JP2008108201A - 生体高分子の部分選択制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンピュータによる生体高分子のモデリングにおいて、例えば、複雑なたんぱく質の構造データを読み込んで３次元表示するとき、表示画面内で特定形状のフレームにより領域を指定することで分子の特定部位を選択できる構成を備えた生体高分子の部分選択制御装置、部分選択制御方法、及びそのプログラムとを提供する。
【解決手段】 生体高分子の部分選択制御装置において、データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部１と、表示球の中心位置と半径を設定し、半径に対して内側及び外側部分を選択する操作を行う選択処理部２と、任意の方向に視点を変更する方向設定部３と、選択部分の非表示にする処理を行う選択部分の表示制御部４または選択部分の処理部６と、表示処理部５とを備え、前記選択処理部２は、表示球による選択部２１と、残基リスト選択部２２と、マウス選択部２３とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、グラフィックディスプレイ上に表示されたたんぱく質等の生体高分子の部分的に選択表示させる装置とそのためのプログラムに関する。

たんぱく質の三次元構造を求めたり、グラフィックディスプレイ上に表示する方法は種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３、参照）。

一般に、たんぱく質は原子数が非常に多いため、分子構造を表示した場合、注目する部位が他の部位と重なり、確認するのが難しい。

従来は、マウスで選択可能な外側から座標を削除あるいは非表示にすることを繰り返して、目的の部位を表示したり、特定の平面をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸などでクリップし、断面を動かしながら、目的の部位を表示したりするのが一般的である。

このため、多くの試行錯誤で目的の部位を探す必要があり、時間がかかる。また、目的の部位の一部が選択できない場合もある。

特開２００２−１９３９９６号公報 特表２００４−５１０６８１号公報 特開平５−２８２３８１号公報

そこで、本発明の一技術的課題は、コンピュータによる生体高分子のモデリングにおいて複雑なたんぱく質の構造データを読み込んで３次元表示するとき、表示画面内で特定形状の表示フレームにより領域を指定することで分子の特定部位を選択できる構成を備えた生体高分子の部分選択制御装置と、部分選択制御方法と、そのためのプログラムとを提供することにある。

また、本発明の他の技術的課題は、選択した特定部分に対して、たんぱく質の単位構造の指定およびマウスによる任意部分の指定により選択対象を絞り込む構成を備えた生体高分子の部分選択制御装置と、部分選択制御方法と、そのためのプログラムとを提供することにある。

本発明によれば、生体高分子のデータを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更するとともに、前記選択処理部に基づいて選択部分を非表示または表示処理を行いグラフィックディスプレイ上に表示する表示部とを備え、前記選択処理部は、表示フレームによる選択部と、残基リストを選択する残基リスト選択部と、マウスによって選択するマウス選択部とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記部分選択制御装置において、前記表示フレームによる選択部は、表示フレームによって選択するか否かを選択する選択スイッチ判定手段と、前記選択スイッチ判定手段によって選択がなされた場合に、表示フレームを表示処理するための手段と、前記表示フレームの形状変更を変更する形状変更処理手段と、前記表示フレームの表示範囲のイベント処理手段と、前記選択した部分の構造の選択状態表示処理手段と、選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行うと判断した場合に、選択部分を一時的に非表示し、再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行わないと判断した場合に再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記表示フレームによる選択スイッチ判定をする手段が選択スイッチ判定を行わない場合に、表示フレームの消去処理を行う手段とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームの形状変更処理手段は、表示フレームの中心位置の変更イベントを検出し、変更イベントに応じて、表示後に前記表示フレームの中心移動処理を行う手段と、表示フレームの寸法変更イベントを検出し、変更イベントに応じて前記表示フレームの寸法変更処理を行う手段とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームの中心位置の変更イベントは、中心位置の座標軸が変更されたこと、移動方向のボタンが押されたこと、残基リストから一部の残基が選択されたこと、マウスにより分子構造の一部が選択されたことを含み、前記表示フレームの寸法変更イベントは、表示フレームの寸法が変更されたこと、拡大／縮小ボタンが押されたことを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示部は前記選択処理部に基づいて選択部分の表示処理を行う選択部分の処理部を備え、前記選択部分の処理部は、部分的変更イベントによって処理動作する部分的に変更を行う変更部と、アノテーション表示イベントによって処理動作する部分的なアノテーション表示部と、座標データの切り出しイベントによって処理動作する座標データの切り出し部と、計算方法の設定イベントによって処理動作する計算方法の設定部とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記選択部分の処理部は、選択部分が存在するか否かを判断する手段を備え、選択部分が存在する場合に選択部分の処理部が動作することを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記部分的変更イベントは、分子構造モデルを指定すること、色を指定することを含み、前記アノテーション表示イベントは、選択が原子のときは座標名、残基のときは残基名を表示し、選択状態解除することを含み、前記座標データの切り出しイベントは、選択した部分のみ座標データを作成し、ファイルに保存し、選択状態を解除することを含み、前記計算方法の設定イベントは、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入し、選択状態を解除することを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームは、球を含む楕円体であり、前記表示フレームの寸法は、前記中心位置を中心にした半径によって設定されることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームは、表示される分子の中心を表示楕円体の中心とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対して、分子を構成する原子の分子幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を最小半径とすることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置が得られる。

