(57)【要約】  適切に試料を解析することができる分光解析装置、分光解析方法、及び分光解析プログラムを提供する。本発明の実施の形態にかかる分光解析装置は、複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に照射する光を発生する光源（１３）と、試料に照射された光によって、試料が発生した観測光を分光する分光器（１４）と、分光器（１４）で分光された観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力する検出器（１５）と、検出器（１５）から出力された観測スペクトルデータに基づいて、試料中に含まれる複数の物質を解析する処理部（１６）であって、複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を用いて、試料に含まれる物質を解析する処理部（１６）と、を備えたものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に照射する光を発生する光源と
前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光する分光器と、
前記分光器で分光された観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力する検出器と、
前記検出器から出力された観測スペクトルデータに基づいて、試料中に含まれる複数の物質を解析する処理部であって、複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を用いて、前記観測スペクトルデータから前記試料に含まれる物質を解析する処理部と、を備えた分光解析装置。
【請求項２】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項１に記載の分光解析装置。
【請求項３】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルに基づいて基準スペクトルが設定されている請求項１、又は２に記載の分光解析装置。
【請求項４】
前記試料に含まれる複数の物質がＤＮＡ断片であり、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、ＤＮＡ鑑定を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の分光解析装置。
【請求項５】
複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に光を照射し、
前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光し、
分光された前記観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力し、
複数の前記標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を求め、
前記一般化逆行列と前記観測スペクトルデータとを用いて前記試料に含まれる物質を解析する分光解析方法。
【請求項６】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項５に記載の分光解析方法。
【請求項７】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルが基準スペクトルと設定されている請求項５、又は６に記載の分光解析方法。
【請求項８】
前記試料に含まれる複数の物質がＤＮＡ断片であり、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、ＤＮＡ鑑定を行う請求項５〜７のいずれか１項に記載の分光解析方法。
【請求項９】
試料で発生した光を分光測定することで得られた観測スペクトルデータを用いて、試料を解析する分光解析方法をコンピュータに対して実行させるプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記分光解析方法は、
試料に含まれる複数の物質を標識する複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを行列として、前記基準スペクトルデータの行列の一般化逆行列を求め、
前記観測スペクトルデータと前記一般化逆行列とを用いて、前記試料に含まれる物質を解析する
プログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルが基準スペクトルと設定されている請求項９、又は１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記試料に含まれる複数の物質がＤＮＡ断片であり、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで、前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、前記ＤＮＡ鑑定を行う請求項９〜１１のいずれか１項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光解析装置、分光解析方法、及びプログラムに関し、試料で発生する光を分光して得られたスペクトルを用いて解析を行う分光解析装置、分光解析方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子座を特定するための装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１では、キャピラリ泳動法を用いる点が開示されている。