JPH08112099A - Method for analyzing base sequence of nucleic acid, molecular structure or the like of protein and analytical apparatus - Google Patents

Method for analyzing base sequence of nucleic acid, molecular structure or the like of protein and analytical apparatus

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JPH08112099A
JPH08112099A JP6275693A JP27569394A JPH08112099A JP H08112099 A JPH08112099 A JP H08112099A JP 6275693 A JP6275693 A JP 6275693A JP 27569394 A JP27569394 A JP 27569394A JP H08112099 A JPH08112099 A JP H08112099A
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Japan
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sample
molecule
reagent
nucleic acid
protein
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Akihiro Fujimura
明宏 藤村
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Abstract

PURPOSE: To provide both a method for analysis by which the base sequence of a DNA or an RNA of nucleic acid, an amino acid sequence, etc., of a protein can be analyzed in a simpler manner for a shorter period than those of a conventional method and an apparatus therefor. CONSTITUTION: A molecular reagent prepared by respectively binding a fluorescent substance molecule of an intrinsic color or a molecule in a shape discriminable with a present electron microscope, etc., to a molecule specifically bindable to various bases or amino acids constituting a molecule of a nucleic acid or a protein which is a sample is bound thereto and the base sequence of the nucleic acid, molecular structure, etc., of the protein are analyzed from the fluorescent color emitted from the resultant reagent molecule by collision of an electron beam or shape of the labeled molecule while detecting the shape of the sample molecule with the electron microscope, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は核酸の塩基配列や蛋
白質の分子構造等を直接映像化して解析する装置に関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for directly visualizing and analyzing a base sequence of a nucleic acid, a molecular structure of a protein and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】 従来、核酸の一種のDNAの塩基
配列を解析するには、まず、PCR法等により、多量の
同じDNA分子を造り、特定の塩基配列を検知し、その
部を切断する制限酵素で切断し、電気泳動にかけ、断片
を大きさ別に分けたデータを得、ついで、異なった制限
酵素で別の部位を切断し、同様のデータを得る事を反復
し、そのデータの蓄積から塩基配列を推論し、解析す
る。従って、数10個の塩基配列を解析するのにも、長
時間を要してきた。 蛋白質分子の構造を解析する場合
も、結晶化した後、X線回折像を取り、長時間をかけ、
その構造を解析する事等が行なわれてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to analyze the base sequence of a kind of nucleic acid, DNA, first of all, a large amount of the same DNA molecule is constructed by the PCR method, etc. Cleavage with an enzyme, electrophoresis, obtaining data by segmenting the fragments by size, then cleaving another site with a different restriction enzyme, and obtaining similar data was repeated. Infer and analyze sequences. Therefore, it has taken a long time to analyze several tens of nucleotide sequences. Also when analyzing the structure of a protein molecule, after crystallization, an X-ray diffraction image is taken, and a long time is taken.
Analysis of the structure has been performed.

【0003】最近、高倍率の電子顕微鏡や原子間力顕微
鏡を用い、DNA分子や蛋白質分子を映像化し、その塩
基配列や原子配列を短期間で解析しようとする研究も行
なわれているが、分解能の不足等のため、的確に解析す
る事に成功していない。
Recently, studies have been conducted to visualize DNA molecules and protein molecules using a high-magnification electron microscope or atomic force microscope and analyze their base sequences or atomic sequences in a short period of time. Due to lack of, etc., it has not succeeded in analyzing accurately.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 本発明は蛍光識別
型試薬や、形態識別型試薬を併用し、現段階の分解能
0.4nm前後の電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等を用い
て分子の映像を直接撮りながら、その塩基配列、その他
の原子団の存在位置を明らかにする方法や装置を得、更
に、その応用システムも得ようとするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention uses a fluorescence discrimination type reagent and a morphology discrimination type reagent together, and displays an image of a molecule using an electron microscope or an atomic force microscope with a resolution of about 0.4 nm at this stage. The objective is to obtain a method and device for clarifying the base sequence and other existing positions of the atomic groups while taking the image directly, and also to obtain the applied system thereof.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】 DNAは燐酸と5炭
糖(デオキシリボース)が交互に連なった鎖の糖部分
に、4種の核酸塩基、アデニン(A)、グアニン
(G)、チミン(T)、シトシン(C)のいずれか1個
が結び付いた長分子をなすが、本発明では、この分子中
の各塩基に相補的に結合し得る各塩基、あるいは、それ
らの誘導体等に、4種の異なった色の蛍光を発する蛍光
物質を結び付けた蛍光識別型分子試薬を結合させ、走査
型電子顕微鏡や、トンネル走査電子顕微鏡で、その微細
映像を撮りつつ、微細電子ビームや微細電流が1個の分
子試薬に衝突するごとに発生する蛍光を光電変換装置で
捕らえ、その色彩から試薬の種類、すなわち、DNA中
の塩基の種類を判定するか、4種の塩基分子に、現在の
電子顕微鏡ででも識別し得る形や大きさの異なった分子
を結び付けた形態識別型分子試薬を結合させ、種々の電
子顕微鏡や原子間力顕微鏡等でDNA分子と共に映像化
し、そのデータをコンピューターによる画像解析で判定
し、DNAの塩基配列を解析する。
[Means for Solving the Problems] DNA has four types of nucleobases, adenine (A), guanine (G), and thymine (T) in the sugar moiety of a chain in which phosphate and pentose (deoxyribose) are alternately linked. ) And cytosine (C) are bound to each other to form a long molecule. In the present invention, there are four types of bases capable of binding complementarily to each base in the molecule, or their derivatives, etc. Fluorescent substance that emits fluorescence of different colors is combined with a fluorescent discriminating type molecular reagent, and a fine electron beam or a fine electric current is generated while taking a fine image with a scanning electron microscope or tunnel scanning electron microscope. Fluorescence generated each time it collides with a molecular reagent is detected by a photoelectric conversion device, and the type of reagent, that is, the type of base in DNA is determined from the color, or four types of base molecules can be detected with the current electron microscope. But identifiable shape Morphology-identifying molecular reagents that combine molecules of different sizes and sizes are combined, visualized together with DNA molecules by various electron microscopes, atomic force microscopes, etc., and the data is judged by image analysis by a computer to determine the bases of DNA. Parse the sequence.

【0006】測定対象分子が蛋白質等である場合、その
表面の各部に同様の試薬を結合させ、分子中のどの部
に、どのような原子団が存在するかを電子顕微鏡等を用
いて判定する。これらの方法を本発明では基本にし、種
々のバリエーションを用いる。
When the molecule to be measured is a protein or the like, the same reagent is bound to each part of the surface, and which part of the molecule and what kind of atomic group exist are determined using an electron microscope or the like. .. The present invention is based on these methods, and various variations are used.

【0007】[0007]

【実施例】 図1は本発明を用いて調べるDNA1本
鎖・試薬付試料作製装置の平面図。図2はその縦断面図
である。1は箱形の紫外線照射装置。2はその前に置い
た透明合成樹脂製小水槽。3はその底面上に取り付けた
金属板電極。4はその上に乗せたニトロセルロース膜。
5は水槽の左壁に連なる給水管。6は水槽の底壁の右方
から下垂する排水コック。7は水槽の左壁の穴に刺した
先端が口径0.1μm程度のガラス管。8はその先端に
付着している1個の染色体。9は水槽の後壁内面に置い
たガラス製試料板。10はその表面に厚さ5nm程度の
金メッキ層をほどこす等して形成された、上下幅1mm
程度の透明電極である。
EXAMPLES FIG. 1 is a plan view of a sample preparation device for a single-stranded DNA / reagent to be investigated using the present invention. FIG. 2 is a vertical sectional view thereof. 1 is a box-shaped UV irradiation device. 2 is a small water tank made of transparent synthetic resin placed in front of it. 3 is a metal plate electrode mounted on the bottom surface. 4 is a nitrocellulose membrane placed on it.
5 is a water supply pipe connected to the left wall of the aquarium. 6 is a drain cock that hangs down from the right side of the bottom wall of the aquarium. 7 is a glass tube with a tip of about 0.1 μm pierced into the hole on the left wall of the water tank. 8 is one chromosome attached to the tip. 9 is a glass sample plate placed on the inner surface of the rear wall of the water tank. Reference numeral 10 denotes a top and bottom width of 1 mm, which is formed by applying a gold plating layer having a thickness of about 5 nm on the surface.
It is a transparent electrode.

【0008】ガラス管7内に水等をつめ、ミクロマニュ
ピュレーター等を用いて白血球その他の細胞核に刺し、
管内を陰圧にし、1個の染色体を吸引し、細胞外に引き
出す等して、ガラス管7の先端に染色体8を付着させ、
水槽2の穴に刺し、図の状態にする。図示しない吸水装
置のチューブを給水管5につなぎ、水槽2内に蛋白分解
酵素を含む水溶液を徐々に送り込み、染色体を構成する
核蛋白のヒストン等の蛋白質を溶解し、洗い流す。この
時、排水はコック6を経て、水槽外に出る。
The glass tube 7 is filled with water and the like, and the white blood cell and other cell nuclei are stabbed by using a micromanipulator or the like,
Negative pressure is applied to the inside of the tube, and one chromosome is aspirated and pulled out of the cell to attach the chromosome 8 to the tip of the glass tube 7,
Puncture into the hole of the water tank 2 and make the state shown in the figure. A tube of a water absorbing device (not shown) is connected to the water supply pipe 5, and an aqueous solution containing a proteolytic enzyme is gradually fed into the water tank 2 to dissolve and wash away proteins such as histones, which are nuclear proteins constituting chromosomes. At this time, drainage goes out of the water tank through the cock 6.

【0009】ついで、DNA2本鎖を変性させ、二つの
1本鎖に分ける作用のあるアルカリと、1本鎖DNAを
直線化する作用のある尿素を含む水溶液を給水管5から
水槽2内に徐々に送り込み、暗視野にし、紫外線照射装
置1から、水槽中に紫外線を照射しDNAから出る蛍光
を弱拡大の顕微鏡で見ながら、細い解剖針等を用い、1
本のDNA鎖をからめ取り、1本のみ水槽内に残す。
Then, an aqueous solution containing an alkali having the function of denatured the double-stranded DNA to divide it into two single-strands and a urea having the function of linearizing the single-stranded DNA is gradually introduced from the water supply pipe 5 into the water tank 2. To a dark field, and irradiate ultraviolet light from the UV irradiation device 1 into the water tank to observe the fluorescence emitted from the DNA with a slightly magnified microscope, using a thin dissecting needle, etc.
Twist the DNA strand of the book and leave only one in the aquarium.

【0010】残る1本鎖の途中がガラス管7の先端に付
着している場合には、解剖針等を用いて、その一端をガ
ラス管の先端に付着させる。その際、ガラス管から水を
噴き出したり、吸い込んだりし、DNA鎖の脱着を図っ
てもよい。ついで、尿素のみを含む水溶液を吸水管5か
ら流し、ニトロセルロース膜4に接するまでガラス管7
の先端を下げ、DNAの直鎖を流れの方向に向け、か
つ、ニトロセルロース膜に付着(ブロッティング)させ
る。
When the remaining single chain is attached to the tip of the glass tube 7, one end thereof is attached to the tip of the glass tube by using a dissecting needle or the like. At this time, water may be spouted or sucked from the glass tube to attempt desorption of the DNA chain. Then, an aqueous solution containing only urea is caused to flow from the water absorption tube 5 until the glass tube 7 is contacted with the nitrocellulose membrane 4.
The tip of the DNA is lowered, the straight chain of DNA is directed in the flow direction, and the DNA is attached (blotted) to the nitrocellulose membrane.

【0011】次に給水管5から純水を流し、アルカリ・
尿素液を洗い流し、更に、次に記す試薬を含む水溶液を
送り込む。DNA鎖は、アデニン(A)、グアニン
(G)、チミン(T)、シトシン(C)の4種のDNA
塩基のいずれか1分子が、1個の5炭糖(デオキシリボ
ーす)につながったヌクレオシドに、更に1個の燐酸基
がつながったヌクレオチド分子が多数、各分子の燐酸基
が隣接部の糖につながって形成された長分子で、各ヌク
レオチド間の幅は0.5nm程度である。
Next, pure water is made to flow from the water supply pipe 5 to remove alkali.
The urea solution is washed away, and then an aqueous solution containing the reagent described below is fed. DNA chains are four types of DNA: adenine (A), guanine (G), thymine (T), and cytosine (C).
One molecule of any of the bases is a nucleoside linked to one 5-carbon sugar (deoxyribose), and many nucleotide molecules are linked to a single phosphate group. It is a long molecule formed by connecting them, and the width between each nucleotide is about 0.5 nm.

【0012】このDNAの各塩基に結び付ける試薬分子
も、その程度より大きくない事。4種の塩基のいずれか
に選択的に結び付く事。その試薬が何であるかを異なっ
た色の蛍光を発して(または識別可能な形態をしてい
て)識別し得る事。等の条件を満たせば、どんな物でも
よいが(核酸塩基の誘導体が用い易い)ここでは、次の
ような物を用いる事とする。
The reagent molecule that binds to each base of this DNA must also be no larger than that. To selectively bind to any of the four bases. To be able to identify what the reagent is by emitting different colors of fluorescence (or in a distinguishable form). Any substance may be used as long as the above conditions are satisfied (a nucleic acid base derivative is easy to use). Here, the following substances are used.

【0013】DNA上の塩基AにはT(またはRNA塩
基のウラシル・U)、GにはC、TにはA、CにはGが
相補的に選択 的に結合するので、これら塩基のいずれ
か1分子、それに5炭糖1個が結び付いたヌクレオシド
分子、更に燐酸基が付いたヌクレオチド分子のいずれか
を用い、分子の末端、または分子中のどこかに、塩基の
種類に対応した色彩の蛍光を発する蛍光物質分子を結び
付けた物を用いる。
Any of these bases on the DNA can be complementarily and selectively bound to T (or uracil / U of RNA base), C to G, A to T, and G to C. Either one molecule, a nucleoside molecule with one 5-carbon sugar attached to it, or a nucleotide molecule with a phosphate group is used, and at the end of the molecule or somewhere in the molecule, the color corresponding to the type of base is used. The thing which couple | bonded the fluorescent substance molecule which emits fluorescence is used.

【0014】ここでは、ヌクレオチドの糖の炭素骨格に
付いている1個の水素を置換し、塩基Aの物には赤い蛍
光を発する物(ローダミン−イソチオシアネイト等)、
Gには黄、Tには緑、Cには青の蛍光物質を結び付けた
試薬を用いる。この4種の試薬を含む水溶液を給水管5
から送り込み、試薬を試料DNAに結合させる。
Here, one hydrogen attached to the carbon skeleton of the sugar of the nucleotide is replaced, and the substance of base A emits red fluorescence (rhodamine-isothiocyanate, etc.),
A reagent in which a fluorescent substance of yellow is used for G, green for T, and blue for C is used. An aqueous solution containing these four types of reagents is supplied to the water supply pipe 5
And bind the reagent to the sample DNA.

【0015】ついで、給水管5から純水を送り、余分な
試薬を洗い流し、図示しない電源の負極に連なるリード
線を電極3に接触させ、正極を透明電極10に接触させ
ると、透析膜等にも用いる微孔を有するニトロセルロー
ス膜4に微弱電流が流れ、かつ、電極間の電場に引か
れ、負荷電の試料分子は水流で直線化したまま、電気泳
動により、電極10に到り、それに付着する。
Then, pure water is sent from the water supply pipe 5 to wash away excess reagent, a lead wire connected to a negative electrode of a power source (not shown) is brought into contact with the electrode 3, and a positive electrode is brought into contact with the transparent electrode 10 to form a dialysis membrane or the like. A weak current flows through the nitrocellulose membrane 4 having micropores which is also used and is attracted by the electric field between the electrodes, and the negatively charged sample molecules reach the electrode 10 by electrophoresis while being linearized by the water flow. Adhere to.

【0016】その際、DNAの移動に合わせ、水槽2の
左壁の穴を支点としてガラス管7を回転させる等し、ガ
ラス管の先端を移動させ、電極10に到れば、管内の水
を噴出させる等して、試料DNAを離す。なお、1個の
染色体のDNAを切断せずに伸ばせば、数cm以上に及
ぶ事になるので、適当な制限酵素で数mmに分断し、各
切断端の塩基配列に適合する短いDNAやRNAのプロ
ーブを取り付けた多数のガラス管や金属針を用い、それ
ぞれにDNA断片をつなぎ、試薬で染め、水槽から引き
上げ、1個ずつ別個の透明電極付ガラス製試料板9に付
着させてもよい。(RNA等のプローブをこの透明電極
に取り付けておいてもよい。) また、DNAは紫外線照射で弱い蛍光を発するが、予
め、後に離し易いDNA鎖の燐酸基の部分に結合する蛍
光色素等で染色しておき、透明電極に付着した後、酸や
アルカリ水溶液を作用させる等して、DNA鎖から色素
を離してもよい。
At that time, according to the movement of DNA, the glass tube 7 is rotated around the hole in the left wall of the water tank 2 as a fulcrum to move the tip of the glass tube, and when the electrode 10 is reached, the water in the tube is removed. The sample DNA is released by jetting or the like. If you extend the DNA of one chromosome without cutting it, it will reach several cm or more, so divide it into several mm with an appropriate restriction enzyme, and use short DNA or RNA that matches the nucleotide sequence of each cut end. It is also possible to use a large number of glass tubes or metal needles to which the probes of (1) are attached, connect the DNA fragments to each, dye with a reagent, pull up from the water tank, and attach each one to a separate glass sample plate 9 with a transparent electrode. (A probe such as RNA may be attached to this transparent electrode.) In addition, DNA emits weak fluorescence upon irradiation with ultraviolet light, but it may be a fluorescent dye or the like that binds to the phosphate group portion of the DNA chain that is easily released later. After dyeing and adhering to the transparent electrode, the dye may be separated from the DNA chain by reacting with an acid or alkaline aqueous solution.

【0017】試料DNAに試薬を結合させる際、DNA
合成酵素やATPも存在させておき、ヌクレオチド型の
試薬が試料DNAに相補的に対合し、更に重合し、一つ
ながりになるようにしてもよい。顕微鏡付テレビカメ
ラ、サーボモーター付マニュピュレーター、電磁弁付パ
イプライン、薬液供給装置、コンピューター等から成る
自動装置で、それらの操作を行なう事が望ましい。
When the reagent is bound to the sample DNA, the DNA
Synthetic enzyme and ATP may also be made to exist so that the nucleotide type reagent complementarily pairs with the sample DNA and further polymerizes to form a single chain. It is desirable to perform these operations with an automatic device including a television camera with a microscope, a manipulator with a servomotor, a pipeline with a solenoid valve, a chemical solution feeder, a computer and the like.

【0018】電気泳動の際、透明電極10の左端と右端
の付近に、別の、やや高い正電圧をかけた電極を設け、
DNA鎖の両端を引っ張って引き伸ばしつつ(ガラス管
7からは離しておき、必要によっては尿素を用い)、電
気泳動してもよい。その際、一方の電極に近ずきすぎれ
ば、その電圧を弱める等の制御をする。時々、逆電圧を
かけ、近ずきすぎた部分を押しもどしてもよい。
At the time of electrophoresis, another electrode to which a slightly higher positive voltage is applied is provided near the left end and the right end of the transparent electrode 10,
Electrophoresis may be performed while pulling and stretching both ends of the DNA chain (separated from the glass tube 7 and using urea if necessary). At that time, if the electrode is too close to one of the electrodes, the voltage is controlled to be weakened. From time to time, reverse voltage may be applied to push back the part that is too close.

【0019】この試料板9を普通の走査電子顕微鏡、ま
たは走査トンネル電子顕微鏡と、蛍光の検出装置を含む
システムにかけて、試料のDNA塩基配列を解析する。
図3は本発明を実施した走査電子顕微鏡(SEM)式D
NA塩基配列解析装置の平面図。図4はその電子顕微鏡
部に真空容器をかぶせた場合の縦断正面図。図5はコン
ピューター等の縦断左側面図である。
The sample plate 9 is applied to a system including an ordinary scanning electron microscope or a scanning tunneling electron microscope and a fluorescence detector to analyze the DNA base sequence of the sample.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) type D embodying the present invention.
The top view of NA base sequence analyzer. FIG. 4 is a vertical sectional front view of the electron microscope section covered with a vacuum container. FIG. 5 is a vertical left side view of a computer or the like.

【0020】11は固定台。12はその上に取り付けた
試料板駆動装置で、試料板9が差し込まれており、それ
をX・Y・Z軸方向に駆動するパルスモーター等の機構
と、透明電極10に電圧をかける回路が内蔵されてい
る。13は試料板の透明電極10上に付着している前述
の蛍光識別型分子試薬付の試料DNA。14は固定台上
に取り付けた支柱。15はそれに取り付けた走査型電子
顕微鏡で、電子銃から出た電子ビームを0.4mm程度
の微小焦点にしぼる電子レンズや、その焦点をX・Y軸
方向に駆動する偏向電極等を内蔵している。16は試料
板駆動装置12の右面にはめ込んだ光学顕微鏡付テレビ
カメラ。17はその付属光源。18はその右方のカラー
ホトンカウンター。19はその上面に取り付けたレン
ズ。20、21は内部のダイクロイックミラー。22、
23、24はそれぞれ青、緑、赤の光に対応する高感度
光電子増倍管。25はそれらにかぶせた真空容器。26
は固定台とコンピューターをつなぐケーブルである。
11 is a fixed base. Reference numeral 12 is a sample plate driving device mounted thereon, in which the sample plate 9 is inserted, and a mechanism such as a pulse motor for driving the sample plate 9 in the X, Y, and Z axis directions and a circuit for applying a voltage to the transparent electrode 10 are provided. It is built in. Reference numeral 13 is the sample DNA with the above-mentioned fluorescent discrimination type molecular reagent attached on the transparent electrode 10 of the sample plate. 14 is a column mounted on a fixed base. Reference numeral 15 is a scanning electron microscope attached thereto, which has an electron lens for narrowing the electron beam emitted from the electron gun to a fine focus of about 0.4 mm and a deflection electrode for driving the focus in the X and Y axis directions. There is. Reference numeral 16 is a television camera with an optical microscope fitted on the right side of the sample plate driving device 12. 17 is the attached light source. 18 is a color photon counter on the right side. 19 is a lens attached to the upper surface. 20 and 21 are internal dichroic mirrors. 22,
23 and 24 are high-sensitivity photomultiplier tubes corresponding to blue, green, and red light, respectively. 25 is a vacuum container that covers them. 26
Is a cable that connects the fixed base and the computer.

【0021】27は制御用コンピューター。28はその
メインスイッチ。29はコンピューター上に置いた液晶
ディスプレイ。30はその上に置いた合成樹脂製溝付透
明板で、表面に深さ0.2mm、前後幅0.2mm程度
の横方向の溝が一定のピッチで、多数付いている(断面
の波形、波長、振幅は任意に選び得る。)31はその上
に置かれた透明合成樹脂から成るハンディーイメージス
キャナー。32はその上に取り付けた透明電極等を用い
たクリックスイッチ。33はスキャナーとコンピュータ
ーをつなぐケーブルである。
27 is a control computer. 28 is the main switch. 29 is a liquid crystal display placed on a computer. Reference numeral 30 designates a synthetic resin grooved transparent plate placed on it, and a large number of lateral grooves having a depth of 0.2 mm and a front-rear width of about 0.2 mm are formed at a constant pitch on the surface (corrugated section, The wavelength and amplitude can be selected arbitrarily.) 31 is a handy image scanner made of transparent synthetic resin placed on it. 32 is a click switch using a transparent electrode or the like mounted on it. A cable 33 connects the scanner and the computer.