また、本発明によれば、データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更するとともに、前記選択処理部にもとづいて、前記選択部分を非表示又は非表示にする処理を行い、グラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備えた生体高分子の部分選択制御装置の前記処理部にコンピュータに生体高分子の部分選択制御として機能させるプログラムにおいて、表示フレームによる選択部と、残基リストを選択する残基リスト選択部と、マウスによって選択するマウス選択部として動作する機能を備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームによる選択部は、表示フレームによって選択するか否かを選択する選択スイッチ判定手段と、前記選択スイッチ判定手段によって選択がなされた場合に、表示フレームを表示処理するための手段と、前記表示フレームの形状変更を変更する形状変更処理手段と、前記表示フレームの表示範囲のイベント処理手段と、前記選択した部分の構造の選択状態表示処理手段と、選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行うと判断した場合に、選択部分を一時的に非表示し、再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行わないと判断した場合に再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記表示フレームによる選択スイッチ判定をする手段が選択スイッチ判定を行わない場合に、表示フレームの消去処理を行う手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームの形状変更処理手段は、表示フレームの中心位置の変更イベントを検出し、変更イベントに応じて、表示後に前記表示フレームの中心移動処理を行う手段と、表示フレームの寸法変更イベントを検出し、変更イベントに応じて前記表示フレームの寸法変更処理を行う手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームの中心位置の変更イベントは、中心位置の座標軸が変更されたこと、移動方向のボタンが押されたこと、残基リストから一部の残基が選択されたこと、マウスにより分子構造の一部が選択されたことを含み、前記表示フレームの寸法変更イベントは、表示フレームの寸法が変更されたこと、拡大／縮小ボタンが押されたことを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更するとともに前記選択部分を表示又は非表示を行い、グラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備え、前記表示部は前記選択部分を表示処理を行う選択部分の処理部を備えた生体高分子の部分選択制御装置の前記選択部分の処理部にコンピュータに生体高分子の部分選択制御として機能させるプログラムにおいて、部分的な変更イベントによって動作する変更手段と、アノテーション表示イベントによって動作する部分的なアノテーション表示手段と、座標データの切り出しイベントによって動作する座標データの切り出し手段と、計算方法の設定イベントによって動作する計算方法の設定手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記選択部分の処理部は、選択部分が存在するか否かを判断する手段を備え、選択部分が存在する場合に選択部分の処理部が動作する機能を有することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記部分的変更部イベントは、分子構造モデルを指定すること及び色を指定することを含み、前記アノテーション表示イベントは選択が原子のときは座標名、残基のときは残基名を表示し、選択状態を解除することを含み、前記座標データの切り出しイベントは、選択した部分のみ座標データを作成し、ファイルに保存し、選択状態解除を含み計算方法の設定イベントは、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入し、選択状態を解除することを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームは、球を含む楕円体であり、前記表示フレームの寸法は、前記中心位置を中心にした半径によって設定されることを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームは、表示される分子の中心を表示楕円体の中心とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対して、分子を構成する原子の分子幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を最小半径とすることを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラムが得られる。

