(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザが必要と考える部分のデータのみを用いて容易に多変量解析用のデータテーブルを作成できるようにする。【解決手段】多変量解析用データテーブル作成プログラムは、３次元蛍光光度マップ内において多変量解析に利用すべき任意のパラメータ座標を指定するパラメータ座標指定ステップと、前記パラメータ座標指定ステップで指定されたパラメータ座標を抽出してすべてのサンプルに適用し、各パラメータ座標における各サンプルの測定値を説明変数とする多変量解析用データテーブルを作成するテーブル作成ステップと、を実施するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光波長と蛍光波長をパラメータとして複数サンプルについて取得された３次元蛍光光度マップに基づいて多変量解析用データテーブルを作成するためのプログラムであって、
前記３次元蛍光光度マップ内において多変量解析に利用すべき任意のパラメータ座標を指定するパラメータ座標指定ステップと、
前記パラメータ座標指定ステップで指定されたパラメータ座標を抽出してすべてのサンプルに適用し、各パラメータ座標における各サンプルの測定値を説明変数とする多変量解析用データテーブルを作成するテーブル作成ステップと、を実施するように構成されたプログラム。
【請求項２】
前記パラメータ座標指定ステップは、前記３次元蛍光光度マップ内において多変量解析に利用したい範囲を計算領域として指定する計算領域指定ステップ、及び前記計算領域指定ステップで指定された計算領域内にある全パラメータ座標を予め設定された規則に従って抽出するパラメータ座標抽出ステップを含み、前記パラメータ座標抽出ステップで抽出されたパラメータ座標を多変量解析に利用すべきパラメータ座標として指定する請求項１に記載のプログラム。
【請求項３】
前記計算領域指定ステップで計算領域の指定の際に所定の表示部に表示されていた３次元蛍光光度マップとは別のサンプルの３次元蛍光光度マップが前記所定の表示部に表示されたときに、そのときに指定されている計算領域が新たに表示された３次元蛍光光度マップ上においても認識することができるような態様で表示されるように構成されている請求項２に記載のプログラム。
【請求項４】
前記パラメータ座標指定ステップでは、任意のサンプルの３次元蛍光光度マップにおいて任意のパラメータ座標を指定する請求項１から３のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項５】
前記テーブル作成ステップは、各サンプルについての目的変数を入力する目的変数入力ステップを含む請求項１から４のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のプログラムを格納するプログラム保持部と、
前記プログラム保持部に保持された前記プログラムを実行して、励起光波長と蛍光波長をパラメータとして複数サンプルについて取得された３次元蛍光光度マップに基づいて多変量解析用データテーブルを自動的に作成する演算処理部と、を備えたデータ解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光蛍光光度計を用いて取得した３次元蛍光光度マップに基づいて多変量解析用データを作成するプログラムとそのプログラムを備えたデータ解析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サンプルの物性等を調べるために、そのサンプルの３次元蛍光光度マップがよく用いられる。３次元蛍光光度マップは、励起光波長と蛍光波長をパラメータとして、例えば特許文献１に開示されているような分光蛍光光度計を用いて測定された測定値（蛍光強度）の３次元データである。３次元蛍光光度マップは、励起光の波長を一定間隔（例えば２０ｎｍ）で変化させて、各励起波長におけるサンプルからの蛍光スペクトルを測定し、測定された励起光波長ごとの蛍光スペクトルを蛍光波長（Ｅｍ）と励起光波長（Ｅｘ）のグラフに３次元的にマッピングすることにより得られる。このようにして得られた３次元蛍光光度マップは、蛍光指紋、３次元スペクトル、又は３Ｄマトリックスとも呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０７２７２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の３次元蛍光光度マップを作成すればそのサンプルの物性等をある程度把握することができるが、複数のサンプルを分類するなどしてより詳細に分析を行いたい場合には、多変量解析が用いられる。多変量解析には、重回帰分析や主成分分析、独立成分分析など種々の解析法が存在するが、いずれの解析法を用いる場合にもサンプルを行、説明変数（測定値）を列とする２次元のデータテーブルを作成する必要がある（さらに目的変数が加わる場合もある）。
