(57)【要約】  エレクトロフェログラムの解析精度の向上に寄与する電気泳動解析装置を提供する。電気泳動解析装置は、取得部と、推定部と、補正部と、を備える。取得部は、一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得する。推定部は、実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、重畳部分における既出ピーク波形の残渣部分を推定する。補正部は、重畳部分から残渣部分を差し引き、解析対象ピークの波形を真なる解析対象波形に補正する。
2018181432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得する、取得部と、
前記実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、前記重畳部分における前記既出ピーク波形の残渣部分を推定する、推定部と、
前記重畳部分から前記残渣部分を差し引き、前記解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正する、補正部と、
を備える電気泳動解析装置。
【請求項２】
前記推定部は、
前記既出ピーク波形と、前記既出ピーク波形をモデル化する所定の式による波形と、を比較し、前記所定の式をなすパラメータを算出することで、前記既出ピーク波形の残渣部分を推定する、請求項１の電気泳動解析装置。
【請求項３】
前記既出ピーク波形をモデル化する所定の式は、
2018181432.tif 000007
であり、Ｘｃはガウス分布のセンタ位置を、Ｗはガウス分布の半値半幅を、Ｈはガウス分布の高さを、αは所定の係数をそれぞれ示す、請求項２の電気泳動解析装置。
【請求項４】
前記推定部は、下記の式、
2018181432.tif 000008
により計算される値を前記残渣部分の推定値とする、請求項３の電気泳動解析装置。
【請求項５】
前記真なる解析対象波形に含まれるピーク領域の面積を算出する、波形解析部をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気泳動解析装置。
【請求項６】
前記実波形データは、ＤＮＡキャピラリ電気泳動により得られるデータである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気泳動解析装置。
【請求項７】
前記実波形データは、
クロスインジェクション方式を用いたサンプルインジェクションによるＤＮＡキャピラリ電気泳動である、請求項６の電気泳動解析装置。
【請求項８】
一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得するステップと、
前記実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、前記重畳部分における前記既出ピーク波形の残渣部分を推定するステップと、
前記重畳部分から前記残渣部分を差し引き、前記解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正するステップと、
を含む電気泳動解析方法。
【請求項９】
一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得する処理と、
前記実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、前記重畳部分における前記既出ピーク波形の残渣部分を推定する処理と、
前記重畳部分から前記残渣部分を差し引き、前記解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正する処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１７−０６６１６１号（２０１７年３月２９日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、電気泳動解析装置、電気泳動解析方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
微量のタンパク質やＤＮＡ（デオキシリボ核酸）等の試料の解析に電気泳動装置が用いられる（特許文献１参照）。また、電気泳動によって取得されるエレクトロフェログラム（電気泳動図）の実波形データから試料を定量する技術が存在する。例えば、特許文献２では、実波形データに現れるピーク波形の面積を算出することで試料を定量している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１０９８９号公報