また、本発明によれば、データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更し、前記選択処理部に基づいて前記選択部分を非表示する処理を行うとともにグラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備えた生体高分子の部分選択制御装置の前記選択処理部による生体高分子の部分選択制御方法において、前記選択の処理部の選択処理は、表示フレームによる選択段階と、残基リストを選択する残基リスト選択段階と、マウスによって選択するマウス選択段階とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームによる選択段階は、表示フレームによって選択するか否かを選択する選択スイッチ判定段階と、前記選択スイッチ判定段階によって選択がなされた場合に、表示フレームを表示処理するための段階と、前記表示フレームの形状変更を変更する形状変更処理段階と、前記表示フレームの表示範囲のイベント処理段階と、前記選択した部分の構造の選択状態表示処理段階と、選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する段階と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行うと判断した場合に、選択部分を一時的に非表示し、再び表示球による選択スイッチ判定段階にフィードバックする段階と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する段階が非表示プレビューを行わないと判断した場合に再び表示球による選択スイッチ判定段階にフィードバックする段階と、前記表示フレームによる選択スイッチ判定をする段階が選択スイッチ判定を行わない場合に、表示フレームの消去処理を行う段階とを有することを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームの形状変更処理段階は、表示フレームの中心位置の変更イベントを検出し、変更イベントに応じて、表示後に前記表示フレームの中心移動処理を行う手段と、表示フレームの寸法変更イベントを検出し、変更イベントに応じて前記表示フレームの寸法変更処理を行う手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームの中心位置の変更イベントは、中心位置の座標軸が変更されたこと、移動方向のボタンが押されたこと、残基リストから一部の残基が選択されたこと、マウスにより分子構造の一部が選択されたことを含み、前記フレーム寸法変更イベントは、表示フレームの寸法が変更されたこと、拡大／縮小ボタンが押されたことを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更し、前記選択処理部に基づいて、前記選択部分を表示する処理を行うとともに、グラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備え、前記表示部は、前記選択処理部に基づいて選択部分を表示する選択部分の処理部とを備えた部生体高分子の部分選択制御装置の前記選択部分の処理部による生体高分子の部分選択制御方法において、前記選択部分の処理部の選択部分の処理段階は、部分的な変更イベントによって動作する部分的変更段階と、アノテーション表示イベントによって動作する部分的なアノテーション表示段階と、座標データの切り出しイベントによって動作する座標データの切り出し段階と、計算方法の設定イベントによって動作する計算方法の設定段階とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御方法において、前記選択部分の処理段階の前に、選択部分が存在するか否かを判断する段階を有していることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御方法において、前記モデルや色変更部イベントは、分子構造モデルを指定すること、色を指定することを含み、前記アノテーション表示イベントは、選択が原子のときは座標名、残基のときは残基名を表示し、選択状態を解除することを含み、前記座標データの切り出しイベントは、選択した部分のみ座標データを作成し、ファイルに保存し、選択状態を解除することを含み、前記計算方法の設定イベントは、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入し、選択状態を解除することを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つの生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームは、球を含む楕円体であり、前記表示フレームの寸法は、前記中心位置を中心にした半径によって設定されることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

また、本発明によれば、前記生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームは、表示される分子の中心を表示楕円体の中心とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対して、分子を構成する原子の分子幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を最小半径とすることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法が得られる。

本発明によれば、コンピュータによる生体高分子のモデリングにおいて、例えば、複雑なたんぱく質の構造データを読み込んで３次元表示するとき、表示画面内で表示球と呼ぶ球状の３次元ワイヤーフレームにより領域を指定することで分子の特定部位を選択できる構成を備えた生体高分子の部分選択制御装置と、部分選択制御方法と、そのためのプログラムとを提供することができる。

また、本発明によれば、選択した特定部分に対して、たんぱく質の２次構造のシーケンスと呼ばれる単位構造の指定およびマウスによる任意部分の指定により選択対象を絞り込む構成を備えた生体高分子の部分選択制御装置と、部分選択制御方法と、そのためのプログラムとを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１実施の形態）
図１は本発明の第１実施の形態による生体高分子の部分選択制御装置の構成を示すブロック図である。図２は図１の表示球による選択部２１の詳細ブロック図である。なお、以下の説明においては、表示フレームを３次元における中心位置からの距離が良く理解できる楕円体のなかで、方向性が最も良く理解できる球とした場合について説明する。

図１を参照すると、本発明の第１実施の形態による部分選択制御装置１０は、分子データ入力部１と、選択処理部２と、方向設定部３と、選択部分の表示制御部４と、表示処理部５とを含む。

選択処理部２は、表示球（表示フレーム）による選択部２１と、残基リスト選択部２２と、マウス選択部２３とを含む。

図２を参照すると、表示球による選択部２１は、表示フレームである表示球の中心の設定部２１１と、表示フレームの寸法である表示球の半径の変更部２１２と、選択対象の変更部２１３とを含む。

表示球の中心の設定部２１１は、図１の分子データ入力部１で読み込んだデータが表示された状態に対して、初期値として、分子の中心を表示フレームである表示球の中心とし、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の各軸に対して分子を構成する原子の分布幅の一番小さい軸の１／２の値を表示フレームの寸法である半径として設定する。

即ち、たんぱく質と低分子を含むデータを読み込んだ場合、活性中心に着目して、部分的な構造の表示が一般的に行われる。このとき、活性中心は特定の中心からある一定半径の距離が対応する部分であることが多い。したがって、中心原子に対して、一原子毎に表示でき、活性中心距離に対応するような半径となるように調整される。