また、蛍光を用いて標識する点が開示されている。さらに、特許文献１ではラマン分光法を用いる点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５２７９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、コンピュータプログラムを用いて、解析を行う方法が開示されている。しかしながら、特許文献１の方法で、試料を適切に解析することができない場合がある。【０００５】
本発明は、適切に試料を解析することができる分光解析装置、分光解析方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様にかかる分光解析装置は、複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に照射する光を発生する光源と、前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光する分光器と、前記分光器で分光された観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力する検出器と、前記検出器から出力された観測スペクトルデータに基づいて、試料中に含まれる複数の物質を解析する処理部であって、複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を用いて、前記観測スペクトルデータから前記試料に含まれる物質を解析する処理部と、を備えたものである。【０００７】
本願発明の一態様にかかる分光解析方法は、複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に光を照射し、前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光し、分光された前記観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力し、
複数の前記標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を求め、前記一般化逆行列と前記観測スペクトルデータとを用いて前記試料に含まれる物質を解析するものである。【０００８】
本願発明の一態様にかかるプログラムは、試料で発生した光を分光測定することで得られた観測スペクトルデータを用いて、試料を解析する分光解析方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、前記分光解析方法は、試料に含まれる複数の物質を標識する複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを行列として、前記基準スペクトルデータの行列の一般化逆行列を求め、前記観測スペクトルデータと前記一般化逆行列とを用いて、前記試料に含まれる物質を解析する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、適切に試料を解析することができる分光解析装置、分光解析方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる分光解析装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】ＤＮＡを標識する蛍光物質から発生する蛍光のスペクトルを示すグラフである。
【図３】蛍光物質のスペクトルと、一般化逆行列データを示すグラフである。
【図４】ＤＮＡ解析を行うための行列計算式を示す図である。
【図５】ＤＮＡ解析を行うための行列計算式を示す図である。
【図６】ＤＮＡ解析を行うための計算式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１２】
本実施の形態では発光波長の異なる蛍光物質を複数用いて、ＤＮＡ塩基配列解析を行っている。具体的には、人の細胞からＤＮＡを抽出する。そして、ＤＮＡ断片をポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）で増幅するとともに、蛍光物質で標識する。蛍光物質としては、例えば、５−ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＮＥＤ、ＲＯＸ等を用いることができる。もちろん、標識する蛍光物質は特に限定されるものではない。ここでは、ピーク波長が異なる複数の蛍光物質を標識として用いている。そして、異なる塩基は、異なる蛍光物質で標識される。
【００１３】
