專利名稱：信息處理裝置和方法、程序和校正熒光光譜的強度的方法
技術領域：
本公開涉及信息處理裝置、信息處理方法、程序和校正熒光光譜(fluorescencespectrum)的強度的方法。
背景技術：
為了測量諸如細胞之類的微粒子的特性，使用向用熒光色素(fluorescentpigment)標記的微粒子照射激光束并且測量來自于被激發(fā)的熒光色素的熒光的強度或圖案的裝置(例如流式細胞儀(flow cytometer))。作為用于更詳細分析微粒子的特性的技術，也可使用一種被稱為多色測量的技術，其利用多個熒光色素標記微粒子并且用具有不同光接收波長帶的光檢測器測量來自于以激光束輻射的每個熒光色素的熒光。另外，根據 來自于要測量的熒光色素的熒光的熒光波長來設計為了約束光接收波長帶而設在每個光檢測器中的濾光器的透明波長帶。
例如，異硫氰酸熒光素(FITC)或藻紅蛋白(PE)被用作熒光色素。當測量通過將激光束照射到用這種熒光色素標記的微粒子而獲得的熒光光譜時，確認了相互重合的熒光波長帶的存在。即，即使當在多色測量中用濾光器根據波長帶分離通過將激光束照射到微粒子而獲得的熒光時，也會考慮來自于不是對象熒光成分的熒光色素的熒光成分在由每個光檢測器檢測到的熒光光譜中泄漏。當熒光的泄漏發(fā)生時，在每個光檢測器測量到的熒光強度和實際來自于對象熒光色素的熒光的熒光強度之間可發(fā)生偏離。結果，測量誤差發(fā)生。為了校正這種測量誤差，執(zhí)行從由光檢測器測量到的熒光強度中減去與熒光的泄漏相對應的熒光強度的熒光校正處理(補償)。熒光校正處理是對測量到的熒光強度執(zhí)行校正以使得由光檢測器測量到的熒光強度近似實際來自于對象熒光色素的熒光的熒光強度的處理(以下稱為熒光校正)。例如，作為執(zhí)行熒光校正的方法，日本未實審專利申請公布No. 2003-83894公開了從數學上校正熒光強度的方法。根據日本未實審專利申請公布No. 2003-83894中公開的方法，通過使用以每個光檢測器測量到的熒光強度(檢測值)作為成分的向量并且在該向量中應用預先設定的校正矩陣的逆矩陣來計算實際來自于對象熒光色素的熒光的熒光強度。校正矩陣也被稱為泄漏矩陣。校正矩陣是通過對單獨用各個熒光色素標記的微粒子的熒光波長分布進行分析并且將每個熒光色素的熒光波長分布排列為行向量來準備的矩陣。

發(fā)明內容
在日本未實審專利申請公布No. 2003-83894中公開的熒光校正處理中，允許負值作為校正矩陣的矩陣成分的值。由于此原因，當應用熒光校正處理時，經校正的熒光強度在一些情況下具有負值。經校正的熒光強度具有負值的原因是每個光檢測器的檢測值中包含的噪聲影響每個矩陣成分的值。然而，實際上，熒光強度本質上不具有負值。另外，計算出的來自于給定熒光色素的熒光的熒光強度具有負值這個事實意味著同時在另一熒光色素的熒光強度中發(fā)生正方向上的誤差。
考慮在要分析的微粒子集團(以下稱為群體)中存在給定熒光色素的熒光強度具有負值的子集團(以下稱為子群體)。在此情況下，當生成以對數刻度繪出給定熒光色素的熒光強度的二維相關圖(以下稱為細胞圖)時，在該細胞圖上可能不會繪出該子群體。因此，擔心用戶可能會誤解在細胞圖上繪出的群體小于實際群體。在日本未實審專利申請公布No. 2003-83894中公開的熒光校正處理中，當從每個光檢測器的檢測值中將來自于微粒子的自身熒光的檢測值作為背景減去時，整個群體的自身熒光強度的平均值被用于計算。然而，自身熒光的強度或圖案在每個子群體中是不同的。由于此原因，對于所有子群體一律減去平均值的計算本身導致熒光強度的計算值的誤差。特別地，當在要分析的子群體之間自身熒光強度不規(guī)則時，誤差可相當大。這里，在測量到的熒光光譜中給定波長帶中存在的峰源于多個化學種類的情形不只由于用上述熒光色素標記的微粒子的熒光光譜而發(fā)生。在測量到的熒光光譜中給定的峰源于多個化學種類的情形甚至在其中多個化學種類共存的發(fā)射光譜、吸收光譜等等中也能發(fā)生。