うことが可能である。
【００４９】
（実施例３）
細胞内記録法などによって、平滑筋細胞のＣａチャンネルの活性はノルエピネフリン１０μＭ刺激時にニフェジピンにより濃度依存的に阻害されることが知られている。そこで、細胞内記録によって測定されたニフェジピンの効果（０．０３〜３０μＭ）をデータベースとして用い、細胞外記録で測定した２種類のＣａチャンネル阻害薬のデータの結果をもとに、実施例２と同様の信号活性度抽出方法により薬剤の分類を試みた。つまり、細胞内記録データについて、標準偏差群の正規分布の平均値の基準値からの変化量（相対的移動値）と、半値幅の基準値からの変化量（相対的広がり）の２つの変数によりプロットを行った結果をデータベースとし、このデータベースをもとに２種類の薬剤（化合物Ａ、化合物Ｂ）の効果の分類を試みた。化合物Ａおよび化合物Ｂについて、それぞれ、０．０３〜３０μＭの濃度で、平滑筋細胞のＣａチャンネルの活性を細胞外記録で測定する実験を行った。その結果を図９に示す。図中三角印で示した化合物Ａについての結果は、明らかに図中丸印で示したニフェジピンと同様の挙動を示していることから、ニフェジピンと同じタイプのＣａチャンネル阻害剤である可能性が高いことがわかる。それに対して、図中四角印で示した化合物Ｂについての結果は、化合物Ｂの濃度が変化するにもかかわらずほとんど変化が無いことから、従来の平滑筋細胞に対するＣａチャンネルブロッカーとは異なるタイプのＣａチャンネルブロッカーである可能性が高いことがわかる。
【００５０】
このように、本実施例による信号度抽出方法により、未知の薬剤の効果を類推することが可能であることがわかった。さらに、例えば図９で示すように、半値幅と平均値について、それぞれの変化量が例えば５％以内を示す円を基準値として薬剤評価を行えば、効率的に薬品スクリーニングを行うことが可能となる。
【００５１】
（実施例４）
実際に、モノアラガイより調製した神経細胞に対し、５０μＭのＧｌｕｔａｍａｔｅの投与に対するテトロドトキシン（ＴＴＸ）１μＭの効果を細胞外記録法を用いて調べ、実施例２と同様のイオンチャンネル活性度抽出方法によりイオンチャンネル活性度を抽出した結果を図１０に示す。グラフｂは、Ｇｌｕｔａｍａｔｅを投与する前の５ミリ秒毎の標準偏差値を正規分布に近似したグラフ、グラフｃはＧｌｕｔａｍａｔｅ投与後の５ミリ秒毎の標準偏差値を正規分布に近似したグラフ、グラフａはＴＴＸを１０分間作用させたのちＧｌｕｔａｍａｔｅを投与し、５ミリ秒毎の標準偏差値を正規分布に近似したグラフである。図１０に示すように、５０μＭのＧｌｕｔａｍａｔｅの添加により、分布の平均値は横軸に沿ってコントロールより右にシフトし、そして半値幅は増加した。その一方、１μＭのＴＴＸの作用により、分布の平均値は横軸にそってコントロールより左にシフトし、そしてその半値幅は減少した。このように、実施例２と同様に、本実施例による信号活性度抽出方法により、薬物の作用効果の定性的または定量的な分類を行うことが可能であることがわかる。さらに、近似したそれぞれの正規分布の半値幅を薬剤効果の分類のファクターとして加えることにより、薬剤の効果の詳細なクラス分けが可能である。
【００５２】
（実施例５）
ラット大動脈由来血管平滑筋細胞を用いて、各種Ｃａチャンネルブロッカーの効果を細胞外記録法により測定し、実施例２と同様の信号抽出方法によりイオンチャンネル活性度を測定した。
【００５３】
