(57)【要約】【課題】発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示として示すことができるバイオチップ検査装置を提供する。【解決手段】  読取手段２１は、光学読取装置１からの撮像信号に基づいてバイオチップ３内の各サイトを光学的に読取る。数値化手段２２は、読取手段２１による読取結果に基づいて、上記各サイトにおける発現状況を数値化する。スケーリング手段２３は、数値化手段２２により得られた上記各サイトについての数値をスケーリングする。画像出力手段２４は、上記各サイトについてスケーリング手段２３により得られた階調値のスポット画像を、上記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像（グラフィカルチップ画像）を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に読取られたバイオチップの検査結果を出力するバイオチップ検査装置において、
バイオチップ上の各サイトを光学的に読取る読取手段と、
前記読取手段による読取結果に基づいて、前記各サイトにおける発現状況を数値化する数値化手段と、
前記各サイトについて前記数値化手段を介して得られた数値を示す表示を、前記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力する画像出力手段と、
を備えることを特徴とするバイオチップ検査装置。
【請求項２】
前記数値化手段により得られた前記各サイトについての数値をスケーリングし、前記画像出力手段に渡すスケーリング手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のバイオチップ検査装置。
【請求項３】
前記スケーリング手段におけるスケーリングのアルゴリズムの指定を受け付ける受付手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のバイオチップ検査装置。
【請求項４】
前記画像出力手段は、前記数値化手段により得られた数値を示す表示として、前記数値化手段を介して得られた数値を階調値とするスポット画像を、前記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオチップ検査装置。
【請求項５】
前記スポット画像は、前記バイオチップにおける前記サイトと同様の配置方法で配置されることを特徴とする請求項４に記載のバイオチップ検査装置。
【請求項６】
光学的に読取られたバイオチップの検査結果を出力するバイオチップ検査方法において、
バイオチップ上の各サイトを光学的に読取るステップと、
前記読取るステップによる読取結果に基づいて、前記各サイトにおける発現状況を数値化するステップと、
前記各サイトについて前記数値化するステップを介して得られた数値を示す表示を、前記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力するステップと、
を備えることを特徴とするバイオチップ検査方法。
【請求項７】
前記数値化手段により得られた前記各サイトについての数値をスケーリングし、前記画像出力手段に渡すステップを備えることを特徴とする請求項６に記載のバイオチップ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的に読取られたバイオチップの検査結果を出力するバイオチップ検査装置およびバイオチップ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク、糖鎖、メタボローム等を検出するチップまたはマイクロアレイ等のバイオチップをバイオチップ読取装置で読取り、得られた画像に基づいて解析を行う手法が知られている。バイオチップ内には、それぞれのターゲット分子に対応する複数のサイトがＸＹ平面内に一定の基準ピッチで配置され、画像上における各サイトの蛍光強度が、対応する各ターゲット分子の発現状況として把握される。
【０００３】
バイオチップの数値解析では、各サイトの領域の階調値に着目し、例えば、その領域に含まれる画素の階調値の平均値や中央値などの統計値を解析値として導く。チップ全体の発現状況を把握したい場合には、各サイトの解析値を一覧表示した数値データが解析結果として得られることになる。
【特許文献１】特開２００５−３０８５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、数値データを見てもバイオチップ全体についての発現状況を直感的に把握できない。また、バイオチップ読取装置で読取られたバイオチップの画像を見ても、実際のサイトの画像には、ムラ、変形、輝点などがあり、単純な階調の平均値などの数値と、画像上でのサイトの視覚的な明るさとが結びつかない場合もある。このため、数値データやバイオチップの画像だけでは把握しにくい発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示として示すことができるシステムの開発が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示として示すことができるバイオチップ検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバイオチップ検査装置は、光学的に読取られたバイオチップの検査結果を出力するバイオチップ検査装置において、バイオチップ上の各サイトを光学的に読取る読取手段と、前記読取手段による読取結果に基づいて、前記各サイトにおける発現状況を数値化する数値化手段と、前記各サイトについて前記数値化手段を介して得られた数値を示す表示を、前記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力する画像出力手段と、を備えることを特徴とする。
