专利名称：信息处理装置和方法、程序和校正荧光光谱的强度的方法
技术领域：
本公开涉及信息处理装置、信息处理方法、程序和校正荧光光谱(fluorescencespectrum)的强度的方法。
背景技术：
为了测量诸如细胞之类的微粒子的特性，使用向用荧光色素(fluorescentpigment)标记的微粒子照射激光束并且测量来自于被激发的荧光色素的荧光的强度或图案的装置(例如流式细胞仪(flow cytometer))。作为用于更详细分析微粒子的特性的技术，也可使用一种被称为多色测量的技术，其利用多个荧光色素标记微粒子并且用具有不同光接收波长带的光检测器测量来自于以激光束辐射的每个荧光色素的荧光。另外，根据 来自于要测量的荧光色素的荧光的荧光波长来设计为了约束光接收波长带而设在每个光检测器中的滤光器的透明波长带。
例如，异硫氰酸荧光素(FITC)或藻红蛋白(PE)被用作荧光色素。当测量通过将激光束照射到用这种荧光色素标记的微粒子而获得的荧光光谱时，确认了相互重合的荧光波长带的存在。即，即使当在多色测量中用滤光器根据波长带分离通过将激光束照射到微粒子而获得的荧光时，也会考虑来自于不是对象荧光成分的荧光色素的荧光成分在由每个光检测器检测到的荧光光谱中泄漏。当荧光的泄漏发生时，在每个光检测器测量到的荧光强度和实际来自于对象荧光色素的荧光的荧光强度之间可发生偏离。结果，测量误差发生。为了校正这种测量误差，执行从由光检测器测量到的荧光强度中减去与荧光的泄漏相对应的荧光强度的荧光校正处理(补偿)。荧光校正处理是对测量到的荧光强度执行校正以使得由光检测器测量到的荧光强度近似实际来自于对象荧光色素的荧光的荧光强度的处理(以下称为荧光校正)。例如，作为执行荧光校正的方法，日本未实审专利申请公布No. 2003-83894公开了从数学上校正荧光强度的方法。根据日本未实审专利申请公布No. 2003-83894中公开的方法，通过使用以每个光检测器测量到的荧光强度(检测值)作为成分的向量并且在该向量中应用预先设定的校正矩阵的逆矩阵来计算实际来自于对象荧光色素的荧光的荧光强度。校正矩阵也被称为泄漏矩阵。校正矩阵是通过对单独用各个荧光色素标记的微粒子的荧光波长分布进行分析并且将每个荧光色素的荧光波长分布排列为行向量来准备的矩阵。
发明内容
在日本未实审专利申请公布No. 2003-83894中公开的荧光校正处理中，允许负值作为校正矩阵的矩阵成分的值。由于此原因，当应用荧光校正处理时，经校正的荧光强度在一些情况下具有负值。经校正的荧光强度具有负值的原因是每个光检测器的检测值中包含的噪声影响每个矩阵成分的值。然而，实际上，荧光强度本质上不具有负值。另外，计算出的来自于给定荧光色素的荧光的荧光强度具有负值这个事实意味着同时在另一荧光色素的荧光强度中发生正方向上的误差。
考虑在要分析的微粒子集团(以下称为群体)中存在给定荧光色素的荧光强度具有负值的子集团(以下称为子群体)。在此情况下，当生成以对数刻度绘出给定荧光色素的荧光强度的二维相关图(以下称为细胞图)时，在该细胞图上可能不会绘出该子群体。因此，担心用户可能会误解在细胞图上绘出的群体小于实际群体。在日本未实审专利申请公布No. 2003-83894中公开的荧光校正处理中，当从每个光检测器的检测值中将来自于微粒子的自身荧光的检测值作为背景减去时，整个群体的自身荧光强度的平均值被用于计算。然而，自身荧光的强度或图案在每个子群体中是不同的。由于此原因，对于所有子群体一律减去平均值的计算本身导致荧光强度的计算值的误差。特别地，当在要分析的子群体之间自身荧光强度不规则时，误差可相当大。这里，在测量到的荧光光谱中给定波长带中存在的峰源于多个化学种类的情形不只由于用上述荧光色素标记的微粒子的荧光光谱而发生。在测量到的荧光光谱中给定的峰源于多个化学种类的情形甚至在其中多个化学种类共存的发射光谱、吸收光谱等等中也能发生。即，在针对每个发光成分分析来自于多个发光成分的光的光谱的处理中，必须执行有效地抑制泄漏到来自于对象发光成分的光的光谱的其他发光成分的元素的校正方法。·