【0022】図6はハンディーイメージスキャナー31
や立体イメージ入力装置等の拡大縦断面図である。3
4、35は透明材料から成る回転軸で、34は図示しな
いが、その回転角をディジタル信号に変換するエンコー
ダーにつながっている。36は両軸にかけられた合成樹
脂から成る透明エンドレスベルトで、その表面には、波
形透明板30の溝にかみ合う溝が付いている。37はテ
レビカメラで、ディスプレイ29からの光を、波形透明
板30とベルト36がかみ合って、平行透明板化した部
分を通して、非屈折・非散乱の光として、受け取る事が
できる。38は透明円板で、その下面は透明板30に接
している。39はその軸に連なるエンコーダーである。
FIG. 6 shows a handy image scanner 31.
FIG. 3 is an enlarged vertical cross-sectional view of a stereoscopic image input device and the like. Three
Reference numerals 4 and 35 are rotary shafts made of a transparent material, and 34 is connected to an encoder (not shown) for converting the rotary angle into a digital signal. Reference numeral 36 is a transparent endless belt which is made of a synthetic resin and is stretched around both shafts. Reference numeral 37 denotes a television camera, which can receive light from the display 29 as non-refractive / non-scattered light through a portion of the corrugated transparent plate 30 and the belt 36, which are made into parallel transparent plates. Reference numeral 38 denotes a transparent disc, the lower surface of which is in contact with the transparent plate 30. 39 is an encoder connected to the axis.

【0023】40はコンピューター27の前面に取り付
けた立体イメージ入力装置。41はその中に収めたテレ
ビカメラ。42は前上方に向かって斜めに光を出す光
源。43は後上方に向かって斜めに光を出す光源。44
は装置40の上を塞ぐ透明板。45はその上面の深さ1
mm程度の浅い凹み中に収められた水で、薄めた黒イン
ク。46はそれらの上を塞ぐ厚さ0.3mm程度の柔軟
な白色ゴム膜である。
Reference numeral 40 is a stereoscopic image input device attached to the front of the computer 27. 41 is a TV camera stored in it. 42 is a light source that emits light obliquely toward the upper front. 43 is a light source that emits light obliquely upward and rearward. 44
Is a transparent plate that covers the top of the device 40. 45 is the depth 1 of the upper surface
Black ink diluted with water stored in a shallow recess of about mm. Reference numeral 46 is a flexible white rubber film having a thickness of about 0.3 mm, which covers the above.

【0024】次にこのシステムの使用法や動作を説明す
る。まず、図示しない真空ポンプを用いて容器25内の
空気を抜き、高真空にし、メインスイッチ28を入れ、
コンピューター27を始動すると、以下の諸動作が行な
われる。光源17から出た紫外線を含む白色光で下方か
ら照らされ、試料DNA13が蛍光を発し、その映像が
テレビカメラ16で撮られ、コンピューター27を介し
て、ディスプレイ29の左半部に表示される。
Next, the usage and operation of this system will be described. First, using a vacuum pump (not shown), the air inside the container 25 is evacuated to a high vacuum, and the main switch 28 is turned on.
When the computer 27 is started, the following operations are performed. Illuminated from below by white light including ultraviolet rays emitted from the light source 17, the sample DNA 13 fluoresces, and its image is captured by the television camera 16 and displayed on the left half of the display 29 via the computer 27.

【0025】試料DNA13の右端が画面の中央から左
右にずれておれば、イメージスキャナー32を左右方向
に動かせば、円盤38が回転し、エンコーダー39で、
その回転角に比例した信号がコンピューター27に入
り、試料板駆動装置12中のモーターが動き、試料板9
が左右に動き、ずれが修正される。前後にずれておれ
ば、スキャナー31を前後に動かし、ベルト36を回
し、軸34、35が連動し、軸34に付いているエンコ
ーダーから回転角に比例した信号がコンピューター27
に入り、駆動装置12内のモーターが回り、試料板9が
前後に動き、ずれが修正される。
If the right end of the sample DNA 13 is displaced from the center of the screen to the left and right, the disk 38 is rotated by moving the image scanner 32 in the left and right direction, and the encoder 39 is used to rotate the disk 38.
A signal proportional to the rotation angle enters the computer 27, the motor in the sample plate driving device 12 moves, and the sample plate 9
Moves left and right, and the deviation is corrected. If it is shifted back and forth, the scanner 31 is moved back and forth, the belt 36 is rotated, the shafts 34 and 35 are interlocked, and a signal proportional to the rotation angle is output from the encoder attached to the shaft 34 to the computer 27.
Then, the motor in the drive unit 12 rotates, the sample plate 9 moves back and forth, and the deviation is corrected.

【0026】ついで、クリックスイッチ32を1回押す
と、コンピューター32が次のモードとして、ディスプ
レイ29の右半部の波形透明板30下に「スタート」と
「ストップ」の文字を2行にわたって表示する。これら
の文字は透明板29と、大部分が透明材料からできてい
るスキャナー31を通して、肉眼で、ほぼ見えるから
(スキャナー31の上面にカメラ37が捕らえた像を表
示する液晶ディスプレイを取り付けてもよい。)スキャ
ナー31を数cm持ち上げ、「スタート」の文字上に置
き、左から右に動かし、テレビカメラ37で読み取り、
コンピューター27に入力する。
Then, when the click switch 32 is pressed once, the computer 32 displays the letters "start" and "stop" in two lines below the corrugated transparent plate 30 in the right half of the display 29 in the next mode. . These characters are almost visible to the naked eye through the transparent plate 29 and the scanner 31 which is mostly made of a transparent material (a liquid crystal display for displaying an image captured by the camera 37 may be attached to the upper surface of the scanner 31. .) Lift the scanner 31 a few centimeters, place it on the letters "Start", move it from left to right, read it with the TV camera 37,
Input to the computer 27.

【0027】コンピューターからの指令で、固定台11
中の回路等が働き、透明電極10に正の高電圧がかか
り、カメラ16と光源17への通電が止まり、走査型電
子顕微鏡15から出た電子ビームの微小焦点が試料DN
A13の高さに結び、試料に当たって散乱された電子
は、電子顕微鏡の下端の正電極に吸収され、非散乱電子
は透明電極10に吸収される。
The fixed base 11 is instructed by the computer.
A circuit inside or the like works, a positive high voltage is applied to the transparent electrode 10, electricity to the camera 16 and the light source 17 is stopped, and the micro focus of the electron beam emitted from the scanning electron microscope 15 becomes a sample DN.
Electrons scattered at the sample due to the height of A13 are absorbed by the positive electrode at the lower end of the electron microscope, and non-scattered electrons are absorbed by the transparent electrode 10.

【0028】電子ビームの直径0.4nmの焦点は、周
期10KHz、振幅40nmで、手前から後に動き、そ
の1回のY軸走査がすむと、その0.2nm左側に次の
Y軸走査が行なわれ(重なり部を造りながら)、200
0回のY軸走査(1回のX軸走査、周期0.2秒)で、
面積40×400nm、200×2000=40万画素
の一つの画面を造る。(実効分解能は0.4nm程度) 散爛電子の強弱変化が濃淡になり、ディスプレイ29の
左半部に、右方に移動しながら表示され、梯子を半分に
切ったような形の試料DNA分子の像が現われる。
The focus of the electron beam having a diameter of 0.4 nm moves from the front to the back with a period of 10 KHz and an amplitude of 40 nm, and when one Y-axis scanning is completed, the next Y-axis scanning is performed 0.2 nm to the left. (While making the overlapping part), 200
With 0 times Y-axis scan (1 time X-axis scan, cycle 0.2 seconds),
Create one screen with an area of 40 × 400 nm and 200 × 2000 = 400,000 pixels. (The effective resolution is about 0.4 nm.) The intensity change of scattered electrons becomes light and dark, and it is displayed on the left half of the display 29 while moving to the right, and the sample DNA molecule is shaped like a ladder cut in half. Appears.

【0029】1回のX軸走査が終れば、試料板駆動装置
12が作動し、試料板9を右に400nm送る事を反復
する。この間、試料DNAの像が画面中央から、前後に
ずれかけると、コンピューター27が左動し、電子顕微
鏡15の偏向電圧を変えたり、駆動装置12が試料板9
を前後に動かす等して調節する。
When one X-axis scan is completed, the sample plate driving device 12 is activated and the sample plate 9 is fed to the right side by 400 nm, which is repeated. During this time, when the image of the sample DNA shifts back and forth from the center of the screen, the computer 27 moves to the left, the deflection voltage of the electron microscope 15 is changed, and the driving device 12 causes the sample plate 9 to move.
Adjust by moving back and forth.

【0030】このようにして映像化する際、電子ビーム
が試料DNA中の試薬分子に衝突すれば、 蛍光を発
し、透明電極10→試料板9→ホトンカウンターのレン
ズ19に入り、青色成分はダイクロイックミラー20で
反射されて光電子増倍管22に入り、緑色光はミラー2
1で反射されて、光電子増倍管23に入り、赤色光は光
電子増倍管24に入り、それぞれ、光量に比例した電流
パルスに変換され、コンピューター27に入力され、そ
の色が判定され、かつ、試薬の種類、すなわち、試薬分
子が付いているDNA鎖中の塩基の種類が特定される。
When an electron beam collides with a reagent molecule in the sample DNA during imaging in this way, it emits fluorescence and enters the transparent electrode 10 → the sample plate 9 → the lens 19 of the photon counter, and the blue component is dichroic. The green light is reflected by the mirror 20 and enters the photomultiplier tube 22, and the green light is reflected by the mirror 2.
The red light is reflected by 1 and enters the photomultiplier tube 23, and the red light enters the photomultiplier tube 24 and is converted into current pulses proportional to the amount of light, which are input to the computer 27, whose color is determined, and , The type of reagent, that is, the type of base in the DNA chain with the reagent molecule is specified.

【0031】コンピューター27は映像情報の解析によ
り、それが読み始めから、何番目の塩基であるかのデー
タと共に、塩基の種類のデータをメモリーに蓄えて行
き、データが一定量蓄れば、付属のハードディスク等に
転送する事を反復し、試料DNAの塩基配列解析を進め
て行く。上記のように、電子ビームを10KHzでY軸
走査し、X軸走査の切り替え時に各0.01秒を要する
とすれば、長さ1cmの試料DNAを解析するのに要す
る時間は10500秒(約3時間)を要する事になる。
The computer 27 stores the data of the type of the base in the memory together with the data of the number of the base from the beginning of reading by analyzing the image information, and if the data is stored in a certain amount, it is attached. It is repeated to transfer to a hard disk etc., and the base sequence analysis of the sample DNA is advanced. As described above, if the electron beam is scanned in the Y axis at 10 KHz and 0.01 seconds is required for switching the X axis scanning, the time required to analyze a sample DNA having a length of 1 cm is 10500 seconds (about It will take 3 hours).

【0032】試料DNAの左端まで解析が終ると、コン
ピューター27が自動的に判断し、「解析終了」と表示
するので、スキャナー31を「ストップ」の文字が見え
る波形透明板30上に置き、右に動かして読み込めば、
電子顕微鏡15の電源が切れ、固定台1中の電磁弁が開
き、容器25中に外気が入るので、容器を取りはずし、
試料板9を次の物に交換し、再び容器25をかぶせ、真
空にし、以下、前と同じ動作を反復する。
When the analysis is completed to the left end of the sample DNA, the computer 27 automatically judges and displays "Analysis completed". Therefore, the scanner 31 is placed on the corrugated transparent plate 30 where the characters "Stop" can be seen, and the right side. If you move it to
The electron microscope 15 is turned off, the solenoid valve in the fixed base 1 is opened, and the outside air enters the container 25. Therefore, remove the container,
The sample plate 9 is replaced with the next one, the container 25 is again covered, a vacuum is applied, and the same operation as before is repeated.

【0033】人間の30億塩基対あるDNAの前長を
1.5mとすれば、その全部を読み取る事(ゲノム解
析)に要する時間は約18.2日ですむ事になる。な
お、上記の場合、普通の透過型電子顕微鏡を用いれば、
同時に多数の試薬分子に電子が衝突し、一斉に蛍光を発
するので、1画素のホトンカウンターではもちろん、光
学顕微鏡付のテレビカメラ等を用いても、分解能が不足
し、発生源を分離識別できない。
Assuming that the length of human DNA having 3 billion base pairs is 1.5 m, it takes about 18.2 days to read the whole DNA (genome analysis). In the above case, using a normal transmission electron microscope,
Since electrons collide with a large number of reagent molecules at the same time and emit fluorescence all at once, the resolution is insufficient and the sources cannot be separated and identified not only by using a one-pixel photon counter but also by using a television camera with an optical microscope.

【0034】走査トンネル電子顕微鏡を用いる場合に
は、トンネル電流の印加電圧が低いので、低エネルギー
電子で蛍光を発する蛍光試薬を用い、その蛍光をキャッ
チし得るホトンカウンターを用いなければならない。
(あるいは、鉛直方向の強力な磁場をかけておき、電極
針と試料間に蛍光発生の可能な高めの印加電圧をかけ、
電極針から流れるトンネル電流や放電電流の直径が太く
なるのを防いでもよい。)原子間力顕微鏡では、分子試
薬に蛍光を発生させるための電圧や電流をかける事がで
きない。
When a scanning tunneling electron microscope is used, since the applied voltage of the tunnel current is low, it is necessary to use a fluorescent reagent that emits fluorescence with low-energy electrons and a photon counter that can catch the fluorescence.
(Alternatively, apply a strong magnetic field in the vertical direction and apply a high applied voltage that can generate fluorescence between the electrode needle and the sample.
The diameter of the tunnel current or the discharge current flowing from the electrode needle may be prevented from increasing. ) With an atomic force microscope, it is not possible to apply a voltage or current to generate fluorescence in a molecular reagent.

【0035】次に形態識別型分子試薬を用いる場合につ
いて記す。現在の高分解能電子顕微鏡を用いても、試料
支持膜その他に付着する酸素その他の不純物分子の影
響、分解能の不足等の理由で、DNA中の塩基の種類を
形の上から識別しがたいので、本発明では、明瞭にその
形や大きさを現段階の電子顕微鏡等でも識別し得る分子
試薬を用いる。
Next, the case of using the morphological discrimination type molecular reagent will be described. Even with the current high-resolution electron microscope, it is difficult to distinguish the type of base in DNA from the shape because of the influence of oxygen and other impurity molecules adhering to the sample support membrane and other factors and the lack of resolution. In the present invention, a molecular reagent whose shape and size can be clearly identified by an electron microscope at the present stage is used.

【0036】その試薬分子は4種のDNA塩基のいずれ
かに選択的に結合し得る事。分子の幅が大きすぎない
事。標識原子団が現在の電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等
で識別可能である事。等の条件を満たすものであれば、
何でもよいが、選択結合原子団としては、蛍光識別型の
場合と同様、ヌクレオシドや、ヌクレオチド、その誘導
体等が用い易い。
The reagent molecule is capable of selectively binding to any of the four DNA bases. The width of the molecule should not be too large. The labeled atomic group can be identified by the current electron microscope or atomic force microscope. If the conditions such as
As the selective binding atomic group, a nucleoside, a nucleotide, a derivative thereof, or the like can be easily used as the selective binding atomic group.

【0037】形態標識原子団としては、カルボン酸、ア
ルコール、その分子中の水素をハロゲン原子等で置換し
た物、その他が用い易い。例えば、アデニンを含むヌク
レオチドには何も結合させず、グアニン・チミン・シト
シンを含む各ヌクレオチドに各々、炭素鎖5個・10個
・15個のカルボン酸を結合させた物等である。
As the form-labeling atomic group, carboxylic acid, alcohol, a substance in which hydrogen in the molecule is replaced by a halogen atom, or the like is easily used. For example, it is a product in which nothing is bound to the nucleotide containing adenine, and each of the nucleotides containing guanine, thymine, and cytosine is bound to a carboxylic acid having 5, 10, or 15 carbon chains.

【0038】これらの4種の試薬を前述の蛍光識別型試
薬と同様、試料板9に結合させ、試料DNA13を造
り、試料板駆動装置12にセットし、容器25をかぶ
せ、内部を真空にする。ゴムシート上に両面接着テープ
を張り付け、その上に、直径2mm程度の金属・合成樹
脂・ゴム等から成る原子模型の小球を張り付け、試薬分
子の映像模型を4種造り、立体イメージ入力装置40上
のゴム膜46に上下反転して1種類ずつ押し当てる。
Similar to the above-mentioned fluorescence discrimination type reagent, these four kinds of reagents are bonded to the sample plate 9 to prepare the sample DNA 13, which is set in the sample plate drive device 12, the container 25 is covered, and the inside is evacuated. . Double-sided adhesive tape is pasted on a rubber sheet, on which a small ball of an atom model made of metal, synthetic resin, rubber, etc. with a diameter of about 2 mm is pasted, and four types of image models of reagent molecules are made. The upper rubber film 46 is turned upside down and pressed one by one.

【0039】スキャナー31をダブルクリックすると、
透明板30の下に「分子イメージ入力」の文字表示が出
るので、スキャナーで読み込むと、コンピューター27
のメモリーに模型の映像が記憶される。すなわち、ゴム
膜46は至る所、小球で半球形に凹み、半球の下端は透
明板44の面に接し、白色映像として、カメラ41に映
る。また、それらの周囲は希薄インク45の層の厚さが
しだいに分厚くなり、黒色に近ずき、凹み以外の部では
黒色になり、試料DNAに付いた試薬分子の映像に近い
像としてコンピューターに記憶される。(1種類の試薬
分子についても、変形した何種類かの模型を造り、それ
ぞれ入力する。) あるいは、ゴム膜46とインク45を除去し、ゴムシー
トに小球を付けた分子模型を直接透明板44上に乗せ、
カメラ41に入力してもよい。
When the scanner 31 is double-clicked,
The word "Molecular image input" appears on the bottom of the transparent plate 30.
The image of the model is stored in the memory of. That is, the rubber film 46 is recessed into a hemispherical shape everywhere with a small sphere, and the lower end of the hemisphere is in contact with the surface of the transparent plate 44, and is reflected by the camera 41 as a white image. In addition, the thickness of the layer of the diluted ink 45 gradually becomes thicker around them, and becomes closer to black, and becomes black at the portions other than the dents, and is stored in the computer as an image close to the image of the reagent molecule attached to the sample DNA. To be done. (For one kind of reagent molecule, several kinds of deformed models are created and input respectively.) Alternatively, the rubber film 46 and the ink 45 are removed, and the molecular model in which a small ball is attached to the rubber sheet is directly applied to the transparent plate. 44,
You may input into the camera 41.

【0040】小球とゴムシートの色が似ている場合に
は、光源42または43のみを点灯し、小球の影をゴム
シート上に映し、主として、その影をカメラに入力す
る。(市販のイメージスキャナーの光源を、斜めに紙面
に光を当てるように改造し、立体イメージ入力装置40
の代わりに用いてもよい。) なお、電子顕微鏡15により、試薬分子4種の映像のみ
をディスプレイ29に映して写真撮影し、透明板44上
に置いて入力したり、写真撮影を介さずに、直接コンピ
ューターのメモリーに入力してもよい。
When the color of the small ball is similar to that of the rubber sheet, only the light source 42 or 43 is turned on, the shadow of the small ball is projected on the rubber sheet, and the shadow is mainly input to the camera. (The light source of a commercially available image scanner was modified to illuminate the paper diagonally.
May be used instead of. ) It should be noted that by the electron microscope 15, only the images of the four kinds of reagent molecules are displayed on the display 29 and photographed, placed on the transparent plate 44 and inputted, or directly inputted into the memory of the computer without taking a photograph. May be.

【0041】このようにして、4種類の分子試薬の形態
をコンピューター27に記憶させ、入力装置40から分
子模型等を除去し、ついで、透明板30下に現われてい
る「形態解析モード」の文字をスキャナー31で読み込
むと、透明板30下に、ゴム膜46の左半部を示すす矢
印の付いた「形態解析スタート」と、右半部を示す矢印
の付いた「形態解析ストップ」の表示が現われる。
In this way, the forms of the four kinds of molecular reagents are stored in the computer 27, the molecular model and the like are removed from the input device 40, and then the characters of "morphological analysis mode" appearing under the transparent plate 30. When the scanner 31 is read by the scanner 31, a "morphological analysis start" with an arrow indicating the left half of the rubber film 46 and a "morphological analysis stop" with an arrow indicating the right half are displayed below the transparent plate 30. Appears.

【0042】ここで、ゴム膜46の左半部を指で押す
と、ビデオカメラ41は指先により、ゴム膜が加圧さ
れ、視野の左半部に入ったゴム膜の白色斑を検出し、コ
ンピューター27に入り、コンピューターは試料DNA
の形態解析を始める。試料DNA13の右端から電子顕
微鏡15が映像化し、コンピューター27は何番目の塩
基であるかを判定し、それに付いている試薬分子の長さ
や形を判定し、更にカメラ41から入力されている各試
薬の形や大きさを参考にし、試料DNA中の塩基の種類
を判定する。
When the left half portion of the rubber film 46 is pressed with a finger, the video camera 41 presses the rubber film with the fingertip and detects a white spot on the rubber film that has entered the left half portion of the visual field. Enter the computer 27, and the computer will use the sample DNA.
Begins morphological analysis. The electron microscope 15 visualizes from the right end of the sample DNA 13, the computer 27 determines what number base is, the length and shape of the reagent molecule attached to it, and each reagent input from the camera 41. The type of base in the sample DNA is determined by referring to the shape and size of.

【0043】その際、各試薬分子の大きさがいちじるし
く異なるので、その識別は容易にできる。試料DNA1
3の左端まで解析が終れば、ディスプレイ29に「解析
終了」の表示がでるので、指でゴム膜46の右半部を押
せば、電子顕微鏡15は停止し、容器25内に空気が入
り、次の試料板の解析に移る。以下、同様の動作を反復
する。
At this time, since the sizes of the respective reagent molecules are remarkably different from each other, the identification can be easily performed. Sample DNA 1
When the analysis is completed up to the left end of 3, the display 29 displays “Analysis completed”, so if you press the right half of the rubber film 46 with your finger, the electron microscope 15 will stop and air will enter the container 25. Move on to the next sample plate analysis. Hereinafter, the same operation is repeated.

【0044】なお、形態識別型分子試薬を用いた場合に
は、普通の透過型電子顕微鏡、走査トンネル電子顕微
鏡、原子間力顕微鏡を用いて映像化し、塩基配列を解析
する事もできる。形態識別型分子試薬に蛍光物質を結合
させ、走査電子顕微鏡を用いた上記のシステムで、両面
から試薬の判定を行なってもよい。
When the morphological discrimination type molecular reagent is used, the image can be visualized by using an ordinary transmission electron microscope, scanning tunneling electron microscope or atomic force microscope to analyze the base sequence. A fluorescent substance may be bound to the morphological discrimination type molecular reagent, and the reagent may be determined from both sides by the above system using a scanning electron microscope.

【0045】DNAをRNAに転写した試料に、リボヌ
クレオチドや、デオキシリボヌクレオチド、その他に蛍
光物質や、形や大きさのいちじるしく異なる物質を結び
付けた試薬を用いて塩基配列解析を行なってもよい。合
成したDNAやRNAの断片、合成薬品等、分子構造が
明らかな物質に蛍光物質等を結び付け、細胞内にDNA
のどこに結合するかを調べてもよい。
Nucleotide sequence analysis may be performed on a sample obtained by transcribing DNA into RNA using a ribonucleotide, a deoxyribonucleotide, a fluorescent substance, or a reagent in which a substance having a markedly different shape or size is bound. Fluorescent substances are linked to substances with a clear molecular structure such as synthesized DNA and RNA fragments, synthetic drugs, etc.
You can find out where it joins.