このバイオチップ検査装置によれば、数値化手段を介して得られた数値を示す表示を、サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力するので、発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示を得ることができる。
【０００７】
前記数値化手段により得られた前記各サイトについての数値をスケーリングし、前記画像出力手段に渡すスケーリング手段を備えてもよい。
【０００８】
前記スケーリング手段におけるスケーリングのアルゴリズムの指定を受け付ける受付手段を備えてもよい。
【０００９】
前記画像出力手段は、前記数値化手段により得られた数値を示す表示として、前記数値化手段を介して得られた数値を階調値とするスポット画像を、前記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力してもよい。
【００１０】
前記スポット画像は、前記バイオチップにおける前記サイトと同様の配置方法で配置されてもよい。
【００１１】
本発明のバイオチップ検査方法は、光学的に読取られたバイオチップの検査結果を出力するバイオチップ検査方法において、バイオチップ上の各サイトを光学的に読取るステップと、前記読取るステップによる読取結果に基づいて、前記各サイトにおける発現状況を数値化するステップと、前記各サイトについて前記数値化するステップを介して得られた数値を示す表示を、前記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力するステップと、を備えることを特徴とする。
このバイオチップ検査方法によれば、数値化するステップを介して得られた数値を示す表示を、サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力するので、発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示を得ることができる。
【００１２】
前記数値化手段により得られた前記各サイトについての数値をスケーリングし、前記画像出力手段に渡すステップを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバイオチップ検査装置によれば、数値化手段を介して得られた数値を示す表示を、サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力するので、発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示を得ることができる。
【００１４】
本発明のバイオチップ検査方法によれば、数値化するステップを介して得られた数値を示す表示を、サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像を出力するので、発現状況を直感的に把握可能なグラフィカルな表示を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図３を参照して、本発明によるバイオチップ検査装置の一実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のバイオチップ検査装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、バイオチップ検査装置２は、バイオチップ３からの蛍光を読取る光学読取装置１からの撮像信号を受け、検査結果を出力する。このバイオチップ３の表面には、所定の基準ピッチに準じた間隔で円形状のサイトが２次元平面内に配列している。
【００１８】
光学読取装置１は、光源１１と、光源１１を屈折させるダイクロイックミラー１２と、対物レンズ１３と、蛍光を選択的に透過するフィルタ１５と、レンズ１６と、カメラ１７と、を備える。
【００１９】
また、バイオチップ検査装置２は、光学読取装置１からの撮像信号に基づいてバイオチップ３内の各サイトを光学的に読取る読取手段２１と、読取手段２１による読取結果に基づいて、上記各サイトにおける発現状況を数値化する数値化手段２２と、数値化手段２２により得られた上記各サイトについての数値をスケーリングするスケーリング手段２３と、上記各サイトについてスケーリング手段２３により得られた階調値のスポット画像を、上記サイトごとにそれぞれ規定された位置に配置した画像（グラフィカルチップ画像）を出力する画像出力手段２４と、スケーリング手段２３におけるスケーリングのアルゴリズムの指定を受け付ける受付手段２５と、を構成する。画像出力手段２４から出力される画像は、モニタ４に表示され、記憶装置５に格納される。
【００２０】
次に、光学読取装置１およびバイオチップ検査装置２の動作について説明する。
【００２１】