【０００５】
３次元蛍光光度マップの元データを用いて２次元のデータテーブルとなるように配列すれば、多変量解析用のデータテーブルを作成することは可能である。しかし、３次元蛍光光度マップの元データはデータ量が膨大であることが多く、そのような膨大なデータをすべて使用すると、多変量解析の計算処理に膨大な時間がかかるという問題がある。また、全てのデータを使用すると無駄な情報も多いため、計算結果の精度も悪くなるという問題もある。
【０００６】
３次元蛍光光度マップには、一般に蛍光指紋だけでなく散乱光による模様も現れるが、サンプルの分類等を行なう上で散乱光の模様が表れている部分のデータは不要なデータであることが多く、そのような不要なデータを多変量解析用のデータテーブルから除外することが望ましい。しかし、従来では、３次元蛍光光度マップにおいて多変量解析に必要な部分だけを抽出してデータテーブルを作成することができないため、ユーザが手動で必要な部分のデータを抽出してデータテーブルを作成する必要があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ユーザが必要と考える部分のデータのみを用いて容易に多変量解析用のデータテーブルを作成することができるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプログラムは、励起光波長と蛍光波長をパラメータとして複数サンプルについて取得された３次元蛍光光度マップに基づいて多変量解析用データテーブルを作成するためのプログラムである。当該プログラムは、前記３次元蛍光光度マップ内において多変量解析に利用すべき任意のパラメータ座標を指定するパラメータ座標指定ステップと、前記パラメータ座標指定ステップで指定されたパラメータ座標を抽出してすべてのサンプルに適用し、各パラメータ座標における各サンプルの測定値を説明変数とする多変量解析用データテーブルを作成するテーブル作成ステップと、を実施するように構成されている。
【０００９】
前記パラメータ座標指定ステップは、前記３次元蛍光光度マップ内において多変量解析に利用したい範囲を計算領域として指定する計算領域指定ステップ、及び前記計算領域指定ステップで指定された計算領域内にある全パラメータ座標を予め設定された規則に従って抽出するパラメータ座標抽出ステップを含み、前記パラメータ座標抽出ステップで抽出されたパラメータ座標を多変量解析に利用すべきパラメータ座標として指定するものであることが好ましい。そうすれば、ユーザが３次元蛍光光度マップ上で多変量解析に利用したい範囲を指定するだけで、その範囲内に含まれるパラメータ座標が自動的に抽出されるので、多変量解析に利用するデータの抽出が容易になる。
【００１０】
前記計算領域指定ステップで計算領域の指定の際に所定の表示部に表示されていた３次元蛍光光度マップとは別のサンプルの３次元蛍光光度マップが前記所定の表示部に表示されたときに、新たに表示された３次元蛍光光度マップ上においても、そのときに指定されている計算領域が認識することができるような態様で表示されるように構成されていることが好ましい。多変量解析に利用したい部分というのは、各サンプルの３次元蛍光光度マップ間で違いの出ている部分であり、そのような違いの出ている部分が含まれるように計算領域を指定する必要がある。したがって、特定のサンプルの３次元蛍光光度マップだけでなく、複数のサンプルの３次元蛍光光度マップを参照しながら計算領域を選ぶ必要がある。そこで、新たに表示された３次元蛍光光度マップ上においてもすでに指定されている計算領域が認識可能な態様で表示されるようにすることで、指定した計算領域が適当であるか否かの判断が容易になり、計算領域の適切な指定が可能になる。
【００１１】
前記パラメータ座標指定ステップでは、任意のサンプルの３次元蛍光光度マップにおいて任意のパラメータ座標を指定するようになっていることが好ましい。そうすれば、ユーザは、任意のサンプルの３次元蛍光光度マップを見ながら特徴の現れている部分のパラメータ座標を指定するだけで、他のすべてのサンプルの３次元蛍光光度マップに対してもその指定が適用され、指定したパラメータ座標の各サンプルの測定値に基づいたデータテーブルが作成されるようになるので、多変量解析に利用するパラメータ座標の抽出及びデータテーブルの作成がさらに容易になる。