【特許文献２】特開２０１６−３３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。【０００５】
上記特許文献２に開示された技術では、実波形データが一部に重畳部分を有する少なくとも２つのピーク波形を含む場合には、試料を定量できないという問題がある。すなわち、実波形データでは、重畳部分は第１、第２ピーク波形の合算値としての波形が現れるため、第１、第２ピーク波形の各々の面積を算出することができない。【０００６】
本発明は、エレクトロフェログラムの解析精度の向上に寄与する、電気泳動解析装置、電気泳動解析方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明乃至開示の第１の視点によれば、一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得する、取得部と、前記実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、前記重畳部分における前記既出ピーク波形の残渣部分を推定する、推定部と、前記重畳部分から前記残渣部分を差し引き、前記解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正する、補正部と、を備える電気泳動解析装置が提供される。【０００８】
本発明乃至開示の第２の視点によれば、一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得するステップと、前記実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、前記重畳部分における前記既出ピーク波形の残渣部分を推定するステップと、前記重畳部分から前記残渣部分を差し引き、前記解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正するステップと、を含む電気泳動解析方法が提供される。【０００９】
本発明乃至開示の第３の視点によれば、一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得する処理と、前記実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、前記重畳部分における前記既出ピーク波形の残渣部分を推定する処理と、前記重畳部分から前記残渣部分を差し引き、前記解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明乃至開示の各視点によれば、エレクトロフェログラムの解析精度の向上に寄与する、電気泳動解析装置、電気泳動解析方法及びプログラムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態に係る電気泳動システムの概略構成の一例を示す図である。
【図４】蛍光強度と電気泳動経過時間との対応関係を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る電気泳動解析装置の処理構成の一例を示す図である。
【図６】信号強度波形の一例を示す図である。
【図７】重畳部分の発生を説明するための図である。
【図８】重畳部分の発生を説明するための図である。
【図９】重畳部分の発生を説明するための図である。
【図１０】重畳部分の発生を説明するための図である。
【図１１】重畳部分の発生を説明するための図である。
【図１２】残渣量推定部の動作を説明するための図である。
【図１３】第１の実施形態に係る電気泳動解析装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第１の実施形態に係る電気泳動解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
【００１３】
一実施形態に係る電気泳動解析装置１００は、図１に示すように、取得部１０１と、推定部１０２と、補正部１０３と、を備える。取得部１０１は、一部に重畳部分を含む少なくとも２つのピーク波形を有する電気泳動の実波形データを取得する。推定部１０２は、実波形データにおいて波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形から、重畳部分における既出ピーク波形の残渣部分を推定する。補正部１０３は、重畳部分から残渣部分を差し引き、解析対象ピークの波形を真なる解析対象波形に補正する。
【００１４】
取得部１０１は、図２の（ａ）に示すような電気泳動の実波形データを取得する。図２の（ａ）に示す実波形データは、図２の（ｂ）に示す第１、第２ピーク波形の一部が重畳したものであり、重畳部分は、第１、第２ピーク波形の合算値としての波形が現れる。推定部１０２は、例えば、第１ピークの前半部の波形から第１ピークの全体波形を推定し、重畳部分における第１ピーク波形の残渣部分を推定する。補正部１０３は、実波形データから第１ピーク波形の残渣部分を差し引く。なお、補正部１０３は、実波形データから第１ピークの全体波形を差し引いても良く、その場合には、図２の（ｃ）に示すように、実波形データは、第２ピーク単独の波形データを示すように補正される。