蛍光標識ラベルされた別々のＰＣＲ産物をキャピラリに供給して、ゲル内で電気泳動する。電気泳動によって電圧が印加された状態では、ＤＮＡ断片のサイズによって、移動速度が異なる。塩基数が小さい程、泳動距離が長くなるため、ＤＮＡ断片をサイズ分離することができる。キャピラリ内のＰＣＲ産物に光源からの励起光を照射すると、蛍光物質から蛍光が発生する。そして、蛍光物質から発生した蛍光を分光測定して、観測スペクトルデータを取得する。サイズ毎に観測スペクトルデータは取得する。そして、これらの観測スペクトルデータを解析することで、特定の配列のＤＮＡを定量することができ、ＤＮＡ鑑定を行うことができる。
【００１４】
なお、本実施の形態では、分光解析装置が、ＤＮＡ鑑定に用いられるものとして説明するが、本実施の形態に係る分光解析装置の用途はＤＮＡ鑑定に限られるものでない。蛍光プローブで物質を標識した試料から発生する蛍光のスペクトルを解析する分光解析装置に適用可能である。例えば、核酸、たんぱく質などを解析することも可能である。分光解析装置は、物質の同定などにも利用可能である。さらに、蛍光物質以外の標識物質で試料に含まれる物質を標識してもよい。標識物質は、光のピーク波長がずれた物質を用いることが好ましい。
【００１５】
本発明にかかる分光解析装置について、図１を用いて説明する。図１は、分光解析装置の構成を示す図である。分光解析装置は、注入部１１、キャピラリ１２、光源１３、分光器１４、検出器１５、処理部１６、マイクロチップ２０、及び光ファイバ３１を備えている。ここでは、キャピラリ電気泳動を用いて、解析を行っている。
【００１６】
注入部１１には、蛍光物質で標識されたＤＮＡ断片を含むＰＣＲ産物が注入される。ここでは、試料であるＤＮＡ断片が、複数の蛍光物質で標識されている。例えば、ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、５−ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＮＥＤ、ＲＯＸ等の蛍光物質が用いられている。もちろん、標識するための蛍光物質の種類、及び数は特に限定されるものではない。
【００１７】
そして、注入部１１は、マイクロチップ２０上においてキャピラリ１２と連通している。マイクロチップ２０に設けられたキャピラリ１２の両端に電極（図示せず）を配置して、電圧を印加する。キャピラリ１２、及び注入部１１には、アガロースゲル等の電気泳動媒体が充填されている。従って、ＤＮＡ断片の塩基数に応じて、泳動速度が遅くなるため、ＤＮＡ断片がサイズ分離される。
【００１８】
光源１３は、キャピラリ中の媒体に光を照射する。光源１３としては、例えば、波長４８８ｎｍあるいは５１４．５ｎｍの励起光を出射するアルゴンイオンレーザ光源を用いることができる。
【００１９】
光源１３から出射された光は、キャピラリ１２に入射する。ここでは、マイクロチップ２０には８レーンのキャピラリ１２が平行に設けられている。８レーンのキャピラリ１２に励起光が照射されると、キャピラリ１２内のＤＮＡ断片を標識する蛍光物質が蛍光を発生する。蛍光物質で発生した蛍光が観測光となる。
【００２０】
試料中の蛍光物質で発生した蛍光は、分光器１４に入射する。例えば、分光器１４は、プリズム又は回折格子等を有しており、蛍光を分光する。すなわち、波長に応じて蛍光が空間的に分散される。分光器１４で空間的に分散された蛍光は、検出器１５に入射する。従って、蛍光物質から発生した蛍光が検出器で観測される観測光となる。
【００２１】
検出器１５は、例えば、ＣＣＤデバイス等の光検出器であり、分散方向に沿って受光画素が配列されている。従って、分散方向に配列された受光画素毎に、異なる波長の蛍光が検出される。検出器１５は、ＤＮＡ断片を標識した蛍光物質のスペクトルを検出して、観測スペクトルデータを処理部１６に出力する。例えば、分光器１４、及び検出器１５によって、６４０〜８６０ｎｍの波長域のスペクトルが検出される。もちろん、分光器１４、及び検出器１５によって分光測定可能な波長域は特に限定されるものではない。標識として使用する蛍光物質や励起光波長に応じて適切に設定することができる。
【００２２】
検出器１５は、観測可能な波長域において、各波長での光強度を観測スペクトルデータとして、処理部１６に出力する。なお、観測スペクトルデータに含まれるデータ数は、分光器１４の分光性能等に応じて値となっている。
【００２３】
処理部１６は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、制御プログラムにしたがって処理を行う。具体的には、処理部１６は、検出器１５から出力された観測スペクトルデータを解析する解析プログラムを格納している。そして、処理部１６は、解析プログラムにしたがって、処理を実行する。検出器１５から出力された観測スペクトルデータに基づいて、処理部１６は試料中に含まれる複数の物質を解析する。これにより、ＤＮＡ断片の濃度を求める。こうすることで、ＤＮＡ鑑定を行うことができる。
【００２４】
処理部１６における処理が、本実施の形態にかかる分光解析方法における特徴部分の一つとなる。以下、処理部１６における処理について、説明する。図２は、ＤＮＡ断片を標識した蛍光物質のスペクトルを模式的に示す図である。ここでは、５−ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＮＥＤ、ＲＯＸの４つの蛍光物質を用いて標識した場合を説明する。
【００２５】