この中心に対して、座標値指定、残基リストによる指定、マウスによる指定、特定移動量の指定により中心座標を変更する。この表示球の中心の設定部２１１により、たんぱく質の中心部を選択の中心を設定することができる。

表示球の半径の変更部２１２は、半径値指定または、増減ボタンにより、表示球の半径を変更する機構である。この表示球の半径の変更部２１２において、中心からの距離を変更し、目的とする範囲を設定することができる。

選択対象の変更部２１３は、選択対象を球の内側にするか外側にするか指定する。この選択対象の変更部２１３において、指定した表示球の選択範囲を表示球の内側か外側か設定することができる。

さらに、図１を再び参照すると、選択処理部２は、残基リスト選択部２２やマウス選択部２３により、選択部分の絞り込みの設定を行うことができる。

図３は図２の表示球による選択部２１の動作を示す流れ図であり、表示球による選択部２１は、表示球による選択スイッチ判定（ステップＡ１）と、表示球による選択スイッチ判定で「ＹＥＳ」、即ち選択スイッチがオンの場合、表示球の表示処理をする（ステップＡ２）。

次に、表示球の形状変更処理段階（ステップＡ３）、球の内側が選択されたか、球の外側が選択されたかのイベントを検出する球の表示範囲のイベントループ（ステップＡ４）とを備えている。

次に、選択した部分の構造の選択状態表示処理を行う選択した部分の構造の選択状態表示処理段階（ステップＡ５）と、次に非表示部分プレビューを行うか否か選択する選択部分の非表示のプレビュー段階（ステップＡ６）と、選択部分の非表示のプレビュー手段が「ＹＥＳ」の場合には、選択部分を一時的に非表示を行い再びステップＡ１にも戻る選択部分一時的非表示段階（ステップＡ７）とを備えている。

一方、ステップＡ６において、「ＮＯ」の場合には、ステップＡ７を経由しないで、直接ステップＡ１に戻る。

また、ステップＡ１において、選択スイッチ判定手段において、「ＮＯ」、即ち、選択がなされない場合、表示球の消去処理を行い処理を終了する表示球の消去処理手段（ステップ１０）を有している。

図３において、表示球による選択スイッチ判定手段によるステップＡ１で表示球による選択がオンになった場合は、表示球の表示処理手段は、グラフィックスディスプレイ上の分子構造に、分子の中心を表示球の中心とし、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の各軸に対して分子を構成する原子の分布幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を半径とする表示球を表示する（ステップＡ２）。

表示球の形状変更処理手段は、ステップＡ３において、球の中心位置変更イベントループと球の半径変更イベントループとを備えている。

ステップＡ３のステップＡ３１１において、球の中心位置変更イベントループによって、目的とする中心位置を変更する。たとえば、指定したい座標値を知っている場合は、直接座標値を入力する（イベント（ａ））。

中心の部分をグラフィックスディスプレイ上で選択できない場合は、移動方向ボタンを押すことで変更する（イベント（ｂ））。

中心部分の残基名が既知の場合は、残基リストで選択することで、指定した残基の中心が表示球の中心として設定される（イベント（ｃ））。

原子の重なり表示がなくマウスで目的とする特定部分の選択が可能な場合は、グラフィックスディスプレイ上で直接座標を選択する（イベント（ｄ））。

マウスによる指定単位は、原子・残基・２次構造・ペプチド鎖単位のいずれかを選択する。

これらのイベント処理によって、表示球の中心の座標値を設定すると、表示球の中心移動処理手段によって、グラフィックスディスプレイ上の中心が移動する（ステップＡ３１２）。

一方、球の半径変更イベントループによって、ステップＡ３２１で、表示球の半径を変更する処理を行う。

指定したい半径の値が既知の場合は、直接半径値を入力する（イベント（ｅ））。

グラフィックスディスプレイ上の表示球で確認しながら半径を変更する場合は、半径を拡大または縮小するボタンを押すことで変更する（イベント（ｆ））。

また、拡大／縮小幅を変更することもできる。これらの処理によって、表示球の半径を設定すると、表示球の半径変更処理手段によって、グラフィックスディスプレイ上の半径が変更される（ステップＡ３２２）。

次に、球の表示範囲イベントループによって、ステップＡ４で、ステップＡ３１１やステップＡ３２１で変更した表示球に対して、その球の内側を選択対象とするか外側を対象とするかを指定する。