【００１２】
前記テーブル作成ステップは、各サンプルについての目的変数を入力する目的変数入力ステップを含んでいてもよい。多変量解析には、説明変数の他に目的変数を必要とするものもあるため、目的変数を入力するステップを設けることで、そのような多変量解析用のデータテーブルも作成することができる。なお、目的変数は、分光蛍光光度計による測定で得られるものではないため、ユーザに入力させる。目的変数を入力させるタイミングはどのようなタイミングであってもよく、各パラメータ座標における各サンプルの測定値（説明変数）に基づくデータテーブルが作成された後であってもよい。
【００１３】
本発明に係るデータ解析装置は、上記のプログラムを格納するプログラム保持部と、前記プログラム保持部に保持された前記プログラムを実行して、励起光波長と蛍光波長をパラメータとして複数サンプルについて取得された３次元蛍光光度マップに基づいて多変量解析用データテーブルを自動的に作成する演算処理部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るプログラムは、３次元蛍光光度マップ内において多変量解析に利用すべき任意のパラメータ座標を指定すると、指定されたパラメータ座標をすべてのサンプルに適用し、各パラメータ座標における各サンプルの測定値を説明変数とする多変量解析用データテーブルを作成するように構成されているので、ユーザが多変量解析に利用したいと考える部分のデータを用いた多変量解析用データテーブルを容易に作成することができる。これにより、多変量解析用データテーブルの作成が容易である。さらに、ユーザが必要と考える部分のデータのみを多変量解析に用いることができるので、多変量解析の計算負荷が軽減され、多変量解析に要する時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
本発明に係るデータ解析装置は、上記のプログラムを実行することによってユーザが必要と考える部分のデータを用いた多変量解析用データテーブルを自動的に作成するように構成されているので、多変量解析の計算処理による負荷が軽減され、多変量解析に要する時間の短縮を図ることができる。また、有用な情報のみを用いることができるので、多変量解析の分類や定量における計算の精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】多変量解析用データテーブル作成プログラムを備えたデータ解析装置の一実施例を概略的に示すブロック図である。
【図２】同実施例における多変量解析用データテーブルの作成手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】３次元蛍光光度マップの一例（サンプル１）を示す画像図である。
【図４】３次元蛍光光度マップの他の例（サンプル２）を示す画像図である。
【図５】３次元蛍光光度マップの他の例（サンプル３）を示す画像図である。
【図６】３次元蛍光光度マップの他の例（サンプル４）を示す画像図である。
【図７】３次元蛍光光度マップにおいて計算領域を指定したときのパラメータ座標の順位付け手順の一例を説明するための図である。
【図８】作成された多変量解析用データテーブルの一例を示す図である。
【図９】作成された多変量解析用データテーブルの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら多変量解析用データテーブルを作成するためのプログラム（以下、多変量解析用データテーブル作成プログラムという）及びそのプログラムを備えたデータ解析装置の一実施例について説明する。
【００１８】
図１はデータ解析装置２の概略的構成を示している。
【００１９】
データ解析装置２は演算処理部４とプログラム保持部８を備えている。演算処理部４はプログラム保持部８に保持された種々のプログラムを実行することにより、種々の演算処理を行なうものである。プログラム保持部８に保持されているプログラムには、３次元蛍光光度マップ作成プログラム１０、多変量解析用データテーブル作成プログラム１２及び多変量解析プログラム１４が含まれる。
【００２０】
このデータ解析装置２は、分光蛍光光度計（図示は省略）に設けられた専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現することができる。演算処理部４はそのようなコンピュータに設けられた例えばＣＰＵなどの演算素子によって実現され、プログラム保持部８はそのようなコンピュータに設けられた記憶装置の一部の領域によって実現される。
【００２１】