即，在針對每個發(fā)光成分分析來自于多個發(fā)光成分的光的光譜的處理中，必須執(zhí)行有效地抑制泄漏到來自于對象發(fā)光成分的光的光譜的其他發(fā)光成分的元素的校正方法?！?br> 希望提供一種能夠以更高的精確度從測量到的光譜中提取對象光譜成分的信息處理裝置、信息處理方法、程序和校正熒光光譜的強度的方法。根據本公開的一個實施例，提供了一種信息處理裝置，包括估計單元，該估計單元將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從測量對象的測量物獲得的光強度分布估計線性組合的組合系數，其中測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個基準測量物具有單個物質。根據本公開的另一實施例，提供了一種信息處理方法，包括將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從測量對象的測量物獲得的光強度分布估計線性組合的組合系數，其中測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個基準測量物具有單個物質。根據本公開的另一實施例，提供了一種程序，用于使得計算機執(zhí)行以下功能將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從測量對象的測量物獲得的光強度分布估計線性組合的組合系數，其中測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個基準測量物具有單個物質。根據本公開的另一實施例，提供了一種校正熒光光譜的強度的方法，包括通過將具有預定波長的光照射到用多個熒光色素多重染色的微粒子來測量微粒子的熒光光譜；以及基于與單個熒光色素的熒光特性有關的信息來校正測量到的微粒子的熒光光譜的熒光強度，其中，為了校正熒光強度，將微粒子的熒光光譜作為熒光色素的熒光光譜與預定的加權系數的乘積的線性和來對待，并且基于與單個熒光色素的熒光特性有關的信息來設定指示與熒光色素的熒光光譜相對應的強度分布的參數，基于微粒子的熒光光譜和與熒光色素的熒光光譜相對應的強度分布來估計與微粒子的熒光光譜相對應的可能加權系數和指示強度分布的參數，以及將所估計的加權系數視為源自每個熒光色素的熒光強度。根據本公開的實施例，參數設定控制單元將通過將具有預定波長的光照射到測量物而測量到的熒光光譜作為源自單個或多個光譜的基準熒光光譜與預定的加權系數的乘積的線性和來對待，并且設定指示與基準光譜相對應的強度分布的參數。估計單元基于測量光譜的光譜和與基準光譜相對應的強度分布來估計與測量物的光譜相對應的可能加權系數和指示強度分布的參數。輸出單元將所估計的加權系數作為源自每個基準光譜的熒光強度輸出。根據上述本公開的實施例，可以以更高的精確度從測量到的光譜中提取對象光譜成分。



圖I是示出熒光強度校正處理的示圖；圖2是示出熒光強度校正處理的示圖，其中示出了根據逆矩陣方法的強度校正的情況；圖3是示出熒光強度校正處理的示圖，其中示出了根據約束最小二乘方法的強度校正的情況；圖4是示出熒光強度校正處理的示圖；圖5是示出根據本公開的第一實施例的信息處理系統(tǒng)的示圖；圖6A是示出根據第一實施例的測量單元的示例的示圖；圖6B是示出根據第一實施例的測量單元的示例的示圖；圖7是示意性示出根據第一實施例的強度校正處理的示圖；圖8是示出根據第一實施例的信息處理裝置的配置的示例的框圖；圖9是示出根據第一實施例的強度校正處理單元的配置的示例的框圖；圖10是示出根據第一實施例的信息處理方法的流程的示例的流程圖；圖11是示出熒光強度校正處理的流程的流程圖；圖12是示出熒光強度校正處理的流程的流程圖；圖13是示出使用根據第一實施例的信息處理方法的熒光強度校正處理的流程的示例的流程圖；圖14是示出使用根據第一實施例的信息處理方法的熒光強度校正處理的流程的示例的流程圖；圖15是示出使用根據第一實施例的信息處理方法的基向量生成處理的示圖，其中上半部示出了由488nm激光激發(fā)的熒光色素的情況，下半部示出了由640nm激光激發(fā)的熒光色素的情況；圖16是示出使用根據第一實施例的信息處理方法的基向量生成處理的示圖；圖17是示出根據本公開的實施例的信息處理裝置的硬件配置的框圖；圖18是示出用于對混合樣本染色的熒光色素的熒光特性的曲線圖；圖19A是示出測量數據的擬合情況的曲線圖，其中示出了使用珠粒單染色基向量的約束最小二乘方法的情況；圖19B是示出測量數據的擬合情況的曲線圖，其中示出了使用細胞單染色基向量的約束最小二乘方法的情況；圖19C是示出測量數據的擬合情況的曲線圖，其中示出了使用珠粒單染色基向量的本提議方法的情況；圖20A是示出熒光色素FITC的基向量的變化的曲線圖；