選択した部分の構造の選択状態表示処理手段によって、グラフィックスディスプレイ上で、選択対象として指定した部分が選択状態になる（ステップＡ５）。

選択した部分を確認する場合は、選択部分の非表示プレビュー選択手段によって、ステップＡ６で表示プレビューの機能を実行する。

表示プレビューをした場合（ＹＥＳ）、その部分が、選択部分の一時的非表示手段によって一時的に非表示になる（ステップＡ７）。

プレビューの結果、選択部分を修正する場合は、再度ステップＡ１からＡ６の操作を行う。

目的の選択が終了した場合は、表示球による選択スイッチ判定手段によって、表示球による選択スイッチをオフにすると、表示球は消えるが、選択状態は保持される。

次に、図１、図２および図３を参照して本発明の実施の形態による生体高分子の部分選択制御装置の動作について詳細に説明する。

図１に示すように、まず、分子データ入力部１でデータが読み込まれ、グラフィックディスプレイ上に分子構造が表示される。

次に、選択処理部２において、表示球による選択部２１で表示球の中心位置と半径を設定し、たとえば、表示球の内側を選択する（図３のステップＡ１〜Ａ７）。

さらに、残基リスト選択部２２で表示球の半径より少し外側の部分を選択する。さらに、マウス選択部２３で水素原子など特定部分をマウスで選択する。これらの選択操作中に、方向設定部３を使って任意の方向に視点を変更することができる。

目的の座標の選択終了後、選択部分の表示制御部４で、選択部分を非表示にする処理を行う。

図４は本発明の第１実施の形態による部分選択制御装置によって表示されたディスプレイ上に示された図である。図４に示すように、例えば、たんぱく質と低分子を含むデータを読み込んだ場合、図３の表示球による選択スイッチ判定手段（ステップＡ１）で表示球による選択スイッチをオンにすると、ワイヤで表示される表示球が分子構造に重なって表示される。次に、表示球の形状変更処理手段において、球の中心位置変更イベントループ手段（ステップＡ３１１）のイベント（ｄ）で、低分子の注目する原子を中心座標として設定する。

次に、球の変更イベントループ手段（ステップＡ３２１）で、低分子および、残基の活性部位が表示球に入るように表示球の半径を変更する。

さらに、ステップＡ４で球の外側を選択し、ステップＡ６の選択部分の非表示プレビューをオンにすることで、球の内部だけの分子がグラフィックディスプレイに表示される。

（第２実施の形態）
図５は、本発明の第２実施の形態による部分選択制御装置の構成を示すブロック図である。図６は図５の選択部分の処理部本の動作を示す流れ図である。図７は本発明の第２実施の形態による部分選択制御装置によって表示されたディスプレイ上に示された図である。

図５を参照すると、本発明の第２実施の形態による部分選択制御装置は、図１及び図２に示された選択部分の表示制御部４に変えて選択部分の処理部６を有する点で異なる。

この選択部分の処理部６は、部分的なモデル及び色の内の少なくとも一方を変更する部分的なモデルや色変更部６１、部分的なアノテーション表示部６２、座標データの切り出し部６３、及び計算方法の設定部６４とを備えている。

本発明の第２実施の形態による部分選択制御装置について、図１及び図２の表示制御部４から選択部分の処理部６に変えた部分についてのみ説明する。それ以外の説明は省略する。

図６において、選択部分が存在するか否か判断される（ステップＡ８）。選択部分処理部は、選択部分が存在する場合（ＹＥＳ）は、モデル及び色の内の少なくとも一方を変更する変更イベントを行うモデルや色変更イベント処理段階（ステップＡ９１）、アノテーション表示イベントを行うアノテーション表示イベント処理段階（ステップＡ９２）、座標データの切り出しイベントを行う座標データの切り出しイベント処理段階（ステップＡ９３）、計算方法の設定イベントを行う計算方法の設定イベント処理段階（ステップＡ９４）の夫々の処理を実施し、選択状態を解除する。

モデルや色変更イベント処理段階（ステップＡ９１）においては、選択した部分を指定したモデルや色に変更する。

アノテーション表示イベント処理段階（ステップＡ９２）では、選択した部分のみ指定した書式でアノテーションを表示する。

座標データの切り出しイベント処理段階（ステップＡ９３）では、選択した部分のみの座標データを作成しファイルに保存する。

計算方法の設定イベント処理段階（ステップＡ９４）では、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入する。

選択した部分をモノクロ色に変更した例が図７である。

以上説明したように、従来においては、複雑なたんぱく質の内部を表示するためには、視点変更などにより重なり表示を発生させないようにした後、分子の外側の領域を非表示にしていく作業を繰り返す必要があった。