細胞外記録には、シリコン基板上２ミリ角の面積に、直径２０ミクロン、深さ２０ミクロンのくぼみを形成し、くぼみ内に直径５ミクロンの貫通穴を１００個設けた細胞外記録電極を用いた。１００個の貫通穴には、平滑筋細胞が１個づつ保持され、裏面から吸引することにより細胞を固定して測定している。測定用電極は、シリコン基板の裏面に金蒸着により配置し、細胞のチャンネル開閉に伴う電気的変化を検出できるようにした。このようにして細胞外記録電極上に調製した細胞を、ω−ＣｇＴｘＭＶＩＩＣ（Ｐ／Ｑ型タイプ）、Ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ（Ｌタイプ）およびω−ＣｇＴｘＧＶＩＡ（Ｎタイプ）のＣａチャンネルのブロッカーでそれぞれ処理したときの平滑筋細胞のノルアドレナリンに対する効果を比較した結果を図１１に示す。図中の５つの曲線は、それらの頂点が存在する位置の順に、左からそれぞれ以下の薬剤を投与したときの応答を示す。Ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ（Ｌ型Ｃａチャンネル阻害剤）１μＭ＋Ｎｏｒａｄｒｅｎａｌｉｎｅ  ５０μＭ（太い点線）、薬剤なし（コントロール）（一点鎖線）、ω−ＣｇＴｘＭＶＩＩＣ（Ｐ／Ｑ型Ｃａチャンネル阻害剤）１μＭ＋Ｎｏｒａｄｒｅｎａｌｉｎｅ  ５０μＭ（太い２点鎖線）、ω−ＣｇＴｘＧＶＩＡ（Ｎ型Ｃａチャンネル阻害剤）１μＭ＋Ｎｏｒａｄｒｅｎａｌｉｎｅ  ５０μＭ（点線）、およびＮｏｒａｄｒｅｎａｌｉｎｅ  ５０μＭ（実線）。
【００５４】
このように、それぞれのタイプのブロッカーに依存して、特徴的な偏差値を正規分布に近似したグラフが得られた。
【００５５】
このように、本実施例による信号抽出方法を用いて、細胞への薬物投与の前後またはその投与量に対するチャンネル活性度の絶対値やチャンネル活性度の増減を比較することにより、細胞チャンネル活性度の検出や、薬物の作用効果の定性的または定量的な分類を行うことが可能であることが示された。
【００５６】
（実施例６）
大腸菌由来のＤＮＡをＥｃｏ  ＲＩ、Ｈｉｎｄ  ＩＩＩで２重消化したサンプル（産物である断片Ａ〜Ｈを生じる）を被検体試料として用いた。スライドガラス上には、図１２に示したように、２重消化産物の一本鎖ＤＮＡと相補的なプローブであって、Ａ行には、産物Ａの一本鎖ＤＮＡに相補的な塩基配列のうち０〜５の塩基を他の塩基で置換したプローブを左側から順にそれぞれ固定化し、Ｂ行には、産物Ｂの一本鎖ＤＮＡに相補的な塩基配列のうち０〜５の塩基を他の塩基で置換したプローブを同様に固定化した。Ｃ〜Ｈ行についても同様に各産物の一本鎖ＤＮＡに相補的な塩基配列のうち０〜５の塩基を他の塩基で置換した産物Ｃ〜Ｈに対応するプローブを固定化した。そして、スライドガラス上に全ての行、列に応じた反応リングを設置し、Ｅｃｏ  ＲＩ、Ｈｉｎｄ  ＩＩＩで２重消化し、１００℃加熱により一本鎖に解離させた大腸菌由来のＤＮＡサンプル溶液を滴下した。このとき各反応リング内には、Ｃｙｂｅｒ  Ｇｒｅｅｎ  Ｉのような、２本鎖ＤＮＡに反応する指示薬を添加しておき、温度を５℃から５分おきに５℃ずつ上げ、最終的に８０℃まであげ、蛍光測定を開始した。
【００５７】
Ｃ行について、各温度における蛍光強度をサンプリング速度１０ｋＨｚで読み取ったときの時系列変化を図１３に示した。図１３に示されるように、置換塩基の数が少ないほど、つまりハイブリダイゼーションが強いほど蛍光強度が大きかった。産物Ａ、Ｂ、Ｄ〜Ｈ行についても同様の結果が得られた。さらに、Ｃ行について得られたデータについて、実施例２と同様の方法により、測定開始後４５分から５０分の間の５分間における蛍光強度データを正規分布に近似して比較した結果を図１４に示す。図１４に示されるように、正規分布に近似した曲線の頂点の前後における傾き、または正規分布の半値幅、分散もしくは標準偏差は、置換塩基の数が少ないほど、つまりハイブリダイゼーションが強いほど大きくなった。この結果により、本発明による信号処理により、１塩基違いによる２本鎖形成特性の違いを検出できることがわかった。
【００５８】
このように、本発明による有意信号の抽出方法は、細胞の活動状況のみならずＤＮＡの物性変化の評価、すなわちＤＮＡ診断、ＳＮＰ解析などにも非常に有効であることが示された。