圖20B是示出熒光色素PE的基向量的變化的曲線圖；圖21A和21B是示出混合樣本的二維相關圖的曲線圖，其中圖21A示出了約束最小二乘方法的情況，圖21B示出了本提議方法的情況；圖22A是示出根據約束最小二乘方法的測量數據的擬合結果的曲線圖；圖22B是示出當使用細胞單染色基向量時的測量數據的擬合結果的曲線圖；圖23A和23B是示出混合樣本的三維相關圖的曲線圖，其中圖23A示出了約束最小二乘方法的情況，圖23B示出了本提議方法的情況；并且圖24是示出使用一些測量數據的先驗分布的學習結果的示圖。
具體實施例方式以下，將參考附圖詳細描述本公開的優(yōu)選實施例。注意，在本說明書和附圖中，用相同的標號表示具有基本相同的功能和結構的結構元素，并且省略對這些結構元素的重復說明。將按以下順序進行描述。(I)形成本公開的技術思想的基礎的技術(2)第一實施例(2-1)信息處理系統(tǒng)(2-2)信息處理裝置的配置(2-3)信息處理方法的流程(2-4)熒光強度校正方法的流程的示例(3)根據本公開的實施例的信息處理裝置的硬件配置(4)示例(作為本公開的技術思想的基礎的技術)首先，在描述根據本公開的實施例的信息處理裝置和信息處理方法之前，將參考圖I至4簡單描述形成本公開的技術思想的基礎的技術(以下稱為基礎技術)。圖I至4是示出熒光強度校正處理的示圖。例如，下面將描述對用流式細胞儀測量的以熒光色素標記的生物細胞等的熒光光譜執(zhí)行的熒光強度校正處理。將考慮用多種熒光色素對諸如生物細胞之類的微粒子進行多重染色并且測量被染色的微粒子的熒光光譜的情況。首先，準備單獨用每種熒光色素對微粒子染色的單染色樣本。然后，如圖I中所示，預先測量單染色樣本的熒光光譜。在圖I所示的示例中，當單獨使用五種熒光色素FITC、PE、ECD、PC5和PC7時，預先測量熒光色素的熒光光譜。然后，用多種熒光色素對樣本進行多重染色并且測量熒光光譜。測量到的熒光光譜是這樣的光譜其中，源自用于標記微粒子的各個熒光色素的熒光強度重合。因此，通過對經由測量獲得的熒光光譜執(zhí)行熒光強度校正處理，確定源自給定熒光色素的熒光強度與其他熒光強度重合的程度。這里，將介紹日本未實審專利申請公布No. 2003-83894中公開的使用校正矩陣的方法(以下也稱為逆矩陣方法)。此方法用于如以下式11中那樣通過向作為測量結果由每個光檢測器獲得的熒光強度(MI)應用校正矩陣的逆矩陣來計算真實熒光強度(FL)。
權利要求
1.一種信息處理裝置，包括 估計單元，該估計單元將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個所述基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從所述測量對象的測量物獲得的光強度分布估計所述線性組合的組合系數，其中所述測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個所述基準測量物具有單個物質。
2.根據權利要求I所述的信息處理裝置， 其中，所述估計單元判定所述組合系數和基于所述組合系數從所述測量對象的測量物獲得的光強度分布的估計值是否收斂， 所述信息處理裝置還包括參數設定控制單元，當所述估計單元判定所述估計值不收斂時，該參數設定控制單元利用所述估計值更新規(guī)定所述預定的概率分布的參數，并且 所述估計單元利用更新后的規(guī)定所述預定的概率分布的參數來再次估計所述組合系數和規(guī)定所述預定的概率分布的參數。