光学読取装置１の光源１１からの励起光は、ダイクロイックミラー１２および対物レンズ１４を経て、バイオチップ３に照射される。バイオチップ３上の各サイトにおいて励起光により励起された紫外光は、対物レンズ１４、ダイクロイックミラー１２、フィルタ１５およびレンズ１６を経て、カメラ１７に入射する。カメラ１７の撮像面には、バイオチップ３の光学像が結像する。
【００２２】
カメラ１７から出力された撮像信号は、バイオチップ検査装置２に与えられる。
【００２３】
図２は、バイオチップ検査装置２の動作手順を示すフローチャートである。
【００２４】
図２のステップＳ１では、バイオチップ検査装置２の読取手段２１において、カメラ１７から出力された撮像信号に基づき、バイオチップ３の画像（バイオチップ画像）を生成する。
【００２５】
次に、ステップＳ２では、数値化手段２２において、生成されたバイオチップ３の画像に基づき各サイトの数値解析を実行する。数値解析の処理では、バイオチップ画像に基づき各サイトの重心位置を求めるとともに、その重心位置を中心とし、予め指定された直径の円領域内の画素の平均階調値を求める。なお、重心位置を求めるのは、バイオチップ３の製法上、実際のサイトの位置には上記の基準ピッチからのずれが存在するためである。
【００２６】
次に、ステップＳ３では、数値化手段２２により求められた平均階調値について、スケーリング手段２３によるスケーリングを実行する。スケーリング手段２３によるスケーリングの詳細については後述する。
【００２７】
次に、ステップＳ４では、画像出力手段２４において、図３（ａ）に示すようなグラフィカルチップ画像のベースとなるベース画像を作成する。ベース画像は、バイオチップ３の領域全体についてすべての画素の階調値がゼロとされた画像である。なお、グラフィカルチップ画像のフォーマットは、元のバイオチップ３の画像と同じものとすることができ、例えば、元のバイオチップ画像が１６ビットグレースケールTiff画像であった場合、同一フォーマットのグラフィカルチップ画像を生成すればよい。
【００２８】
次に、ステップＳ５では、スケーリング手段２３によるスケーリングで得られた階調値のスポット画像を、画像出力手段２４によりグラフィカルチップ画像のベース画像上に描画する。図３（ｂ）は描画中の画像を、図３（ｃ）は描画終了時の画像を、それぞれ示している。スポット画像は、バイオチップ３上のそれぞれのサイトに対応しており、その描画位置は予め規定される。図３（ｂ）および図３（ｃ）の例では、元のバイオチップ３におけるサイトの上記基準ピッチに従って等間隔にスポット画像が配置されている。個々のスポット画像内の階調はすべての画素について均一であり、元のバイオチップ画像とは異なり、各スポット画像にはムラが存在しない。描画されたグラフィカルチップ画像の画像データは、適宜、記憶装置５に保存され、一連の処理を終了する。
【００２９】
次に、スケーリング手段２３によるスケーリングの手法等について説明する。
【００３０】
グラフィカルチップ画像のフォーマットは、元のバイオチップ画像と異なるものでもよい。例えば、元のバイオチップ画像が１６ビットグレースケールTiff画像である場合、スケーリングにより８ビットグレースケールTiff画像のグラフィカルチップ画像を生成することもできる。１４ビット、１２ビットなどを選択してもよく、また、グラフィカルチップ画像のフォーマットとして、Tiff画像以外の多値画像フォーマットを選択することもできる。
【００３１】
スケーリングにより階調を拡大、圧縮することができる。例えば、元のバイオチップ画像において最大の階調値を示すサイトのスポット画像の階調がフルスケールとなるように階調幅を拡大してもよい。あるいは、特定の階調値の変化のみを強調するように階調幅を拡大してもよい。逆に、階調を圧縮してもよい。例えば、ダイナミックレンジが大き過ぎて視覚的な把握や表現が困難な最大１６ビットあるいは４８ビットの階調を、例えば８ビットに圧縮することで、全体を一画面上で視覚的に把握することが可能となる。また、不要な階調の範囲を切り捨てることで、階調表現の必要な範囲を狭めることもできる。さらに、数値を対数に変換することにより階調を圧縮してもよい。
【００３２】
また、例えば、元のバイオチップ画像において最大の階調値を示すサイトのスポット画像の階調をユーザが予め指定した値にスケーリングする方法や、特定のサイトのスポット画像の階調をユーザが予め指定した値にスケーリングする方法を採ることもできる。これらの場合、ユーザは、受付手段２５（図１）を介してスケーリングの方法を指定できる。
【００３３】
スケーリングにより画像のガンマ補正を行ってもよい。
【００３４】
スポット画像の階調値は平均値階調値以外の統計値とすることもできる。例えば、サイト内の階調値の中央値、最大値、最小値とすることもできる。また、異なる統計値を用いて作成したそれぞれのグラフィカルチップ画像をマルチページ機能により１つのファイルにまとめてもよい。
【００３５】
グラフィカルチップ画像の作成手順は適宜選択できる。例えば、プログラム上で元のバイオチップ画像と同じ画像情報を格納できるサイズの配列を初期化した状態で準備し、次に、この配列の操作によってグラフィカルチップ画像の各スポット画像の画素に相当する配列位置に各階調値を設定し、最終的にその画素情報を持った配列を、所望の画像フォーマットに保存してもよい。
【００３６】