【００５９】
（実施例７）
ラット大動脈由来血管平滑筋細胞を、特殊加工を施した半導体基板上に培養した。
【００６０】
この半導体基板は、１ｍｍ2の面積に直径５ミクロンの貫通孔を３０ミクロンピッチで１００個備えている。この半導体基板は、その表面に、０．０１％（ｗ／ｖ）コラーゲンｔｙｐｅＩ溶液（Ｓｉｇｍａ  Ｃ８９１９）を１０μｇ／ｃｍ２の密度で付与して３７℃で３０分間反応させ、風乾することによりコラーゲンをコートしたものである。ラット大動脈由来血管平滑筋細胞は、滅菌水ですすいだ基板上で培養した。培養後３日後に以下の実験を行った。
【００６１】
イオンチャンネルの活性度の測定時には、半導体基板の裏面から一定の圧力を加えて血管平滑筋細胞を吸引し、半導体基板に細胞を密着させて実験を行った。平滑筋細胞は、ノルエピネフリン１０μＭで刺激した。実験系は、平滑筋細胞を１０μＭのノルエピネフリンで刺激し、６０秒間の電位変化を測定するものとした。図１５は、得られた時系列データを、実施例２に示した方法により正規分布に近似し、このときの平均値をプロットしたものである。ただし、時系列データの区切りの開始時点を、実験スタートから１０ミリ秒ずつずらしで時間差を設け、その時点までの測定データは抽出されないようにした。次いで、そこから、１００ミリ秒ごとの標準偏差を計算することにより、刺激剤によるイオンチャンネルの活性度をより明確に抽出することを行った。この結果、図１５に示したように、得られるプロットが薬剤を投与しないときに比べて明らかに階級値の高いほうに移行することがわかった。ただし、時間差５０ミリ秒までは、より明確に平均値のずれを抽出することができたが、それ以上の時間差は、逆に活性度の抽出には、有効でないことがわかった。これは、本実験系における結果であり、他の細胞、刺激剤を用いたときには、それぞれ特有の特徴を示すと考えられる。
【００６２】
（実施例８）
１０μＭのノルエピネフリン刺激の際に、必要に応じて、阻害剤として１０μＭのプラゾシン（α１ブロッカー）を存在させた点を除いて実施例７と同様の実験を行った。実験系は、まず平滑筋細胞を１０μＭのノルエピネフリンで刺激し、６０秒間の電位変化を測定した。このとき、図１６に示したように、時系列データの１００ミリ秒ごとの標準偏差の１秒間における平均値のプロットを黒三角で示した。さらに１００ミリ秒ごとの区分けを１０ミリ秒ずらした標準偏差の１秒間における平均値のプロットを白三角で示した。次にノルエピネフリン１０μＭで刺激する前に、平滑筋細胞をプラゾシン１０μＭで１０分間処理した時に同様の信号処理を加えたときのデータをそれぞれ黒丸と白丸で示した。白三角は、１００ミリ秒ごとの区分けを１０ミリ秒ずらした標準偏差の１秒間における平均値であって、黒三角に示される結果と対応する。この結果より、時系列データを時間差を加えて処理することにより、刺激剤による反応をより明確にとらえる可能性が示された。本結果は、この方法が、刺激により活動タイミングが異なるチャンネルタイプを識別できる可能性を示している。さらに、この方法を用いれば、例えば、標準偏差の平均値において、ある任意の閾値を設定することにより、刺激剤の強弱や阻害剤の強弱の判断も可能であることを示唆している。
【００６３】
以上のように、本発明による有意信号の抽出方法は、一定のサンプリング速度または周波数で取り込まれたデジタル信号を様々な区分けを行うことにより、ノイズ中から生体反応に伴なう有意な信号を抽出し、測定しおよび分類することが可能である。
【００６４】
また、ＣＣＤカメラを用いた蛍光画像における蛍光強度変化をデジタル信号で取り込んだ場合において、蛍光強度では変化が認められない場合でも、本発明の有意信号の抽出方法により、生体はもとより化学的、物理的変化における微弱な変化を抽出、測定および分類することを可能となる。