【0046】20種のアミノ酸にそれぞれ異なった蛍光
色素分子等を結合させた試薬を用い、DNAから転写し
たRNAに結び付け、RNA及びDNAのコドン配列を
解析してもよい。次に蛋白質分子の構造解析について記
す。蛋白質は20種のアミノ酸分子のいずれかが、重合
して構成されているが、その細胞内での合成は、DNA
の一部から転写された塩基配列を持つメッセンジャーR
NAが鋳型になり、特定のアミノ酸にのみ結合するトラ
ンスファーRNAが運んできたアミノ酸を重合して行
く。
It is also possible to analyze the codon sequences of RNA and DNA by binding to RNA transcribed from DNA using a reagent in which different fluorescent dye molecules are bound to 20 kinds of amino acids. Next, the structural analysis of protein molecules will be described. A protein is composed by polymerizing any of 20 kinds of amino acid molecules. Its intracellular synthesis is DNA.
R with a nucleotide sequence transcribed from a part of
NA serves as a template to polymerize the amino acids carried by the transfer RNA that binds only to specific amino acids.

【0047】このような蛋白質中のアミノ酸(原子団)
に選択的に結合し得るトランスファーRNA、あるい
は、その誘導体に種々の蛍光物質や形態識別型標識分子
を結合して、標識分子試薬を得る事もできる。(遊離ア
ミノ酸分子も、蛋白質分子中に組み込まれると性質が変
わるので、種々選択・加工等の必要も生ずる。) あるいは、数個のアミノ酸配列に対して、選択的に結合
するオリゴヌクレオチド・抗体・酵素・その他に、蛍光
物質や形態型識別標識分子を結合してもよい。
Amino acids (atomic groups) in such proteins
It is also possible to obtain a labeled molecule reagent by binding various fluorescent substances or morphologically discriminating labeled molecules to transfer RNA or a derivative thereof capable of selectively binding to. (The properties of free amino acid molecules change when they are incorporated into protein molecules, so various selections and processings are required.) Alternatively, oligonucleotides / antibodies that selectively bind to several amino acid sequences In addition to the enzyme or the like, a fluorescent substance or a morphotype identification labeling molecule may be bound.

【0048】このような種々の単独、あるいは数個のア
ミノ酸配列に対応する分子試薬を含む水溶液を図1〜2
の水槽2に入れ、試料にする蛋白質の希薄溶液を加え、
蛋白質の表面に一面に試薬分子が結合した物を造り、そ
の液中から試料板9を引き上げると、その表面に点々と
試薬付の蛋白質分子が付着した状態が得られる。この試
料板を図3〜5に記す装置等にかけ、透明電極10上に
付着している1個の蛋白質分子につき、その形と、試薬
分子の種類及び配置をコンピューター27等に記録し、
その蛋白質分子中のアミノ酸配列を解析する。
An aqueous solution containing such various single or molecular reagents corresponding to several amino acid sequences is shown in FIGS.
In a water tank 2 of, and add a dilute solution of the protein to be sampled,
When a product having reagent molecules bound to one surface is made on the surface of a protein and the sample plate 9 is pulled up from the liquid, a state in which protein molecules with reagents are attached to the surface is obtained. This sample plate is applied to the device shown in FIGS. 3 to 5, and the shape and the kind and arrangement of the reagent molecule of one protein molecule attached on the transparent electrode 10 are recorded in the computer 27 or the like.
The amino acid sequence in the protein molecule is analyzed.

【0049】一種類の蛋白質の構造解析を行なう場合で
も、数種のアミノ酸に対応する分子試薬のみを用いて解
析する事を数回くりかえしてもよい。その場合、ある一
つのアミノ酸(例えばグリセリンに対応する分子試薬は
常に加えておき、1分子中のランドマークに用いてもよ
い。癌細胞中の固有蛋白質(癌抗原の構造を明らかに
し、それを合成するためのDNAやRNAを合成し、そ
れを用いて造った蛋白質に対応する抗体を造り、癌の治
療に利用する等してもよい。
Even when the structural analysis of one kind of protein is performed, the analysis may be repeated several times using only molecular reagents corresponding to several kinds of amino acids. In that case, a molecular reagent corresponding to a certain amino acid (eg, glycerin may be always added and used as a landmark in one molecule. A unique protein in a cancer cell (clarify the structure of a cancer antigen and Alternatively, DNA or RNA for synthesis may be synthesized, an antibody corresponding to the protein produced by using the DNA or RNA may be produced, and used for treating cancer.

【0050】神経系内の各シナプス中に含まれる神経伝
達物質の分布のほか、その生成に関与する蛋白質の構造
解析を行なう等に用いてもよい。上記のような、DNA
や蛋白質のほか、核酸の一種のRNA、その他の高分子
につき、それぞれの表面の種々の原子団に選択的に結合
する蛍光識別型または形態識別型分子試薬を結合させ、
同様の解析を行なう事ができる。
In addition to the distribution of the neurotransmitter contained in each synapse in the nervous system, it may be used for structural analysis of proteins involved in its production. DNA as above
In addition to proteins and proteins, one kind of nucleic acid, RNA, and other macromolecules are bound with a fluorescent discrimination type or shape discrimination type molecular reagent that selectively binds to various atomic groups on each surface,
Similar analysis can be performed.

【0051】生きた細胞膜面に試薬を結合させ、走査ト
ンネル電子顕微鏡で観察したり、、凍結乾燥してスライ
スし、試料板9に張り付けて蛍光型分子試薬で染め、調
べてもよい。なお、波形透明板30と、それにかみ合う
ベルト36の存在により、スキャナー31を手で正確に
横方向に動かす事ができ、表示文字を正確にコンピュー
ター27に入力でき、暗室内における操作も容易にでき
るが、書物等の紙面にこの透明板とスキャナーを置き、
スキャナーを動かしてコンピューター27に入力し、O
CRソフトで文字を判定し、更に音声化するようにし、
弱視者用、全盲者用の解析装置、更に読書機等として、
利用してもよい。
It is also possible to bind a reagent to the surface of a living cell membrane and observe it with a scanning tunneling electron microscope, or freeze-dry and slice it, attach it to the sample plate 9 and stain it with a fluorescent type molecular reagent for examination. The presence of the corrugated transparent plate 30 and the belt 36 that meshes with the corrugated transparent plate 30 allows the scanner 31 to be accurately moved in the lateral direction by hand, the displayed characters to be accurately input to the computer 27, and the operation in a dark room can be facilitated. However, place this transparent plate and scanner on the paper surface of books etc.,
Move the scanner and input to the computer 27
Characters are judged by CR software, and further voiced.
As an analysis device for the visually impaired and the blind, as well as a reading machine,
You may use it.

【0052】(波形透明ベルト36は固定してもよ
い。) 点字は紙面に最小二点間距離2mmの多数の小突起から
成るのが普通で、高齢の中途失明者には、なかなか読み
ずらい物であるが、スキャナー31内に、紙面に対して
斜めに光を照射する光源を内蔵させ、点字の突起の影を
造り、白黒のコントラストを付け、コンピューター27
に入力し、音声化したり、最小点間距離3mm程度の点
字ディスプレイに表示する等し、点字の読み取り装置に
利用してもよい。
(The corrugated transparent belt 36 may be fixed.) Braille is usually composed of a large number of small projections with a minimum distance between two points of 2 mm on the surface of the paper, which is difficult for elderly blind people to read. Although it is an object, a light source for irradiating light obliquely with respect to the paper surface is built in the scanner 31, a shadow of a Braille projection is formed, and a black and white contrast is added.
It may be used for a Braille reading device by inputting into a voice and displaying it on a Braille display with a minimum point distance of about 3 mm.

【0053】あるいは、点字の紙面をゴム膜46上に乗
せ、突起で変形させ、カメラ41でコンピューター27
に入力したり、インク層45とゴム膜46を除去し、点
字を乗せ、光源42のみで照らし、生ずる影を固定式カ
メラ41または駆動操作式カメラで読み取り、、コンピ
ューター27に入力してもよい。インク層45の代わり
に、灰色のウレタンフォーム膜(透明樹脂繊維から成る
見かけ比重の小さな不織布等でもよい)を置き、加圧部
ではウレタンホーム中の気泡が消えて樹脂間が密着し、
気泡による光の散乱回数が減少または消失するため、ゴ
ム膜46の白色がカメラ41に映るようにしてもよい。
(ウレタンフォーム層を白色にし、ゴム膜46を黒色に
したり、その上面を黒色に塗った白色ウレタンフォーム
膜のみを用いてもよい。ウレタンフォーム層の代わり
に、硬質透明板を置き、その周囲の断面から水平方向光
を入れ、上面から漏れ出る水平に近い傾斜光が上部の突
起の先端に近い部分ほど、明るく照らす現象を利用して
もよい。) DNAやRNAの塩基配列解析を行なう場合、PCR
法、その他により、分子数を増幅しておいて、分子試薬
を結合させてもよい。
Alternatively, the Braille paper surface is placed on the rubber film 46 and is deformed by the protrusions, and the camera 41 is used by the computer 27.
May be input to the computer 27, the ink layer 45 and the rubber film 46 may be removed, the Braille characters may be placed, and the light source 42 alone may be used to illuminate the shadow generated by the fixed camera 41 or the drive-operated camera. . In place of the ink layer 45, a gray urethane foam film (a non-woven fabric made of transparent resin fibers having a small apparent specific gravity may be used) is placed, and in the pressurizing section, the bubbles in the urethane home disappear and the resins adhere to each other.
Since the number of times light is scattered by air bubbles is reduced or disappears, the white color of the rubber film 46 may be displayed on the camera 41.
(The urethane foam layer may be white and the rubber film 46 may be black, or only the white urethane foam film having its upper surface painted in black may be used. Instead of the urethane foam layer, a hard transparent plate is placed and the surrounding area thereof is used. It may be possible to use a phenomenon in which light in the horizontal direction is input from the cross-section, and the near-horizontal light leaking from the upper surface illuminates brighter the closer to the tip of the upper protrusion.) When performing DNA or RNA base sequence analysis PCR
A molecular reagent may be bound after the number of molecules is amplified by a method or the like.

【0054】トンネル走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡
を用いる場合、試料を水面に浮遊させておいてもよい。
普通の電子顕微鏡を用いる場合、電子ビームの通路を高
真空にするのに、かなりの時間を要するが、次のように
して、その時間を不要にしてもよい。試料板9上に分厚
い試料片を乗せた場合、Z軸走査により、種々の深さの
データを取り、その際、試料板駆動装置12中のモータ
ー等で、試料板を上げ下げするか、走査電子顕微鏡15
の電子ビームの加速電圧を増減したり、電子レンズの焦
点距離を変えたりし、試料片中に結ぶ電子ビームの焦点
の高さを変えればよい。
When using a tunnel scanning electron microscope or an atomic force microscope, the sample may be suspended on the water surface.
When an ordinary electron microscope is used, it takes a considerable time to bring the electron beam passage into a high vacuum, but the time may be eliminated as follows. When a thick sample piece is placed on the sample plate 9, data of various depths is obtained by Z-axis scanning, and at that time, the sample plate drive device 12 is operated to raise or lower the sample plate or to scan electronically. Microscope 15
The acceleration height of the electron beam may be increased or decreased, the focal length of the electron lens may be changed, and the height of the focus of the electron beam formed in the sample piece may be changed.

【0055】X軸走査とY軸走査も試料板駆動装置12
により、行なう事ができるが、その場合、光電子増倍管
22〜24の窓口にピンホールを開けた遮光板を置き、
電子ビームの焦点部以外からの光をなるべく遮断するよ
うにしてもよい。この場合、レンズ19と容器18との
間に圧電素子を挿入し、電子ビームの焦点の上がり下が
りに連動し、レンズ19が上下に駆動し、蛍光像が常に
ピンホールの位置に結像するようにしてもよい。
X-axis scanning and Y-axis scanning are also performed on the sample plate driving device 12
, But in that case, place a light shield plate with a pinhole at the window of the photomultiplier tubes 22-24,
Light from other than the focal portion of the electron beam may be blocked as much as possible. In this case, a piezoelectric element is inserted between the lens 19 and the container 18, and the lens 19 is driven up and down in conjunction with the rise and fall of the focus of the electron beam so that the fluorescent image is always formed at the pinhole position. You may

【0056】電子ビーム自体を前後に動かすY軸走査を
行なう場合には、ピンホールの代わりに、スリットを用
いればよい。(電子ビーム自体を左右に動かすX軸走査
を用いる場合には、スリットに直角な方向で、かつ、遮
光板の面に平行な方向に、遮光板を連動させるか、レン
ズ19を左右に連動させ、蛍光像をスリット上に合致さ
せればよい。) 図7は密閉真空容器型電子顕微鏡の縦断面図である。
When performing Y-axis scanning in which the electron beam itself is moved back and forth, slits may be used instead of pinholes. (When using the X-axis scanning which moves the electron beam itself to the left and right, the light shielding plate is interlocked or the lens 19 is interlocked left and right in the direction perpendicular to the slit and parallel to the surface of the light shielding plate. , The fluorescent image may be matched on the slit.) FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the closed vacuum vessel type electron microscope.

【0057】47は固定台。48はそれに立てた支柱。
49はそれに取り付けた電子レンズで拡大する普通型の
電子顕微鏡の真空容器。50はその中の電子レンズ。5
1は容器の上端を塞ぐ蛍光物質をガラス板に塗った蛍光
板。52はその映像を捕らえるビデオカメラ。53は容
器の下端に取り付けた金属円盤で、その中央には、下端
の口径が100nm程度に細くなった円錐台形の電子ビ
ーム通過孔が開いている。54はその下面に張り付けた
厚さ10nm以下のCVD法・蒸着・その他の方法で造
ったダイアモンド構造・グラファイト構造等の炭素・炭
化珪素・窒化珪素・酸化珪素アルミナ・チタン・その他
任意の強靱な材料から成る空気遮断膜。55はその下に
置かれた、2枚の酸化珪素薄膜間に分子試薬を結合させ
た試料DNA等を挟んだ試料膜。56は固定台上に取り
付けたネジ駆動式のジャッキ。57はその上に取り付け
た走査電子顕微鏡用の真空容器。58はその底壁上に取
り付けた微小焦点を得るための電子レンズ付電子銃。5
9、60はX軸偏向電極。61はY軸偏向電極。62は
容器57の上端を塞ぐ金属円盤で、その中央には上端の
口径が100nm程度に細くなった円錐台形の電子ビー
ム通過孔が開いている。63はその上に張り付けた54
と同様の空気遮断膜。64は容器57の上面の凹み中に
溜まった水。65は支柱に取り付けたカラーホトンカウ
ンターである。
47 is a fixed base. 48 is a pillar standing on it.
Numeral 49 is a vacuum container of a normal type electron microscope which is magnified by an electron lens attached to it. 50 is an electronic lens in it. 5
1 is a fluorescent plate in which a glass plate is coated with a fluorescent substance that closes the upper end of the container. 52 is a video camera that captures the image. Reference numeral 53 is a metal disk attached to the lower end of the container, and a truncated cone-shaped electron beam passage hole having a diameter of the lower end narrowed to about 100 nm is opened in the center thereof. Reference numeral 54 denotes a carbon material such as diamond structure, graphite structure, or other carbon, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxide alumina, titanium, or any other tough material having a thickness of 10 nm or less attached to its lower surface. Air barrier membrane consisting of. Reference numeral 55 is a sample film that is placed under the sample film, and sandwiches a sample DNA or the like having a molecular reagent bonded between two silicon oxide thin films. 56 is a screw drive type jack mounted on the fixed base. 57 is a vacuum container for a scanning electron microscope mounted on it. Reference numeral 58 is an electron gun with an electron lens mounted on the bottom wall to obtain a micro focus. 5
9 and 60 are X-axis deflection electrodes. 61 is a Y-axis deflection electrode. Reference numeral 62 denotes a metal disk that closes the upper end of the container 57, and has a truncated cone-shaped electron beam passage hole with a diameter of the upper end narrowed to about 100 nm in the center thereof. 63 is pasted on it 54
Air blocking membrane similar to. 64 is water accumulated in the recess of the upper surface of the container 57. Reference numeral 65 is a color photon counter attached to a column.

【0058】電子銃58から出た電子ビームは収束しつ
つ上昇し、空気遮断膜63を通過し、試料膜55中の試
料の位置で焦点を結び、そこで散乱電子の一部は、正電
圧がかかっている金属円盤53、62、導電性材料から
成る場合の空気遮断膜54、63に吸収され、コンピュ
ーター27と同様のコンピューターに入力され、電子ビ
ームを前後に駆動するY軸偏向電極61、左右に駆動す
るX軸偏向電極59、60の電圧値も入力され、走査電
子顕微鏡像が得られる。
The electron beam emitted from the electron gun 58 converges and rises, passes through the air blocking film 63, and is focused at the position of the sample in the sample film 55, where some of the scattered electrons have a positive voltage. It is absorbed by the metal disks 53, 62, the air blocking films 54, 63 made of a conductive material, and is input to a computer similar to the computer 27 to drive the electron beam back and forth. The voltage values of the X-axis deflection electrodes 59 and 60 driven to are also input, and a scanning electron microscope image is obtained.

【0059】電子ビームが試料に当たって生ずる蛍光は
ホトンカウンター65に入り、分子試薬の種類が特定さ
れ、図3〜5に記した場合と同様のデータが得られる。
また、試料膜55と空気遮断膜54を透過した電子は、
電子レンズ50で拡大像になり、蛍光板に映り、ビデオ
カメラ52を経て、コンピューターに入力され、走査電
子顕微鏡部分より、詳細な映像情報になる。
Fluorescence generated when the electron beam hits the sample enters the photon counter 65, the kind of the molecular reagent is specified, and the same data as those shown in FIGS. 3 to 5 are obtained.
Further, the electrons that have passed through the sample film 55 and the air blocking film 54 are
An enlarged image is formed by the electron lens 50, is reflected on the fluorescent screen, is input to the computer via the video camera 52, and becomes detailed image information from the scanning electron microscope portion.

【0060】1回のX軸走査が終るとジャッキ56が作
動し、容器57が少し下がり、図示しないミクロマニュ
ピュレーターが試料膜55をわずかに右方に移動させ、
次の部分の解析を行なう。金属円盤53、62の孔はそ
れぞれ試料膜側の方が小さくなっており、円錐形の電子
ビームが接触せず、かつ、大気圧のかかる部分の直径が
小さいため、その径より薄い空気遮断膜でふさぎ、空気
を遮断し、電子ビームは透過させる事はできる。
At the end of one X-axis scan, the jack 56 is activated, the container 57 is lowered a little, and the micromanipulator (not shown) moves the sample film 55 slightly to the right,
Analyze the following part. The holes of the metal disks 53 and 62 are smaller on the side of the sample film, and the conical electron beam does not come into contact with them, and the diameter of the portion to which the atmospheric pressure is applied is small, so the air blocking film thinner than that diameter is used. It is possible to block the air, block the air, and transmit the electron beam.

【0061】試料膜55の上下面に水や油を付け、容器
57を引き下げずに試料膜55を水平移動させてもよ
い。容器49、57の材料その他から出るガスを除去す
るため、小型の真空ポンプを絶えず作動させ、両容器内
の真空度を保つ事が望ましい。空気遮断膜の劣化に対応
するため、金属円盤53、62と共に、時々、新品に替
えるようにする事が望ましい。
Water or oil may be attached to the upper and lower surfaces of the sample film 55, and the sample film 55 may be moved horizontally without pulling down the container 57. In order to remove the gas emitted from the materials of the containers 49 and 57 and the like, it is desirable to constantly operate a small vacuum pump to maintain the degree of vacuum in both containers. In order to cope with the deterioration of the air blocking film, it is desirable to replace the metal disks 53 and 62 with new ones from time to time.

【0062】金属円盤53、62を絶縁円盤に替えても
よい。容器49等から成る上部の電子顕微鏡部分を除去
し、試料膜55上に、下面に透明電極が付き、正電圧が
かかったガラス板を試料膜55上にかぶせ、下部の走査
電子顕微鏡の部分だけ用いるようにしてもよい。図3〜
5に示すような走査電子顕微鏡、またはトンネル走査電
子顕微鏡を用い、人脳を丸ごと多数の切片にし、透明電
極付透明連続合成樹脂フィルムに張り付け、蛍光識別型
試薬で染め、微小電子ビームの衝突により生ずる蛍光を
カラーホトンカウンターで捕らえ、映像情報と共にコン
ピューターに入力し、脳内の各部における物質の微細分
布構造と同時に、ニューロンの配線構造の解析を自動的
に行なう事ができる。
The metal disks 53 and 62 may be replaced with insulating disks. The upper electron microscope part consisting of the container 49 and the like is removed, and the transparent electrode is attached to the lower surface on the sample film 55, and the glass plate to which a positive voltage is applied is covered on the sample film 55, and only the lower scanning electron microscope part is formed. You may use it. Figure 3-
Using a scanning electron microscope as shown in 5 or a tunneling scanning electron microscope, cut the human brain into multiple sections, attach them to a transparent continuous synthetic resin film with transparent electrodes, dye with a fluorescent identification type reagent, and collide with a minute electron beam. The generated fluorescent light is captured by a color photon counter and input to a computer together with image information, and the wiring structure of neurons can be automatically analyzed at the same time as the fine distribution structure of substances in each part of the brain.

【0063】その際、各切片間の位置の対応関係が容易
に分かるようにするため、直径0.1mm程度の、ゴム
・ポリウレタン・ゼラチン・その他を用いた柔軟な多色
の線を、隣接部が異なる色になるように編んだネットを
造り、脳にかぶせ、包埋液中に入れ、凍結固定し、スラ
イスし、透明フィルムに張り付け、試薬で染めて行け
ば、コンピューターによる自動ニューロン解析の際の位
置合わせがしやすくなる。(このような線を細長い縫い
針の後端に接合し、脳の実質中にも多数通しておいても
よい。) 上記の装置を遺伝病患者の遺伝子診断等に用いる事もで
きるが、各種の生物が、1個の受精卵から個体に発生す
る過程において、DNAの塩基配列上に何らかの差が生
じないかを調べるのに用いてもよい。その試料細胞は自
然発生の胚から採取してもよいが、次のように実験的に
誘動して得られる細胞を用いてもよい。
At this time, in order to easily understand the correspondence between the positions of the respective sections, a flexible multicolored line made of rubber, polyurethane, gelatin, or the like having a diameter of about 0.1 mm is provided at the adjacent portion. If you make a knitted net with different colors, put it on the brain, put it in the embedding solution, freeze-fix it, slice it, stick it on a transparent film, dye it with a reagent, and perform automatic neuron analysis by computer It will be easier to align the. (Such a line may be joined to the rear end of an elongated sewing needle and passed through a large number in the parenchyma of the brain.) The above device can be used for genetic diagnosis of a patient with a genetic disease, etc. It may be used to investigate whether or not there is any difference in the nucleotide sequence of DNA in the process in which the organism described above develops from an individual fertilized egg into an individual. The sample cells may be collected from naturally occurring embryos, but cells obtained by experimental induction as described below may be used.

【0064】図8は胚の分化誘導実験装置の縦断面図で
ある。66は固定台。67はその上に置かれたシャー
レ。68は両生類その他の発生過程にある1個の受精卵
の胚。69はその上に少量の接着剤を用いる等して取り
付けられた直径1mm程度の円盤形合成樹脂製カプセ
ル。70はその下面に開いた直径0.1mm程度の微細
孔。71はカプセル内に充填したノルアドレナリン・ド
ーパミン・アセチルコリン・成長ホルモン・その他任意
の薬剤と、ポリビニールアルコール・ゼラチン・アルギ
ン酸カルシウム・エポキシ樹脂・澱粉・その他の基剤と
を練り合わせて成る徐放性薬剤粒子。72は固定台上に
取り付けたジャッキ。73はその上に取り付けた合成樹
脂製容器。74はそれに連なる内径0.1mm程度の軟
質合成樹脂製チューブ。75はそれらの内部に入ってい
る薬剤水溶液である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an embryo differentiation induction experimental apparatus. 66 is a fixed base. 67 is a petri dish placed on it. 68 is an embryo of one fertilized egg in the process of amphibian and other development. 69 is a disc-shaped synthetic resin capsule with a diameter of about 1 mm, which is attached by using a small amount of adhesive or the like. 70 is a fine hole having a diameter of about 0.1 mm opened on the lower surface thereof. 71 is a sustained release drug particle formed by kneading noradrenaline, dopamine, acetylcholine, growth hormone, and any other drug filled in a capsule with polyvinyl alcohol, gelatin, calcium alginate, epoxy resin, starch, and other bases. . 72 is a jack mounted on the fixed base. 73 is a synthetic resin container mounted on it. 74 is a soft synthetic resin tube connected to it with an inner diameter of about 0.1 mm. 75 is the aqueous drug solution contained in them.