【００１５】
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。さらに、本願開示に示す回路図、ブロック図、内部構成図、接続図などにおいて、明示は省略するが、入力ポート及び出力ポートが各接続線の入力端及び出力端のそれぞれに存在する。入出力インターフェイスも同様である。
【００１６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００１７】
第１の実施形態では、蛍光標識したＤＮＡ鎖を泳動する電気泳動装置について説明する。
【００１８】
本願開示では、電気泳動の対象となるＤＮＡ鎖を下記のように表記する。電気泳動を実行し、検出窓に到着するＤＮＡ群の順序を序数により表記する。例えば、同じ蛍光標識が付与され、配列長（分子量）の異なる２つのＤＮＡ群が存在すれば、先に検出窓に到着するＤＮＡ群を第１ＤＮＡ群、遅れて到着するＤＮＡ群を第２ＤＮＡ群と表記する。
【００１９】
図３は、第１の実施形態に係る電気泳動システムの概略構成の一例を示す図である。第１の実施形態では、図３に示すキャピラリ１０を用いて電気泳動が実施される。キャピラリ１０の両端は、電極槽２０２−１及び電極槽２０２−２に接続されている。
【００２０】
キャピラリ１０には、蛍光標識したＤＮＡ鎖を含むサンプルが注入される。また、電極槽２０２−１及び２０２−２には、電極２３−１、２３−２が挿入される。
【００２１】
電気泳動システムは、電気泳動装置２０、電気泳動解析装置３０も含む。
【００２２】
電気泳動装置２０は、キャピラリ１０を用いて電気泳動を実行する装置である。電気泳動装置２０は、電気泳動検出部２１と電源部２２を含んで構成される。
【００２３】
電気泳動検出部２１は、蛍光標識を検出する機構である。電気泳動検出部２１は、蛍光標識検出機構としてアルゴンイオンレーザなどの励起デバイス及びフィルタやカメラなどの検出デバイスを有する。
【００２４】
電源部２２は、キャピラリ１０に泳動電圧を印加する手段である。より具体的には、電源部２２は、電極槽２０２−１及び２０２−２に挿入される電極２３−１、２３−２に接続されている。電源部２２は、これらの電極に直流電圧を印加する。なお、電気泳動装置２０は、電気泳動を開始するとその旨を電気泳動解析装置３０に通知する。
【００２５】
電源部２２を介して電極２３に直流電圧が印加されてキャピラリ電気泳動が開始されると、蛍光標識されたＤＮＡ鎖は、電極槽２０２−１から電極槽２０２−２の方向に向かって移動する。また、電気泳動検出部２１は、電気泳動が実行されると、検出窓を介してキャピラリをモニタし、蛍光輝度の経時的な変化を示す実波形データを作成する。そして電気泳動検出部２１は、作成した実波形データを電気泳動解析装置３０に出力する。
【００２６】
具体的には、電気泳動検出部２１は、検出窓を介してレーザ光をキャピラリ１０に向けて照射し、撮像素子等によって検出窓における蛍光を受光する。電気泳動検出部２１は、図４に示すように、受光した蛍光の輝度を電気泳動の開始からの経過時間と対応付けて記憶媒体（図示せず）に格納し、検出結果として管理する。なお、検出結果は、横軸を経過時間とし、縦軸を蛍光輝度とする実波形データ（例えば、図７参照）としても表わされる。本願開示では、図４に示すようなデジタルの検出結果も実波形データと称する。
【００２７】
電気泳動解析装置３０は、実波形データを解析する。図５は、電気泳動解析装置３０の構成の一例を示す図である。図５に示すように、電気泳動解析装置３０は、波形データ取得部３０１と、残渣量推定部３０２と、波形補正部３０３と、波形解析部３０４と、を含んで構成される。
【００２８】
波形データ取得部３０１は、電気泳動装置２０から実波形データを取得する手段である。具体的には、波形データ取得部３０１は、電気泳動装置２０から取得した実波形データを解析してピーク波形を検出する。
【００２９】
概念的には、波形データ取得部３０１は、図６（ａ）に示すような実波形パターンを取得する。図６（ａ）に示す実波形パターンは、第１及び第２ＤＮＡ群をなすＤＮＡ鎖が泳動により移動する過程を示すものである。第１ＤＮＡ群は時刻Ｔ０２を中心とする第１ピーク波形（１つ目のピークを含む波形）として、第２ＤＮＡ群は時刻Ｔ０４を中心とする第２ピーク波形（２つ目のピークを含む波形）として表わされる。また、図６（ａ）に示す実波形パターンでは、時刻Ｔ０３〜Ｔ０５は第１ＤＮＡ群と第２ＤＮＡ群の重畳部分を含む。
【００３０】