本発明では、複雑なたんぱく質の内部を表示球などで視覚的に確認しながら表示球の中心座標や半径を変更して、部分選択することができ、短時間で、内部を確認することができる。その理由は、画面上の操作に加えて、座標値による指定や残基リストによる指定など、複数の選択手段を提供しているためである。

また、一般に、たんぱく質と低分子を含むデータを読み込んだ場合、活性中心に着目して、部分的な構造の表示が行われる。このとき、活性中心は特定の中心からある一定半径の距離が対応する部分であることが多い。したがって、本発明を実施することで、容易に中心の指定および特定半径の座標を切り出すことができる。

また、モデリング終了後コンピュータシミュレーションを行うとき、活性中心部の分子構造と活性中心部の外側の分子構造について、異なる計算手法を設定することが頻繁に行われる。このため、活性中心を除いた部分の座標情報が必要な場合が多い。本発明の実施の形態では、表示球の内側と外側を切り替える仕組みを提供しているため、目的によって、活性中心のみの座標データを作成したり、外側だけの座標データを容易に作成したりすることができる。

さらに、本発明の実施の形態では、表示球による選択領域の設定以外に、残基リストによる選択やグラフィックスディスプレイ上のマウス操作による選択機能も提供しているため、正確な座標選択を行うことができる。

また、本発明の実施の形態においては、表示球の中心座標の指定方法として、数値による制御、ボタンによる制御、残基リストからの選択、マウスによる選択と、複数の選択方法が可能なため、様々な形状のたんぱく質の内部の選択に対応することができる。

さらに、本発明の実施の形態においては、選択操作中は視点方向を変更することができるため、常に選択部分を正確に確認でき、やり直し操作が少なくなり、選択操作が容易になるという利点を有する。

本発明によれば、たんぱく質等の生体高分子を部分的に表示することができるので、製薬や、合成など生体高分子の部分的な構造解析を必要とするあらゆる分野に適用される。

本発明の第１実施の形態による生体高分子の部分選択制御装置の構成を示すブロック図である。 図１の表示球による選択部２１の詳細ブロック図である。 図２の表示球による選択部２１の動作を示す流れ図である。 本発明の第１実施の形態による部分選択制御装置によって表示されたディスプレイ上に示された図である。 本発明の他の実施の形態による部分選択制御装置の構成を示すブロック図である。 図５の選択部分の処理部の動作を示す流れ図である。 本発明の第２実施の形態による部分選択制御装置によって表示されたディスプレイ上に示された図である。

符号の説明

１ 分子データ入力部
２ 選択処理部
３ 方向設定部
４ 選択部分の表示制御部
５ 表示処理部
６ 選択部分の処理部
１０ 部分選択制御装置
１１ 部分選択制御装置
２１ 表示球による選択部
２２ 残基リスト選択部
２３ マウス選択部
２１１ 表示球の中心の設定部
２１２ 表示球の半径の変更部
２１３ 選択対象の変更部
６１ 部分的なモデルや色変更部
６２ 部分的なアノテーション表示部
６３ 座標データの切り出し部
６４ 計算方法の設定部

Claims (27)

