JPH0259956B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、オートラジオグラフイーにおける信
号処理方法に関するものである。更に詳しくは本
発明は、オートラジオグラフイーにおいて、放射
性標識物質の位置情報を記号および/または数値
として得るためのデジタル信号処理におけるデジ
タル画像データ上のノイズの除去方法に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a signal processing method in autoradiography. More specifically, the present invention relates to a method for removing noise on digital image data in digital signal processing for obtaining position information of a radiolabeled substance as symbols and/or numerical values in autoradiography.
支持媒体上において少なくとも一次元的方向に
分布して分布列を形成している放射性標識物質の
位置情報を得るための方法としてオートラジオグ
ラフイーが既に知られている。 Autoradiography is already known as a method for obtaining positional information of radiolabeled substances that are distributed in at least one dimension to form a distribution array on a support medium.
たとえば、蛋白質、核酸などのような生物体由
来の高分子物質に放射性標識を付与したのち、そ
の放射性標識を付した高分子物質、その誘導体、
あるいはその分解物など(以下、放射性標識物質
ともいう)をゲル状支持媒体上で電気泳動などの
分離操作にかけて分離展開を行なうことにより、
該支持媒体上に放射性標識物質の分離展開列(た
だし目には見えない)を形成させ、この分離展開
列のオートラジオグラフを放射線フイルムに可視
画像として取得し、その可視画像から放射性標識
物質の位置情報を得ている。また、得られた放射
性標識物質の位置情報を基にして、その高分子物
質の分離、同定、あるいは高分子物質の分子量、
特性の評価などを行なう方法は既に開発され、実
際に利用されている。そして、上記のようなオー
トラジオグラフイーは、特に近年においてDNA
などの核酸の塩基配列の決定に有効に利用されて
いる。 For example, after attaching a radioactive label to a biologically derived polymeric substance such as a protein or a nucleic acid, the radioactively labeled polymeric substance, its derivative, etc.
Alternatively, the decomposition products (hereinafter also referred to as radiolabeled substances) can be separated and developed by performing separation operations such as electrophoresis on a gel-like support medium.
A separated and developed column (but invisible) of the radiolabeled substance is formed on the support medium, an autoradiograph of this separated and developed column is acquired as a visible image on a radiation film, and the radiolabeled substance is detected from the visible image. Obtaining location information. In addition, based on the obtained positional information of the radiolabeled substance, it is possible to separate and identify the polymeric substance, or to determine the molecular weight of the polymeric substance.
Methods for evaluating characteristics have already been developed and are in actual use. In recent years, autoradiography as described above has become increasingly popular, especially in recent years.
It is effectively used to determine the base sequence of nucleic acids such as
上述のように従来の放射線写真法を利用するオ
ートラジオグラフイーでは、放射性標識物質を位
置情報を得るためにはこの位置情報を有するオー
トラジオグラフを放射線写真フイルム上に可視化
することが必須要件となつている。 As mentioned above, in autoradiography that uses conventional radiography, it is essential to visualize an autoradiograph containing this positional information on radiographic film in order to obtain positional information about radiolabeled substances. It's summery.
従つて、研究者は、その可視化されたオートラ
ジオグラフを視覚的に観察することにより、支持
媒体上の放射性標識物質の分布を判断している。
そしてまた、視覚的に得られた放射性標識物質の
位置情報を基にさらに種々の解析を加えることに
より、放射性標識物質の特性、機能などの評価が
行なわれている。 Therefore, researchers determine the distribution of radiolabeled substances on the support medium by visually observing the visualized autoradiograph.
Furthermore, the characteristics, functions, etc. of radiolabeled substances are evaluated by performing various analyzes based on visually obtained positional information of the radiolabeled substances.
しかしながら、従来のオートラジオグラフイー
では、上述のようにその解析作業は人間の目に依
存しているため、その可視画像とされたオートラ
ジオグラフを解析して得られる放射性標識物質の
位置情報が研究者によつて相違する場合が発生す
るなどの問題があり、得られる情報の精度には限
界がある。特に、放射線フイルム上に可視化され
たオートラジオグラフが良好な画質(鮮鋭度、コ
ントラスト)を有していない場合には、満足でき
る情報が得られがたく、またその精度は低下する
傾向にある。従来より、求める位置情報の精度を
向上させるために、たとえば、その可視化された
オートラジオグラフをスキヤニングデンシトメー
ターなどの測定器具を用いて測定する方法も利用
されている。しかしながら、そのような測定器具
を単に用いる方法においては精度の向上に限界が
ある。 However, in conventional autoradiography, the analysis work relies on the human eye as mentioned above, so the position information of the radiolabeled substance obtained by analyzing the autoradiograph, which is a visible image, is There are problems such as differences between researchers, and there are limits to the accuracy of the information that can be obtained. In particular, if the autoradiograph visualized on the radiographic film does not have good image quality (sharpness, contrast), it is difficult to obtain satisfactory information, and its accuracy tends to decrease. Conventionally, in order to improve the accuracy of the positional information to be obtained, a method has been used in which, for example, the visualized autoradiograph is measured using a measuring instrument such as a scanning densitometer. However, there is a limit to the improvement of accuracy in methods that simply use such measuring instruments.
たとえば、試料中に放射性標識が付与された不
純物が含まれている場合、支持媒体が自然放射能
などによつて放射性汚染されている場合、あるい
は分離展開条件が不充分である場合には、オート
ラジオグラフ上にノイズが現れやすくなるため、
放射性標識物質の位置情報の解析が困難になり、
従つて得られる情報の精度を低下させることにな
る。 For example, if the sample contains radioactively labeled impurities, if the support medium is radioactively contaminated by natural radioactivity, or if the separation development conditions are insufficient, automatic Noise is more likely to appear on the radiograph,
It becomes difficult to analyze the location information of radioactively labeled substances,
Therefore, the accuracy of the information obtained will be reduced.
以上のような場合においては、放射性標識物質
の位置情報の解析が特に困難になり、前記のよう
な測定器具を利用しても分離展開された放射性標
識物質の位置情報を充分な精度で得ることは困難
である。 In the above cases, it becomes particularly difficult to analyze the positional information of the radiolabeled substance, and even if the above-mentioned measuring instruments are used, it is difficult to obtain the positional information of the separated and expanded radiolabeled substance with sufficient accuracy. It is difficult.
本発明者は、従来のオートラジオグラフイーに
おいて利用されている放射線フイルムを用いる放
射線写真法の代りに、蓄積性蛍光体シートを用い
る放射線変換方法を利用することにより、放射性
標識物質の位置情報を有するオートラジオグラフ
を画像化することなく、その位置情報をデジタル
信号として得、そして得られたデジタル信号に好
適な信号処理を施すことにより放射性標識物質の
一次元的な位置情報を記号および/または数値で
表示することを実現し、本発明に到達した。 The inventors of the present invention obtained positional information of radiolabeled substances by using a radiation conversion method using a stimulable phosphor sheet instead of the radiographic method using a radiation film used in conventional autoradiography. By obtaining the positional information of the autoradiograph as a digital signal without converting it into an image, and by performing appropriate signal processing on the obtained digital signal, one-dimensional positional information of the radiolabeled substance can be converted into a symbol and/or The present invention was achieved by realizing numerical display.
すなわち、本発明は、支持媒体上において少な
くとも一次元的方向に分布している放射性標識物
質から放出される放射線エネルギーを蓄積性蛍光
体シートに吸収させることによつて、この蓄積性
蛍光体シートに該放射性標識物質の位置情報を有
するオートラジオグラフを蓄積性記録したのち、
該蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査して該オー
トラジオグラフを輝尽光として放出させ、そして
この輝尽光を光電的に読み出すことにより得られ
る該オートラジオグラフに対応するデジタル信号
について、
(i) 横軸に走査方向上の位置をとり、縦軸に信号
のレベルをとつたグラフを得る工程、
(ii) 該グラフにスムージングおよび/または閾値
処理を行なうことにより、サンプリング点を検
出する工程、
を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の放射性標識物質の一次元的な位置
情報を記号および/または数値として得ることを
特徴とするオートラジオグラフイーにおける信号
処理方法を提供するものである。 That is, the present invention allows the stimulable phosphor sheet to absorb radiation energy emitted from a radiolabeled substance distributed in at least one dimension on the support medium. After accumulatively recording an autoradiograph having positional information of the radiolabeled substance,
Regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph obtained by scanning the stimulable phosphor sheet with electromagnetic waves to emit the autoradiograph as photostimulated light, and photoelectrically reading out the photostimulated light, ( i) obtaining a graph in which the horizontal axis represents the position in the scanning direction and the vertical axis represents the signal level; (ii) detecting sampling points by smoothing and/or thresholding the graph; Provided is a signal processing method in autoradiography, characterized in that one-dimensional positional information of a radiolabeled substance on the autoradiograph is obtained as symbols and/or numerical values by performing signal processing including the following. It is something.
本発明は、試料と蓄積性蛍光体シートとを重ね
合わせることによつて試料から放出される放射線
エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させたの
ち、この蓄積性蛍光体シートを可視光線および赤
外線などの電磁波(励起光)で走査することによ
り、蓄積性蛍光体シートに蓄積されている放射線
エネルギーを蛍光(輝尽発光)として放出させ、
この蛍光を光電的に読み取つて電気信号を得、こ
の電気信号をA/D変換してデジタル信号として
得ることからなる放射線像変換方法を利用するも
のである。 In the present invention, by overlapping a sample and a stimulable phosphor sheet, the stimulable phosphor sheet absorbs radiation energy emitted from the sample, and then the stimulable phosphor sheet is used to absorb visible light and infrared rays. By scanning with electromagnetic waves (excitation light), the radiation energy stored in the stimulable phosphor sheet is released as fluorescence (stimulated luminescence),
A radiation image conversion method is utilized in which this fluorescence is read photoelectrically to obtain an electrical signal, and this electrical signal is A/D converted to obtain a digital signal.
上記放射線像変換方法については、たとえば特
開昭55−12145号公報等に記載されている。 The radiation image conversion method described above is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 12145/1983.
本発明に用いられる蓄積性蛍光体シートは、た
とえば、二価のユーロピウム賦活アルカリ土類金
属弗化ハロゲン化物系蛍光体などの輝尽性蛍光体
を含有するものである。この輝尽性蛍光体は、X
線、α線、β線、γ線、紫外線などの放射線の照
射を受けてその放射線エネルギーの一部を蓄積し
たのち、可視光線および赤外線などの電磁波(励
起光)の照射を受けるとその蓄積エネルギーに応
じて輝尽発光を示す性質を有している。 The stimulable phosphor sheet used in the present invention contains, for example, a stimulable phosphor such as a divalent europium-activated alkaline earth metal fluorohalide phosphor. This stimulable phosphor is
After being irradiated with radiation such as rays, alpha rays, beta rays, gamma rays, and ultraviolet rays and accumulating a portion of that radiation energy, when irradiated with electromagnetic waves (excitation light) such as visible light and infrared rays, the accumulated energy is It has the property of exhibiting stimulated luminescence depending on the
そして本発明は、上記の蓄積性蛍光体シートを
用いる放射線像変換方法により、放射性標識物質
の位置情報を特に画像化を経由することなく直接
に、デジタル信号として得るものである。 According to the present invention, the positional information of a radiolabeled substance is directly obtained as a digital signal without going through any imaging process, using the radiation image conversion method using the above-mentioned stimulable phosphor sheet.
なお、本発明において「位置情報」とは、試料
中における放射性標識物質もしくはその集合体の
位置を中心とする各種の情報、たとえば、支持媒
体中に存在する放射性物質の集合体の存在位置と
形状、その位置における放射性物質の濃度、分布
などからなる情報の一つもしくは任意の組合わせ
として得られる各種の情報を意味する。 In the present invention, "position information" refers to various types of information centered on the position of a radiolabeled substance or an aggregate thereof in a sample, such as the location and shape of an aggregate of radioactive substances present in a support medium. , refers to various types of information obtained as one or any combination of information such as the concentration and distribution of radioactive substances at that location.