【００６５】
なお、上記実施例では、図２または図３に概略を示す装置構成および工程を用いたが、これに代えて、図４または図５に示す装置構成および工程を用いてもよい。
【００６６】
図４は、本発明の他の実施例によるイオンチャンネル活性度抽出方法における装置構成および工程の概略を示す図である。本装置は、神経細胞から発生した活動電位を測定する測定部１０１と、一定時間毎に標準偏差の計算を行う標準偏差計算工程１０２、標準偏差の計算を行う時間を決定するサンプル時間決定工程１０４、得られた複数の標準偏差からなる１つの標準偏差群を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記階級をＸ軸とし、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数をＹ軸とする座標上に前記標準偏差群の各々の標準偏差をプロットし、得られたグラフを正規分布に近似する、正規分布近似工程１０３、得られた正規分布の平均値および半値幅を計算する平均値・半値幅計算工程１０６、および得られた平均値および半値幅からイオンチャンネル活性度を分類する活性度分類工程１０９を実行するためのプログラムが記録されたハードディスクを内蔵するコンピュータ１００と、活性度を表示する、ＣＲＴ等のデータ表示部１１０とにより構成されている。
【００６７】
また図５は、本発明のさらに他の実施例による信号抽出方法における装置構成および工程の概略を示す図である。本装置は、神経細胞に刺激を与える刺激発生部１１１と、神経細胞から発生した活動電位を測定する複数の測定部１０１と、複数の測定部１０１で得られた信号を加算する信号加算工程１０７、一定時間毎に標準偏差の計算を行う標準偏差計算工程１０２、得られた複数の標準偏差からなる標準偏差群を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記階級をＸ軸とし、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数をＹ軸とする座標上に標準偏差の各々をプロットし、得られたグラフを正規分布に近似する、正規分布近似工程１０３、得られた正規分布の平均値および半値幅を計算する平均値・半値幅計算工程１０６、および得られた平均値および半値幅からイオンチャンネル活性度を分類する活性度分類工程１０９を実行するためのプログラムが記録されたハードディスクを内蔵するコンピュータ１００と、活性度を表示する、ＣＲＴ等のデータ表示部１１０とにより構成されている。
【００６８】
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、および変形を加えた態様で実施可能である。
【００６９】
（産業上の利用可能性）
識別することが困難または不可能である信号の中から有意信号を抽出する方法が提供される。特に、専用の制御装置を必要としない簡易な測定プローブを用いることで、容易に短時間で測定が可能であり、かつ化学物質を利用しないため、副作用や蛍光感度の経時変化を考慮する必要のない、細胞全体に渡るマクロなチャンネル活性度の測定および分類を可能とする方法、薬品スクリーニングに適用可能な方法が提供される。
【００７０】