1. 生体高分子のデータを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更するとともに、前記選択処理部に基づいて選択部分を非表示または表示処理を行いグラフィックディスプレイ上に表示する表示部とを備え、前記選択処理部は、表示フレームによる選択部と、残基リストを選択する残基リスト選択部と、マウスによって選択するマウス選択部とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
2. 請求項１に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームによる選択部は、表示フレームによって選択するか否かを選択する選択スイッチ判定手段と、前記選択スイッチ判定手段によって選択がなされた場合に、表示フレームを表示処理するための手段と、前記表示フレームの形状変更を変更する形状変更処理手段と、前記表示フレームの表示範囲のイベント処理手段と、前記選択した部分の構造の選択状態表示処理手段と、選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行うと判断した場合に、選択部分を一時的に非表示し、再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行わないと判断した場合に再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記表示フレームによる選択スイッチ判定をする手段が選択スイッチ判定を行わない場合に、表示フレームの消去処理を行う手段とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
3. 請求項２に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームの形状変更処理手段は、表示フレームの中心位置の変更イベントを検出し、変更イベントに応じて、表示後に前記表示フレームの中心移動処理を行う手段と、表示フレームの寸法変更イベントを検出し、変更イベントに応じて前記表示フレームの寸法変更処理を行う手段とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
4. 請求項３に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームの中心位置の変更イベントは、中心位置の座標軸が変更されたこと、移動方向のボタンが押されたこと、残基リストから一部の残基が選択されたこと、マウスにより分子構造の一部が選択されたことを含み、前記表示フレームの寸法変更イベントは、寸法が変更されたこと、拡大／縮小ボタンが押されたことを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
5. 請求項１に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示部は前記選択処理部に基づいて選択部分の表示処理を行う選択部分の処理部を備え、前記選択部分の処理部は、部分的変更イベントによって処理動作する部分的に変更を行う変更部と、アノテーション表示イベントによって処理動作する部分的なアノテーション表示部と、座標データの切り出しイベントによって処理動作する座標データの切り出し部と、計算方法の設定イベントによって処理動作する計算方法の設定部とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
6. 請求項５に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記選択部分の処理部は、選択部分が存在するか否かを判断する手段を備え、選択部分が存在する場合に選択部分の処理部が動作することを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
7. 請求項５に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記部分的変更イベントは、分子構造モデルを指定すること、色を指定することを含み、前記アノテーション表示イベントは、選択が原子のときは座標名、残基のときは残基名を表示し、選択状態解除することを含み、前記座標データの切り出しイベントは、選択した部分のみ座標データを作成し、ファイルに保存し、選択状態を解除することを含み、前記計算方法の設定イベントは、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入し、選択状態を解除することを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
8. 請求項１乃至７の内のいずれか一つに記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームは、球を含む楕円体であり、前記表示フレームの寸法は、前記中心位置を中心にした半径によって設定されることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
9. 請求項８に記載の生体高分子の部分選択制御装置において、前記表示フレームは、表示される分子の中心を表示楕円体の中心とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対して、分子を構成する原子の分子幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を最小半径とすることを特徴とする生体高分子の部分選択制御装置。
10. データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更するとともに、前記選択処理部にもとづいて、前記選択部分を非表示又は非表示にする処理を行い、グラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備えた生体高分子の部分選択制御装置の前記処理部にコンピュータに生体高分子の部分選択制御として機能させるプログラムにおいて、表示フレームによる選択部と、残基リストを選択する残基リスト選択部と、マウスによって選択するマウス選択部として動作する機能を備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
11. 請求項１０に記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームによる選択部は、表示フレームによって選択するか否かを選択する選択スイッチ判定手段と、前記選択スイッチ判定手段によって選択がなされた場合に、表示フレームを表示処理するための手段と、前記表示フレームの形状変更を変更する形状変更処理手段と、前記表示フレームの表示範囲のイベント処理手段と、
    前記選択した部分の構造の選択状態表示処理手段と、選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行うと判断した場合に、選択部分を一時的に非表示し、再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行わないと判断した場合に再び表示球による選択スイッチ判定手段にフィードバックする手段と、前記表示フレームによる選択スイッチ判定をする手段が選択スイッチ判定を行わない場合に、表示フレームの消去処理を行う手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
12. 請求項１１に記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームの形状変更処理手段は、表示フレームの中心位置の変更イベントを検出し、変更イベントに応じて、表示後に前記表示フレームの中心移動処理を行う手段と、表示フレームの寸法変更イベントを検出し、変更イベントに応じて前記表示フレームの寸法変更処理を行う手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
13. 請求項１２に記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームの中心位置の変更イベントは、中心位置の座標軸が変更されたこと、移動方向のボタンが押されたこと、残基リストから一部の残基が選択されたこと、マウスにより分子構造の一部が選択されたことを含み、前記表示フレームの寸法変更イベントは、表示フレームの寸法が変更されたこと、拡大／縮小ボタンが押されたことを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
14. データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更するとともに前記選択部分を表示又は非表示を行い、グラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備え、前記表示部は前記選択部分を表示処理を行う選択部分の処理部を備えた生体高分子の部分選択制御装置の前記選択部分の処理部にコンピュータに生体高分子の部分選択制御として機能させるプログラムにおいて、部分的な変更イベントによって動作する変更手段と、アノテーション表示イベントによって動作する部分的なアノテーション表示手段と、座標データの切り出しイベントによって動作する座標データの切り出し手段と、計算方法の設定イベントによって動作する計算方法の設定手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
15. 請求項１４に記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記選択部分の処理部は、選択部分が存在するか否かを判断する手段を備え、選択部分が存在する場合に選択部分の処理部が動作する機能を有することを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
16. 請求項１５に記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記部分的変更部イベントは、分子構造モデルを指定すること及び色を指定することを含み、前記アノテーション表示イベントは選択が原子のときは座標名、残基のときは残基名を表示し、選択状態を解除することを含み、前記座標データの切り出しイベントは、選択した部分のみ座標データを作成し、ファイルに保存し、選択状態解除を含み計算方法の設定イベントは、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入し、選択状態を解除することを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
17. 請求項１０乃至１６の内のいずれか一つに記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームは、球を含む楕円体であり、前記表示フレームの寸法は、前記中心位置を中心にした半径によって設定されることを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
18. 請求項１７に記載の生体高分子の部分選択制御プログラムにおいて、前記表示フレームは、表示される分子の中心を表示楕円体の中心とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対して、分子を構成する原子の分子幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を最小半径とすることを特徴とする生体高分子の部分選択制御プログラム。
19. データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更し、前記選択処理部に基づいて前記選択部分を非表示する処理を行うとともにグラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備えた生体高分子の部分選択制御装置の前記選択処理部による生体高分子の部分選択制御方法において、
    前記選択の処理部の選択処理は、表示フレームによる選択段階と、残基リストを選択する残基リスト選択段階と、マウスによって選択するマウス選択段階とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
20. 請求項１９に記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームによる選択段階は、表示フレームによって選択するか否かを選択する選択スイッチ判定段階と、前記選択スイッチ判定段階によって選択がなされた場合に、表示フレームを表示処理するための段階と、前記表示フレームの形状変更を変更する形状変更処理段階と、前記表示フレームの表示範囲のイベント処理段階と、
    前記選択した部分の構造の選択状態表示処理段階と、選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する段階と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する手段が非表示プレビューを行うと判断した場合に、選択部分を一時的に非表示し、再び表示球による選択スイッチ判定段階にフィードバックする段階と、前記選択部分を非表示プレビューを行うか否か判断する段階が非表示プレビューを行わないと判断した場合に再び表示球による選択スイッチ判定段階にフィードバックする段階と、前記表示フレームによる選択スイッチ判定をする段階が選択スイッチ判定を行わない場合に、表示フレームの消去処理を行う段階とを有することを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
21. 請求項２０に記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームの形状変更処理段階は、表示フレームの中心位置の変更イベントを検出し、変更イベントに応じて、表示後に前記表示フレームの中心移動処理を行う手段と、表示フレームの寸法変更イベントを検出し、変更イベントに応じて前記表示フレームの寸法変更処理を行う手段として機能することを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
22. 請求項１２に記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームの中心位置の変更イベントは、中心位置の座標軸が変更されたこと、移動方向のボタンが押されたこと、残基リストから一部の残基が選択されたこと、マウスにより分子構造の一部が選択されたことを含み、前記表示フレームの寸法変更イベントは、表示フレームの寸法が変更されたこと、拡大／縮小ボタンが押されたことを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
23. データを読み込み、グラフィックディスプレイ上に分子構造を表示するための分子データ入力部と、表示する平面又は立体をなす表示フレームの中心位置と、表示フレームの寸法を設定し、前記表示フレームによって区画される空間部分を選択する操作を行う選択処理部と、任意の方向に視点を変更し、前記選択処理部に基づいて、前記選択部分を表示する処理を行うとともに、グラフィックディスプレイ上に表示する処理を行う表示部とを備え、前記表示部は、前記選択処理部に基づいて選択部分を表示する選択部分の処理部とを備えた部生体高分子の部分選択制御装置の前記選択部分の処理部による生体高分子の部分選択制御方法において、前記選択部分の処理部の選択部分の処理段階は、
    部分的な変更イベントによって動作する部分的変更段階と、アノテーション表示イベントによって動作する部分的なアノテーション表示段階と、座標データの切り出しイベントによって動作する座標データの切り出し段階と、計算方法の設定イベントによって動作する計算方法の設定段階とを備えていることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
24. 請求項２３に記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記選択部分の処理段階の前に、選択部分が存在するか否かを判断する段階を有していることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
25. 請求項２４に記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記モデルや色変更部イベントは、分子構造モデルを指定すること、色を指定することを含み、前記アノテーション表示イベントは、選択が原子のときは座標名、残基のときは残基名を表示し、選択状態を解除することを含み、前記座標データの切り出しイベントは、選択した部分のみ座標データを作成し、ファイルに保存し、選択状態を解除することを含み、前記計算方法の設定イベントは、選択した部分に対して、指定した計算方法を設定し、計算投入し、選択状態を解除することを含むことを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
26. 請求項１９乃至２５の内のいずれか一つに記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームは、球を含む楕円体であり、前記表示フレームの寸法は、前記中心位置を中心にした半径によって設定されることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。
27. 請求項２６に記載の生体高分子の部分選択制御方法において、前記表示フレームは、表示される分子の中心を表示楕円体の中心とし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対して、分子を構成する原子の分子幅の一番小さい幅の軸の１／２の値を最小半径とすることを特徴とする生体高分子の部分選択制御方法。