本発明によれば、ノイズを含むオートラジオグ
ラフに対して、デジタル画像データ上で特定の処
理を行なうことにより、容易にノイズのみを除去
し、真の画像データを得ることができる。すなわ
ち、たとえば、試料中に含まれる放射性標識が付
与された不純物によつて発生するノイズ、あるい
は、分離展開条件が悪いために発生するノイズに
影響されることなく、高精度でその位置情報を得
られるものである。さらに、分離展開操作におい
て基準(内部標準)列を設けることにより、放射
性標識が付与された検知対象物質の検出を高精度
にかつ容易に行なうことも可能である。 According to the present invention, by performing specific processing on digital image data for an autoradiograph containing noise, only noise can be easily removed and true image data can be obtained. In other words, it is possible to obtain positional information with high precision without being affected by, for example, noise generated by radioactively labeled impurities contained in a sample or noise generated by poor separation development conditions. It is something that can be done. Furthermore, by providing a reference (internal standard) column in the separation and development operation, it is possible to easily detect a detection target substance to which a radioactive label has been attached with high precision.
なお、本発明において基準列(内部標準列)と
は、たとえばDNAもしくはDNA部分分解物の塩
基配列の決定のための信号処理を目的とする場合
には、その構成単位である四種類の塩基に対して
その各々の塩基ごとに特異的に切断して得た切断
分解物(塩基特異的切断物)の混合物が分離展開
されて形成された分離展開列を意味している。す
なわち、この基準列は他の分離展開列の放射性標
識物質の位置情報を得るため信号処理を行なう際
の基準となる列である。ただし、基準列は必ずし
も一列の分離展開列である必要はなく、信号処理
操作の過程において複数の分離展開列から仮想的
に合成して得てもよい。 In addition, in the present invention, the reference string (internal standard string) refers to, for example, when the purpose is signal processing for determining the base sequence of DNA or DNA partial decomposition products, On the other hand, it refers to a separation and development array formed by separating and developing a mixture of cleavage products (base-specific cleavage products) obtained by specifically cleaving each base. In other words, this reference column is a column used as a reference when performing signal processing to obtain position information of radiolabeled substances in other separation and development columns. However, the reference column does not necessarily have to be a single separated and expanded column, and may be obtained by virtually combining a plurality of separated and expanded columns in the course of a signal processing operation.
本発明において用いられる試料の例としては、
放射性標識物質が一次元的方向に分離展開された
支持媒体を挙げることができる。放射性標識物質
の例としては、放射性標識が付与された生体高分
子物質、その誘導体もしくはそれらの分解物を挙
げることができる。 Examples of samples used in the present invention include:
A support medium in which a radiolabeled substance is separated and developed in a one-dimensional direction can be mentioned. Examples of radioactively labeled substances include biopolymer substances to which radioactive labels have been added, derivatives thereof, and decomposition products thereof.
たとえば、本発明は、放射性標識が付与された
生体高分子物質が、蛋白質、核酸、それらの誘導
体、それらの分解物のような高分子物質である場
合には、これらの生体高分子物質の分離、同定な
どに有用なものである。さらに、これらの生体高
分子物質の全体的あるいは部分的な分子量、また
は、それらの分子構造あるいはそれらの基本単位
構成などの解析に本発明は有効に利用することが
できる。 For example, in the case where the biopolymer substances to which a radioactive label has been given are macromolecular substances such as proteins, nucleic acids, derivatives thereof, and decomposition products thereof, the present invention provides for separation of these biopolymer substances. , useful for identification, etc. Furthermore, the present invention can be effectively used to analyze the entire or partial molecular weight, molecular structure, or basic unit configuration of these biopolymer substances.
また、放射性標識物質を支持媒体を用いて分離
展開するための方法としては、たとえば、ゲル状
支持媒体(形状は層状、柱状など任意)、アセテ
ートなどのポリマー成形体、あるいは濾紙などの
各種の支持媒体を用いる電気泳動、そしてシリカ
ゲルなどの支持媒体を用いる薄層クロマトグラフ
イーがその代表的な方法として挙げられるが、分
離展開方法はこれらの方法に限定されるものでは
ない。 In addition, methods for separating and developing radiolabeled substances using support media include, for example, gel-like support media (any shape such as layered or columnar), polymer moldings such as acetate, or various types of supports such as filter paper. Representative methods include electrophoresis using a medium and thin layer chromatography using a support medium such as silica gel, but the separation and development method is not limited to these methods.
ただし、本発明に用いることのできる試料は上
記の試料に限られるものではなく、少なくとも一
次元的方向に分布している放射性標識物質を含有
する支持媒体であつて、かつ蓄積性蛍光体シート
にその放射性標識物質の位置情報を有するオート
ラジオグラフを蓄積記録することのできるもので
あればいかなるものであつてもよい。 However, the sample that can be used in the present invention is not limited to the above sample, but is a support medium containing a radiolabeled substance distributed in at least one dimension, and a stimulable phosphor sheet. Any device may be used as long as it can store and record an autoradiograph having positional information of the radiolabeled substance.
本発明に用いられる蓄積性蛍光体シートは、基
本構造として、支持体、蛍光体層および透明保護
膜とからなるものである。蛍光体層は、輝尽性蛍
光体を分散状態で含有支持する結合剤からなり、
たとえば、二価のユーロピウム賦活弗化臭化バリ
ウム(BaFBr:Eu2+)蛍光体粒子をニトロセル
ロースと線状ポリエステルとの混合物中に分散含
有させて得られる。蓄積性蛍光体シートは、たと
えば、支持体としてポリエチレンテレフタレート
などのシートを用い、このシート上に上記蛍光体
層を設け、さらに蛍光体層上に保護膜としてポリ
エチレンテレフタレートシートなどを設けたもの
である。 The basic structure of the stimulable phosphor sheet used in the present invention is a support, a phosphor layer, and a transparent protective film. The phosphor layer is made of a binder containing and supporting the stimulable phosphor in a dispersed state,
For example, it can be obtained by dispersing divalent europium-activated barium fluoride bromide (BaFBr: Eu 2+ ) phosphor particles in a mixture of nitrocellulose and linear polyester. A stimulable phosphor sheet is, for example, one in which a sheet of polyethylene terephthalate or the like is used as a support, the above-mentioned phosphor layer is provided on this sheet, and a polyethylene terephthalate sheet or the like is further provided as a protective film on the phosphor layer. .
本発明において、放射性標識物質を含有する支
持媒体から放出される放射性エネルギーの蓄積性
蛍光体シートへの転写蓄積操作(露光操作)は、
支持媒体と蓄積性蛍光体シートとを一定時間重ね
合わせることにより、その支持媒体上の放射性標
識物質か放出される放射線の少なくとも一部を蓄
積性蛍光体シートに吸収させて実施する。こらの
露光操作は、支持媒体と蓄積性蛍光体シートとが
近接した状態で配置されていればよく、たとえ
ば、常温もしくは低温で少なくとも数秒間この状
態に置くことにより行なうことができる。 In the present invention, the operation (exposure operation) of transferring and accumulating radioactive energy emitted from a support medium containing a radiolabeled substance onto a stimulable phosphor sheet is performed as follows:
By overlapping the support medium and the stimulable phosphor sheet for a certain period of time, at least a portion of the radiation emitted from the radiolabeled substance on the support medium is absorbed by the stimulable phosphor sheet. These exposure operations can be carried out by placing the support medium and the stimulable phosphor sheet in close proximity to each other, for example, by keeping them in this state for at least several seconds at room temperature or low temperature.
なお、蓄積性蛍光体シートおよび露光操作の詳
細については、本出願人による特願昭57−193418
号明細書(特開昭59−83057号公報参照)に記載
されている。 For details of the stimulable phosphor sheet and the exposure operation, please refer to the patent application No. 57-193418 filed by the present applicant.
No. 59-83057).
次に、本発明において、蓄積性蛍光体シートに
転写蓄積された支持媒体上の放射性標識物質の一
次元的な位置情報を読み出してデジタル信号に変
換するための方法について、添付図面の第1図に
示した読出装置(あるいは読取装置)の例を参照
しながら略述する。 Next, in the present invention, a method for reading out one-dimensional positional information of a radiolabeled substance on a support medium transferred and accumulated on a stimulable phosphor sheet and converting it into a digital signal will be described in FIG. 1 of the attached drawings. This will be briefly described with reference to an example of the reading device (or reading device) shown in FIG.
第1図は、蓄積性蛍光体シート(以下において
は、蛍光体シートと略記することもある)1に蓄
積記録されている放射性標識物質の一次元的な位
置情報を仮に読み出すための先読み用読出部2
と、放射性標識物質の位置情報を出力するために
蛍光体シート1に蓄積記録されているオートラジ
オグラフを読み出す機能を有する本読み用読出部
3から構成される読出装置の例の概略図を示して
いる。 Figure 1 shows a pre-reading system for temporarily reading out one-dimensional positional information of a radiolabeled substance accumulated and recorded on a stimulable phosphor sheet (hereinafter sometimes abbreviated as phosphor sheet) 1. Part 2
1 shows a schematic diagram of an example of a reading device comprising a main reading reading section 3 having a function of reading out an autoradiograph stored and recorded on a phosphor sheet 1 in order to output positional information of a radiolabeled substance. There is.
先読み用読出部2においては次のような先読み
操作が行なわれる。 In the prefetch reading unit 2, the following prefetch operation is performed.
レーザー光源4から発生したレーザー光5はフ
イルター6を通過することにより、このレーザー
光5による励起に応じて蛍光体シート1から発生
する輝尽発光の波長領域に該当する波長領域の部
分がカツトされる。次いでレーザー光は、ガルバ
ノミラー等の光偏向器7により偏向処理され、平
面反射鏡8により反射されたのち蛍光体シート1
上に一次元的に偏向して入射する。ここで用いる
レーザー光源4は、そのレーザー光5の波長領域
が、蛍光体シート1から発する輝尽発光の主要波
長領域と重複しないように選択される。 The laser light 5 generated from the laser light source 4 passes through the filter 6, whereby a portion of the wavelength range corresponding to the wavelength range of stimulated luminescence generated from the phosphor sheet 1 in response to excitation by the laser light 5 is cut out. Ru. Next, the laser beam is deflected by an optical deflector 7 such as a galvano mirror, reflected by a flat reflecting mirror 8, and then reflected by a phosphor sheet 1.
It is incident on the top with a one-dimensional deflection. The laser light source 4 used here is selected so that the wavelength range of its laser light 5 does not overlap with the main wavelength range of stimulated luminescence emitted from the phosphor sheet 1.
蛍光体シートは、上記の偏向レーザー光の照射
下において、矢印9の方向に移送される。従つ
て、蛍光体シート1の全面にわたつて偏向レーザ
ー光が照射されるようになる。なお、レーザー光
源4の出力、レーザー光5のビーム径、レーザー
光5の走査速度、蛍光体シート1の移送速度につ
いては、先読み操作のレーザー光5のエネルギー
が本読み操作に用いられるエネルギーよりも小さ
くなるように調整される。 The phosphor sheet is transported in the direction of arrow 9 under irradiation with the above-mentioned polarized laser light. Therefore, the entire surface of the phosphor sheet 1 is irradiated with the polarized laser light. Note that regarding the output of the laser light source 4, the beam diameter of the laser light 5, the scanning speed of the laser light 5, and the transport speed of the phosphor sheet 1, the energy of the laser light 5 for the pre-reading operation is smaller than the energy used for the main reading operation. It will be adjusted so that
蛍光体シート1は、上記のようなレーザー光の
照射を受けると、蓄積記録されている放射線エネ
ルギーに比例する光量の輝尽発光を示し、この光
は先読み用導光性シート10に入射する。この導
光性シート10はその入射面が直線状で、蛍光体
シート1上の走査線に対向するように近接して配
置されており、その射出面は円環を形成し、フオ
トマルなどの光検出器11の受光面に連絡してい
る。この導光性シート10は、たとえばアクリル
系合成樹脂などの透明な熱可塑性樹脂シートを加
工してつくられたもので、入射面より入射した光
がその内部において全反射しながら射出面へ伝達
されるように構成されている。蛍光体シート1か
らの輝尽発光はこの導光性シート10内を導かれ
て射出面に到達し、その射出面から射出されて光
検出器11に受光される。 When the phosphor sheet 1 is irradiated with the laser light as described above, it exhibits stimulated luminescence with an amount of light proportional to the accumulated and recorded radiation energy, and this light enters the light guide sheet 10 for prereading. The light guide sheet 10 has a linear incident surface and is placed close to the scanning line on the phosphor sheet 1 so as to face it, and its exit surface forms an annular ring to allow light such as a photoprint to pass through. It communicates with the light receiving surface of the detector 11. The light guide sheet 10 is made by processing a transparent thermoplastic resin sheet such as acrylic synthetic resin, and allows light incident from the incident surface to be transmitted to the exit surface while being totally reflected inside. It is configured to The stimulated luminescence from the phosphor sheet 1 is guided through the light guide sheet 10 and reaches the exit surface, is emitted from the exit surface, and is received by the photodetector 11.