図２では、５−ＦＡＭに励起光を照射したときの蛍光スペクトルを基準スペクトル５１としている。同様に、ＪＯＥに励起光を照射したときの蛍光スペクトルを基準スペクトル５２とし、ＮＥＤに励起光を照射したときの蛍光スペクトルを基準スペクトル５３とし、ＲＯＸに励起光を照射したときの蛍光スペクトルを基準スペクトル５４とする。なお、励起光の波長は４８８ｎｍとしている。図２において、横軸は波長であり、縦軸はピーク強度を１００として規格化した蛍光強度である。
【００２６】
それぞれの蛍光物質の基準スペクトル５１〜５４は、既知であり、蛍光物質によってことなっている。すなわち、基準スペクトルは、異なるピーク波長を有している。例えば、５−ＦＡＭの基準スペクトル５１は５４０ｎｍ付近にピーク波長を有し、ＪＯＥの基準スペクトル５２は５６０ｎｍ付近にピーク波長を有し、ＮＥＤの基準スペクトル５３は５８０ｎｍ付近にピーク波長を有し、ＲＯＸの基準スペクトル５４は６１０ｎｍ付近にピーク波長を有している。
【００２７】
検出器１５で検出される観測スペクトルは、図２で示した基準スペクトル５１〜５４を蛍光物質の濃度に応じて積算したスペクトルの重ね合わせたものとなる。従って、観測スペクトルデータを解析して、各蛍光物質の濃度を求めることで、各塩基の濃度分布を求めることができる。
【００２８】
試料中に含まれる蛍光物質の濃度を求める場合、通常、ある一定の波長幅を有する窓４１〜４４を設定する。窓４１は５−ＦＡＭの基準スペクトル５１のピーク波長近傍に設定され、窓４２はＪＯＥの基準スペクトル５２のピーク波長近傍に設定され、窓４３はＮＥＤの基準スペクトル５３のピーク波長近傍に設定され、窓４４はＲＯＸの基準スペクトル５４のピーク波長近傍に設定される。そして、窓４１〜４４毎に、観測スペクトルデータの光強度データが積算される。
【００２９】
そして、それぞれの窓４１〜４４の積算値から、蛍光物質の濃度を求める。例えば、５−ＦＡＭ、ＪＯＥ、ＮＥＤ、ＲＯＸの濃度をそれぞれ、ｂ、ｇ、ｙ、ｒとする。また、それぞれの窓４１〜４４の積算値をＩ５４０、Ｉ５６０、Ｉ５８０、Ｉ６１０とする。すると、以下式（１）に示す４元連立方程式をｂ、ｇ、ｙ、ｒについて解くことによって、蛍光物質の濃度を求める
【００３０】
Ｉ５４０＝ｂｘｂ＋ｇｙｂ＋ｙｂｂ＋ｒｗｂ
Ｉ５６０＝ｂｘｇ＋ｇｙｇ＋ｙｂｇ＋ｒｗｇ
Ｉ５８０＝ｂｘｙ＋ｇｙｙ＋ｙｂｙ＋ｒｗｙ
Ｉ６１０＝ｂｘｒ＋ｇｙｒ＋ｙｂｒ＋ｒｗｒ        （１）
【００３１】
ここで、基準スペクトル５１における各窓４１〜４４での積算値を係数ｘｂ、ｙｂ、ｂｂ、ｗｂとしている。同様に、基準スペクトル５２における各窓４１〜４４での積算値を係数ｘｇ、ｙｇ、ｂｇ、ｗｇとし、基準スペクトル５３における各窓４１〜４４での積算値を係数ｘｙ、ｙｙ、ｂｙ、ｗｙとし、基準スペクトル５４における各窓４１〜４４での積算値を係数ｘｒ、ｙｒ、ｂｒ、ｗｒとしている。各蛍光物質の基準スペクトル５１〜５４は既知であるため、これらの係数は、全て既知となっている。従って、処理部１６が、上記の連立方程式をｂ、ｇ、ｙ、ｒについて解くことによって、蛍光物質の濃度を求めることが可能になる。
【００３２】
しかしながら、上記のように、蛍光スペクトルのピーク波長に応じた窓４１〜４４を設定する場合、適切に分析することができない恐れがある。例えば、蛍光スペクトルのピーク波長によっては、窓４１〜４４の設定が困難となることがある。例えば窓４１〜４４の幅が狭いと、積算する情報が少なくなり、ノイズが多くなる。一般に、ノイズは、積算する個数の平方根に比例して減少するからである。つまり、Ｓ／Ｎの観点から窓４１〜４４の幅が広いほうが有利だが、窓４１〜４４を広くしすぎると、他の蛍光物質のデータが含まれてしまう。したがって、適切な窓４１〜４４の設定が困難となる。
【００３３】
しかしながら、本実施の形態に係る分光解析方法を用いることで、適切に解析することができる。以下の説明では、説明の簡略化のため、２つの蛍光物質で標識した場合について説明を行う。
【００３４】
２つの蛍光物質が図３に示すような基準スペクトル６１、６２を有しているとする。この基準スペクトル６１、６２濃度を求めるために参照される基準スペクトルであり、既知となっている。基準スペクトル６１、６２は、蛍光物質毎に異なる。図３では、基準スペクトル６１、６２のピーク強度が１となるように規格化している。
【００３５】
処理部１６は、複数の標識物質に対して設定された基準スペクトル６１、６２の光強度データを要素とする行列の一般化逆行列を算出する。ここで、一般化逆行列のデータを図３のグラフ中の一般化逆行列データ６３、６４として示す。処理部１６は、観測スペクトルデータから試料に含まれるＤＮＡ断片を解析する。以下、処理部１６が、試料を解析するために行う行列計算について説明する。
【００３６】
観測スペクトルデータに含まれる各波長での光強度データからなる行列をｂとする。観測スペクトルデータが、例えば、ｍ個（ｍは２よりも大きい整数）の光強度データを含んでいるとすると、行列ｂはｍ行１列の行列となる。ここで、行列ｂに含まれる要素を、ｂ１,ｂ２,・・・ｂｍとする。
【００３７】
さらに、２つの蛍光物質の基準スペクトル６１、６２に含まれる光強度データからなる行列をＡとする。行列Ａはｍ行２列の行列となる。基準スペクトル６１に含まれるｍ個の光強度データＡ１１,Ａ２１,Ａ３１,・・・・Ａｍ１と、基準スペクトル６２に含まれるｍ個の光強度データＡ１２,Ａ２２,Ａ３２,・・・・Ａｍ２とが，行列Ａの要素となる。光強度データＡ１１,Ａ２１,Ａ３１,・・・・Ａｍ１が１行目の要素となり、光強度データＡ１２,Ａ２２,Ａ３２,・・・・Ａｍ２が２行目の要素となる。なお、ここでは、試料を標識する蛍光物質を２としているため、行列Ａは、ｍ行２列の行列となっているが、用いられる蛍光物質の数に応じて、行列Ａの行数が増加する。例えば、４つの塩基に対応して、４つの蛍光物質で試料を標識する場合、行列Ａはｍ行４列の行列となる。