以下では、上記重畳部分が生じる理由を説明する。
【００３１】
図７（ａ）は、電気泳動により得られる信号波形（実測波形）の一例を示す図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の領域４０１の拡大図である。
【００３２】
図７（ｂ）を参照すると、ピーク時刻の後に、蛍光輝度の変化を示す波形（以下では「蛍光波形」と称する）がベースライン４０２に対して持ち上がっていることが確認できる。つまり、図７（ｂ）では、ピーク時刻経過後にベースライン４０２に対して長さＬのオフセットが生じている。
【００３３】
ここで、蛍光波形は、本来、ガウス分布の形状となることが想定される。つまり、図７（ｂ）の例では、ピーク時刻の後に蛍光波形はベースライン４０２に収束することが想定される。しかし、実際の蛍光輝度は、上述のようにベースライン４０２に対してオフセット（基準となるベースライン４０２からのずれ）を有している。
【００３４】
そこで、上記オフセットの発生原因を考察する。
【００３５】
電気泳動を図８（ａ）に示すような流路（キャピラリ）で実施することとする。図８（ａ）は、キャピラリに注入された直後のＤＮＡ鎖の分布を示している。ＤＮＡ鎖が注入された位置は、Ｘ＝−５とし、直流電圧が流路の両端に印加されることで、ＤＮＡは左から右に移動する。蛍光輝度の測定は、Ｘ＝５の位置にて行われる。図８（ａ）では、Ｘ＝５の位置にて蛍光検出用の間隙（検出窓）が設けられる。また、キャピラリに注入された直後のＤＮＡ鎖の分布は図８（ｂ）に示すとおりとなる。図８（ｂ）を参照すると、ＤＮＡ鎖はＸ＝−５を中心に分布していることが分かる。
【００３６】
図９（ａ）は、流路の両端に直流電圧（左側に負電圧、右側に正電圧）を印加し、電圧の印加から１０秒経過した際のＤＮＡ分布を示す。図９（ｂ）は、流路の両端に直流電圧を印加してから１０秒経過するまでの蛍光波形を示す。図９を参照すると、時刻Ｔ＝１０にて蛍光標識されたＤＮＡ群の中心が検出窓を通過するので、蛍光輝度が最大となる（ピークが形成される）。その後、注入されたＤＮＡの全てが検出窓を順調に通過すれば、図９（ｂ）に点線で示すような蛍光波形が取得されるものと想定される。つまり、注入された蛍光標識されたＤＮＡ鎖の移動速度が同様（実質的に同じ）であれば、ガウス分布の形状のピークを有する蛍光波形が得られることが想定される。
【００３７】
しかし、理論上は同一配列長のＤＮＡであれば同一速度で泳動されるが、ブラウン運動のような拡散現象によって同一配列長のＤＮＡであっても一律に泳動されない。また、例えば、図１０（ａ）に示すように、クロスインジェクション方式でサンプルをキャピラリにインジェクションした場合には、インジェクション流路にサンプルＤＮＡが残った状態で電気泳動が実行される。ここで、理想的には、図１０（ｂ）に示すように、インジェクション流路とキャピラリ流路が交差する位置のサンプルＤＮＡのみが泳動される。しかしながら、実際には、図１０（ｃ）に示すように、インジェクション流路上に残ったサンプルＤＮＡもキャピラリ流路に引き込まれて、遅れて移動する。なお、キャピラリ電気泳動においても、ポリマー、バッファ、キャピラリの汚染等の原因によって、ＤＮＡが遅れて移動する様な現象が発生し得る。
【００３８】
図１１（ａ）は、流路の両端に直流電圧を印加し、電圧の印加から１０秒経過した際のＤＮＡ鎖の分布を示す。図１１（ｂ）は、流路の両端に直流電圧を印加してから１５秒経過するまでの蛍光波形を示す。図１１（ａ）を参照すると、電圧の印加から１０秒経過しているにも関わらず、Ｘ＝−５やＸ＝０に蛍光標識されたＤＮＡ鎖が残留していることがわかる。
【００３９】
この残留ＤＮＡは、他のＤＮＡ鎖よりも遅れて検出窓（Ｘ＝５の位置）に到着することになる。この遅れて到着したＤＮＡ鎖も検出窓にて検出されるため、図１１（ｂ）に示すような蛍光波形が得られる。つまり、上記遅れて到着したＤＮＡ鎖が図７（ｂ）に示す長さＬのオフセットの原因となる。
【００４０】
図６に説明を戻すと、時刻Ｔ０２を中心とした第１ピーク波形をもたらす第１ＤＮＡ群の一部は、第１ＤＮＡ群の大部分よりも遅れて検出窓に到達するため、第１ピーク波形の後半部の蛍光強度はゼロにならない。このような遅延ＤＮＡ鎖が常に一定量存在すると仮定すれば、時刻Ｔ０４を中心とした第２ピーク波形をもたらす第２ＤＮＡ群と同時に、遅延ＤＮＡ鎖も検出窓に到達することになる。換言すると、実波形データは、第２ピーク波形と第１ピーク波形の残渣部分（つまり遅延ＤＮＡ鎖）とが重畳した蛍光波形となる。概念的には、遅延ＤＮＡ鎖は、図６（ａ）の時刻Ｔ０３〜Ｔ０５の重畳部分を生じさせる。
【００４１】