光検出器11の受光面には、輝尽発光の波長領
域の光のみを透過し、励起光(レーザー光)の波
長領域の光をカツトするフイルターが貼着され、
輝尽発光のみを検出しうるようにされている。光
検出器11により検出された輝尽発光は電気信号
に変換され、さらに増幅器12により増幅され出
力される。増幅器12から出力された蓄積記録情
報は、本読み出読出部3の制御回路13に入力さ
れる。制御回路13は、得られた蓄積記録情報に
応じて、適正レベルの信号が得られるように、増
幅率設定値aおよび収録スケールフアクターbを
出力する。 A filter is attached to the light-receiving surface of the photodetector 11, which transmits only light in the stimulated emission wavelength range and cuts out light in the excitation light (laser light) wavelength range.
It is designed to detect only stimulated luminescence. Stimulated luminescence detected by the photodetector 11 is converted into an electrical signal, which is further amplified by the amplifier 12 and output. The accumulated recording information output from the amplifier 12 is input to the control circuit 13 of the main readout section 3 . The control circuit 13 outputs an amplification factor setting value a and a recording scale factor b so that a signal at an appropriate level can be obtained according to the obtained accumulated recording information.
以上のようにして先読み操作が終了した蛍光体
シート1は本読み用読出部3へ移送される。 The phosphor sheet 1 whose pre-reading operation has been completed as described above is transferred to the main reading reading section 3.
本読み用読出部3においては次のような本読み
操作が行なわれる。 In the main reading reading section 3, the following main reading operation is performed.
本読み用レーザー光源14から発せられたレー
ザー光15は、前述のフイルター6と同様な機能
を有するフイルター16を通過したのちビーム・
エクスパンダー17によりビーム径の大きさが厳
密に調整される。次いでレーザー光は、ガルバノ
ミラー等の光偏向器18により偏向処理され、平
面反射鏡19により反射されたのち蛍光体シート
上に一次元的に偏向して入射する。なお、光偏向
器18と平面反射鏡19との間にはfθレンズ20
等が配置され、蛍光体シート1の上を偏向レーザ
ー光が走査した場合に、常に均一なビーム速度を
維持するようにされている。 The laser beam 15 emitted from the main reading laser light source 14 passes through a filter 16 having the same function as the filter 6 described above, and then the beam
The beam diameter is precisely adjusted by the expander 17. Next, the laser beam is deflected by a light deflector 18 such as a galvano mirror, reflected by a plane reflecting mirror 19, and then one-dimensionally deflected and incident on the phosphor sheet. Note that an fθ lens 20 is provided between the optical deflector 18 and the plane reflecting mirror 19.
etc. are arranged so that when the polarized laser beam scans the phosphor sheet 1, a uniform beam speed is always maintained.
蛍光体シート1は、上記の偏向レーザー光の照
射下において、矢印21の方向に移送される。従
つて、先読み操作におけると同様に蛍光体シート
1の全面にわたつて偏向レーザー光が照射される
ようになる。 The phosphor sheet 1 is transported in the direction of the arrow 21 under irradiation with the above-mentioned polarized laser light. Therefore, as in the pre-reading operation, the entire surface of the phosphor sheet 1 is irradiated with the polarized laser light.
蛍光体シート1は、上記のようにしてレーザー
光の照射を受けると、先読み操作におけると同様
に、蓄積記録されている放射線エネルギーに比例
する光量の輝尽発光を発し、この光は本読み用導
光性シート22に入射する。この本読み用導光性
シート22は先読み用導光性シート10と同様の
材質、構造を有しており、本読み用導光性シート
22の内部を全反射を繰返しつつ導かれた輝尽発
光はその射出面から射出されて、光検出器23に
受光される。なお、光検出器23の受光面には輝
尽発光の波長領域のみを選択的に透過するフイル
ターが貼着され、光検出器23が輝尽発光のみを
検出するようにされている。 When the phosphor sheet 1 is irradiated with laser light as described above, it emits stimulated luminescence with an amount of light proportional to the accumulated and recorded radiation energy, as in the pre-reading operation, and this light is used as a guide for main reading. The light enters the optical sheet 22. This light-guiding sheet 22 for main reading has the same material and structure as the light-guiding sheet 10 for pre-reading, and the stimulated luminescence guided through the interior of the light-guiding sheet 22 for main reading through repeated total reflections. The light is emitted from the exit surface and is received by the photodetector 23. Note that a filter that selectively transmits only the wavelength region of stimulated luminescence is attached to the light receiving surface of the photodetector 23, so that the photodetector 23 detects only stimulated luminescence.
光検出器23により検出された輝尽発光は電気
信号に変換され、前記の増幅率設定値aに従つて
感度設定された増幅器24において適正レベルの
電気信号に増幅されたのち、A/D変換器25に
入力される。A/D変換器25は、収録スケール
フアクター設定値bに従い信号変動幅に適したス
ケールフアクターでデジタル信号に変換される。 The stimulated luminescence detected by the photodetector 23 is converted into an electrical signal, which is amplified to an appropriate level electrical signal in the amplifier 24 whose sensitivity is set according to the amplification factor setting value a, and then A/D converted. The signal is input to the device 25. The A/D converter 25 converts the signal into a digital signal using a scale factor suitable for the signal fluctuation width according to the recording scale factor setting value b.
なお、本発明における蓄積性蛍光体シートに転
写蓄積された支持媒体上の放射性標識物質の位置
情報を読み出すための方法について、上記におい
ては先読み操作と本読み操作とからなる読出し操
作を説明したが、本発明において利用することが
できる読出し操作は、上記の例に限られるもので
はない。たとえば、支持媒体上の放射性標識物質
の量、およびその支持媒体についての蓄積性蛍光
体シートの露光時間が予めわかつていれば、上記
の例において先読み操作を省略することも可能で
ある。 Regarding the method for reading the positional information of the radiolabeled substance on the support medium that has been transferred and accumulated on the stimulable phosphor sheet in the present invention, the readout operation consisting of the pre-reading operation and the main reading operation has been described above. The read operations that can be utilized in the present invention are not limited to the above examples. For example, if the amount of radiolabeled substance on the support medium and the exposure time of the stimulable phosphor sheet for the support medium are known in advance, the look-ahead operation can be omitted in the above example.
また、本発明における蓄積性蛍光体シートに転
写蓄積された支持媒体上の放射性標識物質の位置
情報を読み出すための方法は、上記に例示した方
法に限られるものではない。 Furthermore, the method for reading the positional information of the radiolabeled substance on the support medium transferred and accumulated on the stimulable phosphor sheet in the present invention is not limited to the method exemplified above.
このようにして得られた放射性標識物質のオー
トラジオグラフに対応するデジタル信号は、次
に、第1図に示される信号処理回路26に入力さ
れる。信号処理回路26では、信号処理のための
走査方向を決定し、次いでサンプリング点の検出
が行なわれる。 The digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance thus obtained is then input to the signal processing circuit 26 shown in FIG. The signal processing circuit 26 determines the scanning direction for signal processing, and then detects sampling points.
以下、放射性標識物質の混合物を支持媒体上で
電気泳動などにより分離展開して得られたオート
ラジオグラフを例にとつて、本発明のデジタル信
号処理について説明する。 The digital signal processing of the present invention will be described below, taking as an example an autoradiograph obtained by separating and developing a mixture of radiolabeled substances on a support medium by electrophoresis or the like.
第2図は、複数種の放射性標識物質が支持媒体
上でその長さ方向に分離展開された試料のオート
ラジオグラフの例を示している。この試料に上述
のようにして放射線像変換方法を適用することに
より、信号処理回路26に入力されたデジタル信
号は、蓄積性蛍光体シートに固定された座標系で
表わされた番地(x,y)とその番地における信
号のレベル(z)とを有しており、その信号のレ
ベルは輝尽光の光量に対応している。すなわち、
そのデジタル信号は第2図のオートラジオグラフ
に対応していることになる。従つて、信号処理回
路26には上記放射性標識物質の位置情報を有す
るデジタル画像データが入力されることになる。
本明細書において、デジタル画像データとは、放
射性標識物質のオートラジオグラフに対応するデ
ジタル信号の集合体を意味する。 FIG. 2 shows an example of an autoradiograph of a sample in which multiple types of radiolabeled substances are separated and developed in the length direction on a support medium. By applying the radiation image conversion method to this sample as described above, the digital signal input to the signal processing circuit 26 is converted to an address (x, y) and the signal level (z) at that address, and the signal level corresponds to the amount of photostimulated light. That is,
The digital signal corresponds to the autoradiograph of FIG. Therefore, digital image data having positional information of the radiolabeled substance is inputted to the signal processing circuit 26.
As used herein, digital image data refers to a collection of digital signals corresponding to an autoradiograph of a radiolabeled substance.
まず、第2図のオートラジオグラフにおいて、
放射性標識物質の一次元的分布方向に沿つた走査
方向をy軸方向とし、それに垂直な方向をx軸方
向とする。 First, in the autoradiograph shown in Figure 2,
The scanning direction along the one-dimensional distribution direction of the radiolabeled substance is defined as the y-axis direction, and the direction perpendicular thereto is defined as the x-axis direction.
この走査方向は、たとえば、上記デジタル信号
に対して、放射性標識物質の一次元的分布方向を
横断するようにデジタル画像データ上の異なる位
置をを二回走査することによつて、各走査上で放
射性標識物質の分布点を検出し、この二分布点を
結んで直線を得、得られた直線をサンプリング点
検出のための走査方向とすることにより、決定さ
れる。 This scanning direction can be determined, for example, by scanning the digital signal twice at different positions on the digital image data across the one-dimensional distribution direction of the radiolabeled substance on each scan. It is determined by detecting the distribution points of the radiolabeled substance, connecting the two distribution points to obtain a straight line, and using the obtained straight line as the scanning direction for sampling point detection.
なお、本発明の信号処理方法において、蓄積性
蛍光体シートを読み出して得られたデジタル信号
は、信号処理回路26において一旦メモリーに記
憶される(すなわち、バツフアーメモリー、ある
いは磁気デイスク等の不揮発性メモリーに記憶さ
れる)。本発明の信号処理において、デジタル画
像データ上を走査するとは、この走査箇所のデジ
タル信号のみをメモリーから選択的に取り出すと
を意味する。 In the signal processing method of the present invention, the digital signal obtained by reading out the stimulable phosphor sheet is temporarily stored in a memory in the signal processing circuit 26 (i.e., a buffer memory or a non-volatile memory such as a magnetic disk). stored in memory). In the signal processing of the present invention, scanning digital image data means selectively extracting only the digital signal at this scanning location from the memory.
次いで、放射性標識物質の分離展開部位を検出
するためのサンプリング点は、たとえば、以下の
ようにして決定される。 Next, sampling points for detecting the separation and development site of the radiolabeled substance are determined, for example, as follows.
デジタル画像データ上を走査方向に沿つて走査
することにより、横軸に走査方向上の位置(w)
をとり、縦軸に信号のレベル(z)をとつたグラ
フを得る。この走査は、走査方向に沿つて一定の
幅をもつて行なう。すなわち、グラフには、上記
の走査幅内のデジタル信号について各W座標ごと
にその信号レベルを加算することにより得られた
信号のレベルが現われている。このことにより、
たとえば、第3図に示すようなグラフが得られ
る。 By scanning the digital image data along the scanning direction, the horizontal axis represents the position (w) in the scanning direction.
and obtain a graph with the signal level (z) on the vertical axis. This scanning is performed with a constant width along the scanning direction. That is, the graph shows the signal level obtained by adding the signal levels of the digital signals within the above scanning width for each W coordinate. Due to this,
For example, a graph as shown in FIG. 3 is obtained.