【００３８】
なお、基準スペクトル６１、６２の光強度データの数は、観測スペクトルに含まれる光強度データ数と同じとしている。すなわち、観測スペクトルと基準スペクトル６１、６２において、光強度データが存在する波長は同じとしている。もちろん、基準スペクトル６１、６２のデータ数と、観測スペクトルのデータとが異なる場合、データ補完により、データ数を一致させるようにしてもよい。
【００３９】
また、試料に含まれる蛍光物質の濃度からなる行列をｘとする。ここでは、標識に用いられる蛍光物質が２つであるため、行列ｘは２行１列の行列となる。行列ｘに含まれる要素をｘ１,ｘ２とする。処理部１６は、行列ｘを求めるための処理を実行する。
【００４０】
各波長において、以下の式（２）が成り立つ
ｂj＝Ａｊ１×ｘ１＋Ａｊ２×ｘ２    ・・・（２）
【００４１】
なお、jは１からｍの間の任意の整数である。すなわち、標識に用いられる蛍光物質の濃度と、ある波長における基準スペクトルの光強度データとの積によって、その波長での観測スペクトルの光強度データが算出される。式（２）は任意の波長において成立するため、式（２）を行列Ａ、行列ｂ、及び行列ｘを用いて表すと、図４の式（３）を得ることができる
【００４２】
理想的な測定では、図４の式（３）が成立する。ここで求めたい行列ｘの要素ｘ１,ｘ２が２つであるのに対して、条件式がｍ個である。ｍが２よりも大きいため、条件過多となる。そこで、図５の式（４）に示す誤差ｒを最小とする近似解を求める。これは、｜ｒ｜を最小とする最小二乗問題となる。
【００４３】
Ａは正方行列ではないため、逆行列が存在しないが、一般化逆行列（一般逆行列ともいう）を算出することができる。一般化逆行列を用いることで、図４に示した式（３）からｘを算出することができる。すなわち、処理部１６は、一般可逆行列による最小二乗最適解を求める。
【００４４】
ここで、ＡＴ＝２行ｍ列の行列とする。図６の式（５）に示すように、ＡＴＡは正方行列（ここでは２行２列）となるため、逆行列を求めることができる。ＡＴＡの逆行列を（ＡＴＡ）−１とすると、図６の式（５）から、行列ｘは以下の式（６）で算出することができる。
ｘ＝（ＡＴＡ）−１ＡＴｂ  ・・・（６）
【００４５】
式（６）は、図５の式（４）の誤差ｒを最小にする最小二乗解を求めることを意味している。そして、行列Ａは既知の基準スペクトル６１、６２からなるため、（ＡＴＡ）−１ＡＴを一義的に算出することが可能になる。
【００４６】
そして、観測スペクトルの行列ｂに（ＡＴＡ）−１ＡＴをかけることで、行列ｘを算出することができる。よって、蛍光物質の濃度を求めることができる。例えば、Ｃ＝（ＡＴＡ）−１ＡＴとすると、Ｃが一般化逆行列となる。そして、Ａの一般化逆行列Ｃと行列ｂとの積を求める。一般化逆行列（ＡＴＡ）−１ＡＴの要素は図３で示した一般化逆行列データ６３、６４となる。すなわち、一般化逆行列データ６３を１行目とし、一般化逆行列データ６４を２行目とする２行ｍ列の行列となる。
【００４７】
これにより、標識に用いられた複数の蛍光物質の濃度を簡便に算出することができる。さらに、図２で示したように、窓４１〜４４を設定していないため、より正確に濃度を算出することができる。例えば、窓４１〜４４を設定することによって、窓４１〜４４の外側の観測スペクトルの光強度データが使用されなくなってしまう。すなわち、蛍光物質の濃度を求めるための光強度データ数が少なくなってしまい、計算の精度が劣化してしまう。これに対して、本実施の形態では、観測スペクトルに含まれる光強度データをより多く使用することができるため、ノイズを低減することができ、測定精度を向上することができる。よって、正確に濃度を求めることができ、より適切な解析が可能になる。
【００４８】
このように、処理部１６は、検出器１５から出力された観測スペクトルデータに基づいて、試料中に含まれる複数の物質を解析する。そのため、処理部１６は、複数の物質を標識する複数の標識物質に対して設定された基準スペクトル６１、６２のデータを行列として、基準スペクトル６１、６２のデータの行列の一般化逆行列を求める。処理部１６は、観測スペクトルデータと一般化逆行列とを用いて、試料に含まれる物質を解析する。なお、基準スペクトルの行列の一般化逆行列を、あらかじめ算出しておけば、より短時間で処理を行うことができる。
【００４９】
こうすることで、より多くの観測スペクトルデータを用いた解析が可能になる。よって、蛍光のスペクトルに基づいて、適切に試料を解析することができ、測定誤差の小さいＤＮＡ鑑定が可能になる。
【００５０】
このように、ＰＣＲ増幅された試料を電気泳動することで、ＤＮＡ断片をサイズ分離している。そして、キャピラリ中のＤＮＡ断片に光を照射して、それぞれのサイズの観測スペクトルを検出する。複数の観測スペクトルに対して、上記の処理を行い、各塩基の濃度を算出する。サイズごとに塩基濃度分布を求める。ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、ＤＮＡ鑑定を行う。これにより、より正確なＤＮＡ鑑定が可能になる。
【００５１】