本発明による有意信号の抽出方法は、薬品スクリーニング、ＤＮＡ解析、蛋白質解析、ＤＮＡおよびタンパク質機能解析などに応用可能である。例えば、電気生理学的細胞機能測定、電気化学的ＤＮＡ解析などデジタル信号により取り込まれた信号における有意な信号を抽出し、測定しおよび分類でき、高速薬品スクリーニングの応用において非常に有用である。また、ＤＮＡ解析分野においては、蛍光式インターカレーターや電気化学的測定を用いたＳＮＰ解析において、反応温度に依存したハイブリダイズ解析を行うことが可能であり、医薬品開発やＤＮＡ診断分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態である、有意信号の抽出方法の各工程を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に記載した細胞のイオンチャンネル活性度の測定において用いた装置構成および工程の概略を示す図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施例に記載した細胞のイオンチャンネル活性度の測定において用いた装置構成および工程の概略を示す図である。
【図４】図４は、本発明のさらに別の実施例に記載した細胞のイオンチャンネル活性度の測定において用いた装置構成および工程の概略を示す図である。
【図５】図５は、本発明のさらに別の実施例に記載した細胞のイオンチャンネル活性度抽出の測定において用いた装置構成および工程の概略を示す図である。
【図６】図６は、異なる濃度のＧｌｕｔａｍａｔｅに対する、モノアラガイから調製した神経細胞の応答を、本発明の方法に従って測定した結果を示す図である。
【図７】図７は、Ｇｌｕｔａｍａｔｅ投与に対する、モノアラガイから調製した神経細胞の細胞外記録法による応答を、本発明の方法に従って測定した結果を示す図である。
【図８】図８は、Ｇｌｕｔａｍａｔｅ投与に対する、モノアラガイから調製した神経細胞の細胞内記録法による応答を、本発明の方法に従って測定した結果を示す図である。
【図９】図９は、本発明による、ニフェジピンに対する細胞のイオンチャンネル活性度の変化をデータベースとする被検薬剤の分類結果を示す図である。
【図１０】図１０は、ＧｌｕｔａｍａｔｅおよびＴＴＸ投与に対する、モノアラガイから調製した神経細胞の応答を、本発明の方法に従って測定した結果を示す図である。
【図１１】図１１は、異なるＣａチャンネル阻害剤で処理した平滑筋細胞の応答を、本発明の方法に従って測定した結果を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例に記載の、本発明の測定対象とした塩基置換数の異なるＤＮＡプローブのスライドグラス上における配置を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例に記載の、測定対象である塩基置換数の異なるＤＮＡプローブのハイブリダイゼーションを、異なる温度で行ったときの蛍光強度を、本発明の方法を用いて経時的に測定した結果を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例に記載の、測定対象である塩基置換数の異なるＤＮＡプローブのハイブリダイゼーションを行ったときの蛍光強度を、本発明の方法を用いて測定した後、塩基置換数別にプロットした図である。
【図１５】図１５は、ノルエピネフリンに対する平滑筋細胞の応答を、本発明の方法に従って有意信号として得た結果をプロットした図である。
【図１６】図１６は、ノルエピネフリンに対する平滑筋細胞の応答を、本発明の方法に従って有意信号として得た結果を経時的に示す図である。
【符号の説明】
１００  コンピュータ
１０１  測定部
１０２  標準偏差計算工程
１０３  正規分布近似工程
１０４  サンプル時間決定工程
１０５  平均値計算工程
１０６  平均値・半値幅計算工程
１０７  信号加算工程
１０８  活性度計算工程
１０９  活性度分類工程
１１０  データ表示部
１１１  刺激発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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