次に、このグラフに対してスムージング処理を
行なう。スムージングは、たとえば、処理対象の
グラフに対して適当なフイルター関数を用いてコ
ンボリユーシヨンを行なうことにより実施するこ
とができ。このコンボリユーシヨンのために用い
られるフイルター関数の例としては、第4図に示
すような関数g(w)を挙げることができる。こ
こで第3図に示されるグラフを関数f(w)で表
わすと、上記のフイルター関数とのコンボリユー
シヨンにより、
h=(w)=g(w)*f(w)
(ただし、*はコンボリユーシヨン演算子であ
る)
なるスムージング処理された関数h(w)が得ら
れる。すなわち、第5図に示されるようなグラフ
を得ることができる。 Next, smoothing processing is performed on this graph. Smoothing can be performed, for example, by performing convolution on the graph to be processed using an appropriate filter function. An example of a filter function used for this convolution is a function g(w) as shown in FIG. Here, when the graph shown in Figure 3 is expressed by a function f(w), by convolution with the above filter function, h=(w)=g(w)*f(w) (where * is A smoothed function h(w), which is a convolution operator, is obtained. That is, a graph as shown in FIG. 5 can be obtained.
別に、上記の走査上のデジタル信号について、
横軸にその信号のレベルをとり、縦軸にその信号
レベルの出現の頻度をとつたグラフ、すなわちヒ
ストグラムを得る。このヒストグラムに対して
も、上記の方法と同様なコンボリユーシヨンによ
るスムージング処理を行なうことが好ましい。 Separately, regarding the digital signal on the above scanning,
A graph, ie, a histogram, is obtained in which the horizontal axis represents the signal level and the vertical axis represents the frequency of occurrence of the signal level. It is preferable to perform smoothing processing using convolution similar to the above method on this histogram as well.
第6図は、第3図に示されるグラフに対応する
ヒストグラムであり、スムージング処理されてい
るものである。第6図のヒストグラムにおけるピ
ーク点(α)は、デジタル信号のバツクグラウン
ドレベルを表わしている。そして、この信号のレ
ベル(α)に一定の値を加えた値(αp)を閾値と
する。 FIG. 6 is a histogram corresponding to the graph shown in FIG. 3, which has been subjected to smoothing processing. The peak point (α) in the histogram of FIG. 6 represents the background level of the digital signal. Then, a value (α p ) obtained by adding a certain value to the level (α) of this signal is set as a threshold value.
このようにして得られた閾値(αp)に基づい
て、次に第5図のグラフに閾値処理を行なう。す
なわち、第5図のグラフにおいて、信号のレベル
が、上記の閾値以上である場合にはその信号のレ
ベルを1とし、閾値未満である場合には0とする
ことによつて、信号のレベルが1または0で表わ
されたグラフを得る。このグラフにおいて、信号
のレベルが1である領域の各中点を検知対象のサ
ンプリング点とすることができる。 Based on the threshold value (α p ) thus obtained, threshold processing is then performed on the graph of FIG. 5. That is, in the graph of FIG. 5, the signal level is set to 1 when the signal level is above the threshold value, and 0 when it is below the threshold value. Obtain a graph represented by 1 or 0. In this graph, each midpoint of the region where the signal level is 1 can be used as a sampling point to be detected.
また、本発明の信号処理方法において、サンプ
リング点は、スムージング処理された第5図のグ
ラフに現われる全ての極大点とすることも可能で
ある。 Furthermore, in the signal processing method of the present invention, the sampling points may be all the maximum points appearing in the smoothed graph of FIG. 5.
このようにして、放射性標識物質の分離展開方
向における位置(wn)を有するサンプリング点
Snが決定される。ここで、mは、正の整数であ
り、サンプリング点の番号を表わす。 In this way, a sampling point with a position (w n ) in the separation development direction of the radiolabeled substance
S n is determined. Here, m is a positive integer and represents the number of sampling points.
上述のようにしてデジタル信号に信号処理を施
すことにより、放射性標識物質の一次元的な位置
情報を一次元的方向の位置(wn)で表わすこと
ができる。 By subjecting the digital signal to signal processing as described above, one-dimensional positional information of the radiolabeled substance can be expressed as a position (w n ) in one-dimensional direction.
また、たとえば、放射性標識物質を分離展開す
るための開始位置を放射性標識物質を含むマーカ
ーによつて蓄積性蛍光体シートに記録させておく
ことにより、デジタル画像データ上でこの開始位
置(wp)を、上記と同様にして検出することが
できる。開始位置は、あるいは、蓄積性蛍光体シ
ート自体をパンチで孔を設けるなどの物理的手段
を用いて加工しておくことにより、露光操作にお
いてその開始位置を設定することによつても検出
が可能である。そしてこのWpを用いて{wn−wp
=wn′}の減算を行なうことにより、求める位置
情報を、分離展開開始位置からの移動距離
(wn′)で表わすことができる。 For example, by recording the starting position for separating and developing a radiolabeled substance on a stimulable phosphor sheet with a marker containing a radiolabeled substance, this starting position (w p ) can be recorded on the digital image data. can be detected in the same manner as above. Alternatively, the starting position can be detected by processing the stimulable phosphor sheet itself using physical means such as punching holes, and then setting the starting position during the exposure operation. It is. Then, using this W p, {w n −w p
=w n ′}, the desired position information can be expressed as a moving distance (w n ′) from the separation development start position.
さらに、例えば、第5図のグラフ上の各極大点
の信号のレベル値を、放射性標識物質の各分離展
開部位における相対量(濃度)とみなして、放射
性標識物質の一次元的な位置情報を移動距離およ
び相対量(wn′,zn)で表示することもできる。
この相対量については、第5図のグラフにおいて
各極大点近傍の積分値をとるなど各種の算定が可
能である。 Furthermore, for example, one-dimensional positional information of the radiolabeled substance can be obtained by regarding the signal level value at each maximum point on the graph of FIG. 5 as the relative amount (concentration) of the radiolabeled substance at each separation and development site. It can also be displayed in terms of travel distance and relative amounts (w n ′, z n ).
This relative amount can be calculated in various ways, such as by taking the integral value near each maximum point in the graph of FIG.
放射性標識物質の一次元的な位置情報を有する
オートラジオグラフは、上記のような数値として
信号処理回路26から出力することができる。な
お、サンプリング点Snの座標点およびこの座標
点における信号のレベル(xn,yn,zn)として
得られる放射性標識物質の一次元的な位置情報
は、上記の表示形態に限られるものではなく、任
意の表示形態が可能である。このようにして、放
射性標識物質の一次元的な位置情報を記号およ
び/または数値として得ることができる。 An autoradiograph having one-dimensional positional information of the radiolabeled substance can be output from the signal processing circuit 26 as numerical values as described above. Note that the one-dimensional position information of the radiolabeled substance obtained as the coordinate point of the sampling point S n and the signal level (x n , y n , z n ) at this coordinate point is limited to the above display format. Instead, any display format is possible. In this way, one-dimensional positional information of the radiolabeled substance can be obtained as symbols and/or numerical values.
得られた記号および/または数値は、次いで直
接的に、もしくは必要により、磁気テープなどの
保存手段を介して記録装置(図示なし)へ伝送さ
れる。 The obtained symbols and/or numerical values are then transmitted directly or, if necessary, via storage means such as magnetic tape to a recording device (not shown).
記録装置としては、たとえば、感光材料上をレ
ーザー光等で走査して光学的に記録するもの、
CRT等に電子的に表示するもの、CRT等に表示
された記号・数値をビデオ・プリンター等に記録
するもの、熱線を用いて感熱記録材料上に記録す
るものなど種々の原理に基づいた記録装置を用い
ることができる。 Examples of recording devices include those that optically record by scanning a photosensitive material with a laser beam or the like;
Recording devices based on various principles, such as those that display electronically on CRTs, etc., those that record symbols and numbers displayed on CRTs, etc. on video printers, etc., and those that record on heat-sensitive recording materials using heat rays. can be used.
本発明は、また、放射性標識物質群が複数列を
もつて一次元的方向に分布している試料のオート
ラジオグラフイーにおける信号処理方法をも提供
するものである。 The present invention also provides a signal processing method in autoradiography of a sample in which radiolabeled substances are distributed one-dimensionally in multiple rows.
すなわち、支持媒体上においてそれぞれが少な
くとも一次元的方向に分離展開された基準列を含
む複数列の放射性標識物質群か放出される放射性
エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させるこ
とによつて、この蓄積性蛍光体シートに該放射性
標識物質群の位置情報を有するオートラジオグラ
フを蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを
電磁波で走査して該オートラジオグラフを輝尽光
として放出させ、そしてこの輝尽光を光電的に読
み出すことにより得られる該オートラジオグラフ
に対応するデジタル信号について、
(i) 該基準列について横軸に走査方向上の位置を
とり、縦軸に信号のレベルをとつたグラフを得
る工程、
(ii) 該グラフにスムージングおよび/または域値
処理を行なうことによりサンプリングの候補点
を検出する工程、
(iii) 該サンプリングの候補点に対し統計処理を行
なうことにより、基本サンプリング点を決定す
る工程、
(iv) 該基本サンプリング点より、残りの分離展開
列のそれぞれの走査方向におけるサンプリング
点を検出する工程、
を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次
元的な位置情報を記号および/または数値として
得ることを特徴とするオートラジオグラフイーに
おける信号処理方法をも提供するものである。な
お、本発明の上記の信号処理方法における基準列
は、必ずしも支持媒体上に実際に配置する必要は
なく、前述のように複数の分離展開列から仮想的
に合成してもよい。 That is, the stimulable phosphor sheet absorbs the radioactive energy emitted from a plurality of rows of radiolabeled substances, each including a reference row separated and expanded in at least one dimension on a support medium. After accumulating and recording an autoradiograph having positional information of the group of radiolabeled substances on a stimulable phosphor sheet, scanning the stimulable phosphor sheet with electromagnetic waves to emit the autoradiograph as photostimulated light; Regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph obtained by photoelectrically reading out this photostimulated light, (i) regarding the reference column, the horizontal axis represents the position in the scanning direction, and the vertical axis represents the signal level; (ii) detecting candidate points for sampling by performing smoothing and/or threshold processing on the graph; (iii) performing statistical processing on the candidate points for sampling; (iv) detecting sampling points in each scanning direction of the remaining separated expansion rows from the basic sampling point; The present invention also provides a signal processing method in autoradiography, which is characterized in that one-dimensional positional information of a group of radiolabeled substances in a column is obtained as symbols and/or numerical values. Note that the reference column in the above signal processing method of the present invention does not necessarily have to be actually arranged on the support medium, and may be virtually synthesized from a plurality of separated and expanded columns as described above.
上記の方法において用いられる試料は、一般に
複数列の放射性標識物質群が互いに平行関係を以
つて一次元的方向に分布している支持媒体からな
るものである。ここで、平行関係とは、必ずしも
上記複数列が相互に完全な平行位置にあることを
意味するものではなく、局部的にあるいは大略と
して平行とみなしうる位置関係にあることを意味
する。 The sample used in the above method generally consists of a support medium in which a plurality of rows of radiolabeled substances are distributed in parallel to each other in a one-dimensional direction. Here, the parallel relationship does not necessarily mean that the plurality of rows are in completely parallel positions with each other, but it means that they are in a positional relationship that can be considered to be locally or generally parallel.
上記オートラジオグラフイーにおける信号処理
方法は、たとえば、蛋白質、核酸、それらの誘導
体、それらの分解物のような高分子物質の分子
量、それらの分子構造、あるいはそれらの基本単
位構成など解析に特に有効な方法である。 The above signal processing method in autoradiography is particularly effective for analyzing the molecular weight, molecular structure, or basic unit composition of polymeric substances such as proteins, nucleic acids, their derivatives, and their decomposition products. This is a great method.