なお、上記した試料を解析するための制御は、コンピュータプログラムによって実行されても良い。上述した制御プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ(例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００５２】
また、コンピュータが上述の実施の形態の機能を実現するプログラムを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現される場合だけでなく、このプログラムが、コンピュータ上で稼動しているＯＳ(Operating System)もしくはアプリケーションソフトウェアと共同して、上述の実施の形態の機能を実現する場合も、本発明の実施の形態に含まれる。
【００５３】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００５４】
この出願は、２０１２年９月１９日に出願された日本出願特願２０１２−２０６０２３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【００５５】
本発明に係る分析解析装置は、ＤＮＡ、核酸、たんぱく質などの分析に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  注入部
１２  キャピラリ
１３  光源
１４  分光器
１５  検出器
１６  処理部
２０  チップ
４１〜４４  窓
５１〜５４  基準スペクトル
６１、６２  基準スペクトル
６３、６３  一般化逆行列データ
【図１】
2014045481.tif 000003
【図２】
2014045481.tif 000004
【図３】
2014045481.tif 000005
【図４】
2014045481.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月17日(2015.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に照射する光を発生する光源と
前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光する分光器と、
前記分光器で分光された観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力する検出器と、
前記検出器から出力された観測スペクトルデータに基づいて、試料中に含まれる複数の物質を解析する処理部であって、複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を用いて、前記観測スペクトルデータから前記試料に含まれる物質を解析する処理部と、を備えた分光解析装置。
【請求項２】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項１に記載の分光解析装置。
【請求項３】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルに基づいて基準スペクトルが設定されている請求項１、又は２に記載の分光解析装置。
【請求項４】
前記試料に含まれる複数の物質がＤＮＡ断片であり、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、ＤＮＡ鑑定を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の分光解析装置。
【請求項５】
複数の標識物質で標識された複数の物質を含む試料に光を照射し、
前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光し、
分光された前記観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力し、
複数の前記標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を求め、
前記一般化逆行列と前記観測スペクトルデータとを用いて前記試料に含まれる物質を解析する分光解析方法。
【請求項６】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項５に記載の分光解析方法。
【請求項７】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルが基準スペクトルと設定されている請求項５、又は６に記載の分光解析方法。
【請求項８】
前記試料に含まれる複数の物質がＤＮＡ断片であり、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、ＤＮＡ鑑定を行う請求項５〜７のいずれか１項に記載の分光解析方法。
【請求項９】
試料で発生した光を分光測定することで得られた観測スペクトルデータを用いて、試料を解析する分光解析方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、
前記分光解析方法は、
試料に含まれる複数の物質を標識する複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを行列として、前記基準スペクトルデータの行列の一般化逆行列を求め、