3.根據權利要求2所述的信息處理裝置， 其中，所述估計單元將對通過將光照射到所述測量對象的測量物而獲得的光強度分布有影響并且是從所述基準測量物獲得的光成分以外的成分建模為遵循不同的預定概率分布并且根據從所述測量對象的測量物獲得的光強度分布估計所述線性組合的組合系數，并且 當所述參數設定控制單元更新規(guī)定所述預定的概率分布的參數時，所述參數設定控制單元利用所述估計值更新規(guī)定所述不同的預定概率分布的參數。
4.根據權利要求2所述的信息處理裝置， 其中，所述估計單元使用從所述基準測量物預先獲得的光強度分布作為在基于所述預定的概率分布估計從所述基準測量物獲得的光強度分布時使用的先驗知識。
5.根據權利要求2所述的信息處理裝置， 其中，即使當測量多個所述測量對象的測量物的光強度分布時，所述參數設定控制單元也共通地使用利用由所述估計單元計算出的估計值來更新的并且規(guī)定所述預定的概率分布的參數。
6.根據權利要求2所述的信息處理裝置， 其中，所述測量對象的測量物是利用多個熒光色素多重染色的微粒子，并且 所述物質是要用于對所述微粒子染色的熒光色素。
7.—種信息處理方法,包括 將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個所述基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從所述測量對象的測量物獲得的光強度分布估計所述線性組合的組合系數，其中所述測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個所述基準測量物具有單個物質。
8.一種程序，用于使得計算機執(zhí)行以下功能 將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個所述基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從所述測量對象的測量物獲得的光強度分布估計所述線性組合的組合系數，其中所述測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個所述基準測量物具有單個物質。
9.一種校正熒光光譜的強度的方法，包括 通過將具有預定波長的光照射到用多個熒光色素多重染色的微粒子來測量微粒子的熒光光譜；以及 基于與單個熒光色素的熒光特性有關的信息來校正測量到的微粒子的熒光光譜的熒光強度， 其中，為了校正所述熒光強度， 將所述微粒子的熒光光譜作為熒光色素的熒光光譜與預定的加權系數的乘積的線性和來對待，并且基于與單個熒光色素的熒光特性有關的信息來設定指示與熒光色素的熒光光譜相對應的強度分布的參數， 基于所述微粒子的突光光譜和與突光色素的突光光譜相對應的強度分布來估計與所述微粒子的熒光光譜相對應的可能加權系數和指示所述強度分布的參數，以及 將所估計的加權系數視為源自每個熒光色素的熒光強度。
10.根據權利要求9所述的校正熒光光譜的強度的方法，還包括 在測量所述微粒子的熒光光譜之前，將所述多個熒光色素分類成熒光峰波長不重合的多個群組； 用屬于相應群組的熒光色素對所述微粒子進行單染色； 按每個群組調整混合了單染色的微粒子的混合樣本；以及 利用經調整的混合樣本來測量混合樣本的熒光光譜； 其中，為了校正熒光強度，利用每個混合樣本的熒光光譜來設定指示與熒光色素的熒光光譜相對應的強度分布的參數。
全文摘要
公開了信息處理裝置和方法、程序和校正熒光光譜的強度的方法。提供了一種信息處理裝置，包括估計單元，該估計單元將通過將光照射到測量對象的測量物而獲得的光強度分布表述為通過將光照射到基準測量物而獲得的光強度分布的線性組合，將從每個基準測量物獲得的光強度分布建模為遵循預定的概率分布，并且根據從測量對象的測量物獲得的光強度分布估計線性組合的組合系數，其中測量對象的測量物在該測量物的表面和/或內部具有對光的響應特性相互不同的多個物質，并且每個基準測量物具有單個物質。
文檔編號G01N15/00GK102901693SQ20121025446
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月25日
發(fā)明者關野正志, 加藤泰信, 伊藤達巳 申請人:索尼公司