従つて、本発明はさらに、DNAもしくはDNA
部分分解物の塩基配列を決定するためのオートラ
ジオグラフイーにおける信号処理方法であつて、
放射性標識が付与されたDNAもしくはDNA部分
分解物の塩基特異的切断分解により得られた、
1 グアニン特異的切断分解物
2 グアニン特異的切断分解物+アデニン特異的
切断分解物、
3 チミン特異的切断分解物+シトシン特異的切
断分解物、
4 シトシン特異的切断分解物、
を含む少なくとも四群の塩基特異的切断分解物の
それぞれが、支持媒体上に平行関係を以つて一次
元的に分離展開されて形成された分離展開列の放
射性標識物質群から放出される放射線エネルギー
を蓄積性蛍光体シートに吸収させることによつ
て、この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質
群の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積
記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で
走査して該オートラジオグラフを輝尽光として放
出させ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すこ
とにより得られるそれぞれの分離展開列のオート
ラジオグラフに対応するデジタル信号について、
(i) 該複数の分離展開列より基準列(内部標準
列)を合成し、該基準列について横軸に走査方
向上の位置をとり、縦軸に信号のレベルをとつ
たグラフを得る工程、
(ii) 該グラフにスムージングおよび/または域値
処理を行なうことによりサンプリングの候補点
を検出する工程、
(iii) 該サンプリングの候補点に対し統計処理を行
なうことにより、基本サンプリング点を決定す
る工程、
(iv) 該基本サンプリング点より、残りの分離展開
列のそれぞれの走査方向におけるサンプリング
点を検出する工程、
(v) 少なくとも該四群の分離展開列のそれぞれに
ついて、走査方向上の対応する位置間でサンプ
リング点の照合を行なうことにより、グアニ
ン、アデニン、チミン、シトシンのそれぞれの
位置情報を得る工程、
を含む信号処理を行なうことを特徴とするDNA
の塩基配列を得るためのオートラジオグラフイー
における信号処理方法をも提供するものである。 Therefore, the present invention further provides DNA or
A signal processing method in autoradiography for determining the base sequence of a partially degraded product, the method comprising:
Obtained by base-specific cleavage of radioactively labeled DNA or DNA partial decomposition products, 1. Guanine-specific cleavage product 2. Guanine-specific cleavage product + adenine-specific cleavage product, 3. Thymine-specific cleavage product At least four groups of base-specific cleavage products, including 4 cytosine-specific cleavage products, are separated and developed one-dimensionally in a parallel relationship on a support medium. By making the stimulable phosphor sheet absorb the radiation energy emitted from the group of radiolabeled substances in the separated and expanded array formed by the stimulable phosphor sheet, an autograph having positional information of the group of radiolabeled substances is formed in the stimulable phosphor sheet. After accumulating and recording a radiograph, the stimulable phosphor sheet is scanned with electromagnetic waves to emit the autoradiograph as photostimulated light, and each separation development obtained by photoelectrically reading out this photostimulated light. Regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph of a column, (i) a reference column (internal standard column) is synthesized from the plurality of separated and expanded columns, the horizontal axis is the position in the scanning direction, and the vertical axis is the position of the reference column in the scanning direction. (ii) detecting sampling candidate points by performing smoothing and/or threshold processing on the graph; (iii) performing statistical processing on the sampling candidate points; (iv) detecting sampling points in each scanning direction of the remaining separation expansion columns from the basic sampling points; (v) separation expansion of at least the four groups; For each column, by comparing sampling points between corresponding positions in the scanning direction, signal processing is performed including the step of obtaining position information for each of guanine, adenine, thymine, and cytosine. DNA
The present invention also provides a signal processing method in autoradiography for obtaining the base sequence of.
なお、本発明の上記の信号処理方法において、
基準列を合成する方法を利用せず、分離展開操作
を行なう際に、DNAもしくはDNA部分分解物を
その構成単位である四種類の塩基についてその
各々の塩基ごとに特異的に切断して得た切断混合
物を同一の支持媒体上で同時に分離展開すること
により支持媒体上に基準列を実際に設けることも
できる。 Note that in the above signal processing method of the present invention,
DNA or DNA partial decomposition product was obtained by specifically cleaving each of the four types of bases that are its constituent units during separation and development without using a method of synthesizing a reference string. It is also possible to actually provide a reference row on the support medium by simultaneously separating and developing the cutting mixture on the same support medium.
次に、本発明の信号処理方法を用いたオートラ
ジオグラフイーにおける信号処理の実施の態様
を、DNAの塩基配列の決定操作を例にして記載
する。 Next, embodiments of signal processing in autoradiography using the signal processing method of the present invention will be described using an operation for determining a DNA base sequence as an example.
DNAは、二本の鎖状分子からなる二重ラセン
構造を有し、かつその二本の鎖状分子は、各々四
種類の塩基、すなわちアデニン(A)、グアニン(G)、
シトシン(C)、チミン(T)なる塩基を有する構成
単位から構成されている。この二本の鎖状分子の
間はこれら四種類の塩基間の水素結合によつて架
橋されており、しかも各構成単位間の水素結合
は、G−CおよびA−Tの二種類の組合わせのみ
において実現しているため、一方の鎖状分子の塩
基配列が決定されれば、自動的に他方の鎖状分子
の塩基配列も決定することができる。 DNA has a double helical structure consisting of two chain molecules, and each of the two chain molecules contains four types of bases: adenine (A), guanine (G),
It is composed of structural units containing the bases cytosine (C) and thymine (T). These two chain molecules are cross-linked by hydrogen bonds between these four types of bases, and the hydrogen bonds between each constituent unit are formed by two types of combinations: G-C and A-T. Since this method has been realized only in this method, once the base sequence of one chain molecule is determined, the base sequence of the other chain molecule can also be automatically determined.
オートラジオグラフイーを利用したDNAの塩
基配列決定法の代表的な例としては、マキサム・
ギルバート(Maxam−Gilbert)法が知られてい
る。この方法は、塩基配列を決定しようとしてい
るDNAあるいはDNAの分解物の鎖状分子の一方
の側の端部に燐(P)の放射性同位元素を含む基
を結合させることにより、その対象物を放射性標
識物質としたのち化学的な手段を利用して鎖状分
子の各構成単位間の結合を塩基特異的に切断す
る。次に、この操作により得られるDNAあるい
はDNAの分解物の多数の塩基特異的切断分解物
の混合物をゲル電気泳動法により分離展開し、多
数の塩基特異的切断分解物がそれぞれ帯状を形成
して分離された分離展開列(ただし、視覚的には
見ることができない)を得る。従来においては、
この分離展開列をX線フイルム上に可視化してオ
ートラジオグラフを得、得られたオートラジオグ
ラフと各々特異的切断手段とから、放射性同位元
素が結合された鎖状分子の端部から一定の位置関
係にある塩基を順次決定することができ、このよ
うにして対象物のすべての塩基の配列を決定する
ことができる。 A typical example of DNA base sequencing using autoradiography is Maxam.
The Gilbert (Maxam-Gilbert) method is known. This method involves bonding a group containing a radioactive isotope of phosphorus (P) to one end of a chain molecule of DNA or DNA decomposition product whose base sequence is to be determined. After being made into a radiolabeled substance, the bonds between each constituent unit of the chain molecule are cleaved base-specifically using chemical means. Next, the DNA obtained by this operation or a mixture of many base-specific cleavage products of the DNA decomposition product is separated and developed by gel electrophoresis, and each of the many base-specific cleavage products forms a band. You get a separated separation expansion column (but you can't see it visually). Conventionally,
This separation and development array is visualized on an X-ray film to obtain an autoradiograph, and from the obtained autoradiograph and each specific cutting means, it is determined that a certain number of molecules are detected from the end of the chain molecule to which the radioactive isotope is bound. The bases in the positional relationship can be sequentially determined, and in this way, the sequence of all the bases of the object can be determined.
上記のマキシム・ギルバード法を利用した
DNAの塩基配列決定法を例にとり、その塩基配
列決定のための典型的な塩基特異的切断分解物の
組合わせとして次の四種類の塩基特異的切断分解
物を用いた場合について説明する。 Using the Maxim Gilbert method mentioned above
Taking DNA base sequencing as an example, a case will be described in which the following four types of base-specific cleavage products are used as typical combinations of base-specific cleavage products for base sequencing.
1) グアニン(G)特異的切断分解物、
2) グアニン(G)特異的切断分解物
+アデニン(A)特異的切断分解物、
3) チミン(T)特異的切断分解物
+シトシン(C)特異的切断分解物、
4) シトシン(C)特異的切断分解物、
まず、試料は常法により、 32Pによる放射性標
識が付与された上記四群の塩基特異的切断分解物
の混合物をゲル支持媒体上で電気泳動により分離
展開させて得ることができる。次に、この試料
(支持媒体)と蓄積性蛍光体シートとを室温で数
分間重ね合わせることにより露光操作を行ない、
試料のオートラジオグラフを蓄積性蛍光体シート
に蓄積する。上記の露光操作の詳細については、
前記の特願昭57−193418号明細書に記載されてい
る。1) Guanine (G)-specific cleavage product, 2) Guanine (G)-specific cleavage product + adenine (A)-specific cleavage product, 3) Thymine (T)-specific cleavage product + cytosine (C) Specific cleavage products, 4) Cytosine (C)-specific cleavage products, First, the sample was prepared by gel-supporting a mixture of base-specific cleavage products of the above four groups, which were radiolabeled with 32 P, using a conventional method. It can be obtained by separation and development on a medium by electrophoresis. Next, an exposure operation is performed by overlapping this sample (supporting medium) and a stimulable phosphor sheet at room temperature for several minutes.
An autoradiograph of the sample is stored on a stimulable phosphor sheet. For more information on the above exposure operations,
It is described in the specification of Japanese Patent Application No. 57-193418.
第7図は、放射性標識の付与された塩基特異的
切断分解物が分離展開されて形成された上記四種
類の切断分解物の分離展開列(泳動列)のオート
ラジオグラフを示す。 FIG. 7 shows an autoradiograph of separation and development arrays (electrophoretic arrays) of the above-mentioned four types of cleavage products formed by the separation and development of base-specific cleavage products to which radioactive labels have been added.
すなわち、第7図の第1列から第4列は順に、 (1)−(G)特異的切断分解物 (2)−(G)特異的切断分解物 +(A)特異的切断分解物 (3)−(T)特異的切断分解物 +(C)特異的断分解物 (4)−(C)特異的切断分解物 の各泳動列を示す。 That is, the first to fourth columns in FIG. (1)−(G) Specific cleavage product (2)−(G) Specific cleavage product +(A) Specific cleavage product (3)-(T) Specific cleavage product +(C) Specific cleavage product (4)−(C) Specific cleavage product Each electrophoresis row is shown.
蓄積性蛍光体シートに転写蓄積されたオートラ
ジオグラフを第1図に示した読出装置に装填して
読み出すことにより、上記オートラジオグラフに
対応するデジタル信号を得る。 The autoradiograph transferred and stored on the stimulable phosphor sheet is loaded into the reading device shown in FIG. 1 and read out, thereby obtaining a digital signal corresponding to the autoradiograph.
得られたデジタル信号に、前述のように信号処
理回路26においてデジタル信号処理を行なう。
まず、第7図のオートラジオグラフに示された四
列それぞれについて、前述の方法と同様にして信
号処理のための走査方向を決定する。 The obtained digital signal is subjected to digital signal processing in the signal processing circuit 26 as described above.
First, for each of the four columns shown in the autoradiograph of FIG. 7, the scanning direction for signal processing is determined in the same manner as described above.
次いで、デジタル画像データ上を各走査方向に
沿つて走査することにより、仮想的に各列につい
てそれぞれ横軸に走査方向上の位置(w)をと
り、縦軸に信号のレベル(z)をとつたグラフを
得る。ここで、走査方向上の位置は、各列の泳動
開始位置(wkpをマーカーにより検出することに
より、泳動開始位置からの泳動距離で表わすのが
好ましい。ただし、kは正の整数であり、各列の
番号を表わす。 Next, by scanning the digital image data along each scanning direction, for each column, the horizontal axis represents the position (w) in the scanning direction, and the vertical axis represents the signal level (z). Obtain an ivy graph. Here, the position in the scanning direction is preferably expressed by the migration distance from the migration start position by detecting the migration start position ( wkp) of each column with a marker. However, k is a positive integer, Represents the number of each column.