【0065】受精卵の発生過程において、その一部の小
組織片を他部へ移植すれば、移植片が周囲組織に関連の
ある組織に分化したり、逆に周囲組織が移植片に関連の
ある組織に分化する等の「誘導」を起こす事が実験発生
学で知られている。それは移織片または周囲組織から出
るアミン・蛋白質・RNA・その他から成る情報伝達物
質が相互に作用し、分化を誘導しているものと考えられ
る。
In the process of developing a fertilized egg, if a part of the small tissue piece is transplanted to another part, the graft is differentiated into a tissue related to the surrounding tissue, or conversely, the surrounding tissue is related to the graft. It is known in experimental embryology that "induction" such as differentiation into a certain tissue occurs. It is considered that the signaling substances composed of amines, proteins, RNAs, and others that are produced from the woven pieces or surrounding tissues interact with each other to induce differentiation.

【0066】また、脳内等において、数10種以上の神
経電達物質が存在する事が発見されているが、それらは
発生過程において、それらの物質を出す細胞や組織に向
かい、離れた細胞や組織から、走化的に神経線維が成長
したり、神経細胞が移動したりして、自己組織化が起こ
るのではないかとも言われている。今、カプセル69内
の徐放性薬剤粒子71がノルアドレナリンを含むとすれ
ば、ノルアドレナリンは微細孔70を通じて、徐々に胚
68の局所に作用し、その部の細胞を誘導したり、自己
組織化を起こしたりする場合も生ずる。
It has been discovered that several tens or more kinds of nerve-conducting substances are present in the brain or the like, but they are directed toward cells or tissues that emit those substances and move away from them in the course of development. It is also said that self-organization may occur due to chemotactic growth of nerve fibers or migration of nerve cells from tissues or tissues. If the sustained-release drug particles 71 in the capsule 69 now contain noradrenaline, the noradrenaline gradually acts on the embryo 68 locally through the micropores 70 to induce cells in that part or to self-assemble. Sometimes it happens.

【0067】また、容器73にアセチルコリン液を入
れ、ジャッキ72を駆動して、容器の高さを調節し、液
圧を変えて、液の流速を調節し、チューブ74から胚6
8に徐々に放出され、その部の分化を誘導したり、自己
組織化したりする。多数例について、このような実験を
行ない、ノルアドレナリン・アセチルコリン・その他の
物質の影響を受けた胚がどのように分化するかを発生終
了まで観察する場合、その前段階の各時期について、切
片を造って、あるいは、細胞内からDNA・RNA・そ
の他を取り出して、前述のように分子試薬を結合させ、
電子顕微鏡等で解析する。
Further, the acetylcholine liquid is put in the container 73, the jack 72 is driven, the height of the container is adjusted, the liquid pressure is changed, and the flow velocity of the liquid is adjusted, and the tube 74 is used to control the embryo 6
It is gradually released to 8 and induces differentiation of that part or self-organizes. When conducting such an experiment on a large number of cases and observing how embryos affected by noradrenaline, acetylcholine, and other substances differentiate until the end of development, sections should be prepared at each of the preceding stages. Or, take out DNA, RNA, etc. from inside the cell and bind the molecular reagent as described above,
Analyze with an electron microscope.

【0068】なお、カプセル69やチューブ74を、酸
素を通すニトロセルロース膜やアセテート膜の下面に取
り付け、胚68上にかぶせてもよい。カプセル69に内
部の薬剤の種類に対応する色を付け、多数用いたり、カ
プセルをニトロセルロース等の透析膜で造り、細孔70
を省略したり、カプセル69を除去し、薬剤粒子71の
みを用いたり、水や酸素に接触すれば、硬化する接着剤
と薬剤を粘った物を胚に付着させ、接着剤を硬化させる
等してもよい。
The capsule 69 and the tube 74 may be attached to the lower surface of a nitrocellulose membrane or an acetate membrane that allows oxygen to pass over the embryo 68. The capsule 69 is colored with a color corresponding to the kind of the drug inside, and many capsules are used, or the capsule is made of a dialysis membrane such as nitrocellulose, and the pores 70
, The capsule 69 is removed, and only the drug particles 71 are used, or the adhesive that cures when water or oxygen is contacted and the drug is adhered to the embryo, and the adhesive is cured. May be.

【0069】人間の病気の診断のため、肝臓・脾臓・腎
臓・その他の深部臓器から細胞を取り出し、DNAその
他を調べる場合、長くて太い穿刺針を用いて細胞を採取
しなければならず、患者は痛みに苦しまねばならない
(細ければ曲がり易いため)。次のような製法で造った
穿刺針は細くて曲がりにくいため、そのような苦痛を軽
減する事ができる。
For diagnosing human diseases, when cells are taken out from the liver, spleen, kidney, or other deep organs and examined for DNA or the like, the cells must be collected using a long and thick puncture needle, Must suffer from pain (because thin bends tend to bend). Since the puncture needle made by the following manufacturing method is thin and difficult to bend, such a pain can be reduced.

【0070】図9は硬質細径穿刺針の製造過程の平面図
である。76は直径100μmのタングステン・コバル
ト・その他の耐熱金属線。77〜79は直径5μm程度
の炭素・炭化珪素・窒化硼素・アルミナ・種々のウイス
カー・その他の鉱物繊維の表面に、厚さ1μm程度の、
線76より融点の低いクロム・ニッケル・ステンレス鋼
・その他の金属層をメッキして成る数100本の、金属
線76の周囲を囲む金属被覆鉱物繊維。80、81は同
様の、まだ金属線76に取り付けていない多数の金属被
覆鉱物繊維。82は後端の口径が500μm、前端の口
径が200μmの円錐台形孔を有するダイアモンドダイ
ス。83はガスバーナーのノズル。84、85は周囲に
溝を有するローラー。86はガスバーナーのノズルであ
る。
FIG. 9 is a plan view of the manufacturing process of the rigid thin needle. 76 is tungsten, cobalt, and other heat-resistant metal wire with a diameter of 100 μm. 77 to 79 have a thickness of about 1 μm on the surface of carbon, silicon carbide, boron nitride, alumina, various whiskers and other mineral fibers having a diameter of about 5 μm.
A metal-coated mineral fiber that surrounds the metal wire 76 and is composed of several hundreds of metal plated with chromium, nickel, stainless steel, and other metal layers having a melting point lower than that of the wire 76. 80, 81 are a large number of similar metal-coated mineral fibers not yet attached to the metal wire 76. Reference numeral 82 is a diamond die having a truncated conical hole with a rear end having a diameter of 500 μm and a front end having a diameter of 200 μm. 83 is a gas burner nozzle. Reference numerals 84 and 85 are rollers having grooves on the periphery. Reference numeral 86 is a gas burner nozzle.

【0071】まず、金属線76の前端周囲に接着剤を用
いて数100本の金属被覆鉱物繊維77〜79を取り付
け(前部の外径は100μm以下)、ダイス82の後端
から通し、ローラー84と85の間に挟み、ついで、ノ
ズル83から水素メタン等に酸を加えた、やや還元性の
焔を出し、繊維77〜81の被覆金属の融点より、やや
低い温度にダイス82及びそれを通過する線や繊維を加
熱する。
First, several hundreds of metal-coated mineral fibers 77 to 79 are attached to the periphery of the front end of the metal wire 76 using an adhesive (the outer diameter of the front part is 100 μm or less), and the die 82 is passed through the rear end of the roller. It is sandwiched between 84 and 85, and then a slightly reducing flame made by adding acid to hydrogen methane or the like is discharged from a nozzle 83, and the die 82 and the die 82 are heated to a temperature slightly lower than the melting point of the coating metal of the fibers 77 to 81. Heat the wires and fibers passing through.

【0072】多数の金属被覆鉱物繊維80、81の先端
を金属線76の周囲と繊維77〜79の間にくいこま
せ、ローラー84、85を駆動し、ダイス82から数c
m前方に送れば、繊維77〜81の被覆金属は塑性変形
し、相互間が圧接されて、間隙のない一体化物のチュー
ブを形成する。(それらの総断面積をダイスの最小口径
に一致させておく。) ここで、ノズル86から焔を出し、線76と繊維77〜
79とをつなぐ接着剤を燃やし、焔を消し、線76の後
端を図示しないストッパーで挟んで固定する。(焔を消
した後、線76の前端のみを1・2cm前方に引き出
し、周囲との結合を確実にはずしてもよい。) 以後、ローラー84、85を駆動し続け、繊維77〜8
1から成るチューブのみを数1000m前方に引き出
す。
The tips of a large number of metal-coated mineral fibers 80, 81 are pushed into the periphery of the metal wire 76 and the fibers 77 to 79, the rollers 84 and 85 are driven, and a few c from the die 82.
When it is fed forward, the coating metals of the fibers 77 to 81 are plastically deformed and pressed against each other to form a tube of a unitary body with no gap. (The total cross-sectional area of them is made to match the minimum diameter of the die.) Here, the flame is ejected from the nozzle 86, and the wire 76 and the fiber 77 to
The adhesive that connects 79 and 79 is burned, the flame is extinguished, and the rear end of the wire 76 is clamped and fixed by a stopper (not shown). (After extinguishing the flame, only the front end of the wire 76 may be pulled forward by 1.2 cm to securely disconnect from the surroundings.) Thereafter, the rollers 84 and 85 are continuously driven, and the fibers 77 to 8 are continued.
Only the tube consisting of 1 is pulled forward several thousand meters.

【0073】引き出されたチューブは図示しないドラム
に巻き取られる。このチューブを長さ15cm程度に切
断し、前半は長さ20cm・直径50μm、後半は長さ
20cm・直径100μmの金属線、または金属被覆鉱
物繊維の一体化物をマンドリンとして、チューブ内に前
端から挿入し、太い部分の前端と、チューブの前端が一
致すれば、細い部分を切り落とし、残る両者の前端を研
磨して、とがらせ、穿刺針を得る。(傾斜面には金属メ
ッキをし、前端を電解研磨等で滑らかにし、痛みや刺針
時の摩擦抵抗を小さくしてもよい。) この穿刺針はヤング率の大きい鉱物繊維の量が大いた
め、曲がりにくく、細くても深く刺す事ができ、患者の
苦痛が少なく、深い臓器まで刺す事ができ、到達後、中
の針を抜き、あるいは、更にポンプで陰圧をかけ、チュ
ーブ内に細胞を引き込み、チューブを体から抜き、管内
に針を押し込んで細胞を押し出し、図1〜5に記す装置
にかけ、DNAその他の解析を行なう。
The drawn tube is wound on a drum (not shown). This tube is cut into a length of about 15 cm, and the first half is 20 cm long and 50 μm in diameter, and the second half is 20 cm long and 100 μm in diameter, and a metal wire or an integrated metal-coated mineral fiber is inserted into the tube from the front end. Then, if the front end of the thick portion and the front end of the tube match, the thin portion is cut off, the remaining front ends of both are ground and sharpened to obtain a puncture needle. (The inclined surface may be plated with metal and the front end may be smoothed by electrolytic polishing etc. to reduce pain and frictional resistance at the time of needle insertion.) Since this needle has a large amount of mineral fibers with a large Young's modulus, It is hard to bend, it can pierce deep even if it is thin, the patient's pain is less, and it can pierce deep organs, and after reaching it, pull out the needle inside or apply negative pressure with a pump to put cells in the tube The tube is pulled out, the tube is removed from the body, the needle is pushed into the tube to push out the cells, and the cells are put on the device shown in FIGS.

【0074】針を刺す際の痛みを更に少なくし、かつ、
容易に刺し得るよう、チューブの外面に金・銀等の水銀
との親和性がよい金属をメッキし、減摩材として優れて
いる水銀を塗り、刺針してもよい。(体内に水銀が残留
する事は、ほとんどない。皮膚に付く水銀も、従来の水
銀軟膏における水銀量より少ないが、皮膚に絆創膏を張
っておき、それを通して刺針すれば、皮膚に付く水銀量
を更に少なくし得る。) 外径1mm、内径0.1mm、長さ15cmの硬質金属
管内に、直径0.1mmの金属線を入れておき、前端か
ら後端までを一様な傾斜で削り、円錐形の穿刺針を造れ
ば、それは曲がりにくく、刺し易く、皮膚の穴がしだい
に広がって行くため、痛も少ない穿刺針になる。
Further reduce the pain when piercing the needle, and
In order to allow easy puncture, a metal having a good affinity for mercury such as gold or silver may be plated on the outer surface of the tube, and mercury, which is excellent as an antifriction material, may be applied and punctured. (Mercury rarely remains in the body. The amount of mercury that adheres to the skin is less than the amount of mercury in conventional mercury ointments, but if you stick a bandage on the skin and pierce through it, you can reduce the amount of mercury that adheres to the skin. The diameter can be further reduced.) A metal wire with a diameter of 0.1 mm is placed in a hard metal tube with an outer diameter of 1 mm, an inner diameter of 0.1 mm, and a length of 15 cm, and the front end to the rear end are ground with a uniform slope to form a cone. If you make a puncture needle in the shape of a needle, it will be less likely to bend, puncture more easily, and the holes in the skin will gradually expand, making it a painless needle.

【0075】長さ20cm、外径数mmの円筒形管(楕
円形管でもよい)の中に針先が10cm程度の長さの円
錐形をなす針を入れ、針内の貫通孔を経て、先端付近か
ら麻酔剤、筋にトリプシン等の蛋白分解酵素、ヒアルロ
ニダーゼ等を含む減摩材を噴出しつつ、胆嚢に2本刺
し、中の針を抜いて1本にはファイバースコープを入
れ、他方には超音波振動子付の胆石破砕機を入れ、中を
覗きながら、、胆石を破砕する等してもよい。
A conical needle having a needle tip of about 10 cm was put into a cylindrical tube (may be an elliptical tube) having a length of 20 cm and an outer diameter of several mm, and passed through a through hole in the needle to While ejecting an anesthetic from the vicinity of the tip, an anti-friction material containing proteolytic enzymes such as trypsin, hyaluronidase, etc. into the muscle, puncture two gallbladder, remove the needle inside and put a fiberscope in one, and in the other A gallstone crusher equipped with an ultrasonic vibrator may be inserted, and gallstones may be crushed while looking inside.

【0076】なお、金属被覆鉱物繊維の代わりに、熱可
塑性または熱硬化性合成樹脂中間重合体で被覆した鉱物
繊維を用い、200℃程度に加熱しつつ、金属線76と
ダイス82の間を通して一体化し、チューブにし、穿刺
針に用いてもよい。このような、金属被覆鉱物繊維の一
体化物から成るチューブまたは針や、合成樹脂被覆鉱物
繊維の一体化物から成るチューブを、鍼灸針、その他の
用途に用いてもよい。
Instead of the metal-coated mineral fiber, a mineral fiber coated with a thermoplastic or thermosetting synthetic resin intermediate polymer is used, and while heating to about 200 ° C., the metal fiber 76 and the die 82 are integrated with each other. It may be made into a tube and used as a puncture needle. Such a tube or needle made of an integrated body of metal-coated mineral fibers, or a tube made of an integrated body of synthetic resin-coated mineral fibers may be used for acupuncture and moxibustion needles and other applications.

【0077】このような材料を用いた導電性心線の周囲
を、アルミナその他のセラミック製絶縁管で囲み、更に
その周囲をこのような材料で囲み、全体の外径を0.1
mm程度にし、先をとがらせ、細くて、痛みの少ない筋
電図用の誘導針に用いてもよい。人脳中のDNAは、R
NA・蛋白質・その他の物質の分布、場所による塩基含
有量の相違、神経線維の配線構造、その他を調べるた
め、人脳を丸ごと、1μm程度の多数の切片にスライス
するため、次のような装置を用いてもよい。
A conductive core wire made of such a material is surrounded by an insulating tube made of alumina or other ceramics, and further surrounded by such a material so that the entire outer diameter is 0.1.
It may be used as a guide needle for electromyography, which is about mm and has a sharp tip, which is thin and has less pain. DNA in the human brain is R
In order to examine the distribution of NA, proteins, and other substances, the difference in base content depending on location, the wiring structure of nerve fibers, etc., the whole human brain is sliced into many sections of about 1 μm. May be used.

【0078】図10は人脳を丸ごと連続切片にする装置
の縦断正面図である。87は固定台。88はその上に取
り付けた金属製試料容器で、内空の前後幅と左右幅は1
5cm、高さは30cm程度で、上縁は平端に磨かれて
いる。89はその下部に設けたネジ駆動式のジャッキ。
90、91はその上面に多数取り付けられた上下方向に
伸縮可能な圧電体。92はその上面に取り付けた15c
m平方の可動板。93 、94はジャッキの周囲と容器
内面の間隙に多数設けた高精度の距離計で、レーザー干
渉計等を用い、固定台87と可動板92との距離を測定
する。95は可動板上に置かれた試料塊。96はその中
に入っている丸ごとの人脳。97は前後長が20cm程
度のナイフで、その下面は容器88の上面に接してい
る。98は下面が試料塊95と容器89の上面に接して
いる金属・焼結金属・セラミックス等から成る前後長2
0cm程度の試料押圧板で、その左下縁と、ナイフの刃
先との距離は1mm程度である(更に狭めてもよい)。
99、100はその下面に網形に設けた、潤滑剤等を導
くための溝。101はナイフと押圧板の後縁をつなぐ連
結板(図示しないが、前縁をつなぐ連結板も存在す
る)。102は下面に金メッキ層から成る透明電極が付
き、上面には厚さ3μm程度の透明シリコーン樹脂被膜
が焼き付けられた透明ガラスフィルムで、その前後幅は
20cm程度、厚さは5μm程度で、ガラス繊維のよう
に、自由に撓む事ができ、図示しない両端はドラムに巻
き込まれており、全長は3000m余りである。(透明
合成樹脂フィルムを用いる事もある。) まず、容器88と同容積の箱の内面にポリエチレン等の
フィルムを付着させ、その中に液体窒素を入れ、人脳を
入れて凍結し、その周囲に切片中のマーカーにするため
の各種の蛍光色素で染めたポリウレタン・ゼラチン・そ
の他を用いた繊維等から成る単繊維で造った網袋をかぶ
せ(先に網袋をかぶせてもよい)、その周囲に氷点下に
過冷却したゼラチン液等を充填し、凍結し、ポリエチレ
ンフィルムごと箱から出し、容器88内に収めるとか、
ホルマリン等で固定し、セロイジン包埋をした人脳を容
器88内に収める等し、試料塊95にする。
FIG. 10 is a vertical sectional front view of an apparatus for serially cutting a whole human brain. 87 is a fixed base. 88 is a metal sample container mounted on it, and the front and rear width and the left and right width of the inner space are 1
The height is about 5 cm and the height is about 30 cm, and the upper edge is polished flat. 89 is a screw drive type jack provided in the lower part.
Reference numerals 90 and 91 denote piezoelectric bodies which are attached to the upper surface of the piezoelectric body and which can expand and contract in the vertical direction. 92 is 15c attached to the upper surface
M-square movable plate. Numerals 93 and 94 are high-precision distance meters provided in large numbers in the gap between the periphery of the jack and the inner surface of the container, and measure the distance between the fixed base 87 and the movable plate 92 using a laser interferometer or the like. Reference numeral 95 is a sample block placed on the movable plate. 96 is the whole human brain contained in it. Reference numeral 97 denotes a knife having a front-rear length of about 20 cm, the lower surface of which is in contact with the upper surface of the container 88. Reference numeral 98 is a front-back length 2 made of metal, sintered metal, ceramics, etc., whose lower surface is in contact with the sample mass 95 and the upper surface of the container 89
The sample pressing plate is about 0 cm, and the distance between its lower left edge and the blade edge of the knife is about 1 mm (may be further narrowed).
Numerals 99 and 100 are grooves formed on the lower surface of the net for guiding the lubricant and the like. Reference numeral 101 denotes a connecting plate that connects the knife and the rear edge of the pressing plate (a connecting plate that connects the front edge is also present (not shown)). Reference numeral 102 is a transparent glass film having a transparent electrode made of a gold-plated layer on the lower surface and a transparent silicone resin coating with a thickness of about 3 μm baked on the upper surface, the front-back width is about 20 cm, the thickness is about 5 μm, and the glass fiber is As described above, it can be freely bent, and both ends (not shown) are wound around a drum, and the total length is more than 3000 m. (A transparent synthetic resin film may be used.) First, a film of polyethylene or the like is attached to the inner surface of a box having the same volume as the container 88, liquid nitrogen is put therein, human brain is put therein, and it is frozen to surround it. Cover with a net bag made of monofilament made of fibers made of polyurethane, gelatin, etc. dyed with various fluorescent dyes for use as a marker in the section (the net bag may be covered first). Filling the surroundings with a subcooled gelatin liquid or the like, freezing, taking out the polyethylene film from the box, and putting it in a container 88,
A human brain fixed with formalin or the like and embedded with celloidin is placed in a container 88 to form a sample mass 95.

【0079】図示しない駆動装置でナイフ97、押圧板
98、連結板101の3者を、同時に1cm程度の振幅
で前後方向に往復運動させつつ、それより遅い速度で右
進させ、試料塊95を1cmの厚さの切片にスライスし
て行く。その際、図示しないポンプで微量のグリセリ
ン、その他の潤滑剤が溝99、100等に送り込まれ、
試料塊95と押圧板98との摩擦を減らす。また、凍結
試料の場合には、これらは低温環境に置かれるが、グリ
セリンが接すれば、試料塊中の水分に溶け込み、その氷
点を降下させ、試料塊を軟化させる。(潤滑剤中に蛍光
識別型試薬等を混ぜておいてもよい。) 押圧板がなければ、ナイフの動きに伴って、試料塊の表
面は変形し、15cm平方のような大面積で、ほぼ均質
な厚さ1μm程度の切片を切り出す事はできなくなる。
(ナイフや押圧板が容器88の上縁から浮き上がらない
ようにするため、連結板101をバネで下方へ引いてお
く等してもよい。) 図示しない数千ボルトの直流電源の1極に容器88をつ
なぎ、ナイフ97等を通じて、切片に荷電させ、他極を
ガラスフィルム102の下面の透明電極につなぎ、荷電
した切片を透明電極面に付着させて行く。(試料塊中に
可燃性、揮発性の有機溶剤等を含む場合、放電による着
火を防ぐため、囲いの容器中に窒素等の不燃性ガスを送
り込む必要がある。) ナイフが試料塊上の右端に達し、1枚の切片がガラスフ
ィルムに付着すれば、ガラスフィルムを直ちに10cm
右に送り、ナイフと押圧板を元の位置に返し、ジャッキ
89を駆動し、可動板92を1μm上昇させる。
A knife 97, a pressing plate 98, and a connecting plate 101 are simultaneously reciprocated in an anteroposterior direction with an amplitude of about 1 cm by a driving device (not shown), and at the same time, they are moved to the right at a slower speed to make a sample mass 95. Slice into 1 cm thick slices. At that time, a small amount of glycerin or other lubricant is fed into the grooves 99, 100, etc. by a pump (not shown),
Friction between the sample mass 95 and the pressing plate 98 is reduced. Further, in the case of frozen samples, these are placed in a low temperature environment, but if they come into contact with glycerin, they will dissolve in the water in the sample mass, lower their freezing points, and soften the sample mass. (A fluorescence identification type reagent or the like may be mixed in the lubricant.) If there is no pressing plate, the surface of the sample lump will be deformed with the movement of the knife, and will have a large area such as 15 cm 2 It becomes impossible to cut out a uniform section having a thickness of about 1 μm.
(The connecting plate 101 may be pulled downward by a spring so that the knife and the pressing plate do not float up from the upper edge of the container 88.) The container is attached to one pole of a DC power supply of several thousand volts (not shown). 88 is connected, the section is charged through a knife 97, etc., the other electrode is connected to the transparent electrode on the lower surface of the glass film 102, and the charged section is attached to the transparent electrode surface. (When the sample mass contains a flammable or volatile organic solvent, it is necessary to send a nonflammable gas such as nitrogen into the enclosure to prevent ignition due to discharge.) The knife is on the right end of the sample mass. If one piece adheres to the glass film, the glass film is immediately moved to 10 cm.
It is sent to the right, the knife and pressing plate are returned to their original positions, the jack 89 is driven, and the movable plate 92 is raised by 1 μm.