図５に説明を戻すと、残渣量推定部３０２は、波形解析の対象となる解析対象ピーク波形よりも前に現れた既出ピーク波形の波形から、重畳部分における既出ピーク波形の残渣部分を推定する手段である。ここで、既出ピーク波形は図６における時刻Ｔ０２を中心とした第１ピーク波形に相当し、解析対象ピーク波形は時刻Ｔ０４を中心とした第２ピーク波形に相当する。
【００４２】
残渣量推定部３０２は、第１ピーク波形をもたらす第１ＤＮＡ群の遅延ＤＮＡ鎖の量を第１ピーク波形の残渣部分として推定する。この第１ピーク波形の残渣部分は、図７に示す、ベースライン４０２に対するオフセットの長さＬに相当する。
【００４３】
概念的に説明すると、残渣量推定部３０２は、残渣部分を推定する際に、図６（ａ）の時刻Ｔ０１〜Ｔ０３の波形に着目する。図１２（ａ）は、図６（ａ）に示す第１ピーク波形の時刻Ｔ０１〜Ｔ０３の部分を切り出した図である。図１２（ａ）に示す第１ピーク波形は、図１２（ｂ）に示すガウス波形と図１２（ｃ）に示す飽和波形とに分解することができる。
【００４４】
図１２（ｂ）に示すガウス波形は、移動速度が同様であると仮定したＤＮＡ鎖によってもたらされる蛍光波形である。この図１２（ｂ）に示すガウス波形は下記の式（１）によりモデル化できる。
2018181432.tif 000003
・・・（１）
式（１）において、Ｘｃはガウス分布のセンタ位置を、Ｗはガウス分布の半値半幅（ＨＷＨＭ；Half-Width at Half-Maximum）を、Ｈはガウス分布の高さをそれぞれ示す（図１２（ｂ）参照）。
【００４５】
図１２（ｃ）に示す飽和波形は、第１ピーク波形の残渣部分（つまり遅延ＤＮＡ鎖）がもたらす蛍光波形である。
【００４６】
移動速度のばらつきはガウス分布に従うと仮定すると、上記飽和波形は「ガウス関数の積分」と相似形となる。但し、キャピラリ１０に注入されたＤＮＡ（第１ＤＮＡ群）の全てが遅延ＤＮＡ鎖ではないので、上記ガウス関数の積分に所定の係数を乗算し、遅延ＤＮＡ鎖による信号強度の波形を近似する（図１２（ｃ）参照）。
【００４７】
図１２（ｃ）に示す波形は下記の式（２）によりモデル化できる。
2018181432.tif 000004
・・・（２）
なお、αは上記した「ガウス関数の積分」に乗じる所定の係数である。また、ｅｒｆは誤差関数であり、ｓｑｒｔは平方根を求める関数である。
【００４８】
このように、図１２（ａ）に示す第１ピーク波形は、図１２（ｂ）に示すガウス波形と図１２（ｃ）に示す飽和波形とに分解される。言い換えると、図１２（ａ）に示す第１ピーク波形は、以下の式（３）によりモデル化できる。
ｆ（ｘ）＝ｆ１（ｘ）＋ｆ２（ｘ）  ・・・（３）
式（３）によれば、図１２（ａ）に示す波形は、４つのパラメータ（Ｘｃ、Ｗ、Ｈ、α）により特定可能であることがわかる。
【００４９】
残渣量推定部３０２は、上述の考えに基づき、第１ピーク波形の残渣部分を推定する。具体的には、残渣量推定部３０２は、波形データ取得部３０１によって取得された実波形データからピーク波形を検出する。図６（ａ）の例では、残渣量推定部３０２は、時刻Ｔ０２を中心としたピーク波形を検出する。
【００５０】
次に、残渣量推定部３０２は、検出したピークを中心に所定の範囲のデータ（蛍光輝度）を取得する。例えば、図６（ａ）の例では、残渣量推定部３０２は、時刻Ｔ０２を中心として、時刻Ｔ０１〜Ｔ０３までの蛍光輝度を取得する。
【００５１】
次に、残渣量推定部３０２は、検出したピークを中心とした所定範囲のデータに基づき、当該所定範囲の蛍光波形を規定する上記４つのパラメータ（Ｘｃ、Ｗ、Ｈ、α）を特定する。具体的には、残渣量推定部３０２は、検出したピーク波形と、当該検出したピーク波形をモデル化する式（３）により得られる波形と、を比較し、式（３）をなす４つのパラメータを算出する。例えば、残渣量推定部３０２は、４つのパラメータを変化させて得られる波形と対応する実波形（図６（ａ）の時刻Ｔ０１〜Ｔ０３の波形）との差分が最小となるように、４つのパラメータを決定する。
【００５２】
４つのパラメータが決定されると、式（３）が求まる。また、４つのパラメータを用いることで式（２）が求まる。式（２）は、図１２（ｃ）に示すように、第１ピーク波形の残渣部分の蛍光輝度を示す。
【００５３】
このように、残渣量推定部３０２は、図６（ａ）の時刻Ｔ０１〜Ｔ０３に示すような波形データを式（３）によりモデル化する。モデル化の結果、式（１）及び（２）のそれぞれを特徴付ける４つのパラメータが算出される。その結果、式（２）を導出することができる。なお、図６（ａ）に示すような波形データのモデル化の際に、式（１）及び式（２）を個別に導出することはできない。式（１）及び（２）を確認すれば分かるように、図１２（ｂ）や図１２（ｃ）に示す波形を特徴付けるパラメータが共通するためである。
【００５４】
波形補正部３０３は、実波形データから残渣部分を差し引き、解析対象ピーク波形を真なる解析対象波形に補正する手段である。具体的には、波形補正部３０３は、第１ピーク波形の残渣部分がもたらす蛍光輝度を、実波形データの蛍光強度から減算する。