得られた第2列のグラフと第3列のグラフにつ
いて、各走査方向上の同一位置(w)においてそ
の信号のレベル(z)が最大値を示す列の信号の
レベル値を取り出して合成することにより、(G)特
異的切断分解物、(A)特異的切断分解物、(T)特
異的切断分解物、および(C)特異的切断分解物の四
種類の塩基特異的切断分解物の全てを含むグラフ
が得られる。得られたグラフは、すなわち内部標
準(基準)列とも呼ぶべき列についてのグラフで
ある。 For the obtained graphs in the second column and the graph in the third column, extract and synthesize the level values of the signals in the columns where the signal level (z) shows the maximum value at the same position (w) in each scanning direction. By this, four types of base-specific cleavage decomposition products: (G) specific cleavage decomposition products, (A) specific cleavage decomposition products, (T) specific cleavage decomposition products, and (C) specific cleavage decomposition products. You will get a graph that includes everything. The obtained graph is a graph regarding a column that should also be called an internal standard (reference) column.
なお、内部標準列は、上記のように塩基特異的
切断分解物の混合物の分離展開列から合成するこ
となく、予め上記四種類のDNAの塩基特異的切
断分解物を含む泳動列を実際に設け、これを内部
標準列としてもよい。 Note that the internal standard column is not synthesized from a separation and development column of a mixture of base-specific cleavage products as described above, but by actually preparing an electrophoresis column containing the base-specific cleavage products of the four types of DNA mentioned above in advance. , this may be used as an internal standard column.
上記内部標準列について、前述の方法と同様に
してスムージングおよび/または閾値処理を行な
うことにより、泳動距離(wpo)で表わされるサ
ンプリングの候補点Spoを得る。ただし、oは内
部標準列を表わし、nは正の整数であつて、その
候補点に対応するサンプリング点の番号を表わ
す。 Smoothing and/or threshold processing is performed on the internal standard column in the same manner as described above to obtain sampling candidate points S po expressed by migration distance (w po ). However, o represents an internal standard sequence, and n is a positive integer and represents the number of the sampling point corresponding to the candidate point.
次に、得られたサンプリングの候補点Spoに対
し、統計処理を行なうことにより基本サンプリン
グ点を決定する。内部標準列上のサンプリングの
候補点に存在する放射性標識物質には、泳動距離
が小さくなる順に、すなわちサンプリング点の番
号が大きくなる順に四種類の塩基のいずれかを含
む構成単位が1つずつ多く結合しているとみなす
ことができ、かつ、それらの放射性標識物質の泳
動距離と放射性標識物質の分子量の対数をとつた
値とが直線関係にあることが実験的に判明してい
るので、サンプリングの候補点に対して次のよう
な関係で近似することにより統計処理を行なうこ
とができる。 Next, basic sampling points are determined by performing statistical processing on the obtained sampling candidate points S po . The number of constituent units containing one of the four types of bases increases by one in the radiolabeled substances present at sampling candidate points on the internal standard column in the order of decreasing migration distance, that is, in the order of increasing sampling point number. Since it has been experimentally determined that there is a linear relationship between the migration distance of these radiolabeled substances and the logarithm of the molecular weight of the radiolabeled substances, sampling is not recommended. Statistical processing can be performed by approximating candidate points using the following relationship.
wpo=a−b log(A+Mo) (1)
(ただし、aおよびbは電気泳動条件により実験
的に求められる数値であり、AおよびMはDNA
の塩基特異的切断分解物の分子量に関係する数値
である。)
各サンプリングの候補点Spoの泳動距離wpoと
各々に対応するサンプリング点の番号nとを(1)式
に代入して統計処理を行なうことにより、最確値
apおよびbpを算出し、そしてこのapおよびbpを(1)
式に再び代入することより、最確泳動距離
(wpo′)表わされる基本サンプリング点Spo′を決
定することができる。 w po = a−b log(A+M o ) (1) (However, a and b are numerical values determined experimentally according to electrophoresis conditions, and A and M are values for DNA
This is a numerical value related to the molecular weight of the base-specific cleavage product of . ) By substituting the migration distance w po of each sampling candidate point S po and the corresponding sampling point number n into equation (1) and performing statistical processing, the most probable value is calculated.
Calculate a p and b p , and convert this a p and b p into (1)
By substituting again into the equation, it is possible to determine the basic sampling point S po ', which is represented by the most probable migration distance (w po ').
次いでこの基本サンプリング点Spo′を基にし
て、上記四列のそれぞれについて各走査方向上に
おいて、各基本サンプリング点ごとに基本サンプ
リング点を中心とする一定幅内に存在するデジタ
ル信号のうちで、前記の閾値処理で決定された閾
値以上の信号レベルを示すデジタル信号の数を算
出する。そして、得られた各デジタル信号の数を
考慮しながら、必要に応じてさらに好適な閾値処
理を繰り返し行なうことにより、各列に対して検
知対象のサンプリング点を検出する。 Next, based on this basic sampling point S po ′, among the digital signals existing within a certain width centered on the basic sampling point for each basic sampling point in each scanning direction for each of the four columns, The number of digital signals exhibiting a signal level equal to or higher than the threshold determined in the threshold processing described above is calculated. Then, by repeatedly performing more suitable threshold processing as necessary while considering the number of each obtained digital signal, sampling points to be detected are detected for each column.
上記の処理により、各々の列は最確泳動距離
(wpo′)を有する基本サンプリング点Spo′の集合
{Spo′}kで表わされることになる。そして、この
ようにして各列において検出された基本サンプリ
ング点を検知対象のサンプリング点とする。 Through the above processing, each column is represented by a set {S po ′} k of basic sampling points S po ′ having the most probable migration distance (w po ′). Then, the basic sampling points detected in each column in this manner are taken as sampling points to be detected.
第8図は、順に、 (0)−(G)特異的切断分解物 +(A)特異的切断分解物 +(T)特異的切断分解物 +(C)特異的切断分解物 (1)−(G)特異的切断分解物 (2)−(G)特異的切断分解物 +(A)特異的切断分解物 (3)−(T)特異的切断分解物 +(C)特異的切断分解物 (4)−(C)特異的切断分解物 の各列におけるサンプリング点を示す。 Figure 8 shows, in order: (0)-(G) Specific cleavage product +(A) Specific cleavage product +(T)Specific cleavage product +(C)Specific cleavage product (1)−(G) Specific cleavage product (2)−(G) Specific cleavage product +(A) Specific cleavage product (3)-(T) Specific cleavage product +(C)Specific cleavage product (4)−(C) Specific cleavage product The sampling points in each column are shown.
次に、上記第1列〜第4列を照合する。すなわ
ち、サンプリング点の集合{Spo′}1を有する仮想
的な第1列と、サンプリング点の集合{Spo′}2を
有する第2列とを用いて、
{po′}1∩{Spo′}2
={Spo′}5
なる演算で表わされる新たなサンプリング点の集
合{Spo′}5を有する仮想的な第5列を得る。得ら
れた第5列は、アデニン(A)のみの位置情報を有す
るものである。同様の減算処理をサンプリング点
の集合{Spo′}3を有する第3列、および、別のサ
ンプリング点の集合{Spo′}4を有する第4列の間
においても行なうことにより、また別のサンプリ
ング点の集合{Spo′}6を有する仮想的な第6列を
得る。上記のようにして得られる第6列は、チミ
ン(T)のみの位置情報を有するものである。 Next, the first to fourth columns are compared. That is, using a virtual first column with a set of sampling points {S po ′} 1 and a second column with a set of sampling points {S po ′} 2 , we have { po ′} 1 ∩{S po ′} 2 = {S po ′} 5 A virtual fifth column having a new set of sampling points {S po ′} 5 is obtained. The obtained fifth column has position information only for adenine (A). By performing the same subtraction process between the third column, which has a set of sampling points {S po ′} 3 , and the fourth column, which has another set of sampling points {S po ′} 4 , another A virtual sixth column having a set of sampling points {S po ′} 6 is obtained. The sixth column obtained as described above has position information of only thymine (T).
以上に述べたような処理により、新しく次の四
列からなる一次元の位置情報を得る。 Through the processing described above, new one-dimensional position information consisting of the next four columns is obtained.
(1)−(G)特異的切断分解物
(5)−(A)特異的切断分解物
(6)−(T)特異的切断分解物
(4)−(C)特異的切断分解物
従つて基本サンプリング点Spo′について、
(i) {Spo′}1に属するサンプリング点をG
(ii) {Spo′}4に属するサンプリング点をC
(iii) {Spo′}5に属するサンプリング点をA
(iv) {Spo′}6に属するサンプリング点をT
と置き換えたのち、サンプリング番号順に並べる
と次のような図式を得る。(1) - (G) Specific cleavage product (5) - (A) Specific cleavage product (6) - (T) Specific cleavage product (4) - (C) Specific cleavage product For the basic sampling point S po ′, (i) {S po ′} the sampling point belonging to 1 is G (ii) the sampling point belonging to {S po ′} 4 is C (iii) the sampling point belonging to {S po ′} 5 After replacing the sampling points belonging to A (iv) {S po ′} 6 with T and arranging them in order of sampling numbers, we obtain the following diagram.
G−C−G−C−A−A−T−G−C−……
このようにして、DNAの片方の鎖状分子につ
いての塩基配列を決定することができる。なお、
得られたDNAの塩基配列についての情報は、上
記の表示形態に限られるものではなく、任意の表
示形態が可能である。たとえば、所望により、さ
らに各列に走査方向上における信号のレベルを任
意に演算処理することにより、分離展開された各
切断分解物の相対量をも表示することが可能であ
る。 G-C-G-C-A-A-T-G-C-... In this way, the base sequence of one chain molecule of DNA can be determined. In addition,
Information about the obtained DNA base sequence is not limited to the above display format, and any display format is possible. For example, if desired, it is also possible to display the relative amount of each separated and developed cut and decomposed product by arbitrarily processing the signal level in the scanning direction in each column.
あるいはさらに、DNAの二本の鎖状分子両方
についての塩基配列を表示することもできる。す
なわち、上記の記号で表わされた図式において各
塩基に対応する組合わせとして、A→T、G→
C、C→G、T→Aなる情報を与えることによ
り、次のような図式で表わされるDNAの塩基配
列を得る。 Alternatively, it is also possible to display the base sequences of both two stranded molecules of DNA. That is, in the diagram represented by the above symbols, the combinations corresponding to each base are A→T, G→
By providing information such as C, C→G, and T→A, the DNA base sequence represented by the following diagram can be obtained.
G−C−G−C−A−A−T−G−C−……
C−G−C−G−T−T−A−C−G−……
なお、本発明の信号処理方法により、上記のよ
うな(G、G+A、T+C、C)の組合わせを利
用したDNAの塩基配列決定法のほかに、少なく
とも一群の塩基特異的切断分解物と適当な参照物
質(たとえば、前記のような各塩基特異的切断分
解物の混合物)との組合わせから、特定の塩基に
ついての配列を決定することも可能である。 G-C-G-C-A-A-T-G-C-... C-G-C-G-T-T-A-C-G-... By the signal processing method of the present invention, In addition to the DNA base sequencing method using the above-mentioned combinations of (G, G+A, T+C, C), at least one group of base-specific cleavage products and an appropriate reference substance (for example, the above-mentioned It is also possible to determine the sequence of a specific base from the combination with a mixture of each base-specific cleavage product.
また、上記の例においては、支持媒体上で一次
元的方向に分離展開している四列の放射性標識物
質群を用いて説明したが、分離展開列は四列に限
定されるものではなく、四列より多くてもよく、
また四列より少なくてもよい。あるいは、一つの
支持媒体を用いて同時に二種類以上のDNAの塩
基配列を決定することも可能である。 Furthermore, in the above example, the explanation was given using four rows of radiolabeled substance groups that are separated and developed in a one-dimensional direction on the support medium, but the separation and development rows are not limited to four rows. There may be more than four rows,
Also, there may be fewer than four rows. Alternatively, it is also possible to simultaneously determine the base sequences of two or more types of DNA using one support medium.