【0080】ジャッキはネジ駆動であり、かなりの誤差
を生じ得るが、誤差があれば、距離計93、94等で検
出され、各圧電体90、91等にそれぞれ正または負の
補整電圧を加えて伸縮させ、可動板の上昇距離を補整す
る。可動板92と押圧板98との距離は15cm程度で
あるが、可動板が1μm上昇すれば、15万分の1だけ
圧縮される事になる(可動板92上に厚さ1mm程度の
発泡樹脂層を置き、圧縮を吸収させてもよい。) 押圧板の左下縁から、試料塊の表面はタンジェント10
00分の1の緩傾斜で左右に持ち上がる。
Since the jack is driven by a screw and a considerable error may occur, if there is an error, it is detected by the range finder 93, 94 or the like, and a positive or negative compensation voltage is applied to each piezoelectric body 90, 91 or the like. To expand and contract to compensate for the rising distance of the movable plate. The distance between the movable plate 92 and the pressing plate 98 is about 15 cm, but if the movable plate moves up by 1 μm, it will be compressed by 1 / 50,000 (a foamed resin layer having a thickness of about 1 mm on the movable plate 92). May be placed to absorb the compression.) From the lower left edge of the pressing plate, the surface of the sample mass is tangent 10
Lifts to the left and right with a gentle inclination of 1/00.

【0081】次に前と同様、ナイフと押圧板を駆動し、
第2層目をスライスし、可動板を1μmずつ持ち上げ、
更に第3層以下もスライスし、全長3000mのガラス
フィルムに合計1万5千枚の切片(試料塊の厚さ15m
m分)を付着させる。1枚スライスするのに平均1分間
を要するとすれば、1万5千枚をスライスする所要時間
は10日と10時間になる。
Then, as before, drive the knife and pressure plate,
Slice the second layer, lift the movable plate by 1 μm,
Furthermore, the third layer and below are also sliced, and a total of 15,000 pieces (15 c
m minutes). If it takes an average of 1 minute to slice one sheet, the time required to slice 15,000 sheets is 10 days and 10 hours.

【0082】切片を付けたガラスフィルムはドラムに巻
き付けられるが、その際、フィルム上面のシリコーン層
が切片に接触し、巻きもどす際、ガラス面の方が付着力
が強いので、切片はシリコーン層から離脱し、ガラス面
に残る。このガラスフィルムは映画フィルムの自動現像
機のような装置で自動的に蛍光型分子試薬液で染色され
たり、水洗されたり、乾燥されたりし、図11に記す装
置等にかけられる。
The glass film with the section attached is wound around a drum. At this time, the silicone layer on the upper surface of the film comes into contact with the section, and when unwinding, the glass surface has a stronger adhesive force. It leaves and remains on the glass surface. This glass film is automatically dyed with a fluorescent type molecular reagent solution, washed with water, dried by an apparatus such as an automatic developing machine for movie films, and then applied to the apparatus shown in FIG.

【0083】一方、次のガラスフィルムに、次の1万5
千枚の切片を付着させて行き、ついには、10本のガラ
スフィルムに試料塊から切り出した合計15万枚の切片
を付着させる。各切片には、人脳96の周囲を囲む網袋
の糸の断面が点線状に現われ、赤・黄・緑・青の4色の
色の反復等により、各切片中の連続部分のランドマーク
として利用し得る。
On the other hand, on the next glass film, the following 15,
Thousands of pieces are attached, and finally, a total of 150,000 pieces cut out from the sample block are attached to 10 glass films. In each section, the cross section of the thread of the mesh bag surrounding the human brain 96 appears in a dotted line, and by repeating the four colors of red, yellow, green, and blue, landmarks of continuous sections in each section are displayed. Can be used as

【0084】切片の厚さを増す場合も、減らす場合も、
ジャッキ89の駆動距離を変えればよいが、その際、押
圧板98を上げ下げする必要がないので、調整し易い。
押圧板の左右幅を2・3mmにしてもよい。) しかし、容器88の上縁の前後幅を5cm程度に広げ、
押圧板98の前縁と後縁の1cm程度の部分はそのまま
にし、その間の下部を上部から分離し、両者間に圧電体
を挿入し、上下の押圧板にかける電圧により、圧電体を
上下に伸縮させ、押圧板の下面の高さを任意に精密に制
御し得るようにしてもよい。
Whether the thickness of the section is increased or decreased,
The driving distance of the jack 89 may be changed, but at that time, since it is not necessary to raise and lower the pressing plate 98, adjustment is easy.
The lateral width of the pressing plate may be 2.3 mm. ) However, widen the front-back width of the upper edge of the container 88 to about 5 cm,
The front and rear edges of the pressing plate 98 of about 1 cm are left as they are, the lower part between them is separated from the upper part, a piezoelectric body is inserted between them, and the piezoelectric body is moved up and down by a voltage applied to the upper and lower pressing plates. The height of the lower surface of the pressing plate may be expanded and contracted so that the height can be controlled precisely and arbitrarily.

【0085】ナイフの刃先と、押圧板との距離を加減す
るための調節装置を設けてもよい。ナイフ97を円盤状
にし、押圧板98を輪状にしてもよい。このナイフのみ
を回転させてもよいし、押圧板も共に回転させてもよ
い。動物を対象にする場合、血管内に蛍光識別型試薬等
を入れ、脳その他の組織に到達させておいてもよい。
An adjusting device for adjusting the distance between the blade edge of the knife and the pressing plate may be provided. The knife 97 may be disk-shaped and the pressing plate 98 may be ring-shaped. Only this knife may be rotated, and the pressing plate may be rotated together. When targeting an animal, a fluorescence identification type reagent or the like may be placed in the blood vessel to reach the brain or other tissues.

【0086】何らかの化学反応が起これば、蛍光を発す
る蛍光試薬系を凍結試料に塗り、電子ビームパルスを照
射し、ごく狭い範囲の温度を上げ、化学反応が起こり得
る状態にし、蛍光の有無から、化学反応が起こったか否
かを検出してもよい。図11はガラスフィルム102に
付いた試料片のデータを高速度で読み取る装置の平面
図。図12はその縦断正面図である。
When any chemical reaction occurs, a fluorescent reagent system that emits fluorescence is applied to a frozen sample, and an electron beam pulse is irradiated to raise a temperature in a very narrow range so that a chemical reaction can occur. Alternatively, it may be detected whether a chemical reaction has occurred. FIG. 11 is a plan view of an apparatus for reading the data of the sample piece attached to the glass film 102 at high speed. FIG. 12 is a vertical sectional front view thereof.

【0087】103は固定台。104はその上に取り付
けた真空容器。105はその上壁に開いた、上端の直径
が2μm程度の円錐台形の穴を塞ぐ、厚さ0.1μm程
度のダイアモンド薄膜。106は容器後壁に開いた窓を
塞ぐ、穴開き加速電極板で、直径0.1mm程度の小孔
を10個、相互間距離が0.3mm以上離れるように
し、かつ、X座標を取れば、一定のピッチでX軸方向に
並ぶように配置されており(10個の穴は直径2mm以
下の範囲に収まる)、100KV程度の正電圧がかかっ
ている。107はその後面に取り付けた厚さ0.01μ
m程度のアルミニウム等から成る電子ビーム散乱板。1
08は電子銃。109、110は容器の側壁に取り付け
た偏向コイル。111は容器内の上部に設けた電子レン
ズ。112はその下方に設けた光学顕微鏡。113はそ
の下方に設けた受光素子で、シリコンチップの上面に多
数の赤・緑・青の微小受光面がモザイク状に並び、それ
らの出力電圧を30チャンネルの直流増幅器を介し、外
部端子に導く出力回路を備えている。
103 is a fixed base. Reference numeral 104 is a vacuum container attached thereon. Reference numeral 105 is a diamond thin film having a thickness of about 0.1 μm, which closes a frustoconical hole having an upper end diameter of about 2 μm, which is opened in its upper wall. Reference numeral 106 denotes a perforated accelerating electrode plate for closing a window opened on the rear wall of the container, which has 10 small holes each having a diameter of about 0.1 mm and is separated from each other by 0.3 mm or more. , Are arranged side by side in the X-axis direction at a constant pitch (10 holes are within a range of 2 mm or less in diameter), and a positive voltage of about 100 KV is applied. 107 is 0.01μ thick attached to the rear surface
An electron beam scattering plate made of aluminum of about m. 1
08 is an electron gun. Deflection coils 109 and 110 are attached to the side wall of the container. 111 is an electronic lens provided in the upper part of the container. Reference numeral 112 is an optical microscope provided below the optical microscope. Reference numeral 113 denotes a light-receiving element provided below it. A large number of red, green, and blue light-receiving surfaces are arranged in a mosaic pattern on the upper surface of the silicon chip, and their output voltage is led to an external terminal through a 30-channel DC amplifier. It has an output circuit.

【0088】図示しないが、全長3000m余りの試料
片付ガラスフィルム102の両端は別個のパルスモータ
ーを用いた回転装置付のドラムに巻き付けられており、
そのドラムは前後方向の駆動装置上に取り付けられ、そ
の駆動装置は固定台103上に取り付けられている。電
子銃108から出た直径2mm程度の電子ビームは加速電
極106につながって100KV程度の正電圧がかかっ
ている散乱板107に衝突して弱く散乱し、その板を通
過し、加速電極106の金属材料に衝突する物はそれに
吸収され、10個の穴に到った物はそれを通過して、前
方に射出され、偏向コイル109と110の間に生ずる
磁力線を通過する際、90°上に向けられ、電子レンズ
111を通過する際、1/1000に縮尺され、焦点部
の直径が0.1μmになった円錐台形ビームになり、ダ
イアモンド薄膜105を通過し(ダイアモンドを構成す
る炭素原子の質量は小さいので、電子ビームはあまり散
乱されない)、ガラスフィルム102の下面に付着して
いる厚さ1μmの試料片中に焦点を結び、ガラスフィル
ム下面の透明金属層に図示しない接点を介してかけられ
る100KV以上の正電圧に引かれ、電子は電源に流れ
て行く。
Although not shown, both ends of the glass film 102 with a sample piece having a total length of 3000 m or more are wound around a drum with a rotating device using a separate pulse motor,
The drum is mounted on a drive device in the front-rear direction, and the drive device is mounted on a fixed base 103. An electron beam with a diameter of about 2 mm emitted from the electron gun 108 is connected to the accelerating electrode 106, collides with the scattering plate 107 having a positive voltage of about 100 KV, is weakly scattered, passes through the plate, and passes through the metal of the accelerating electrode 106. The matter that collides with the material is absorbed by it, and the matter that reaches the ten holes passes through it, is ejected forward, and when passing through the magnetic field lines generated between the deflection coils 109 and 110, 90 ° upward. When it is directed and passes through the electron lens 111, it becomes a truncated cone beam with a diameter of the focal portion reduced to 1/1000 and having a diameter of 0.1 μm, and passes through the diamond thin film 105 (the mass of carbon atoms forming diamond). Is small, the electron beam is not scattered so much) that it focuses on the sample piece with a thickness of 1 μm attached to the lower surface of the glass film 102, and the transparent metal on the lower surface of the glass film 102 is focused. Drawn 100KV more positive voltage applied via the contact (not shown), electrons flows to the power supply.

【0089】10個の電子ビームの焦点は切片の水平面
内の直径2μm以内の範囲に入り、切片中の蛍光識別型
試薬に電子が衝突し、蛍光が発生し、その光はダイアモ
ンド薄膜105を通り、光学顕微鏡112に入り、30
00倍に拡大され、受光素子113上に結像する。切片
中の電子ビームの各焦点は直径0.1μmであり、それ
が3000倍に拡大されれば、0.3mmになるが、実
際には、光の波長の3000倍程度の1〜2mmぐらい
に広がる。
The focal points of the 10 electron beams fall within the range of 2 μm in diameter in the horizontal plane of the section, electrons collide with the fluorescence identification type reagent in the section, fluorescence is generated, and the light passes through the diamond thin film 105. , Enter the optical microscope 112, 30
It is magnified 00 times and forms an image on the light receiving element 113. Each focal point of the electron beam in the slice has a diameter of 0.1 μm, and if it is magnified 3000 times, it becomes 0.3 mm, but actually, it is about 1-2 mm, which is 3000 times the wavelength of light. spread.

【0090】しかし、加速電極106に開けた穴の相互
間距離にゆとりを持たせているので、受光素子面上の各
焦点の映像は、ほとんど重なる事がない。(電極106
と同径の穴開き板を受光素子上にかぶせ、交差光を遮断
してもよい。) この各焦点像下の微小縦断面の出力電圧は、各焦点ごと
に赤・緑・青の3色にまとめられ(受光面の出力を並列
または直列につなぎ、増幅器に加えて)、30チャンネ
ルのアナログ電圧出力になり、図示しないコンピュータ
ーのA−D変換回路を経て、そのメモリーに記録され
る。切片中に入る10本の電子ビームは上下に対称な二
つの円錐台形が、焦点を境にして上下に存在する形にな
り、各円錐台形の裾野は互いに交差するが、電子密度は
焦点部が最大で、焦点部からの蛍光が受光素子に大きな
出力を生じさせる。また、コンピューター処理により、
焦点部の上方を抜き出すようにしてもよい。
However, since the distance between the holes formed in the accelerating electrode 106 has some allowance, the images of the respective focal points on the light receiving element surface do not almost overlap. (Electrode 106
It is also possible to cover the light receiving element with a perforated plate having the same diameter as that to block the crossed light. ) The output voltage of the minute vertical section under each focus image is grouped into three colors of red, green, and blue for each focus (the output of the light-receiving surface is connected in parallel or in series, in addition to the amplifier), and 30 channels Is output as an analog voltage, and is recorded in the memory through an AD conversion circuit of a computer (not shown). The 10 electron beams that enter the section have two vertically-symmetrical truncated cones that exist vertically above and below the focal point. At the maximum, the fluorescence from the focal portion causes a large output to the light receiving element. Also, by computer processing,
You may make it extract above the focus part.

【0091】1MHz程度の周期で、加速電極106と
偏向コイル109及び110の印加電圧を鋸歯状波形
で、わずかに増減させるか、電子レンズの印加電圧を同
様に増減させ、切片内における電子ビームの焦点を上下
に移動させ、Z軸走査し、切片を0.1μmきざみの1
0層に分けてデータを得る。また、前述の図示しない駆
動装置により、ガラスフィルム102を10cm/se
cの速度で前方に動かし(Y軸走査)、切片の後縁近く
がダイアモンド薄膜105の中央部に到れば、ガラスフ
ィルムの駆動装置が働き、フィルムを1μm右進させ
(X軸走査)、その後はフィルムを後方に向けて10c
m/secの速度で動かし、1.5秒後には、フィルム
を1μm右進させ、Y軸走査を再び前進に転ずる。
At a cycle of about 1 MHz, the voltage applied to the acceleration electrode 106 and the deflection coils 109 and 110 is slightly increased or decreased in a saw-tooth waveform, or the voltage applied to the electron lens is similarly increased or decreased, and the electron beam in the intercept is changed. Move the focus up and down, scan the Z-axis, and cut the slice in 1 μm increments.
Data is obtained by dividing into 0 layers. Further, the glass film 102 is moved to 10 cm / se by the above-mentioned drive device (not shown).
When it is moved forward at a speed of c (Y-axis scanning), and the vicinity of the trailing edge of the slice reaches the center of the diamond thin film 105, the glass film driving device works to move the film 1 μm to the right (X-axis scanning). After that, 10c with the film facing backwards
The film is moved at a speed of m / sec, and after 1.5 seconds, the film is moved to the right by 1 μm, and the Y-axis scanning is changed to the forward direction again.

【0092】このようにして、X・Y・Z軸走査をしつ
つ、切片のデータをコンピューターに記録して行き、1
本のガラスフィルムに付着している全切片のデータを取
る。この例では10個の穴の開いた加速電極板106を
用い、10本の電子ビームを用いており、1本の電子ビ
ームを用いる場合の10倍の速度のデータ処理が行なわ
れるが、更に本数を増して高速化してもよい。
In this way, while scanning the X, Y and Z axes, the data of the section is recorded in the computer and
Take data on all sections attached to the glass film of the book. In this example, the accelerating electrode plate 106 having ten holes is used, and ten electron beams are used. Data processing is performed at a speed 10 times faster than when one electron beam is used. To increase the speed.

【0093】なお、人脳96の周囲にかぶせた蛍光色素
入り網袋の繊維の断面が、電子ビームの衝突で蛍光を発
し、フィルム面に並んでいる各切片内の相対位置を定位
するのに役立つ。なお、ダイアモンド薄膜105を除去
し、全体を真空中に収めてもよい。図10に記す装置で
試料塊95の上面を1μm程度削るごとに、ナイフ9
7、押圧板98、切片の付いたフィルム102等を前方
へ移動させ、試料塊の露出面上に蛍光識別型試薬を塗
り、図11〜12の装置を上下逆転してかぶせ、露出面
のデータを取り、図11〜12の装置を持ち上げ、試料
塊95を1μm程度上昇させ、ナイフ97や押圧板98
で表面を削り、図11〜12の装置を下げてデータを取
る事を反復してもよい。
The cross section of the fiber of the mesh bag containing the fluorescent dye, which is placed around the human brain 96, emits fluorescence due to the collision of the electron beam, and is used to localize the relative position in each section arranged on the film surface. Be useful. The diamond thin film 105 may be removed and the whole may be put into a vacuum. Every time the upper surface of the sample mass 95 is scraped by about 1 μm with the device shown in FIG.
7, the pressing plate 98, the film 102 with a section, etc. are moved forward, the fluorescence identification type reagent is applied on the exposed surface of the sample mass, and the apparatus of FIGS. 11-12, the sample lump 95 is lifted by about 1 μm, and the knife 97 and the pressing plate 98 are lifted.
The surface may be scraped with and the device shown in FIGS.

【0094】電子銃108の代わりに紫外線や可視光を
発生するレーザー光源を置き、平行なそのレーザービー
ムを突レンズで直径10μm程度の焦点にしぼり、直径
0.5μm程度の小孔が10個開いた、板106のよう
な形の小さなホトマスクに当て、各穴を点光源として機
能させ、コイル109、110の間の空間に、前方ほど
上がる45°に傾斜したハーフミラーを設け、ホトマス
クから光の約半量を上に向け、電子レンズ111の代わ
りに置いた光学レンズを用い、試料片中に直径0.5μ
m程度の10個の焦点を結ばせ、試料片からの蛍光や反
射光を、電子レンズ111の位置に置いた光学レンズと
前述のハーフミラーを通し、光学顕微鏡112で拡大
し、受光素子113で光電変換し、コンピューターに送
ってもよい。
A laser light source for generating ultraviolet rays or visible light is placed instead of the electron gun 108, and the parallel laser beam is focused by a projection lens with a diameter of about 10 μm to open ten small holes with a diameter of about 0.5 μm. Also, each hole is made to function as a point light source by hitting a small photomask having a shape like a plate 106, and a half mirror inclined at an angle of 45 ° which rises toward the front is provided in the space between the coils 109 and 110. Approximately half the amount is directed upward, and an optical lens placed instead of the electron lens 111 is used to measure a diameter of 0.5 μ in the sample piece.
Approximately 10 m focal points are formed, and the fluorescence and reflected light from the sample piece are magnified by the optical microscope 112 through the optical lens placed at the position of the electron lens 111 and the above-mentioned half mirror, and the light receiving element 113 is used. It may be photoelectrically converted and sent to a computer.

【0095】この場合、板106の代わりに置くホトマ
スクの周囲と、容器104との間に輪状圧電体を挿入
し、それに1MHz程度の鋸歯状波電圧をかけ、ホトマ
スクを前後に動かし、試料片中の光の焦点を上下に動か
せばよい。(容器104の上壁下面と光学レンズ間、ま
たはハーフミラー間に入れた圧電素子で、レンズやミラ
ーを上下駆動したり、受光素子113と、容器104の
下壁との間に入れた圧電素子で、受光素子を上下駆動
し、Z軸走査を行なってもよい。) 板106のような穴開き板を3個、上下方向に並べ、赤
・緑・青の3本のレーザー光源から出た光を太い3本の
光ファイバーを通じて、各穴開き板の後面に当て、その
映像をダイクロイックミラーとレンズを経て、試料片中
に3色の合計30個の焦点を結ばせてもよい。(光ファ
イバーを30本用いてもよい。) 試料面の上方に60本の光ファイバーの端末を水平に並
べ、その内30本は3色のレーザー光源につなぎ、他の
30本はそれぞれ光電子増倍管に導き、光源に連なる光
ファイバーから出た光がレンズを介して縮小され、試料
面に当たり、その反射光が同じレンズを通して受光用光
ファイバーの端末に入るようにしてもよい。(紫外線レ
ーザーを用い、試料面に結像した部から生ずる蛍光を同
じレンズで受光用光ファイバーに導くようにしてもよ
い。) 以上のような諸システムにより、多数の健康人や臨床患
者のDNA・RNAの塩基配列、蛋白分子構造、脳の構
造等の解析を行なった結果、膨大なデータが生じ、その
記録に大容量の記録装置を要する事になる。
In this case, a ring-shaped piezoelectric body was inserted between the container 104 and the periphery of a photomask placed in place of the plate 106, and a sawtooth wave voltage of about 1 MHz was applied to the ring-shaped piezoelectric body to move the photomask back and forth. You can move the light focus up and down. (Piezoelectric element inserted between the lower surface of the upper wall of the container 104 and the optical lens or between the half mirrors to vertically drive the lens or mirror, or a piezoelectric element inserted between the light receiving element 113 and the lower wall of the container 104. Then, the light receiving element may be driven up and down to perform Z-axis scanning.) Three perforated plates such as plate 106 are arranged in the vertical direction and emitted from three laser light sources of red, green and blue. Light may be applied to the rear surface of each perforated plate through three thick optical fibers, and the image may be focused on a sample piece through a dichroic mirror and a lens, for a total of 30 focal points of 3 colors. (30 optical fibers may be used.) 60 optical fiber terminals are arranged horizontally above the sample surface, 30 of which are connected to laser light sources of three colors, and the other 30 are photomultiplier tubes. The light emitted from the optical fiber connected to the light source may be reduced through the lens, hit the sample surface, and the reflected light may enter the terminal of the light receiving optical fiber through the same lens. (An ultraviolet laser may be used to guide the fluorescence generated from the imaged portion on the sample surface to the optical fiber for light reception by the same lens.) With the above-mentioned various systems, DNA of many healthy people and clinical patients As a result of analyzing the base sequence of RNA, the protein molecular structure, the structure of the brain, etc., a huge amount of data is generated, and a large-capacity recording device is required to record the data.