【００５５】
例えば、図６（ａ）の例では、波形補正部３０３は、時刻Ｔ０３〜Ｔ０５までの蛍光輝度から、式（２）により計算される残渣部分の蛍光輝度を減算する。このようにして補正された第２ピーク波形は、第１ピーク波形の残渣部分に起因する蛍光輝度を排除したもの、つまり、真なる第２ピーク波形となる。例えば、図６（ａ）の例では、第１ピーク波形の残渣部分（つまり、重畳部分）を排除すると、図６（ｂ）に示す真なる第２ピーク波形が得られる。
【００５６】
波形解析部３０４は、真なる解析対象波形を解析する手段である。例えば、波形解析部３０４は、真なる解析対象波形に含まれるピーク領域の面積を算出し、ＤＮＡ量を推定する。例えば、図６（ｂ）を参照すると、時刻Ｔ０３〜Ｔ０５までの波形が波形補正部３０３により補正された真なる解析対象波形といえるから、波形解析部３０４は、時刻Ｔ０３〜Ｔ０５の期間における蛍光輝度と横軸の経過時間により形成される領域の面積を算出し、第２ピーク波形をもたらす第２ＤＮＡ群のＤＮＡ量とする。
【００５７】
電気泳動解析装置３０の動作をまとめると、図１３に示すフローチャートのとおりとなる。
【００５８】
ステップＳ０１において、波形データ取得部３０１は、電気泳動による信号を取り込む。
【００５９】
ステップＳ０２において、残渣量推定部３０２は、第１ＤＮＡ群の残渣量を推定する。
【００６０】
ステップＳ０３において、波形補正部３０３は、推定された残渣量を用いて実波形パターンを補正する。実波形パターンの補正により真の解析対象波形が得られる。
【００６１】
ステップＳ０４において、波形解析部３０４は、補正された実波形パターンに対する解析を実行する。
【００６２】
第１の実施形態に係る電気泳動解析装置３０のハードウェア構成を説明する。
【００６３】
図１４は、第１の実施形態に係る電気泳動解析装置３０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。電気泳動解析装置３０は、所謂、コンピュータ（情報処理装置）により構成可能であり、図１４に例示する構成を備える。例えば、電気泳動解析装置３０は、内部バスにより相互に接続される、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、メモリ３２及び入出力インターフェイス３３等を備える。
【００６４】
但し、図１４に示す構成は、電気泳動解析装置３０のハードウェア構成を限定する趣旨ではない。電気泳動解析装置３０は、図示しないハードウェアを含んでもよいし、必要に応じてＮＩＣ（Network Interface Card）等の通信手段を備えていてもよい。また、電気泳動解析装置３０に含まれるＣＰＵ等の数も図１４の例示に限定する趣旨ではなく、例えば、複数のＣＰＵが電気泳動解析装置３０に含まれていてもよい。
【００６５】
メモリ３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置（ハードディスク等）である。
【００６６】
入出力インターフェイス３３は、図示しない表示装置や入力装置のインターフェイスである。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ等である。入力装置は、例えば、キーボードやマウス等のユーザ操作を受け付ける装置や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の外部記憶装置から情報を入力する装置である。ユーザは、キーボードやマウス等を用いて、必要な情報を電気泳動解析装置３０に入力する。また、入出力インターフェイス３３には、電気泳動装置２０と接続するためのインターフェイス（例えば、ＵＳＢインターフェイス）も含まれる。
【００６７】
電気泳動解析装置３０の機能は、上述の処理モジュールにより実現される。当該処理モジュールは、例えば、メモリ３２に格納されたプログラムをＣＰＵ３１が実行することで実現される。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。即ち、上記処理モジュールが行う機能は、何らかのハードウェア及び／又はソフトウェアにより実現できればよい。また、コンピュータの記憶部に、上述したコンピュータプログラムをインストールすることにより、コンピュータを電気泳動解析装置３０として機能させることができる。さらにまた、上述したコンピュータプログラムをコンピュータに実行させることにより、コンピュータにより電気泳動解析方法（残渣量推定方法、波形補正方法、波形解析方法等）を実行することができる。
【００６８】