上記のような信号処理方法により決定された
DNAの塩基配列についての情報は、信号処理回
路26から出力されたのち、たとえば、前述の記
録装置を用いて記録させることができる。 determined by the signal processing method described above.
After the information about the DNA base sequence is output from the signal processing circuit 26, it can be recorded using, for example, the recording device described above.
なお上記のようにして得られた情報は、このほ
かにも、たとえば、既に記録保存されている他の
DNAの塩基配列と照合するなどの遺伝言語学的
情報処理を行なうことも可能である。 In addition to this, the information obtained as described above may also be used in other ways, such as other information that has already been recorded.
It is also possible to perform genetic linguistic information processing such as matching with DNA base sequences.
第1図は、本発明において蓄積性蛍光体シート
に転写蓄積された試料中の放射性標識物質の位置
情報を読み出すための読出装置(あるいは読取装
置)の例を示すものである。
1:蓄積性蛍光体シート、2:先読み用読出
部、3:本読み用読出部、4:レーザー光源、
5:レーザー光、6:フイルター、7:光偏向
器、8:平面反射鏡、9:移送方向、10:先読
み用導光性シート、11:光検出器、12:増幅
器、13:制御回路、14:レーザー光源、1
5:レーザー光、16:フイルター、17:ビー
ム・エクスパンダー、18:光偏向器、19:平
面反射鏡、20:fθレンズ、21:移送方向、2
2:本読み用導光性シート、23:光検出器、2
4:増幅器、25:A/D変換器、26:信号処
理回路。
第2図は、放射性標識物質が支持媒体上で一次
元的方向に分離展開された試料のオートラジオグ
ラフの例を示す図である。第3図は、信号処理の
ための走査方向上の位置とデジタル信号のレベル
との関係の例を表わすグラフである。第4図は、
スムージング処理に用いるフイルター関数の例を
表わすグラフである。第5図は、第3図のグラフ
にスムージングを行なつて得られるグラフであ
る。第6図は、ヒストグラムを示す。第7図は、
DNAの塩基特異的切断分解物がゲル支持体上で
分離展開された試料のオートラジオグラフの例を
示す図である。第8図は、本発明の信号処理方法
により検出されたDNAの分離展開列上のサンプ
リング点を模式的に示す図表である。
FIG. 1 shows an example of a reading device (or reading device) for reading positional information of a radiolabeled substance in a sample that has been transferred and accumulated on a stimulable phosphor sheet in the present invention. 1: stimulable phosphor sheet, 2: readout section for pre-reading, 3: readout section for main reading, 4: laser light source,
5: Laser light, 6: Filter, 7: Optical deflector, 8: Planar reflector, 9: Transfer direction, 10: Light guide sheet for prereading, 11: Photodetector, 12: Amplifier, 13: Control circuit, 14: Laser light source, 1
5: laser beam, 16: filter, 17: beam expander, 18: optical deflector, 19: plane reflecting mirror, 20: fθ lens, 21: transport direction, 2
2: Light guide sheet for main reading, 23: Photodetector, 2
4: Amplifier, 25: A/D converter, 26: Signal processing circuit. FIG. 2 is a diagram showing an example of an autoradiograph of a sample in which a radiolabeled substance is separated and developed in a one-dimensional direction on a support medium. FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the position in the scanning direction and the level of the digital signal for signal processing. Figure 4 shows
It is a graph showing an example of a filter function used for smoothing processing. FIG. 5 is a graph obtained by smoothing the graph of FIG. 3. FIG. 6 shows a histogram. Figure 7 shows
FIG. 2 is a diagram showing an example of an autoradiograph of a sample in which a base-specific cleavage product of DNA is separated and developed on a gel support. FIG. 8 is a chart schematically showing sampling points on a DNA separation and development array detected by the signal processing method of the present invention.
Claims (1)
に分布している放射性標識物質から放出される放
射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させ
ることによつて、この蓄積性蛍光体シートに該放
射性標識物質の位置情報を有するオートラジオグ
ラフを蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シート
を電磁波で走査して該オートラジオグラフを輝尽
光として放出させ、そしてこの輝尽光を光電的に
読み出すことにより得られる該オートラジオグラ
フに対応するデジタル信号について、 (i) 横軸に走査方向上の位置をとり、縦軸に信号
のレベルをとつたグラフを得る工程、 (ii) 該グラフにスムージングおよび/または閾値
処理を行なうことにより、サンプリング点を検
出する工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の放射性標識物質の一次元的な位置
情報を記号および/または数値として得ることを
特徴とするオートラジオグラフイーにおける信号
処理方法。 2 横軸に走査方向上の位置をとり、縦軸に信号
のレベルをとつたグラフのスムージングを、フイ
ルター関数とのコンボリユーシヨンにより行なう
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のオ
ートラジオグラフイーにおける信号処理方法。 3 スムージングを行なつて得られたグラフ上の
全ての極大点をサンプリング点とすることを特徴
とする特許請求の範囲第1項もしくは第2項記載
のオートラジオグラフイーにおける信号処理方
法。 4 スムージングおよび閾値処理して得られたグ
ラフにおいて、信号のレベルが正である領域の各
中点をサンプリング点とすることを特徴とする特
許請求の範囲第1項もしくは第2項記載のオート
ラジオグラフイーにおける信号処理方法。 5 閾値処理における閾値が、ヒストグラムによ
り決定されることを特徴とする特許請求の範囲第
4項記載のオートラジオグラフイーにおける信号
処理方法。 6 支持媒体上において一次元的方向に分離展開
された放射性標識物質が、放射性標識の付与され
ている生体高分子物質、その誘導体もしくはそれ
らの分解物であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項乃至第5項のいずれかの項記載のオート
ラジオグラフイーにおける信号処理方法。 7 支持媒体上においてそれぞれが少なくとも一
次元的方向に分離展開された基準列を含む複数の
列の放射性標識物質群から放出される放射線エネ
ルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させることに
よつて、この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識
物質群の位置情報を有するオートラジオグラフを
蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁
波で走査して該オートラジオグラフを輝尽光とし
て放出させ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出
すことにより得られる該オートラジオグラフに対
応するデジタル信号について、 (i) 該基準列について横軸に走査方向上の位置を
とり、縦軸に信号のレベルをとつたグラフを得
る工程、 (ii) 該グラフにスムージングおよび/または域値
処理を行なうことによりサンプリングの候補点
を検出する工程、 (iii) 該サンプリングの候補点に対し統計処理を行
なうことにより、基本サンプリング点を決定す
る工程、 (iv) 該基本サンプリング点より、残りの分離展開
列のそれぞれの走査方向におけるサンプリング
点を検出する工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次
元的な位置情報を記号および/または数値として
得ることを特徴とするオートラジオグラフイーに
おける信号処理方法。 8 支持媒体上において一次元的方向に分離展開
された放射性標識物質が、放射性標識の付与され
ている生体高分子物質、その誘導体もしくはそれ
らの分解物であることを特徴とする特許請求の範
囲第7項記載のオートラジオグラフイーにおける
信号処理方法。 9 生体高分子物質が、核酸、その誘導体もしく
はそれらの分解物であり、信号処理により得られ
る記号および/または数値がその塩基配列を表わ
すものであることを特徴とする特許請求の範囲第
8項記載のオートラジオグラフイーにおける信号
処理方法。 10 支持媒体上においてそれぞれが少なくとも
一次元的方向に分離展開された複数列の放射性標
識物質群から放出される放射線エネルギーを蓄積
性蛍光体シートに吸収させることによつて、この
蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質群の位置
情報を有するオートラジオグラフを蓄積記録した
のち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査して
該オートラジオグラフを輝尽光として放出させ、
そしてこの輝尽光を光電的に読み出すことにより
得られる該オートラジオグラフに対応するデジタ
ル信号について、 (i) 複数の分離展開列より基準列を合成し、該基
準列について横軸に走査方向上の位置をとり、
縦軸に信号のレベルをとつたグラフを得る工
程、 (ii) 該グラフにスムージングおよび/または閾値
処理を行なうことによりサンプリングの候補点
を検出する工程、 (iii) 該サンプリングの候補点に対し統計処理を行
なうことにより、基本サンプリング点を決定す
る工程、 (iv) 該基本サンプリング点より、残りの分離展開
列のそれぞれの走査方向におけるサンプリング
点を検出する工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次
元的な位置情報を記号および/または数値として
得ることを特徴とするオートラジオグラフイーに
おける信号処理方法。 11 支持媒体上において一次元的方向に分離展
開された放射性標識物質が、放射性標識の付与さ
れている生体高分子物質、その誘導体もしくはそ
れらの分解物であることを特徴とする特許請求の
範囲第10項記載のオートラジオグラフイーにお
ける信号処理方法。 12 生体高分子物質が、核酸、その誘導体もし
くはそれらの分解物であり、信号処理により得ら
れる記号および/または数値がその塩基配列を表
わすものであることを特徴とする特許請求の範囲
第11項記載のオートラジオグラフイーにおける
信号処理方法。 13 DNAもしくはDNA部分分解物の塩基配列
を決定するためのオートラジオグラフイーにおけ
る信号処理方法であつて、 1 放射性標識が付与されたDNAもしくはDNA
部分分解物の塩基特異的切断分解により得られ
たグアニン特異的切断分解物、アデニン特異的
切断分解物、チミン特異的切断分解物およびシ
トシン特異的切断分解物の混合物、 2 グアニン特異的切断分解物、 3 グアニン特異的切断分解物 +アデニン特異的切断分解物、 4 チミン特異的切断分解物 +シトシン特異的切断分解物、 5 シトシン特異的切断分解物、 を含む少なくとも五群の塩基特異的切断分解物も
しくは切断分解物混合物のそれぞれが、支持媒体
上に平行関係を以つて一次元的に分離展開されて
形成された分離展開物の放射性標識物質群から放
出される放射性エネルギーを蓄積性蛍光体シート
に吸収させることによつて、この蓄積性蛍光体シ
ートに該放射性標識物質群の位置情報を有するオ
ートラジオグラフを蓄積記録したのち、該蓄積性
蛍光体シートを電磁波で走査して該オートラジオ
グラフを輝尽光として放出させ、そしてこの輝尽
光を光電的に読み出すことにより得られるそれぞ
れの分離展開列のオートラジオグラフに対応する
デジタル信号について、 (i) 該切断分解物混合物の分離展開列を基準列と
して、この基準列について横軸に走査方向上の
位置をとり、縦軸に信号のレベルをとつたグラ
フを得る工程、 (ii) 該グラフにスムージングおよび/または閾値
処理を行なうことによりサンプリングの候補点
を検出する工程、 (iii) 該サンプリングの候補点に対し統計処理を行
なうことにより、基本サンプリング点を決定す
る工程、 (iv) 該基本サンプリング点より、残りの分離展開
列のそれぞれの走査方向におけるサンプリング
点を検出する工程、 (v) 分離展開列のそれぞれについて、走査方向上
の対応する位置間でサンプリング点の照合を行
なうことにより、グアニン、アデニン、チミ
ン、シトシンのそれぞれの位置情報を得る工
程、 を含む信号処理を行なうことを特徴とするDNA
もしくはDNA部分分解物の塩基配列を得るため
のオートラジオグラフイーにおける信号処理方
法。 14 サンプリングの候補点に対して統計処理を
行なうことにより基本サンプリング点を決定する
ことからなる工程における該統計処理が、 サンプリングの各候補点を、 wpo=a−b log(A+Mn) (1) なる関数(ただし、wpoは、サンプリングの候補
点の走査方向上における基準点からの距離を表わ
し;nは、該候補点に対応するサンプリング点の
番号を表わし;AおよびMは定数である)で近似
することにより、aおよびbを決定し、 次いで、このaおよびbに基づく(1)式により基
本サンプリング点を決定することを特徴とする特
許請求の範囲第13項記載のオートラジオグラフ
イーにおける信号処理方法。 15 DNAもしくはDNA部分分解物の塩基配列
を決定するためのオートラジオグラフイーにおけ
る信号処理方法であつて、放射性標識が付与され
たDNAもしくはDNA部分分解物の塩基特異的切
断分解により得られた、 1 グアニン特異的切断分解物、 2 グアニン特異的切断分解物 +アデニン特異的切断分解物、 3 チミン特異的切断分解物 +シトシン特異的切断分解物、 4 シトシン特異的切断分解物、 を含む少なくとも四群の塩基特異的切断分解物の
それぞれが、支持媒体上に平行関係を以つて一次
元的に分離展開されて形成された分離展開物の放
射性標識物質群から放出される放射線エネルギー
を蓄積性蛍光体シートに吸収させることによつ
て、この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質
群の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積
記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で
走査して該オートラジオグラフを輝尽光として放
出させ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すこ
とにより得られるそれぞれの分離展開列のオート
ラジオグラフに対応するデジタル信号について、 (i) 該複数の分離展開列より基準列を合成し、該
基準列について横軸に走査方向上の位置をと
り、縦軸に信号のレベルをとつたグラフを得る
工程、 (ii) 該グラフにスムージングおよび/または閾値
処理を行なうことによりサンプリングの候補点
を検出する工程、 (iii) 該サンプリングの候補点に対し統計処理を行
なうことにより、基本サンプリング点を決定す
る工程、 (iv) 該基本サンプリング点より、残りの分離展開
列のそれぞれの走査方向におけるサンプリング
点を検出する工程、 (v) 分離展開列のそれぞれについて、走査方向上
の対応する位置間でサンプリング点の照合を行
なうことにより、グアニン、アデニン、チミ
ン、シトシンのそれぞれの位置情報を得る工
程、 を含む信号処理を行なうことを特徴とするDNA
もしくはDNA部分分解物の塩基配列を得るため
のオートラジオグラフイーにおける信号処理方
法。 16 サンプリングの候補点に対して統計処理を
行なうことにより基本サンプリング点を決定する
ことからなる工程における該統計処理が、 サンプリングの各候補点を、 wpo=a−b log(A+Mn) (1) なる関数(ただし、wpoは、サンプリングの候補
点の走査方向上における基準点からの距離を表わ
し;nは、該候補点に対応するサンプリング点の
番号を表わし;AおよびMは定数である)で近似
することにより、aおよびbを決定し、 次いで、このaおよびbに基づく(1)式により基
本サンプリング点を決定することを特徴とする特
許請求の範囲第15項記載のオートラジオグラフ
イーにおける信号処理方法。[Scope of Claims] 1. The stimulable phosphor sheet is produced by absorbing radiation energy emitted from a radiolabeled substance distributed in at least one dimension on the support medium into the stimulable phosphor sheet. After accumulating and recording an autoradiograph having positional information of the radiolabeled substance, the stimulable phosphor sheet is scanned with electromagnetic waves to emit the autoradiograph as photostimulated light, and this photostimulated light is converted into photoelectrons. (i) obtaining a graph in which the horizontal axis represents the position in the scanning direction and the vertical axis represents the signal level; (ii) the digital signal corresponding to the autoradiograph obtained by reading the By performing signal processing including the step of detecting sampling points by performing smoothing and/or threshold processing on the graph, one-dimensional positional information of the radiolabeled substance on the autoradiograph can be expressed as a symbol and/or A signal processing method in autoradiography characterized by obtaining numerical values. 2. The automatic system according to claim 1, wherein smoothing of a graph in which the horizontal axis represents the position in the scanning direction and the vertical axis represents the signal level is performed by convolution with a filter function. Signal processing methods in radiography. 3. The signal processing method in autoradiography according to claim 1 or 2, characterized in that all maximum points on the graph obtained by smoothing are used as sampling points. 4. The autoradio according to claim 1 or 2, characterized in that in the graph obtained by smoothing and threshold processing, each midpoint of a region where the signal level is positive is taken as a sampling point. Signal processing method in Graphee. 5. The signal processing method in autoradiography according to claim 4, wherein the threshold value in the threshold value processing is determined by a histogram. 6. Claim No. 6, characterized in that the radiolabeled substance separated and developed in one-dimensional direction on the support medium is a radioactively labeled biopolymer substance, a derivative thereof, or a decomposition product thereof. A signal processing method in autoradiography according to any one of items 1 to 5. 