【0096】特願平1−119161号「脳の神経線維
の配線構造の記録解析装置」(出願人・発明者藤村明
宏)には、合成樹脂円盤上に金属メッキをし、その上に
ホトレジストを塗り、電子レンズでしぼった微細電子ビ
ーム、または電極針の先端から出る微細電流をホトレジ
ストに断続的に当て、硬化させ、円盤を取り出して非硬
化部のホトレジストを洗い流し、ついで、腐食液に漬
け、非硬化部の金属を除去し、脳の神経線維の配線構造
に関する大量のデータを記録する方法を記しているが、
ホトレジストの除去や腐食液に漬ける化学処理等を要す
るので、次のようにしてもよい。
Japanese Patent Application No. 1-119161 "Recording / analyzing device for wiring structure of nerve fibers in brain" (applicant / inventor Akihiro Fujimura) applies metal plating on a synthetic resin disk, and a photoresist on it. Applying a fine electron beam squeezed with an electron lens or a fine electric current emitted from the tip of an electrode needle to the photoresist intermittently to cure it, take out the disc and wash away the photoresist in the non-cured part, then soak it in a corrosive solution, It describes how to remove metal in the non-hardened part and record a large amount of data on the wiring structure of nerve fibers in the brain,
Since the removal of the photoresist and the chemical treatment of immersing in the corrosive liquid are required, the following may be carried out.

【0097】図13は多量の解析データ等を記録する情
報記録装置の正面図である。114は固定台。115は
その上に取り付けた左右方向駆動装置。116はその上
に取り付けたモーター。117はその軸に取り付けた直
径20cm程度の蛍光物質微粒子を多量に含むガラスや
合成樹脂から成る半透明記録円盤。118はその上面に
蒸着その他の方法で付けられた厚さ10nm程度の記録
膜で、電子の衝突による発熱や化学反応で蒸発したり、
昇華したり、変形したり、導電性が変化したり、二次電
子放出能が変わったり、蛍光発生能が生じたり、消失し
たり等、検出可能な何らかの変化を起こす物質を1層ま
たは2層重ねた物で、例えば、単層のアルミニウム・錫
・鉛・その他の金属、金属とヨウ素・臭素・硫黄・無機
酸・有機酸・その他との化合物、炭素・金属・その他の
微粒子を含む合成樹脂、酸化鉄・過酸化マンガン・硝酸
銅・その他の固係酸化剤層の上に、アルミニウム・マグ
ネシウム・ポリシリコン・その他の被酸化剤の層を重ね
た物、無機・有機の蛍光膜上にアルミニウム層を重ねた
物、その他である。
FIG. 13 is a front view of an information recording device for recording a large amount of analysis data and the like. 114 is a fixed base. Reference numeral 115 is a left-right direction driving device mounted on it. 116 is a motor mounted on it. Reference numeral 117 denotes a semi-transparent recording disk made of glass or synthetic resin containing a large amount of fluorescent substance fine particles with a diameter of about 20 cm attached to its shaft. Reference numeral 118 is a recording film having a thickness of about 10 nm, which is attached to the upper surface of the recording film by vapor deposition or another method, and evaporates due to heat generation by a collision of electrons or a chemical reaction,
One or two layers of substances that cause any detectable change such as sublimation, deformation, change in conductivity, change in secondary electron emission ability, fluorescence generation ability, disappearance, etc. Stacked products, for example, single layer aluminum / tin / lead / other metals, compounds of metals and iodine / bromine / sulfur / inorganic acids / organic acids / others, synthetic resins containing carbon / metal / other fine particles , Iron oxide / manganese peroxide / copper nitrate / other solid oxidizer layer, aluminum / magnesium / polysilicon / other oxidant layer, aluminum on inorganic / organic fluorescent film It is a layered product, etc.

【0098】119は固定台上に立てた支柱。120は
それに取り付けた電子レンズ付電子銃で、円盤117の
半径方向に並ぶ30本の小電子銃から出た電子ビームを
記録膜118上に結合させる電子レンズが付いている。
121は固定台上に取り付けたレンズ付受光素子であ
る。これらは真空容器中に収められる。モーター116
が円盤117を毎秒1回転程度の速度で回転させ、駆動
装置115がそれらを毎秒20nm程度の速度で右進さ
せる。
Numeral 119 is a column standing on a fixed base. Reference numeral 120 denotes an electron gun with an electron lens attached thereto, which has an electron lens for coupling the electron beams emitted from 30 small electron guns arranged in the radial direction of the disk 117 onto the recording film 118.
Reference numeral 121 is a light receiving element with a lens mounted on a fixed base. These are stored in a vacuum container. Motor 116
Rotates the disk 117 at a speed of about 1 revolution per second, and the drive unit 115 moves them to the right at a speed of about 20 nm per second.

【0099】試料塊95に関する受光素子113の30
チャンネルの直列ディジタル出力は、電子銃120中の
30本の電子銃のコントロールグリッドに加わり、それ
ぞれの電子ビームの密度制御を行なう。記録膜118上
には、その半径方向の60μmの範囲に、2μmの間隔
を置いて、直径10nmの30個の電子ビームの焦点が
生じ、高密度電子ビームのパルスがぶつかった場合に
は、その部は加熱し、記録膜118の材料が蒸発した
り、昇華したり、溶解してドーナツ状の穴を造ったり、
化合物が分解して透明化したり、逆に着色したり、蛍光
性がなくなったり、酸化剤の酸化作用で透明化したり、
二次電子放出能が増す等の変化が点状に起こり、ピット
を生ずる。(希薄酸素雰囲気中で電子銃120の電子ビ
ームを照射し、膜118を酸化してもよい。) 30本の渦巻形トラックが同時に生ずるが、円盤が10
0回転すると、駆動装置115が急速に60μm右に動
き、以後、毎秒10nmの速度で動き、次の渦巻状トラ
ックを描き、100巻すれば、更に駆動装置115は、
更に60μm急速に右進する。
30 of the light receiving element 113 relating to the sample mass 95
The serial digital output of the channel is added to the control grids of the 30 electron guns in the electron gun 120 to control the density of each electron beam. On the recording film 118, 30 electron beams with a diameter of 10 nm are focused at a distance of 2 μm within a range of 60 μm in the radial direction. Part is heated, the material of the recording film 118 is evaporated, sublimated, or melted to form a donut-shaped hole,
If the compound decomposes and becomes transparent, or conversely it is colored, loses its fluorescence, becomes transparent due to the oxidizing action of the oxidizing agent,
A change, such as an increase in the secondary electron emission ability, occurs in a dot shape, and a pit occurs. (The film 118 may be oxidized by irradiating it with an electron beam of an electron gun 120 in a dilute oxygen atmosphere.) Thirty spiral tracks are formed at the same time, but 10 discs are formed.
When it is rotated 0 times, the driving device 115 rapidly moves to the right by 60 μm, and thereafter moves at a speed of 10 nm per second to draw the next spiral track.
Further, it goes right by 60 μm rapidly.

【0100】このようにして、円盤116の、かなり小
範囲の部分にまで、約10万秒間の記録を行なう。この
記憶容量は、20nm平方に1個のピットを記し、全記
録面積が280平方cmとすれば、7×10の13乗ビ
ット(8750ギガバイト)になる。 (ピットの直径
を更に小さくすれば、記録容量も更に増す。) これを読み出す場合、電子銃120から低密度、または
低電圧で加速した30本の電子ビームを連続的に出し、
その表面を記録膜118に当てつつ、円盤117を書き
込み時と同様に駆動すれば、記録膜が消失して生じたピ
ットに、電子ビームが当たった場合、電子ビームは円盤
117に当たり、蛍光を発生させ、その映像が受光素子
121に30個生じ、それぞれの出力が生ずる。
In this way, recording is performed for about 100,000 seconds even on a portion of the disk 116 which is in a fairly small range. This storage capacity is 7 × 10 13 bits (8750 gigabytes) if one pit is written in a square of 20 nm and the total recording area is 280 cm 2. (If the diameter of the pit is further reduced, the recording capacity is further increased.) When reading this, the electron gun 120 continuously emits 30 electron beams accelerated at low density or low voltage,
If the disk 117 is driven in the same manner as when writing while the surface thereof is being applied to the recording film 118, when the electron beam hits the pit created by the disappearance of the recording film, the electron beam hits the disk 117 and generates fluorescence. Then, 30 images are generated on the light receiving element 121, and respective outputs are generated.

【0101】記録膜の透明度が変わったり、変色してい
る場合、電子ビームが記録膜を通過して円盤に当たり、
発する蛍光の反射量が変わり、受光素子で検出される。
記録膜の蛍光性が変わる場合も、記録膜から出る光量が
変わり、検出される。導電性や二次電子放出能が変わっ
た場合、記録膜につながるモーター116の軸を経て、
高圧電源回路に流れる電流値が変わり、検出される。
When the transparency of the recording film is changed or the color is changed, the electron beam passes through the recording film and hits the disk,
The amount of reflection of the emitted fluorescence changes and is detected by the light receiving element.
Even when the fluorescence of the recording film changes, the amount of light emitted from the recording film also changes and is detected. When the conductivity or the secondary electron emission capacity is changed, it passes through the shaft of the motor 116 connected to the recording film,
The value of the current flowing through the high-voltage power supply circuit changes and is detected.

【0102】読み出しや書き込みをSTMやAFMの電
極針(探針・プローブ)を用いて行なってもよい。円盤
117上に金属膜を付け、その上にホトレジストを塗
り、電子ビームを当てて露光し、硬化したホトレジスト
以外を除去し、腐食液で金属メッキ層をエッチングし、
同様の記録を行なう事ができるが、上記の場合のよう
に、すぐに読み出せない。
Reading and writing may be performed by using an electrode needle (probe / probe) of STM or AFM. A metal film is provided on the disk 117, a photoresist is applied on the disk 117, exposed by electron beam irradiation, the cured photoresist is removed, and the metal plating layer is etched with a corrosive solution.
The same recording can be performed, but it cannot be read immediately as in the above case.

【0103】単位面積当たりの記録容量は図13の装置
に劣るが、次のような磁気利用の大容量記録装置を用い
てもよい。図14は大容量ハードディスク用磁気ヘッド
の部品の正面図。図15は他の部品の背面図。図16は
それらを組み立てた場合の側面図である。122は厚み
が10μm程度のPZTその他の圧電体板の前後面に金
属電極層をメッキし、その前後面に絶縁被膜を付けて成
るヘッド基板。123、124はその前面にリソグラフ
ィー等の方法で造り付けられた銅・アルミニウム等から
成るコイル。125、126はコイルの中に形成された
横幅が1μm、厚みが0.1μmのフェライト等の絶縁
性材料から成る、軟磁性強磁性体製磁気コアー(導電性
材料を用いる場合には、表面に絶縁被膜をかぶせる。コ
アーの情報は分厚くしてもよい。)127は122と同
材質から成るが、上下幅は小さいヘッド基板。128、
129はその前面の右よりに造り付けられたコイル。1
30、131はその中に入っている磁気コアー。132
はコアーと同材質から成る階段状の被覆板。133はそ
の表面に造り付けた8本の銅被膜製リード線。134、
135は接着剤層である。
Although the recording capacity per unit area is inferior to that of the apparatus shown in FIG. 13, the following large capacity recording apparatus using magnetic field may be used. FIG. 14 is a front view of parts of a magnetic head for a large capacity hard disk. FIG. 15 is a rear view of other components. FIG. 16 is a side view when they are assembled. Reference numeral 122 denotes a head substrate formed by plating a metal electrode layer on the front and rear surfaces of a PZT or other piezoelectric plate having a thickness of about 10 μm and attaching an insulating coating on the front and rear surfaces. Reference numerals 123 and 124 denote coils made of copper, aluminum or the like, which are formed on the front surface by a method such as lithography. The magnetic cores 125 and 126 are made of an insulating material such as ferrite and have a width of 1 μm and a thickness of 0.1 μm formed in the coil. Cover with an insulating film. The core information may be thickened.) 127 is a head substrate made of the same material as 122, but with a small vertical width. 128,
129 is a coil built on the right side of the front surface. 1
30 and 131 are magnetic cores contained in them. 132
Is a stepped cover plate made of the same material as the core. 133 is a copper-coated lead wire built on the surface. 134,
135 is an adhesive layer.

【0104】これらコイル等の付いた基板122、12
7の製造工程を例示すると、まず、基板上に蒸着・スパ
ッタリング・その他の方法で厚さ0.1μm程度の銅や
アルミニウムの被膜を全面にメッキし、その上にホトレ
ジストを塗り、コアーの前面に対応するコイル構成部分
を除いた、コイルの前面形状を、ホトマスクを用いて露
光し、ホトレジストを硬化させ、非硬化部を洗い流し、
腐食液で露出部の金属を除去し、コアーに相当する形の
窓を開けた金属マスクをかけ、コアーの材料をスパッタ
リングして、コイル部分に形成させ、金属マスクをはず
し、全面に金属メッキをし、その上にホトレジストを塗
り、ホトマスクをかけて露光し、コイルの正面の形以外
の部分のホトレジストを洗い流し、腐食液で露出部を除
去する等する。
Substrates 122, 12 with these coils and the like
As an example of the manufacturing process of No. 7, first, a copper or aluminum film having a thickness of about 0.1 μm is plated on the entire surface by vapor deposition / sputtering / other methods, and a photoresist is applied on the film to coat the front surface of the core. The front shape of the coil, excluding the corresponding coil components, is exposed using a photomask, the photoresist is cured, and the uncured portion is washed away.
Remove the metal in the exposed part with a corrosive liquid, put a metal mask with a window corresponding to the core open, sputter the material of the core, form it on the coil part, remove the metal mask, and metal plating the entire surface Then, a photoresist is applied on it, a photoresist is applied to expose it, the photoresist on the portion other than the shape of the front of the coil is washed away, and the exposed portion is removed by a corrosive solution.

【0105】基板122の後面に接着剤層134を付
け、下端をそろえて基板127の前面に張り付け、被覆
板132の後面に、直径0.1μm程度の粒度のそろっ
たカーボン粒子を希薄に含む接着剤から成る接着剤層1
35を付け、基板122と127の前面に押し付けて接
着し、各コイルの上端の前面にリード線133の端が重
なり、カーボン粒子で電気的に接続される。(リード線
間等はカーボン粒子がまばらなため、短絡しない。) リード線133の各端は、コンピューターの入出力回路
につなぐ。基板127の後面には、カバー123と同材
質で、上端が前方に突出し、カバー132に達する被覆
カバーを張り付ける。
An adhesive layer 134 is attached to the rear surface of the substrate 122, the lower end is aligned and attached to the front surface of the substrate 127, and the rear surface of the cover plate 132 is adhered to a rear surface of the coating plate 132 containing carbon particles having a uniform particle size of about 0.1 μm in a diluted manner. Adhesive layer 1 composed of an agent
35 is attached and pressed onto the front surfaces of the substrates 122 and 127 to be adhered, and the ends of the lead wires 133 overlap the front surfaces of the upper ends of the respective coils, and are electrically connected by carbon particles. (Because carbon particles are sparse between lead wires and the like, a short circuit does not occur.) Each end of the lead wire 133 is connected to an input / output circuit of a computer. A cover cover made of the same material as the cover 123 and having an upper end protruding forward and reaching the cover 132 is attached to the rear surface of the substrate 127.

【0106】このようにして形成された磁気ヘッドブロ
ックを、左右方向がハードディスクの半径方向に合致す
るように配置し、駆動装置で適宜左右方向に動かし、回
転するディスクの磁性体面に書き込んだり、読み出した
りする。コアー125と126の間、130と131の
間には、コイルを形成するスペースを取るため、3μm
の透き間が開き、1枚の基板のみを用いた場合、ディス
ク上に生ずるトラック間に3μmの透き間が生じ、それ
を埋めるには、ヘッドブロックをその間に合わせる走査
をしなければならない。
The magnetic head block thus formed is arranged so that the left-right direction coincides with the radial direction of the hard disk, and is appropriately moved in the left-right direction by a driving device to write or read on the magnetic surface of the rotating disk. Or A space of 3 μm is provided between the cores 125 and 126 and between the cores 130 and 131 to form a coil.
In case of using only one substrate, a gap of 3 .mu.m is generated between tracks formed on the disk, and in order to fill it, it is necessary to perform scanning so that the head block is arranged between them.

【0107】しかし、基板を2枚用いれば、両者のコア
ーが透き間を互いに埋めるので、細かな半径方向の走査
が不要になる。また、実際には、基板122と127に
それぞれ4μmピッチで、15個余(クロックパルス用
のコアーも含め)のコアーを設け、2μmピッチの30
本のトラックに、一挙に前述の画像情報を書き込む等す
る。
However, when two substrates are used, the cores of both substrates fill the gaps with each other, so that fine scanning in the radial direction becomes unnecessary. In addition, actually, 15 or more cores (including clock pulse cores) are provided on the substrates 122 and 127 at a pitch of 4 μm, and 30 cores at a pitch of 2 μm are provided.
The above-mentioned image information is written on the track of the book all at once.

【0108】各コアーの上端と被覆カバー132等の上
端とは比較的接近しており、コアー上端から出た磁力線
は前後の被覆カバーを通り、その下端から、大きな半径
を描いて下方へ伸び、各コアーの下端に入り、各コアー
は垂直磁気記録をディスク面に対して行なう事になる。
コアーを64個余り設け、64ビットパソコンの並列デ
ータを一挙に入・出力するのに用いてもよい。
The upper end of each core is relatively close to the upper ends of the covering covers 132 and the like, and the magnetic lines of force from the upper ends of the cores pass through the covering covers at the front and rear and extend downward from the lower ends thereof with a large radius. Entering the lower end of each core, each core will perform perpendicular magnetic recording on the disk surface.
It is also possible to provide an extra 64 cores and use them to input / output parallel data of a 64-bit personal computer at once.

【0109】このようなヘッドブロックを用いて、直径
10cmのハードディスクに書き込めば、12ギガビッ
ト(1.5ギガバイト)程度の情報を記録し得る事にな
り、光磁気ディスク等に劣らない容量を持ち得る。更に
多量の情報容量を得るため、磁気テープに記録してもよ
い。例えば、1基板(ある程度の情報処理回路を含むL
SIのシリコン基板を用いる事もある)に4μmピッチ
で、1500個のコイル付コアーを造り付けた物を、2
枚重ねて3000個のヘッドブロックにし、30チャン
ネルの情報を100個ずつのヘッド群から記録して行く
ようにしてもよい。
If such a head block is used to write on a hard disk having a diameter of 10 cm, information of about 12 gigabytes (1.5 gigabytes) can be recorded, and a capacity comparable to that of a magneto-optical disk can be obtained. . It may be recorded on a magnetic tape to obtain a larger amount of information. For example, one board (L including some information processing circuits
The silicon substrate of SI may be used), and the thing which built 1500 cores with a coil at 4 μm pitch is 2
It is also possible to stack the sheets into 3000 head blocks and record information of 30 channels from a head group of 100 heads each.

【0110】このようにすれば、従来のヘリカルスキャ
ンVTR等に比較して、ヘッドの相対移動速度は、理論
的には3千分の1でよい事になる。この場合、長期使用
等により、テープ幅が6千分の1狭まれば、ヘッド列の
一端が書き込み時のトラックに合致していても、他端の
ヘッドは1μmずれて、トラック間に接する事になる。
In this way, the relative moving speed of the head can theoretically be 1/3000 as compared with the conventional helical scan VTR or the like. In this case, if the tape width is reduced by 1/6000 due to long-term use or the like, even if one end of the head row is aligned with the track at the time of writing, the head at the other end is displaced by 1 μm and contacts the tracks. become.

【0111】このような、ずれに対する対策として、固
定台上に上下移動用圧電体を介して、ヘッド列が上下に
並ぶ方向に向け、ヘッドブロックを取り付け、ヘッド列
の上端・中間・下端の3個のヘッドをモニターヘッドに
用い、書き込み時に3者からテープにクロックパルスを
書き込み、読み出し時には、下端のモニターヘッドの出
力が最大になるよう、ネガティブヒードバックで、上下
移動用圧電体に加える電圧を制御し、ついで、中間と上
端のモニターヘッドの出力も同値になるよう、基板12
2、127に加える電圧を制御し、基板の上下長を調節
すればよい。
As a countermeasure against such misalignment, head blocks are attached on the fixed base through the vertically moving piezoelectric bodies in the direction in which the head rows are arranged vertically, and the head block is attached to the top, middle and bottom ends of the head block. Using three heads as monitor heads, write a clock pulse on the tape from three persons at the time of writing, and at the time of reading, apply a voltage to the piezoelectric body for vertical movement with negative feedback so that the output of the monitor head at the lower end becomes maximum. The substrate 12 is controlled so that the output of the monitor heads at the middle and upper ends are also the same.
The vertical length of the substrate may be adjusted by controlling the voltage applied to 2, 127.

【0112】その他の対策として、厚さ5μm程度のガ
ラステープの表面に、磁性体粒子入の合成樹脂層を付
け、裏面にも、合成樹脂層を付けたテープを用いたり、
金属テープを用いたりし、テープ幅の変化を防いでもよ
い。あるいは、ヘッドピッチ2μmの入・出力用ヘッド
ブロックのほかに、ピッチが少しずつ狭まった数組のヘ
ッドブロックを併設し、再生時には、その中の最も適切
な出力を出している物を採用するようにしてもよい。
As another measure, a tape having a synthetic resin layer containing magnetic particles attached to the surface of a glass tape having a thickness of about 5 μm and a synthetic resin layer attached to the back surface may be used.
A metal tape may be used to prevent the tape width from changing. Alternatively, in addition to an input / output head block with a head pitch of 2 μm, several head blocks with a slightly narrower pitch are installed side by side, and the one that produces the most appropriate output among them should be used during playback. You may

【0113】基板122の裏面に、基板127に付けた
コアーとコイルを付け、基板127を省略してもよい。
基板122の前面に付けた磁気コアーの端の幅を広げ、
他のコイルとコアーを省略してもよい。上記のように、
試料片を付着させるガラスフィルム102、磁気テープ
用のガラステープ等、厚さ5μm程度のガラスフィルム
を、安価に急速に造る方法を次に記す。
The core and coil attached to the substrate 127 may be attached to the back surface of the substrate 122, and the substrate 127 may be omitted.
Widen the width of the end of the magnetic core attached to the front surface of the substrate 122,
Other coils and cores may be omitted. As described above,
A method for rapidly and inexpensively producing a glass film having a thickness of about 5 μm such as a glass film 102 to which a sample piece is attached and a glass tape for magnetic tape will be described below.

【0114】図17は幅20cmのガラスフィルム製造
装置の側面図である。136は千数百度の溶融ガラスの
入っている坩堝。137はその下面に取り付けたノズル
で、開口部の下端の前後幅は20μm、左右幅は0.1
mm程度である。138はノズルから垂れ下がった溶融
ガラス。139、140は直径2cmの延伸用ローラー
で、ガラスの付着しにくい金属やセラミックスから成
り、図示しない下方からの送風等により、ガラスの軟化
点以下の温度に冷却されており、ローラー140の軸受
は硬いバネで左方に押されており、ローラー間の距離は
5μm以下にはならないが、それ以上に開く事は可能に
なっている。141、142は両ローラーの上面と内面
に付着し、下端は巻き取り用ローラー143に接着され
ているリードフィルムで、前後幅は20cm、厚みは1
μm程度で、蒸着その他の方法で造られた炭素・二酸化
珪素・金属等のフィルムから成る。
FIG. 17 is a side view of a glass film manufacturing apparatus having a width of 20 cm. 136 is a crucible containing molten glass of a thousand and a hundred degrees. Reference numeral 137 denotes a nozzle attached to the lower surface of the nozzle. The lower end of the opening has a front-rear width of 20 μm and a left-right width of 0.1.
It is about mm. 138 is a molten glass hanging from the nozzle. Reference numerals 139 and 140 denote drawing rollers having a diameter of 2 cm, which are made of metal or ceramics to which glass is hard to adhere, and are cooled to a temperature below the softening point of the glass by air blown from below (not shown). It is pushed to the left by a hard spring, and the distance between the rollers does not fall below 5 μm, but it is possible to open it further. 141 and 142 are lead films attached to the upper and inner surfaces of both rollers, and the lower end thereof is attached to the winding roller 143. The front and rear width is 20 cm, and the thickness is 1
It is made of a film of carbon, silicon dioxide, metal or the like, which has a thickness of about μm and is produced by vapor deposition or another method.