データ解析装置２には、分光蛍光光度計で得られた測定データが入力されるようになっている。３次元蛍光光度マップ作成プログラム１０は、分蛍光光度計で得られた測定データに基づいて、図３から図６に示されているような３次元蛍光光度マップを作成するように構成されている。作成された３次元蛍光光度マップは、このデータ解析装置２に電気的に接続されている液晶ディスプレイなどの表示部１６に表示される。
【００２２】
ここで、３次元蛍光光度マップについて説明すると、図３から図６に示されているように、３次元蛍光光度マップは横軸パラメータが蛍光波長Ｅｍ（ｎｍ）、縦軸パラメータが励起光波長Ｅｘ（ｎｍ）であり、各蛍光波長及び励起光波長における分光蛍光光度計の測定値を３次元的に表わしたものである。３次元蛍光光度マップには、サンプルからの蛍光強度の等高線が描かれることによって、指紋のような模様（これを蛍光指紋という）が現れるが、検出器にはサンプルからの蛍光のほかに試料セル等で反射した散乱光も入射しており、それが蛍光波長Ｅｍと励起光波長Ｅｘが一致する位置に模様となって現れる。
【００２３】
図１に戻って説明を続けると、このデータ解析装置２は、３次元蛍光光度マップのデータを用いて多変量解析を実行することができるようになっている。多変量解析には、重回帰分析や主成分分析、独立成分分析など種々の解析法が存在するが、いずれの解析法を用いる場合にも、図８や図９に示されているような、サンプルを行、説明変数（測定値）を列とする２次元のデータテーブル（多変量解析用データテーブル）が必要となる。
【００２４】
そこで、この実施例のデータ解析装置２は多変量解析用データテーブルを自動的に作成する機能を備えている。その機能は、演算処理部４が多変量解析用データテーブル作成プログラム１２を実行することにより実現される。多変量解析プログラム１４は、多変量解析用データテーブルが作成されると、そのデータテーブルを用いて所望の多変量解析を行なうように構成されている。
【００２５】
図３から図６に示されたサンプル１〜４は互いに比較対象となるサンプルであるが、各サンプル１〜４の物性を特徴付けているのは蛍光指紋部分であり、散乱光部分などのその他の部分は比較分析を行なう上で不要なデータである。そこで、多変量解析用データテーブル作成プログラム１２は、図４の太線で示されているように、多変量解析に使用したい部分をユーザに指定させるようになっている。なお、図４では多変量解析に使用したい部分を枠で囲って範囲（計算領域）として指定しているが、範囲ではなく点（パラメータ座標）を指定することもできる。
【００２６】
ここで、特定のサンプルの３次元蛍光光度マップ上で計算領域を指定した後、表示部１６に表示している３次元蛍光光度マップを他のサンプルのものに切り替えたときに、指定している計算領域の範囲が新たに表示した３次元蛍光光度マップにおいても容易に認識できることが好ましい。認識できる態様であればよいので、ユーザが指定した計算領域の枠が別の３次元蛍光光度マップにおいても表示されるようになっていてもよいし、指定された計算領域に相当する領域が別の３次元蛍光光度マップにおいて特定の色が付された状態で表示されるようになっていてもよい。これにより、指定した計算領域のデータが多変量解析に用いるデータとして適切であるか否かの判断が容易になる。
【００２７】
パラメータ座標（点）の指定や計算領域の指定は、表示部１６に表示された蛍光光度マップ上でマウスなどの入力装置を使って行なうようになっていてもよいし、表示部１６が入力装置としての機能も兼ねたタッチパネル方式のものである場合には、タッチペン等を用いて表示部１６の画面上で直接的に指定するようになっていてもよい。
【００２８】
多変量解析用データテーブル作成プログラム１２は、ユーザが計算領域を指定した場合に、図７に示されているように、その計算領域内に含まれるすべてのパラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）を予め設定された規則にしたがって順位付けして抽出するように構成されている。図７では、励起波長Ｅｘが長く蛍光波長Ｅｍの短いパラメータ座標の優先順位を高くするという規則に基づいて、各パラメータ座標の順位付けが行われている。パラメータ座標の順位付けの規則についてはどのような規則であってもよい。
【００２９】
抽出されたパラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）は他のすべてのサンプルについても適用される。これは、ユーザによってパラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）が点として指定された場合にも同様である。そして、抽出された各パラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）における各サンプルの測定値が抽出され、図８に示されているようなデータテーブル上に配列される。