グラフィカルチップ画像におけるスポット画像の配置方法は任意であり、元のバイオチップと異なっていてもよい。例えば、ターゲット分子を同一とするサイトがリピートされている場合、それら複数のサイトのスポット画像を連続した位置にまとめて配置し、あるいは１つのスポット画像としてリピートされたサイトの平均値等を示すようにしてもよい。また、バイオチップに設けられたサイトのうち、必要なサイトのみを抽出してスポット画像として表示してもよい。また、サイトを検査項目（例えば、疾患の種類）ごとに抽出し、対応するスポット画像のみを表示するようにしてもよい。さらに、統計的な有意水準を超えるサイトについてのみ、スポット画像を選択的に表示するようにしてもよい。
【００３７】
グラフィカルチップ画像におけるスポット画像の配置位置を、チップの種類ごとに常に決められた位置に設定することもできる。
【００３８】
また、スポット画像の形状は円形状に限定されず、四角形や三角形としてもよい。また、スポット画像の形状またはサイズを、元のバイオチップのサイトと異なる形状またはサイズとしてもよい。さらに、数値解析時に使用する領域の形状がサイトの形状と異なる場合、スポット画像の形状を数値解析時の領域の形状と同一としてもよい。
【００３９】
グラフィックチップ画像において、各スポット画像を擬似カラー表示により多値画像化してもよい。グレー表示と擬似カラー表示とを切替可能としてもよい。
【００４０】
複数の露光時間を設定して測定し、数値解析時には各サイトの解析に最適な露光時間による画像を用いて数値化した結果を用いる方法（特開２００５−３０８５０４号公報）に、本発明を適用することもできる。この方法に本発明を適用することで、各サイトについて最適な露光時間による画像を用いてグラフィカルな合成チップ画像が生成される。この場合、スポット画像の領域に適用される平均階調値として、各露光時間の平均階調値を例えば１秒換算し、スケーリング係数を掛けた値を採用する。ここで、スケーリング係数として、１秒換算したときのチップ中の最大平均階調値が、保存する画像フォーマットにおける最大階調値になるようにスケーリングする値、１秒換算したときのチップ中の最大平均階調値をユーザが予め指定した値にあるようにスケーリングする値、ユーザが予め指定したサイトのスポット画像が、ユーザが予め指定した値になるようにスケーリングする値などを選択できる。
【００４１】
画像出力手段２４により出力される画像は、スポット画像の階調値によりサイトの発現状況を示すものに限定されない。例えば、３Ｄ棒グラフなどでもよい。この場合、ＸＹ座標がサイトのＸＹ座標ないし、サイトの行数および列数に対応し、Ｚ座標が平均階調値などの統計値になる。このとき、異なるチップにおける同一サイトの解析結果を、そのサイトに対応する領域に立てた複数の棒グラフとして示すこともできる。また、異なるチップにおける同一サイトの解析結果を平均値表示するようにして１本の棒グラフにまとめることもできる。
【００４２】
以上のように、本発明のバイオチップ検査装置では、数値解析されたデータに基づいてグラフィカルチップ画像を再構築している。このため、数値解析された後のデータがグラフィカルにバイオチップの発現状況として表示されるため、数値解析結果を数値データとして見る場合と比較して、発現状況を容易かつ直感的に把握できる。
【００４３】
また、実際のバイオチップ画像のスポットには、ムラ、変形、輝点などがあるため、数値データと元のバイオチップ画像とを照らし合わせながら発現状況を確認する場合には、数値データとの結びつけに必要な情報をユーザが判断して考慮しなければならない。しかし、本発明のバイオチップ検査装置によれば、グラフィカルチップ画像は、平均階調値などの統計値（数値データ）に基づいており、数値解析の結果とグラフィカルチップ画像の整合性が高いため、測定したバイオチップの発現状況を直感的に把握し易い。
【００４４】
また、スポット画像を２次元的に配置し、その階調で数値を示す場合には、例えば、グラフ表示などに比べて多数のデータを直感的に把握することが容易となる。
【００４５】
また、スポット画像を２次元的に配置した画像は、元のバイオチップ画像と共通した形態をとることになる。このため、バイオチップ画像を読み込むことで数値解析を行う従来のシステム、例えば、マイクロアレイの数値化ソフトウェアがそのまま利用できる。すなわち、グラフィカルチップ画像を当該システムに読み込ませることで、当該システムによる解析が同様に可能となる。また、グラフィカルチップ画像のデータを他の画像統計処理ソフトウェアに読み込ませ、解析することも可能である。
【００４６】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、光学的に読取られたバイオチップの検査結果を出力するバイオチップ検査装置およびバイオチップ検査方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】一実施形態のバイオチップ検査装置の構成を示すブロック図。
【図２】バイオチップ検査装置の動作手順を示すフローチャート。
【図３】グラフィカルチップ画像を示す図であり、（ａ）はベース画像を、（ｂ）は描画中の画像を、（ｃ）は描画終了時の画像を、それぞれ示す図。
【符号の説明】
【００４８】
２      バイオチップ検査装置
２１    読取手段
２２    数値化手段
２３    スケーリング手段
２４    画像出力手段
２５    受付手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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