【0115】図示しないピストンにより、坩堝136中
の溶融ガラスが下方に下圧され、ノズル137から溶融
ガラス138が左右幅0.1mmの膜になって下垂し、
やがて、リードフィルム141、142間に到った事
が、赤外線センサー等により、検出されると、ローラー
139、140が回転し始め、溶融ガラスは左右幅3μ
mに成形され、リードフィルム間に挟まれ、ローラー1
43に巻き取られて行く。
The molten glass in the crucible 136 is pressed downward by a piston (not shown), and the molten glass 138 hangs down from the nozzle 137 to form a film having a lateral width of 0.1 mm.
Eventually, when the fact that the lead film 141, 142 is reached is detected by an infrared sensor or the like, the rollers 139, 140 start to rotate and the molten glass has a lateral width of 3 μm.
m, then sandwiched between lead films, roller 1
It is wound up by 43.

【0116】巻もなく、リードフィルムの端がローラー
139、140を通過すると、その後は溶融ガラス13
8が直接ローラー面に接触し、厚さ5μmに成形され、
かつ、冷却して固形化し、下方へ送られて行く。溶融ガ
ラス138の上端は左右幅0.1mmであるが、その下
垂速度の20倍の円周速度でローラー139、140が
回転するため、溶融ガラスは延伸され、厚さ5μmにな
り、ローラー139、140間に到る。
When the ends of the lead film passed through the rollers 139 and 140 without winding, the molten glass 13 was passed thereafter.
8 directly contacts the roller surface and is molded to a thickness of 5 μm,
At the same time, it is cooled and solidified, and then sent downward. The upper end of the molten glass 138 has a lateral width of 0.1 mm, but since the rollers 139 and 140 rotate at a circumferential speed 20 times the hanging speed, the molten glass is stretched to have a thickness of 5 μm, and the roller 139, It reaches 140.

【0117】溶融ガラス138には表面張力が働き、前
後幅が狭まる傾向が生ずるが、ノズル137の下端と、
ローラー139、140までの距離が小さいため、ほと
んど前後幅が狭まる事なく、ローラー139、140に
達する。(溶融ガラス138が薄いため、短時間に温度
が下がる。) リードフィルム141、142を用いないで始動する場
合、始めは溶融ガラス138の下垂速度を遅くし、冷却
状態にして、ゆっくり回転しているローラー139、1
40間に到達させ、ローラー間を下方に通し、間もな
く、ローラー139、140の回転速度と、溶融ガラス
138の下垂速度比を20に保ちつつ、両者の速度を増
し、厚さ5μmのガラスフィルムが生ずるようになった
時点で、図示しないカッターでローラー143の下端の
高さで切断し、右方から風を吹き付けてフィルムの切断
端をローラー143に巻き付け、以下前記と同様の巻き
取りを行なう。
The surface tension acts on the molten glass 138 and the front-back width tends to be narrowed. However, the lower end of the nozzle 137,
Since the distance to the rollers 139, 140 is small, the rollers reach the rollers 139, 140 with almost no narrowing in the front-rear width. (Because the molten glass 138 is thin, the temperature drops in a short time.) When starting without using the lead films 141 and 142, first, the drooping speed of the molten glass 138 is slowed to a cooling state, and then slowly rotated. Rollers 139, 1
40, and passed between the rollers downward. Soon after, the rotational speeds of the rollers 139 and 140 and the drooping speed ratio of the molten glass 138 were both maintained at 20, while increasing both speeds, and a glass film having a thickness of 5 μm was formed. When it begins to occur, it is cut at the height of the lower end of the roller 143 with a cutter (not shown), the wind is blown from the right side to wind the cut end of the film around the roller 143, and the same winding as described above is performed.

【0118】なお、ノズル137を導電性のセラミック
ス等で造り、通電して温度を高め、内部を通過する溶融
ガラスの流動性を高めたり、ノズル137とローラー1
39、140の間で、溶融ガラス138に冷風を当て、
適度に冷却する等してもよい。ローラー143に巻き付
けたガラスフィルムが表面の荷電等のため、巻きもどし
にくくなる事を防ぐため、巻き取りの際にガラスフィル
ムに水・電離した空気・その他を吹き付けてもよい。
The nozzle 137 is made of conductive ceramics or the like and is energized to raise the temperature to improve the fluidity of the molten glass passing through the inside, or the nozzle 137 and the roller 1
Between 39 and 140, blow cold air to the molten glass 138,
You may cool appropriately. In order to prevent the glass film wound around the roller 143 from being unwound due to surface charging or the like, water, ionized air, or the like may be blown onto the glass film during winding.

【0119】坩堝136中のガラスより屈折率が小さい
ガラスを入れた坩堝を、坩堝136の左右に設け、両者
のノズルをノズル137の左右に設け、三つのノズルか
ら出た溶融ガラスの積層体をローラー139と140の
間に通し、延伸し、一端から平行光を入れれば、外へ漏
れずに伝搬する送光フィルムを造り、種々の用途に用い
てもよい。
A crucible containing glass having a refractive index smaller than that of the glass in the crucible 136 is provided on the left and right of the crucible 136, both nozzles are provided on the left and right of the nozzle 137, and a laminated body of molten glass discharged from the three nozzles is provided. By passing between the rollers 139 and 140, stretching and allowing parallel light to enter from one end, a light transmitting film that propagates without leaking out may be produced and used for various purposes.

【0120】次に上記の装置の応用に関連して種々述べ
る。従来、DNAの塩基配列の解析を行なう際、抽出し
たDNAに熱やアルカリを作用させて変形させ、対合を
解いたり、制限酵素で切断したり、電気泳動の際に尿素
を加えたり、様々な操作を加えるため、強固なDNAの
塩基配列は保存されるとしても、二次構造や三次構造、
水素結合等による分子内における相互間結合や、外部分
子の結合等は、ことごとく破壊されている。
Next, various points will be described in relation to the application of the above-mentioned apparatus. Conventionally, when analyzing the base sequence of DNA, heat or alkali is applied to the extracted DNA to deform it, unpair it, cleave it with a restriction enzyme, add urea during electrophoresis, etc. Therefore, even if the strong DNA base sequence is preserved, secondary structure, tertiary structure,
Mutual bonds in the molecule, such as hydrogen bonds, and bonds of external molecules are all destroyed.

【0121】従って、DNAを細胞核内にとどめたまま
の凍結割断面等に分子試薬を付け、ありのままのDNA
構造解析等を行なう必要がある。それは細胞分化や、機
能発現に伴う種々の可逆的、または不可逆的構造変化、
種々の蛋白質やRNAその他の物質の結合が起こった状
態を捕らえる事になると考えられる。
Therefore, a molecular reagent is attached to the frozen fracture surface while keeping the DNA in the cell nucleus, and
It is necessary to perform structural analysis. It is due to cell differentiation and various reversible or irreversible structural changes associated with functional expression,
It is considered that the state where the binding of various proteins, RNA and other substances occurs will be captured.

【0122】構造変化としては、部分的に二重鎖が開い
たり、(開いた両端に他の分子が入って再対合を防いで
いる事もあり得る)、対合鎖の1本が一カ所で切れて枝
状になっていたり、二カ所で切れて除去された状態にな
っていたり、二重鎖状の離れた二点が結合してループ状
を造り、その間の機能を消したり、逆に、その間の機能
を発現させたり、自ら造り出した制限酵素や、DNAポ
リメラーゼその他を用い、一部の塩基配列を除去し、機
能を調節する場合等が考えられる。 物質的な変化とし
ては(構造変化の基礎が物質変化であり、両者は分離し
がたいが)、塩基配列が変わる場合、片方の鎖が結合さ
れ、RNA・蛋白質・その他の物質が挿入される場合、
開いたDNA鎖の隣接塩基間で、直接または他の物質を
介して結合が起こり、機能が変化する場合、開いたDN
A鎖に他の物質が結合し、機能が変化する場合等が考え
られる。
As a structural change, a double strand may be partially opened (there may be another molecule at both open ends to prevent re-pairing), or one of the paired strands may be one. It is cut off at one place and has a branch shape, or it is cut off at two places and is in a removed state. On the contrary, there may be a case where a function is regulated by expressing a function in the meantime or using a restriction enzyme created by itself, a DNA polymerase or the like to remove a part of the base sequence. As a material change (the basis of structural change is a material change and it is difficult to separate the two), when the base sequence changes, one strand is linked and RNA / protein / other substances are inserted. If
When the function changes due to binding between adjacent bases of an open DNA strand, directly or through another substance, an open DN
It is conceivable that the A chain may be bound to another substance to change its function.

【0123】これらの変化は可逆性である場合(必要な
物質が必要量造られたり、細胞分裂に伴う物質がそろう
等、特定の条件がそろえば、もどる場合)と、不可逆性
である場合とがあり得る。細胞の分化を支配するDNA
変化では不可逆性であり、無変化の、または不可逆性変
化をした部分からの物質的情報(リガンド)を受けて機
能発現をする場合は、可逆的変化を起こす事が多いだろ
う。
These changes are reversible (when necessary substances are produced in a required amount, when substances are accompanied by cell division, when certain conditions are met, and when they return), and when they are irreversible. Can be. DNA that controls cell differentiation
It is irreversible in change, and when it receives a physical information (ligand) from an unchanged or irreversible part and expresses a function, it often causes reversible change.

【0124】電子回路にアナロジーを求めるならば、不
可逆的な機能変化はハンダ付けをして配線を替えたり、
多数準備された配線の一部を切断したりする事に相当
し、やや元にもどりにくい機能的変化はスナップスイッ
チのオン・オフに当たり、ごく一時的な変化はボタンス
イッチを押してパルス通電する事に当たり、ボタンスイ
ッチを1回押した後、同じ状態が持続するかぎり、変化
が保持されるのは、マグネットスイッチやフリップフロ
ップをセット・リセットするのに相当する。(これらの
ハードモデルやソフトモデルのコピーを造る際、リセッ
トされ易い物と、されにくい物とがあり得る。) DNAの塩基配列・遺伝子配列等の既知情報と、その機
能に関する既知情報とを、コンピューターのソフト中に
インプットし、後者の機能は上記のようなスイッチ、ア
ナログ増幅器、ネガティブ・ポジティブヒードバック回
路、種々のアナログ・ディジタル論理回路、その他の電
子回路の機能に置き換え、未知部分は種々の想定モデル
を自動的に造り出し、取り替えて当てはめ、機能のシミ
ュレーションを行ない、より整合性のある全体モデルを
構築して行くような研究分野を造ってもよい。
If an analogy is sought for electronic circuits, irreversible functional changes may be soldered to replace wiring,
It is equivalent to cutting a part of the prepared wiring, a functional change that is hard to return to the original corresponds to the on / off of the snap switch, and a very temporary change corresponds to pressing the button switch to energize the pulse. After the button switch is pressed once, the change is retained as long as the same state is maintained, which is equivalent to setting / resetting the magnet switch or the flip-flop. (When making a copy of these hard models or soft models, there may be those that are easily reset and those that are not easily reset.) Known information such as the nucleotide sequence and gene sequence of DNA, and the known information related to its function, Input it into the software of the computer, and replace the latter function with the function of the switch, analog amplifier, negative / positive feedback circuit, various analog / digital logic circuits, and other electronic circuits as described above, and the unknown part with various It is also possible to create a research field in which an assumed model is automatically created, replaced and fitted, functional simulation is performed, and a more consistent overall model is built.

【0125】個体発生は1個の受精卵が分裂をくりかえ
し、かつ、分化し、多数の分化した細胞の集合になる過
程であるが、各細胞には、一応、受精卵と同じ塩基配列
のDNAが存在する。しかし、分化の過程において、各
DNAには、前述のような何らかの変化が起こっている
はずで、その変化は発生過程における増殖、あるいは、
成熟後における細胞分裂の際にもコピーされるはずであ
る。
Ontogeny is the process in which one fertilized egg repeats division and differentiates into a large number of differentiated cells. Exists. However, in the process of differentiation, each DNA should undergo some kind of change as described above.
It should also be copied during cell division after maturation.

【0126】従って、コピーの際に、リセットされるス
イッチと、切り替えられた状態のまま、コピーされるス
イッチとがあるはずである。もし、全てがリセットされ
るとすれば、分裂の際に、上皮細胞も、結合組織細胞
も、全てが元の受精卵の状態に帰ってしまう事になる。
分解による変化は、DNAの変化のほか、その周囲のR
NA・蛋白質・核・細胞質等の変化も含めて、コピーさ
れなければならないのかも知れない。ただし、必須条件
と、そうでない条件との区別があると思われる。
Therefore, there should be a switch that is reset when copying and a switch that is copied in the switched state. If they were all reset, all of the epithelial cells and connective tissue cells would return to their original fertilized egg state during division.
The change caused by decomposition is not only the change in DNA but also the R around it.
It may have to be copied, including changes in NA, protein, nucleus, cytoplasm, etc. However, there seems to be a distinction between essential and non-essential conditions.

【0127】このような分化に伴うDNA及びその周辺
物質(細胞内DNA環境)の変化をありのままに捕らえ
る必要がある。ネオダーウイニズムによる進化メカニズ
ムでは、生殖細胞のDNAに不可逆的な変化(変異)が
体細胞に及ぼす環境の影響が及ぶのではなく(一本の稲
を寒冷環境に馴らしながら、育てる事に成功したとして
も、その適応能力が子孫に遺伝するような事はなく)、
生殖細胞のDNA自体に直接働きかける放射線・変異原
物質等の影響による突然変異や、外部因子とは無関係に
生殖細胞のDNA自体に、ほぼランダムに変異が生じ、
その子孫に遺伝し、子孫が自然選択を受け、環境に適し
た変異を起こした系統が、生存・繁栄するとされてい
る。
It is necessary to capture changes in DNA and its peripheral substances (intracellular DNA environment) associated with such differentiation as they are. The evolutionary mechanism by neoderwinism does not affect the environment that irreversible changes (mutations) in germ cell DNA affect somatic cells (successfully growing one rice while acclimatizing to a cold environment). Even if you do, the adaptive ability will not be inherited to the offspring),
Mutations caused by the effects of radiation and mutagens that directly act on the germ cell DNA itself, and mutations occur almost randomly in the germ cell DNA itself, regardless of external factors,
It is said that the strains that are inherited by the offspring, are naturally selected by the offspring, and have mutations suitable for the environment will survive and prosper.

【0128】しかし、産まれつき持っているDNA(遺
伝子)の範囲内で、環境に適応した結果として得られた
獲得形質が、遺伝するメカニズムの存在する可能性は、
全くないものだろうか、という疑問が生ずる。理論的に
は次のような可能性も考えられる。第1は、環境因子が
体細胞と共に、生食細胞にも作用し、突然変異を起こす
場合、及び、DNAが本来持つ機能の範囲内で(突然変
異ではなく)、前述の分化に伴うDNAの変化(遺伝子
発現)が起こり、それがコピーされ、遺伝する場合であ
る。(分化に伴うDNAの変化が、細胞分裂に伴うコピ
ーの際にも保存されるように。) 第2は、環境因子により、生殖細胞の周囲、またはずっ
と離れた所にある体細胞に生じた生理的、非生理的物質
が、生殖細胞にまで到り、そのDNAに変化を与え、そ
れが遺伝する場合である。
However, it is possible that there is a mechanism for inheriting the acquired trait obtained as a result of adapting to the environment within the range of the DNA (gene) that is naturally born.
The question arises as to whether there is nothing at all. The following possibilities are theoretically possible. First, when environmental factors act on somatic cells as well as on phagocytic cells to cause mutations, and within the range of the functions originally possessed by DNA (not mutations), changes in DNA due to the aforementioned differentiation. That is when (gene expression) occurs, it is copied and inherited. (May be the DNA changes associated with differentiation are preserved in the copy associated with cell division.) Second, environmental factors cause somatic cells around germ cells or at distant locations. This is the case when a physiological or non-physiological substance reaches the germ cell, changes its DNA, and inherits it.

【0129】第3は、環境因子が体細胞のDNAに何ら
かの変化を起こさせ、その変化した一部のDNA断片が
脱落したり、DNAやRNAのコピーが血液中のヌクレ
アーゼ等による分解を避けるための蛋白質の衣をまとっ
たり、侵入細菌のプラスミド中に組み込まれたり、ウイ
ルスの遺伝子中に組み込まれたりして、生殖細胞に達
し、そのDNA中に組み込まれたり、それらの情報で、
生殖細胞中のDNAのスイッチが切り替えられたりする
場合。(発生過程または成熟後に、生理的または病的
に、正常または変異したDNA断片が細胞外に出、隣接
細胞または遠隔細胞に転移する事も起こり得る。[単細
胞生物では見られるが]) これらのメカニズムは、ありそうにない事のようにも思
えるが、生物学の歴史では、人間が予想もしなかった事
が生物体内で行なわれている事を発見する事の連続であ
り、人間の頭で考え得る程度の事は、現に行なわれてい
る可能性もあり得る。
Third, environmental factors cause some changes in the DNA of somatic cells, some of the changed DNA fragments are lost, and copies of DNA and RNA are prevented from being decomposed by nucleases in blood. Of the protein of the above, it is integrated into the plasmid of the invading bacterium, or it is integrated into the gene of the virus, reaches the germ cell, and is integrated into its DNA.
When the DNA switch in germ cells is switched. (It is also possible that a physiologically or pathologically normal or mutated DNA fragment exits the cell and metastasizes to adjacent cells or distant cells after development or maturation. [Although it is found in unicellular organisms.]) The mechanism seems to be unlikely, but in the history of biology, it is a series of discovering things that human beings do not expect in living organisms, and in human heads It's possible that something imaginable is actually being done.

【0130】私は1971年に、ある大学の生物学の教
授に、生物は自分で自分を殺す場合があるのではないか
と話した事があるが、全く問題にされなかった。私は近
縁の植物に一年性の物と、多年性の物とがある事から、
構造上あまり差のない一年性の物は老化によって枯れる
のではなく、自らの機能で殺しているのだろうと着想し
たのである。その後、1972年に、 J, R, Ke
rr 等によって「アポトーシス」の概念が提唱されて
いる。
In 1971, I told a professor of biology at a university that a creature might kill itself, but it didn't matter at all. Since there are annual and perennial plants in closely related plants,
He conceived that the one-year-old objects that have little structural difference do not die with aging, but rather kill with their own functions. Then, in 1972, J, R, Ke
The concept of "apoptosis" has been proposed by rr et al.

【0131】核内の染色質は、DNAの2本鎖が、縄の
ようにねじれた状態で、ヒストン8量体蛋白質の周囲に
巻き付き、それが更に、ソレノイドコイル状に巻き、更
にコイル状や、折りたたまれた状態を形成しているとさ
れている。その一部の機能を発現したり、増殖に伴うコ
ピーを取る際には、周囲の環境物質との接触がよく起こ
るようにするため、部分的に直線化し、鎖の一方が一カ
所で切断され、対合が開くとされている。
The chromatin in the nucleus is wound around the histone octamer protein in a state where the double strand of DNA is twisted like a rope, which is further wound into a solenoid coil and further into a coil or a coil. , And is said to form a folded state. When expressing a part of its function or making a copy during proliferation, in order to make frequent contact with surrounding environmental substances, it is partially linearized and one of the chains is cut at one place. , It is said that the pairing will open.

【0132】その際、コイルの中間部を引き伸ばせば、
DNA鎖にねじれが生じ、そのねじれを除去するため、
DNAの一カ所で、空回りをする部分が生ずるとされて
いる。しかし、私は特にねじれを取るための空転機構が
なくても、コイルを引き伸ばす際のねじれを生じない構
成が可能であると考えている。
At this time, if the intermediate portion of the coil is stretched,
A twist occurs in the DNA strand, and in order to remove the twist,
It is said that a part of the DNA that idles occurs at one place. However, I think that even if there is no idling mechanism for removing the twist, a configuration that does not cause the twist when the coil is stretched is possible.

【0133】例えば、DNAに相当する長さ10mの、
赤と黒の2本のビニールコードを平行に並べ、その両端
を1mの間隔を隔てて固定し、ヒストンに相当する直径
3cm、長さ1mの磁石棒に100回程度、単層コイル
状に巻き付け、その形を固定したとする。(1巻きにつ
き、1回のねじれを生ずる。) この磁石棒はヒストン蛋白質の小分子に相当する多数の
小磁石の集まりであり、任意に分離できるので、その中
間を引き離すと、ビニールコードの何巻かが直線化する
が、ねじれは消失してしまう。
For example, a length of 10 m corresponding to DNA,
Two red and black vinyl cords are lined up in parallel, both ends are fixed with a space of 1 m, and they are wound around a magnet rod with a diameter of 3 cm and a length of 1 m, which is equivalent to histone, about 100 times and wound in a single layer coil shape. , Suppose that the shape is fixed. (One twist is generated for each winding.) This magnet bar is a collection of many small magnets corresponding to small molecules of histone protein, and can be separated arbitrarily. The winding becomes straight, but the twist disappears.

【0134】コードの直線化した部分を磁石棒に再び巻
き付けながら、分かれた磁石棒を再結合させれば、元の
状態に復帰する。これら細胞の分化、環境への適応、変
異や進化、 細胞分裂、物質代謝、その他に関連したD
NAや、その周辺構造を上記の装置で捕らえて行く。な
お、特許請求の範囲の各請求項に記した発明が他の分野
において、類似するもののない場合、やや変形して他の
用途に用いる事もできる。
If the separated magnet rods are rejoined while the straightened portion of the cord is wound around the magnet rod again, the original state is restored. D related to the differentiation of these cells, adaptation to the environment, mutation and evolution, cell division, substance metabolism, etc.
The NA and its surrounding structure are captured by the above device. When the invention described in each claim of the claims is not similar in other fields, it can be slightly modified and used for other purposes.

【0135】[0135]

【発明の効果】 本発明を実施すれば、核酸の塩基配
列や蛋白質の分子構造等が、従来の方法や装置に比べ
て、はるかに急速に解析できるようになり、その機能を
補い、高め、使用し易くし、応用範囲を広げるためのコ
ンピューターシステム・電子顕微鏡システム・試料作成
装置等が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION By carrying out the present invention, it becomes possible to analyze the base sequence of a nucleic acid, the molecular structure of a protein, etc., much more rapidly than conventional methods and devices, and to supplement and enhance its function, It is possible to obtain a computer system, an electron microscope system, a sample preparation device, etc. for making it easier to use and expanding the range of applications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明を用いて調べるDNA1本鎖試薬付試
料作成装置の平面図。
FIG. 1 is a plan view of a sample preparation device with a DNA single-stranded reagent to be examined using the present invention.

【図2】 その縦断面図。FIG. 2 is a vertical sectional view thereof.

【図3】 本発明を実施したDNA塩基配列解析装置の
平面図。
FIG. 3 is a plan view of a DNA nucleotide sequence analysis device embodying the present invention.

【図4】 その電子顕微鏡部に真空容器をかぶせた場合
の縦断正面図。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional front view of the electron microscope unit covered with a vacuum container.