以上のように、第１の実施形態に係る電気泳動解析装置３０は、第１ＤＮＡ群の残渣量を実波形パターンの解析により推定する。解析対象となる実波形パターンから推定された残渣量を差し引くことで、より正確な解析対象パターンを得ることができる。このようして得られた解析対象は、先にピークを生じさせた第１ＤＮＡ群の残渣が排除されているため、より正確な解析が実現できる。
【００６９】
上記実施形態にて説明したシステム構成や動作は例示であって、種々の変形が可能である。例えば、図３に示す電気泳動装置２０と電気泳動解析装置３０が一体化されていてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、第１及び第２ＤＮＡ群により得られる波形（図６（ａ）に示すような波形）を例にとり電気泳動解析装置３０の動作を説明したが、電気泳動解析装置３０に入力される波形は２つ以上のピークを持つものであってもよい。例えば、４種のＤＮＡに対して電気泳動が実行され、４つのピークを持つ実波形パターンを解析の対象としてもよい。この場合、第３ＤＮＡ群の実測波形には、第１及び第２ＤＮＡ群の残渣が現れているので、第１及び第２ＤＮＡ群の残渣を推定し、２つの残渣量を第３ＤＮＡ群の実測波形から差し引けば、真の解析対象波形を得ることができる。
【００７１】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の形態のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［形態１］
上述の第１の視点に係る電気泳動解析装置のとおりである。
［形態２］
前記推定部は、
前記既出ピーク波形と、前記既出ピーク波形をモデル化する所定の式による波形と、を比較し、前記所定の式をなすパラメータを算出することで、前記既出ピーク波形の残渣部分を推定する、形態１の電気泳動解析装置。
［形態３］
前記既出ピーク波形をモデル化する所定の式は、
2018181432.tif 000005
であり、Ｘｃはガウス分布のセンタ位置を、Ｗはガウス分布の半値半幅を、Ｈはガウス分布の高さを、αは所定の係数をそれぞれ示す、形態２の電気泳動解析装置。
［形態４］
前記推定部は、下記の式、
2018181432.tif 000006
により計算される値を前記残渣部分の推定値とする、形態３の電気泳動解析装置。
［形態５］
前記真なる解析対象波形に含まれるピーク領域の面積を算出する、波形解析部をさらに備える、形態１乃至４のいずれか一に記載の電気泳動解析装置。
［形態６］
前記実波形データは、ＤＮＡキャピラリ電気泳動により得られるデータである、形態１乃至５のいずれか一に記載の電気泳動解析装置。
［形態７］
前記実波形データは、
クロスインジェクション方式を用いたサンプルインジェクションによるＤＮＡキャピラリ電気泳動である、形態６の電気泳動解析装置。
［形態８］
上述の第２の視点に係る電気泳動解析方法のとおりである。
［形態９］
上述の第３の視点に係るプログラムのとおりである。
なお、形態８、形態９は、形態１と同様に、形態２〜形態７のように展開することが可能である。
【００７２】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  キャピラリ
２０  電気泳動装置
２１  電気泳動検出部
２２  電源部
２３、２３−１、２３−２  電極
３０、１００  電気泳動解析装置
３１  ＣＰＵ（Central Processing Unit）
３２  メモリ
３３  入出力インターフェイス
１０１  取得部
１０２  推定部
１０３  補正部
２０２−１、２０２−２  電極槽
３０１  波形データ取得部
３０２  残渣量推定部
３０３  波形補正部
３０４  波形解析部
４０１  領域
４０２  ベースライン
【図１】
2018181432.tif 000009
【図２】
2018181432.tif 000010
【図３】
2018181432.tif 000011
【図４】
2018181432.tif 000012
【図５】
2018181432.tif 000013
【図６】
2018181432.tif 000014
【図７】
2018181432.tif 000015
【図８】
2018181432.tif 000016
【図９】
2018181432.tif 000017
【図１０】
2018181432.tif 000018
【図１１】
2018181432.tif 000019
【図１２】
2018181432.tif 000020
【図１３】
2018181432.tif 000021
【図１４】
2018181432.tif 000022
【国際調査報告】
2018181432.tif 000023
2018181432.tif 000024
2018181432.tif 000025
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