【００３０】
多変量解析の解析法によっては、目的変数を必要とするものもある。そのような場合にも適用することができるように、多変量解析用データテーブル作成プログラム１２は必要に応じてユーザに目的変数を入力させ、図９に示されているように、その目的変数を多変量解析用データテーブルに反映させるように構成されている。
【００３１】
なお、図４では、サンプル２の３次元蛍光光度マップ上で計算領域を指定しているが、ユーザは任意のサンプルの３次元蛍光光度マップ上で計算領域を指定することができる。また、ユーザは複数のパラメータ座標又は計算領域を指定することができる。
【００３２】
３次元蛍光光度マップの作成から多変量解析用データテーブルの作成までの一連の流れを図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
分光蛍光光度計で得られた複数サンプルについての測定データを取り込む。ここで取り込まれる測定データとは、複数のサンプルのそれぞれについて、励起光の波長を一定間隔（例えば２０ｎｍ）で変化させて各励起波長におけるサンプルからの蛍光スペクトルを測定して得られた蛍光光量のデータである。各サンプルについて蛍光光量の測定データに基づいて、図３から図６に示されているような、３次元蛍光光度マップをサンプルごとに作成する。ここで作成された３次元蛍光光度マップは表示部１６（図１参照）に表示される。
【００３４】
ユーザは各サンプルの３次元蛍光光度マップのうち任意のマップを選択して表示部１６に表示させ、そのマップ上で多変量解析に用いるパラメータ座標を指定するか、計算領域を指定する（計算領域指定ステップ）。パラメータ座標又は計算領域の指定は、その指定を確定するまで何度もやり直すことができるようになっている。
【００３５】
パラメータ座標又は計算領域の指定が確定した後、指定されたパラメータ座標又は計算領域内のパラメータ座標をすべてのサンプルについて適用し、指定されたパラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）を抽出する（パラメータ座標抽出ステップ）。そして、抽出されたパラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）における各サンプルの測定値（蛍光強度）を抽出する。
【００３６】
ユーザの指定にしたがって抽出したパラメータ座標（Ｅｍ，Ｅｘ）とそれに対応する各サンプルの測定値に基づき、サンプルを行、説明変数（測定値）を列とする、図８や図９に示されているような多変量解析用データテーブルを作成する（データテーブル作成ステップ）。ここで、多変量解析が目的変数を必要とするものである場合には、ユーザに目的変数を入力させ、その目的変数も多変量解析用データテーブルに反映させる。
【００３７】
以上のようにして作成されたデータテーブルは、その後、多変量解析プログラムを実行したときに使用することができる。すなわち、この実施例のデータ解析装置は、分光蛍光光度計の測定データを装置に取り込むだけで、３次元蛍光光度マップの作成、その３次元蛍光光度マップのデータのうち必要な部分のみを用いた多変量解析用データテーブルの作成、さらにはそのデータテーブルを用いた多変量解析の実行を、人手を介することなく行なうことができる。
【００３８】
ユーザが必要と考える部分のデータのみを用いて多変量解析を実行することができるので、多変量解析に分光蛍光光度計で得られたすべてのデータを使用する場合に比べて、多変量解析のための計算負荷が軽くなり、多変量解析に要する時間の短縮を図ることができる。また、ユーザは多変量解析に必要な測定データを自ら抽出して多変量解析用のデータテーブルを作成する必要がないので、多変量解析を行なうためのデータテーブルの作成が容易になる。
【符号の説明】
【００３９】
２      データ解析装置
４      演算処理部
８      プログラム保持部
１０      ３次元蛍光光度マップ作成プログラム
１２      多変量解析用データテーブル作成プログラム
１４      多変量解析プログラム
１６      表示部
【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】
2018072038.tif 000009
【図８】
2018072038.tif 000010
【図９】
2018072038.tif 000011