【図5】 そのコンピューター等の縦断左側面図。FIG. 5 is a vertical left side view of the computer or the like.

【図6】 ハンディーイメージスキャナー31や、立体
イメージ入力装置等の拡大縦断面図。
FIG. 6 is an enlarged vertical cross-sectional view of a handy image scanner 31, a stereoscopic image input device, and the like.

【図7】 密閉真空容器型電子顕微鏡の縦断面図。FIG. 7 is a vertical sectional view of a closed vacuum vessel type electron microscope.

【図8】 胚の分化誘導実験装置の縦断面図。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an embryo differentiation induction test device.

【図9】 硬質細径穿刺針の製造過程の平面図。FIG. 9 is a plan view of the manufacturing process of the rigid thin needle.

【図10】 人脳を丸ごと連続切片にする装置の縦断正
面図。
FIG. 10 is a vertical sectional front view of an apparatus for serially cutting a whole human brain.

【図11】 ガラスフィルム102に付いた試料片のデ
ータを高速度で読み取る装置の平面図。
FIG. 11 is a plan view of an apparatus for reading data of a sample piece attached to the glass film 102 at high speed.

【図12】 その縦断正面図。FIG. 12 is a vertical sectional front view thereof.

【図13】 多量の解析データ等を記録する情報記録装
置の正面図。
FIG. 13 is a front view of an information recording device that records a large amount of analysis data and the like.

【図14】 大容量ハードディスク用磁気ヘッドの部品
の正面図。
FIG. 14 is a front view of components of a magnetic head for a large capacity hard disk.

【図15】 他の部品の背面図。FIG. 15 is a rear view of another component.

【図16】 それらを組み立てた場合の側面図。FIG. 16 is a side view when they are assembled.

【図17】 幅20cmのガラスフィルム製造装置の側
面図。
FIG. 17 is a side view of a glass film manufacturing apparatus having a width of 20 cm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 紫外線照射装置。 2 水層。 3 金属板電極。 4 ニトロセルロース膜。 5 給水管。 6 排水コック。 7 ガラス管。 8 1個の染色体。 9 ガラス製試料板。 10 透明電極。 11 固定台。 12 試料板駆動装置。 13 蛍光識別型分子試薬付試料DNA。 14 支柱。 15 走査型電子顕微鏡。 16 光学顕微鏡付テレビカメラ。 17 光源。 18 カラーホトンカウンター。 19 レンズ。 20〜21 ダイクロイックミラー。 22〜24 赤・緑・青の受光用光電子増倍管。 25 真空容器。 26 ケーブル。 27 コンピューター。 28 メインスイッチ。 29 液晶ディスプレイ。 30 溝付透明板。 31 ハンディーイメージスキャナー。 32 クリックスイッチ。 33 ケーブル。 34〜35 透明回転軸。 36 透明エンドレスベルト。 37 テレビカメラ。 38 透明円盤。 39 エンコーダー。 40 立体イメージ入力装置。 41 テレビカメラ。 42〜43 光源。 44 透明板。 45 希薄な黒インク。 46 白色ゴム膜。 47 固定台。 48 支柱。 49 普通型電子顕微鏡の真空容器。 50 電子レンズ。 51 蛍光板。 52 ビデオカメラ。 53 金属円盤。 54 空気遮断膜。 55 試料膜。 56 ジャッキ。 57 走査電子顕微鏡用真空容器。 58 電子銃。 59〜60 X軸偏向電極。 61 Y軸偏向電極。 62 金属円盤。 63 空気遮断膜。 64 水。 65 カラーホトンカウンター。 66 固定台。 67 シャーレ。 68 発生過程にある胚。 69カプセル。 70 微細孔。 71 薬剤粒子。 72 ジャッキ。 73 容器。 74 合成樹脂製チューブ。 75 薬剤水溶液。 76 耐熱金属線。 77〜79 金属被覆鉱物繊維。 80〜81 金属被覆抗物繊維。 82 ダイアモンドダイス。 83 ガスバーナーのノズル。 84〜85 ローラー。 86 ガスバーナーのノズル。 87 固定台。 88 試料容器。 89 ジャッキ。 90〜91 圧電体。 92 可動板。 93〜94 距離計。 95 試料塊。 96 試料塊中の人脳。 97 ナイフ。 98 試料押圧板。 99〜100 溝。 101 連結板。 102 ガラスフィルム。 103 固定台。 104 真空容器。 105 ダイアモンド薄膜。 106 加速電極板。 107 電子ビーム散乱板。 108 電子銃。 109〜110 偏向コイル。 111 電子レンズ。 112 光学顕微鏡。 113 受光素子。 114 固定台。 115 左右方向駆動装置。 116 モーター。 117 記録円盤。 118 記録膜。 119 支柱。 120 電子銃。 121 受光素子。 122 ヘッド基板。 123〜124 コイル。 125〜126 磁気コアー。 127 ヘッド基板。 128〜129 コイル。 130〜131 磁気コアー。 132 被覆板。 133リード線。 134〜135 接着剤層。 136 坩堝。 137 ノズル。 138 溶融ガラスフィルム。 139〜140 延伸用ローラー。 141〜142 リードフィルム。 143 巻き取り用ローラー。 1 UV irradiation device. 2 water layers. 3 Metal plate electrode. 4 Nitrocellulose membrane. 5 water supply pipe. 6 Drain cock. 7 glass tubes. 8 1 chromosome. 9 Glass sample plate. 10 Transparent electrode. 11 Fixed base. 12 Sample plate driving device. 13 Sample DNA with fluorescent recognition type molecular reagent. 14 props. 15 Scanning electron microscope. 16 TV camera with optical microscope. 17 Light source. 18 color photon counter. 19 lenses. 20-21 Dichroic mirror. 22-24 Red, green, and blue photomultiplier tubes for receiving light. 25 Vacuum container. 26 cables. 27 computers. 28 Main switch. 29 LCD display. 30 Transparent plate with groove. 31 Handy image scanner. 32 click switch. 33 cables. 34-35 Transparent rotating shaft. 36 Transparent endless belt. 37 TV camera. 38 Transparent disk. 39 Encoder. 40 Stereoscopic image input device. 41 TV camera. 42-43 Light source. 44 Transparent plate. 45 Dilute black ink. 46 White rubber film. 47 Fixed base. 48 columns. 49 Vacuum container for ordinary electron microscope. 50 electronic lens. 51 Fluorescent plate. 52 Video camera. 53 Metal disk. 54 Air barrier membrane. 55 Sample film. 56 jacks. 57 Vacuum container for scanning electron microscope. 58 electron gun. 59-60 X-axis deflection electrode. 61 Y-axis deflection electrode. 62 Metal disk. 63 Air barrier membrane. 64 water. 65 color photon counter. 66 fixed base. 67 Petri dish. 68 Embryos in the developing process. 69 capsules. 70 Micropores. 71 Drug particles. 72 Jack. 73 containers. 74 Synthetic resin tube. 75 Aqueous drug solution. 76 Heat-resistant metal wire. 77-79 Metal-coated mineral fibers. 80-81 Metal coated anti-fiber. 82 Diamond Dice. 83 Gas burner nozzle. 84-85 rollers. 86 Gas burner nozzle. 87 Fixed base. 88 sample container. 89 Jack. 90-91 Piezoelectric body. 92 Movable plate. 93-94 Distance meter. 95 sample mass. 96 Human brain in sample mass. 97 knife. 98 Sample pressing plate. 99-100 grooves. 101 Connecting plate. 102 glass film. 103 Fixed base. 104 Vacuum container. 105 Diamond thin film. 106 Accelerating electrode plate. 107 Electron beam scattering plate. 108 electron gun. 109-110 Deflection coil. 111 electronic lens. 112 Optical microscope. 113 Light receiving element. 114 fixed base. 115 Left-right direction drive device. 116 motor. 117 Recording disk. 118 recording film. 119 props. 120 electron gun. 121 Light receiving element. 122 head substrate. 123-124 coils. 125-126 Magnetic core. 127 head substrate. 128-129 coils. 130-131 magnetic core. 132 Cover plate. 133 leads. 134-135 adhesive layer. 136 Crucible. 137 nozzles. 138 Molten glass film. 139-140 Stretching roller. 141-142 Lead film. 143 Rolling roller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 33/58 A G06T 7/00 // C12N 15/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G01N 33/58 A G06T 7/00 // C12N 15/00

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 核酸分子中の4種の塩基(原子団)
や、蛋白質分子中の特定原子団等に、特異的に結合し得
る、核酸塩基その他から成る試薬分子に、その試薬分子
が何であるかを標識するための異なった色の蛍光を発す
る蛍光識別型標識分子、または、その形や大きさが著し
く異なり、電子顕微鏡等で識別し得る、異なった形態の
分子から成る、形態識別型標識分子を、結合して成る、
分子標式試薬を、1個の核酸分子や蛋白質分子中に多数
結合させ、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、原子
間力顕微鏡等で試料分子及び試薬分子の形を映像化しつ
つ、個々の蛍光試薬分子に、走査型電子顕微鏡の微細電
子ビームが衝突するごとに発生する蛍光の色彩を光電変
換装置とコンピューターで識別し、試薬分子が結合して
いる試料分子中の原子団が何であるかを特定するか、電
子顕微鏡や原子間力顕微鏡等の映像から、コンピュータ
ーで形態識別型試薬分子の形や大きさを識別し、試薬分
子が結合している試料分子中の原子団が何であるかを特
定する、一つの核酸分子中の塩基配列や蛋白質の分子構
造等の解析法。
1. Four kinds of bases (atomic groups) in a nucleic acid molecule
Fluorescence discrimination type that emits fluorescence of different colors to label what the reagent molecule is, such as a nucleobase or the like, which can specifically bind to a specific atomic group in a protein molecule A labeled molecule, or a morphologically discriminating labeled molecule consisting of molecules having different shapes and sizes which can be distinguished by an electron microscope etc. and which are markedly different,
A large number of molecular standard reagents are bound to one nucleic acid molecule or protein molecule, and the shapes of sample molecules and reagent molecules are visualized by scanning electron microscope, transmission electron microscope, atomic force microscope, etc. What is the atomic group in the sample molecule to which the reagent molecule is bound, by distinguishing the color of fluorescence generated each time the scanning electron microscope's fine electron beam collides with the fluorescent reagent molecule by the photoelectric conversion device and the computer? The shape or size of the shape-identifying reagent molecule with a computer from the images of electron microscope or atomic force microscope, and what is the atomic group in the sample molecule to which the reagent molecule is bound? A method for analyzing the nucleotide sequence in one nucleic acid molecule, the molecular structure of a protein, etc. to identify
【請求項2】 蛍光識別型分子試薬または形態識別型
分子試薬を試料分子に結合させる装置と、試料分子の形
態を映像化する普通の走査型電子顕微鏡・透過型電子顕
微鏡、トンネル走査電子顕微鏡・分子間力顕微鏡等と、
試料分子に結合した蛍光識別型分子試薬の1分子に走査
型電子顕微鏡の微細電子ビームが当たって発生する蛍光
を捕らえ、試薬の種類を識別する光電変換装置とコンピ
ューターから成るシステム、または、蛍光識別型分子試
薬の1分子の形態像から、その試薬の種類を特定する画
像認識用コンピューターを設けて成る、核酸の塩基配列
や蛋白質の分子構造等の解析装置。
2. An apparatus for binding a fluorescence discrimination type molecular reagent or a morphology discrimination type molecular reagent to a sample molecule, and an ordinary scanning electron microscope, transmission electron microscope, tunnel scanning electron microscope, etc. for visualizing the morphology of the sample molecule. With an intermolecular force microscope,
Fluorescence discrimination type molecule bound to sample molecule One molecule of reagent is captured by the fine electron beam of scanning electron microscope and the generated fluorescence is captured to discriminate the kind of reagent System consisting of photoelectric conversion device and computer, or fluorescence discrimination An apparatus for analyzing a nucleotide sequence of a nucleic acid, a molecular structure of a protein, and the like, which is provided with an image recognition computer for identifying the type of a single molecule reagent of a type molecular reagent.
【請求項3】 平行な多数の溝が一定間隔を置いて、
表面に存在する透明板を、紙面・コンピューターディス
プレイ等の画像表示装置上にかぶせ、その溝にかみ合う
溝を有する透明なエンドレスベルト、または平板を、ハ
ンドイメージスキャナーの下面に取り付け、そのスキャ
ナーの出力端子をコンピューターの入力端子につないで
成る入力装置、及び凹凸面に斜めに光を当てて、生ずる
影や、希薄インク層に造った凹凸による濃淡等を、ビデ
オカメラ等で映像信号化してコンピューターに入力する
装置を設けた請求項2の核酸の塩基配列や蛋白質の分子
構造等の解析装置。
3. A number of parallel grooves are arranged at regular intervals,
Place the transparent plate on the surface over the image display device such as a paper surface or a computer display, attach a transparent endless belt or a flat plate having a groove that meshes with the groove on the bottom surface of the hand image scanner, and output terminal of the scanner Input device that connects the computer to the input terminal of the computer, and illuminates the uneven surface at an angle to generate shadows and light and shade due to the unevenness created in the diluted ink layer, which is input to the computer as a video signal with a video camera. An apparatus for analyzing a nucleotide sequence of a nucleic acid, a molecular structure of a protein and the like according to claim 2, which is provided with a device.
【請求項4】 試料を境にして、電子顕微鏡の真空容
器を上部容器と下部容器に二分し、両容器の試料に向か
う壁に、試料に近ずくほど直径が小さくなる円錐台形の
電子ビーム通過光を設け、それらの壁の試料に向かう面
に、炭素・アルミナ・その他から成り、空気は通さない
が、電子ビームは通す薄膜を張り付け、孔をふさぎ、上
部容器または下部容器を上下に駆動し、試料の出し入れ
を可能にするための駆動装置を設けて成る、電子顕微鏡
を用いた、請求項2の核酸の塩基配列や蛋白質の分子構
造等の解析装置。
4. A vacuum container of an electron microscope is divided into an upper container and a lower container with a sample as a boundary, and a conical trapezoidal electron beam whose diameter becomes smaller toward the sample is passed through the walls of both the containers facing the sample. A thin film, which is made of carbon, alumina, and others, that is impermeable to air but impervious to electron beams but is permeable to electron beams, is attached to the surface of the walls facing the sample that is provided with light, and the holes are closed to drive the upper or lower container up and down. The apparatus for analyzing a nucleotide sequence of a nucleic acid or a molecular structure of a protein according to claim 2, which is provided with a driving device for allowing the sample to be taken in and out.
【請求項5】 アセチルコリン・ノルアドレナリン・
その他任意の化学物質を封入した微小放出孔を有するカ
プセル、それらの物質を取り込んだ小ペレット、それら
物質の溶液を収めた容器と、容器に連なる微細溶液輸送
チューブから成る溶液投与装置等、発生過程にある胚中
の微小箇所に徐々に化学物質を投与する装置と、その化
学物質投与で発生を制御された胚中から取り出した核酸
中の塩基配列を解析するための、請求項2の核酸の塩基
配列解析装置とより成る、核酸の塩基配列の解析システ
ム。
5. Acetylcholine / noradrenaline /
Generation process such as a capsule with micro-release holes that enclose other arbitrary chemical substances, small pellets containing those substances, a container containing a solution of these substances, and a solution administration device consisting of a fine solution transport tube connected to the container, etc. 3. An apparatus for gradually administering a chemical substance to a minute site in an embryo, and a nucleic acid sequence of the nucleic acid according to claim 2 for analyzing a base sequence in a nucleic acid extracted from an embryo whose development is controlled by the administration of the chemical substance. A nucleic acid base sequence analysis system comprising a base sequence analyzer.
【請求項6】 表面に金属メッキをほどこした炭素繊
維・炭化珪素繊維・その他の硬質長繊維を多数束ね、被
覆金属が溶融・軟化する温度に加熱しつつ、進入口よ
り、脱出口が小さい貫通孔を有するダイスに通し、被覆
金属間を融着・圧接して一体化して形成した硬質針、ま
たは硬質管を用いた体内組織採取装置と、請求項2の装
置とより成る、核酸の塩基配列や蛋白質の分子構造等の
解析装置システム。
6. A bundle of a large number of carbon fibers, silicon carbide fibers, and other hard long fibers whose surfaces are metal-plated, which is heated to a temperature at which the coating metal melts and softens, and which has a small exit from the entrance. A base sequence of a nucleic acid, comprising a device for internal tissue collection using a hard needle or a hard tube integrally formed by fusion-bonding and pressure-welding coated metals through a die having holes, and the device according to claim 2. System for analysis of molecular structure of proteins and proteins.
【請求項7】 上の開いた箱形の試料塊容器を設け、
容器内の底部に試料塊を乗せて上下に駆動する加動板を
設け、容器の下面にそって、水平に駆動するナイフを設
け、容器の上縁に接する脚に取り付けた水平板の下面
に、近接縁がナイフの刃先の近くにあり、直接、または
圧電体を介して、水平板の下面に連なる試料塊押圧板を
設け、押圧板の下面の高さを、ナイフの刃先と同じ高
さ、または、それより、やや高い位置を保ちながら、水
平に駆動するようにした、試料片作製装置を付属させ
た、請求項2の脳その他の組織中の核酸の塩基配列、蛋
白質の分子構造、その他の微細構造の解析装置システ
ム。
7. An upper open box-shaped sample block container is provided,
On the bottom of the container is provided an actuator plate that drives the sample lump up and down, and along the bottom surface of the container, there is a knife that drives horizontally, and on the bottom surface of the horizontal plate attached to the leg that contacts the top edge of the container. , The proximity edge is near the blade edge of the knife, and directly or through the piezoelectric body, a sample block pressing plate that is connected to the lower surface of the horizontal plate is provided, and the lower surface of the pressing plate is at the same height as the blade edge of the knife. Or a base sequence of a nucleic acid in a brain or other tissue, a molecular structure of a protein in a brain or other tissue according to claim 2, further comprising a sample piece preparation device that is driven horizontally while maintaining a slightly higher position. Other fine structure analysis system.
【請求項8】 ほぼ平行な多数のレーザービームまた
は電子ビームを、試料面に結ぶ焦点の相互間隔が、焦点
部から生ずる反射光または蛍光の波長より大きくなるよ
う、散在性に配置し、それらビームを45°に傾斜した
ハーフミラーまたは磁界内を通し、90°方向を変え、
光学レンズまたは電子レンズを通して試料面に結像さ
せ、試料面から生ずる反射光または蛍光を光学レンズを
用いて多数の受光面を有する受光素子に結像させるよう
にした、蛍光試薬等の多元同時検出装置を用いて成る、
請求項2の核酸の塩基配列や蛋白質の分子構造等の解析
装置。
8. A plurality of substantially parallel laser beams or electron beams are scatteredly arranged such that the mutual distance between the focal points connecting to the sample surface is larger than the wavelength of the reflected light or fluorescence generated from the focal portion. Through a half mirror or a magnetic field inclined at 45 °, changing the direction by 90 °,
Multiple simultaneous detection of fluorescent reagents, etc., in which an image is formed on the sample surface through an optical lens or an electronic lens, and reflected light or fluorescence generated from the sample surface is imaged on a light receiving element having multiple light receiving surfaces using the optical lens. Using the device,
An apparatus for analyzing a nucleotide sequence of a nucleic acid or a molecular structure of a protein according to claim 2.
【請求項9】 モーターで駆動する円盤状またはテー
プ状の記録媒体に、電子ビーム照射や通電で、融解・蒸
発・昇華・分解・酸化等により、変形・体積の増減・変
質・導電性の変化等を起こす物質の薄層を付け、コンピ
ューターで制御される高密度・高エネルギーの、微細
な、電子レンズでしぼった電子ビームや、走査トンネル
電子顕微鏡用電極針の先端から流れるトンネル電流を断
続的に加えるディジタル情報書き込み装置と、弱く、微
細な、電子ビームやトンネル電流を記録媒体上に連続的
に加え、その電流変化から、書き込まれた情報を直ちに
読み出し得る読み出し装置を設けて成る、情報記録・再
生装置を有するコンピューターを用いた、請求項2の核
酸の塩基配列や蛋白質の分子構造等の解析装置。
9. A disk-shaped or tape-shaped recording medium driven by a motor is subjected to melting, evaporation, sublimation, decomposition, oxidation, etc. by electron beam irradiation or energization, resulting in deformation, volume increase / decrease, alteration, or change in conductivity. A thin layer of a substance that causes, for example, a computer-controlled high-density, high-energy, minute electron beam squeezed by an electron lens, and the tunnel current flowing from the tip of the electrode needle for a scanning tunnel electron microscope are intermittent An information recording device that is provided with a digital information writing device that is applied to the recording medium and a reading device that can weakly and finely continuously apply an electron beam or tunnel current to the recording medium and immediately read the written information from the change in the current. An apparatus for analyzing a nucleotide sequence of a nucleic acid or a molecular structure of a protein according to claim 2, which uses a computer having a reproducing apparatus.
【請求項10】 電圧をかければ、上下方向に伸縮す
る圧電体製ヘッド基板の左右面に、リソグラフィー等の
方法で、上下に並ぶ多数の磁気ヘッドを形成させ、該基
板の下端を、電圧をかければ上下に伸縮する上下移動用
圧電体を介して固定台上に取り付け、各磁気ヘッドに接
しながら、左右方向に駆動する磁気テープに書き込む
際、ヘッド列の上下端と、中間部のモニターヘッドから
クロックパルスを記録し、読み出しの際には、各モニタ
ーヘッドの出力が最大になり、かつ、均等になるよう、
上下移動用圧電体及びヘッド基板に電圧を印加する回路
を設けて成る、大容量磁気データレコーダーを用いた、
請求項2の核酸の塩基配列や蛋白質の分子構造等の解析
装置。
10. When a voltage is applied, a large number of magnetic heads arranged vertically are formed on the left and right surfaces of a piezoelectric head substrate that expands and contracts in the vertical direction by a method such as lithography, and the voltage is applied to the lower end of the substrate. When mounted on a fixed base via a vertically moving piezoelectric body that expands and contracts vertically, when writing on a magnetic tape that drives horizontally while contacting each magnetic head, the upper and lower ends of the head row and the monitor head in the middle part The clock pulse is recorded from, and at the time of reading, the output of each monitor head is maximized and even,
Using a large-capacity magnetic data recorder, which is provided with a circuit for applying a voltage to the vertically moving piezoelectric body and the head substrate,
An apparatus for analyzing a nucleotide sequence of a nucleic acid or a molecular structure of a protein according to claim 2.
【請求項11】 溶融ガラスフィルムを引き出すノズ
ルと、該フィルムを延伸するローラー対を設け、表面張
力でフィルム幅が狭まる事を防ぐため、ノズル先端から
ローラーまでの距離をフィルム幅以下にするか、ノズル
先端からローラーまでの間において、フィルムに冷風を
吹き付ける装置を設けて成る、厚さ5μm程度のガラス
フィルム製造装置により造られたガラスフィルムに張り
付けた試料片を用いたり、該ララスフィルムに磁性体層
を付けたデータ記録用磁気テープを用いた、請求項2の
DNAの塩基配列や蛋白質の分子構造の解析装置。
11. A nozzle for drawing out a molten glass film and a roller pair for stretching the film are provided, and in order to prevent the film width from narrowing due to surface tension, the distance from the tip of the nozzle to the roller is set equal to or less than the film width, A sample piece attached to a glass film made by a glass film manufacturing apparatus having a thickness of about 5 μm, which is provided with a device for blowing cold air to the film between the tip of the nozzle and the roller, or a magnetic substance is used for the lath film. An apparatus for analyzing a DNA base sequence or a protein molecular structure according to claim 2, which uses a layered data recording magnetic tape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113456089A (en) * 2021-06-30 2021-10-01 中国科学院半导体研究所 Miniature fluorescence imaging system considering electrophysiological signal recording

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