希望提供一种能够以更高的精确度从测量到的光谱中提取对象光谱成分的信息处理装置、信息处理方法、程序和校正荧光光谱的强度的方法。根据本公开的一个实施例，提供了一种信息处理装置，包括估计单元，该估计单元将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从测量对象的测量物获得的光强度分布估计线性组合的组合系数，其中测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个基准测量物具有单个物质。根据本公开的另一实施例，提供了一种信息处理方法，包括将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从测量对象的测量物获得的光强度分布估计线性组合的组合系数，其中测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个基准测量物具有单个物质。根据本公开的另一实施例，提供了一种程序，用于使得计算机执行以下功能将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从测量对象的测量物获得的光强度分布估计线性组合的组合系数，其中测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个基准测量物具有单个物质。根据本公开的另一实施例，提供了一种校正荧光光谱的强度的方法，包括通过将具有预定波长的光照射到用多个荧光色素多重染色的微粒子来测量微粒子的荧光光谱；以及基于与单个荧光色素的荧光特性有关的信息来校正测量到的微粒子的荧光光谱的荧光强度，其中，为了校正荧光强度，将微粒子的荧光光谱作为荧光色素的荧光光谱与预定的加权系数的乘积的线性和来对待，并且基于与单个荧光色素的荧光特性有关的信息来设定指示与荧光色素的荧光光谱相对应的强度分布的参数，基于微粒子的荧光光谱和与荧光色素的荧光光谱相对应的强度分布来估计与微粒子的荧光光谱相对应的可能加权系数和指示强度分布的参数，以及将所估计的加权系数视为源自每个荧光色素的荧光强度。根据本公开的实施例，参数设定控制单元将通过将具有预定波长的光照射到测量物而测量到的荧光光谱作为源自单个或多个光谱的基准荧光光谱与预定的加权系数的乘积的线性和来对待，并且设定指示与基准光谱相对应的强度分布的参数。估计单元基于测量光谱的光谱和与基准光谱相对应的强度分布来估计与测量物的光谱相对应的可能加权系数和指示强度分布的参数。输出单元将所估计的加权系数作为源自每个基准光谱的荧光强度输出。根据上述本公开的实施例，可以以更高的精确度从测量到的光谱中提取对象光谱成分。
图I是示出荧光强度校正处理的示图；图2是示出荧光强度校正处理的示图，其中示出了根据逆矩阵方法的强度校正的情况；图3是示出荧光强度校正处理的示图，其中示出了根据约束最小二乘方法的强度校正的情况；图4是示出荧光强度校正处理的示图；图5是示出根据本公开的第一实施例的信息处理系统的示图；图6A是示出根据第一实施例的测量单元的示例的示图；图6B是示出根据第一实施例的测量单元的示例的示图；图7是示意性示出根据第一实施例的强度校正处理的示图；图8是示出根据第一实施例的信息处理装置的配置的示例的框图；图9是示出根据第一实施例的强度校正处理单元的配置的示例的框图；图10是示出根据第一实施例的信息处理方法的流程的示例的流程图；图11是示出荧光强度校正处理的流程的流程图；图12是示出荧光强度校正处理的流程的流程图；图13是示出使用根据第一实施例的信息处理方法的荧光强度校正处理的流程的示例的流程图；图14是示出使用根据第一实施例的信息处理方法的荧光强度校正处理的流程的示例的流程图；图15是示出使用根据第一实施例的信息处理方法的基向量生成处理的示图，其中上半部示出了由488nm激光激发的荧光色素的情况，下半部示出了由640nm激光激发的荧光色素的情况；图16是示出使用根据第一实施例的信息处理方法的基向量生成处理的示图；图17是示出根据本公开的实施例的信息处理装置的硬件配置的框图；图18是示出用于对混合样本染色的荧光色素的荧光特性的曲线图；图19A是示出测量数据的拟合情况的曲线图，其中示出了使用珠粒单染色基向量的约束最小二乘方法的情况；图19B是示出测量数据的拟合情况的曲线图，其中示出了使用细胞单染色基向量的约束最小二乘方法的情况；图19C是示出测量数据的拟合情况的曲线图，其中示出了使用珠粒单染色基向量的本提议方法的情况；图20A是示出荧光色素FITC的基向量的变化的曲线图；