7. By causing a stimulable phosphor sheet to absorb radiation energy emitted from a plurality of rows of radiolabeled substances, each including a reference row separated and expanded in at least one dimension on a support medium, After accumulating and recording an autoradiograph having positional information of the group of radiolabeled substances on a stimulable phosphor sheet, scanning the stimulable phosphor sheet with electromagnetic waves to emit the autoradiograph as photostimulated light; Regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph obtained by photoelectrically reading out this photostimulated light, (i) regarding the reference column, the horizontal axis represents the position in the scanning direction, and the vertical axis represents the signal level; (ii) detecting candidate points for sampling by performing smoothing and/or threshold processing on the graph; (iii) performing statistical processing on the candidate points for sampling; (iv) detecting sampling points in each scanning direction of the remaining separated expansion rows from the basic sampling point; 1. A signal processing method in autoradiography, characterized in that one-dimensional positional information of a group of radiolabeled substances in a column is obtained as symbols and/or numerical values. 8. Claim No. 8, characterized in that the radiolabeled substance separated and developed in one dimension on the support medium is a radioactively labeled biopolymer substance, a derivative thereof, or a decomposition product thereof. The signal processing method in autoradiography according to item 7. 9. Claim 8, characterized in that the biopolymer substance is a nucleic acid, a derivative thereof, or a decomposition product thereof, and the symbol and/or numerical value obtained by signal processing represents the base sequence thereof. Signal processing method in autoradiography described. 10 This stimulable phosphor sheet is produced by absorbing radiation energy emitted from a plurality of rows of radiolabeled substances, each of which is separately developed in at least one dimension on a support medium, into the stimulable phosphor sheet. After accumulating and recording an autoradiograph having positional information of the group of radiolabeled substances, scanning the stimulable phosphor sheet with electromagnetic waves to emit the autoradiograph as photostimulated light;
Then, regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph obtained by photoelectrically reading out this stimulated light, (i) a reference column is synthesized from a plurality of separated and expanded columns, and the reference column is plotted along the horizontal axis in the scanning direction. take the position of
(ii) detecting sampling candidate points by performing smoothing and/or threshold processing on the graph; (iii) performing statistical analysis on the sampling candidate points; (iv) detecting sampling points in each scanning direction of the remaining separation expansion columns from the basic sampling point; 1. A signal processing method in autoradiography, characterized in that one-dimensional positional information of radiolabeled substance groups in a plurality of rows on the autoradiograph is obtained as symbols and/or numerical values. 11. Claim No. 1, characterized in that the radiolabeled substance separated and developed in one-dimensional direction on the support medium is a radioactively labeled biopolymer substance, a derivative thereof, or a decomposition product thereof. The signal processing method in autoradiography according to item 10. 12. Claim 11, wherein the biopolymer substance is a nucleic acid, a derivative thereof, or a decomposition product thereof, and the symbol and/or numerical value obtained by signal processing represents the base sequence thereof. Signal processing method in autoradiography described. 13 A signal processing method in autoradiography for determining the base sequence of DNA or DNA partial decomposition products, comprising: 1 Radioactively labeled DNA or DNA.
A mixture of a guanine-specific cleavage product, an adenine-specific cleavage product, a thymine-specific cleavage product, and a cytosine-specific cleavage product obtained by base-specific cleavage degradation of a partial decomposition product, 2. Guanine-specific cleavage product , 3 guanine-specific cleavage products + adenine-specific cleavage products, 4 thymine-specific cleavage products + cytosine-specific cleavage products, 5 cytosine-specific cleavage products, at least five groups of base-specific cleavage products. A phosphor sheet capable of accumulating radioactive energy emitted from a group of radiolabeled substances of a separated product formed by one-dimensionally separating and developing each product or a mixture of cut and decomposed products in a parallel relationship on a support medium. An autoradiograph having positional information of the group of radiolabeled substances is stored and recorded on this stimulable phosphor sheet, and then the stimulable phosphor sheet is scanned with electromagnetic waves to record the autoradiograph. Regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph of each separated development column obtained by emitting photostimulated light and reading out this photostimulated light photoelectrically, (i) the separated development column of the cleavage and decomposition product mixture; (ii) by performing smoothing and/or threshold processing on the graph; (iii) determining basic sampling points by performing statistical processing on the sampling candidate points; (iv) determining each of the remaining separation expansion sequences from the basic sampling points; (v) For each separation expansion column, by comparing the sampling points between corresponding positions in the scanning direction, each position of guanine, adenine, thymine, and cytosine is detected. A DNA characterized by performing signal processing including the step of obtaining information.
Or a signal processing method in autoradiography to obtain the base sequence of partial DNA degradation products. 14 In the step of determining basic sampling points by performing statistical processing on sampling candidate points, the statistical processing calculates each sampling candidate point as follows: w po = a - b log (A + Mn) (1) (where w po represents the distance of the sampling candidate point from the reference point in the scanning direction; n represents the number of the sampling point corresponding to the candidate point; A and M are constants) The autoradiography system according to claim 13, characterized in that a and b are determined by approximating a and b, and then a basic sampling point is determined by equation (1) based on a and b. signal processing method. 15 A signal processing method in autoradiography for determining the base sequence of DNA or DNA partial decomposition products, which is obtained by base-specific cleavage degradation of radioactively labeled DNA or DNA partial decomposition products. 1 guanine-specific cleavage product, 2 guanine-specific cleavage product + adenine-specific cleavage product, 3 thymine-specific cleavage product + cytosine-specific cleavage product, 4 cytosine-specific cleavage product. Each base-specific cleavage product of the group is one-dimensionally separated and developed on a support medium in a parallel relationship, and the radiation energy emitted from the radiolabeled substance group of the separated product is converted into an accumulative fluorescent material. An autoradiograph containing positional information of the group of radiolabeled substances is stored and recorded on this stimulable phosphor sheet by being absorbed into the body sheet, and then the stimulable phosphor sheet is scanned with electromagnetic waves to record the autoradiograph. Regarding the digital signal corresponding to the autoradiograph of each separated development column obtained by emitting the radiograph as photostimulated light and reading out this photostimulated light photoelectrically, (i) from the plurality of separated development columns; (ii) performing smoothing and/or threshold processing on the graph; combining the reference columns and obtaining a graph in which the horizontal axis represents the position in the scanning direction and the vertical axis represents the signal level; (iii) determining a basic sampling point by performing statistical processing on the sampling candidate point; (iv) determining the remaining separation expansion sequence from the basic sampling point. (v) detecting sampling points in each scanning direction; (v) matching sampling points between corresponding positions in the scanning direction for each separation expansion column; DNA characterized by performing signal processing including the step of obtaining position information.
Or a signal processing method in autoradiography to obtain the base sequence of partial DNA degradation products. 16 The statistical processing in the process of determining basic sampling points by performing statistical processing on the sampling candidate points is such that each sampling candidate point is calculated as follows: w po = a - b log (A + Mn) (1) (where w po represents the distance of the sampling candidate point from the reference point in the scanning direction; n represents the number of the sampling point corresponding to the candidate point; A and M are constants) The autoradiography system according to claim 15, characterized in that a and b are determined by approximating a and b, and then a basic sampling point is determined by equation (1) based on a and b. signal processing method.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58001329A JPS59126530A (en) | 1983-01-08 | 1983-01-08 | Signal processing method in autoradiography |
| EP84100150A EP0113677A3 (en) | 1983-01-08 | 1984-01-09 | Signal processing method in autoradiography |
| US06/883,922 US4837733A (en) | 1983-01-08 | 1986-07-10 | Signal processing method in autoradiography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58001329A JPS59126530A (en) | 1983-01-08 | 1983-01-08 | Signal processing method in autoradiography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59126530A JPS59126530A (en) | 1984-07-21 |
| JPH0259956B2 true JPH0259956B2 (en) | 1990-12-13 |
Family
ID=11498455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58001329A Granted JPS59126530A (en) | 1983-01-08 | 1983-01-08 | Signal processing method in autoradiography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59126530A (en) |
-
1983
- 1983-01-08 JP JP58001329A patent/JPS59126530A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59126530A (en) | 1984-07-21 |
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