前記観測スペクトルデータと前記一般化逆行列とを用いて、前記試料に含まれる物質を解析するプログラム。
【請求項１０】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項９に記載のプログラム。
【請求項１１】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルが基準スペクトルと設定されている請求項９、又は１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記試料に含まれる複数の物質がＤＮＡ断片であり、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで、前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の塩基配列に応じて、前記ＤＮＡ鑑定を行う請求項９〜１１のいずれか１項に記載のプログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月13日(2016.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基配列に応じて複数の標識物質で標識されたＤＮＡ断片を含む試料に照射する光を発生する光源と
前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光する分光器と、
前記分光器で分光された観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力する検出器と、
前記検出器から出力された観測スペクトルデータに基づいて、試料中に含まれる複数の物質を解析する処理部であって、複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を用いて、前記観測スペクトルデータから前記試料に含まれる前記ＤＮＡ断片の各塩基の濃度を求める処理部と、を備え、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
前記処理部は、サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の各塩基の濃度を求めることで得られたサイズ毎の塩基濃度分布によってＤＮＡ鑑定を行う分光解析装置。
【請求項２】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項１に記載の分光解析装置。
【請求項３】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルに基づいて基準スペクトルが設定されている請求項１、又は２に記載の分光解析装置。
【請求項４】
塩基配列に応じて複数の標識物質で標識されたＤＮＡ断片を含む試料に光を照射し、
前記試料に照射された光によって、前記試料で発生した観測光を分光し、
分光された前記観測光を検出して、観測スペクトルデータを出力し、
複数の前記標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを要素とする行列の一般化逆行列を求め、
前記一般化逆行列と前記観測スペクトルデータとを用いて前記試料に含まれる前記ＤＮＡ断片の各塩基の濃度を求め、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することで前記ＤＮＡ断片をサイズ分離し、
サイズ分離された前記ＤＮＡ断片の前記各塩基の濃度を求めることで得られたサイズ毎の塩基濃度分布によってＤＮＡ鑑定を行う分光解析方法。
【請求項５】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項４に記載の分光解析方法。
【請求項６】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルが基準スペクトルと設定されている請求項４、又は５に記載の分光解析方法。
【請求項７】
塩基配列に応じて複数の標識物質で標識されたＤＮＡ断片を含む試料で発生した光を分光測定することで得られた観測スペクトルデータを用いて、ＤＮＡ鑑定を行う方法をコンピュータに対して実行させるプログラムであって、
前記方法は、
前記複数の標識物質に対して設定された基準スペクトルデータを行列として、前記基準スペクトルデータの行列の一般化逆行列を求め、
前記観測スペクトルデータと前記一般化逆行列とを用いて、前記ＤＮＡ断片の塩基濃度を求め、
ＰＣＲ増幅された前記試料を電気泳動することでサイズ分離された前記ＤＮＡ断片の前記塩基濃度から、サイズ毎の塩基濃度分布を求め、
前記サイズ毎の塩基濃度分布によってＤＮＡ鑑定を行うプログラム。
【請求項８】
前記観測スペクトルデータの行列と、前記一般化逆行列との積を算出することで、前記試料に含まれる複数の標識物質の割合を算出する請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記標識物質が蛍光物質であり、前記蛍光物質の既知の蛍光スペクトルが基準スペクトルと設定されている請求項７、又は８に記載のプログラム。
【国際調査報告】
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