图20B是示出荧光色素PE的基向量的变化的曲线图；图21A和21B是示出混合样本的二维相关图的曲线图，其中图21A示出了约束最小二乘方法的情况，图21B示出了本提议方法的情况；图22A是示出根据约束最小二乘方法的测量数据的拟合结果的曲线图；图22B是示出当使用细胞单染色基向量时的测量数据的拟合结果的曲线图；图23A和23B是示出混合样本的三维相关图的曲线图，其中图23A示出了约束最小二乘方法的情况，图23B示出了本提议方法的情况；并且图24是示出使用一些测量数据的先验分布的学习结果的示图。
具体实施例方式以下，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的标号表示具有基本相同的功能和结构的结构元素，并且省略对这些结构元素的重复说明。将按以下顺序进行描述。(I)形成本公开的技术思想的基础的技术(2)第一实施例(2-1)信息处理系统(2-2)信息处理装置的配置(2-3)信息处理方法的流程(2-4)荧光强度校正方法的流程的示例(3)根据本公开的实施例的信息处理装置的硬件配置(4)示例(作为本公开的技术思想的基础的技术)首先，在描述根据本公开的实施例的信息处理装置和信息处理方法之前，将参考图I至4简单描述形成本公开的技术思想的基础的技术(以下称为基础技术)。图I至4是示出荧光强度校正处理的示图。例如，下面将描述对用流式细胞仪测量的以荧光色素标记的生物细胞等的荧光光谱执行的荧光强度校正处理。将考虑用多种荧光色素对诸如生物细胞之类的微粒子进行多重染色并且测量被染色的微粒子的荧光光谱的情况。首先，准备单独用每种荧光色素对微粒子染色的单染色样本。然后，如图I中所示，预先测量单染色样本的荧光光谱。在图I所示的示例中，当单独使用五种荧光色素FITC、PE、ECD、PC5和PC7时，预先测量荧光色素的荧光光谱。然后，用多种荧光色素对样本进行多重染色并且测量荧光光谱。测量到的荧光光谱是这样的光谱其中，源自用于标记微粒子的各个荧光色素的荧光强度重合。因此，通过对经由测量获得的荧光光谱执行荧光强度校正处理，确定源自给定荧光色素的荧光强度与其他荧光强度重合的程度。这里，将介绍日本未实审专利申请公布No. 2003-83894中公开的使用校正矩阵的方法(以下也称为逆矩阵方法)。此方法用于如以下式11中那样通过向作为测量结果由每个光检测器获得的荧光强度(MI)应用校正矩阵的逆矩阵来计算真实荧光强度(FL)。
权利要求
1.一种信息处理装置，包括 估计单元，该估计单元将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个所述基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从所述测量对象的测量物获得的光强度分布估计所述线性组合的组合系数，其中所述测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个所述基准测量物具有单个物质。
2.根据权利要求I所述的信息处理装置， 其中，所述估计单元判定所述组合系数和基于所述组合系数从所述测量对象的测量物获得的光强度分布的估计值是否收敛， 所述信息处理装置还包括参数设定控制单元，当所述估计单元判定所述估计值不收敛时，该参数设定控制单元利用所述估计值更新规定所述预定的概率分布的参数，并且 所述估计单元利用更新后的规定所述预定的概率分布的参数来再次估计所述组合系数和规定所述预定的概率分布的参数。
3.根据权利要求2所述的信息处理装置， 其中，所述估计单元将对通过将光照射到所述测量对象的测量物而获得的光强度分布有影响并且是从所述基准测量物获得的光成分以外的成分建模为遵循不同的预定概率分布并且根据从所述测量对象的测量物获得的光强度分布估计所述线性组合的组合系数，并且 当所述参数设定控制单元更新规定所述预定的概率分布的参数时，所述参数设定控制单元利用所述估计值更新规定所述不同的预定概率分布的参数。
4.根据权利要求2所述的信息处理装置， 其中，所述估计单元使用从所述基准测量物预先获得的光强度分布作为在基于所述预定的概率分布估计从所述基准测量物获得的光强度分布时使用的先验知识。
5.根据权利要求2所述的信息处理装置， 其中，即使当测量多个所述测量对象的测量物的光强度分布时，所述参数设定控制单元也共通地使用利用由所述估计单元计算出的估计值来更新的并且规定所述预定的概率分布的参数。
6.根据权利要求2所述的信息处理装置， 其中，所述测量对象的测量物是利用多个荧光色素多重染色的微粒子，并且 所述物质是要用于对所述微粒子染色的荧光色素。
7.—种信息处理方法,包括 将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个所述基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从所述测量对象的测量物获得的光强度分布估计所述线性组合的组合系数，其中所述测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个所述基准测量物具有单个物质。
8.一种程序，用于使得计算机执行以下功能 将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个所述基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从所述测量对象的测量物获得的光强度分布估计所述线性组合的组合系数，其中所述测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个所述基准测量物具有单个物质。
9.一种校正荧光光谱的强度的方法，包括 通过将具有预定波长的光照射到用多个荧光色素多重染色的微粒子来测量微粒子的荧光光谱；以及 基于与单个荧光色素的荧光特性有关的信息来校正测量到的微粒子的荧光光谱的荧光强度， 其中，为了校正所述荧光强度， 将所述微粒子的荧光光谱作为荧光色素的荧光光谱与预定的加权系数的乘积的线性和来对待，并且基于与单个荧光色素的荧光特性有关的信息来设定指示与荧光色素的荧光光谱相对应的强度分布的参数， 基于所述微粒子的突光光谱和与突光色素的突光光谱相对应的强度分布来估计与所述微粒子的荧光光谱相对应的可能加权系数和指示所述强度分布的参数，以及 将所估计的加权系数视为源自每个荧光色素的荧光强度。
10.根据权利要求9所述的校正荧光光谱的强度的方法，还包括 在测量所述微粒子的荧光光谱之前，将所述多个荧光色素分类成荧光峰波长不重合的多个群组； 用属于相应群组的荧光色素对所述微粒子进行单染色； 按每个群组调整混合了单染色的微粒子的混合样本；以及 利用经调整的混合样本来测量混合样本的荧光光谱； 其中，为了校正荧光强度，利用每个混合样本的荧光光谱来设定指示与荧光色素的荧光光谱相对应的强度分布的参数。
全文摘要
公开了信息处理装置和方法、程序和校正荧光光谱的强度的方法。提供了一种信息处理装置，包括估计单元，该估计单元将通过将光照射到测量对象的测量物而获得的光强度分布表述为通过将光照射到基准测量物而获得的光强度分布的线性组合，将从每个基准测量物获得的光强度分布建模为遵循预定的概率分布，并且根据从测量对象的测量物获得的光强度分布估计线性组合的组合系数，其中测量对象的测量物在该测量物的表面和/或内部具有对光的响应特性相互不同的多个物质，并且每个基准测量物具有单个物质。
文档编号G01N15/00GK102901693SQ20121025446
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月18日 优先权日2011年7月25日
发明者关野正志, 加藤泰信, 伊藤达巳 申请人:索尼公司