JPS59126527A - オ−トラジオグラフイ−における信号処理方法 - Google Patents

オ−トラジオグラフイ−における信号処理方法

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JPS59126527A
JPS59126527A JP58001326A JP132683A JPS59126527A JP S59126527 A JPS59126527 A JP S59126527A JP 58001326 A JP58001326 A JP 58001326A JP 132683 A JP132683 A JP 132683A JP S59126527 A JPS59126527 A JP S59126527A
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signal processing
specific cleavage
autoradiograph
processing method
stimulable phosphor
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Hisashi Shiraishi
白石 久司
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力 木村
Kazuhiro Hishinuma
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オートラジオグラフィーにおける信号処理方
法に関するものである。
支持媒体上において少なくとも一次元的方向に分布して
分布列を形成している放射性標識物質の位置情報を得る
ための方法としてオートラジオグラフィーが既に知られ
ている。
たとえば、蛋白質、核酸などのような生物体由来の高分
子物質に放射性標識を((J与し、その放射性標識高分
子物質、その誘導体、あるいはその分解物などをゲル電
気泳動などの分離操作にかけてゲル状支持媒体において
展開分離し、そのケル状支持媒体と高感度X線フィルム
とを一定時間重ね合わせることにより、該フィルムを感
光させ、その感光位置から得られる該ゲル状支持媒体上
における放射性標識物質の位置情報を基にして、その高
分子物質の分離、同定、あるいは高分子物質の分子量、
特性の評価などを行なう方法も開発され、実際に利用さ
れている。
上記のオートラジオグラフイーは、上述のように従来の
放射線写真法を利用することにより、放射性標識物質の
細胞単位、あるいは分子単位の位置情報を視覚的に観測
することができるという大きな利点を持っている。しか
しながら、換言すれは、従来の放射線写真法を利用する
オートラジオグラフィーにおいては、放射性標識物質の
位置情報を得るためにはこの位置情報を有するオートラ
ジオグラフを放射線写真フィルム上に可視化することが
必須要件となっている。
従って、研究者は、その可視化されたオートラジオグラ
フを自分自身の目で判断することにより、試料中の放射
性標識物質の分布を測定し、放射性標識がイ」与された
特定物質についての位置情報の知見を得ている。
また、上記のようにして得られた放射性標識物質の位置
情報を基にさらに種々の解析を加えることにより、その
放射性標識をを与された物質の分離、同定、あるいは特
定物質の分子量、特性の評価も行なわれている。たとえ
ば、上記オートラジオグラフィーは、特に近年において
DNAなどの核酸の塩基配列の決定にも有効に利用され
ており従って生物体に由来する高分子物質の構造決定に
おいて非常に有用な手段となっているが、そのような物
質の構造決定も人間の視覚的な判断を経由して行なわれ
ている。
すなわち、オートラジオグラフィーは生物体の組織およ
び/または生物体由来の物質についての構造、機能など
を解明する上で有用な方法であるが、得られたオートラ
ジオグラフの解析は、通常は、人間の視覚を通して行な
われており、そのために多大な時間と労力が費されてい
る。
また、人間の目に依存しているため、そのオートラジオ
グラフを解析して得られる位1δ情報が研究者によって
異なるなど得られる情報の精度には限界がある。特に、
試料の量が少ない、放射性標識物質から放射される放射
線エネルギーが弱い、好適な露光条件が得られないなど
のために、放射線フィルム上に可視化されたオートラジ
オグラフが良好な画質(!¥鋭度、コン)・ラスト)を
有していない場合には、Ni2足できる情報が得られが
たく、またその精度は低下しがちであるという問題があ
る。
従来より、位置情報の精度を向上させるためには、たと
えば、その可視化されたオートラジオグラフをスキャニ
ングデンシトメーターなどの測定器具を用いて測定する
ことが行なわれている。しかしながら、このことは、オ
ートラジオグラフの解析に要する時間をふやし、その操
作を煩雑にするものである。
本発明者は、従来のオートラジオグラフィーにおいて利
用されている放射線フィルムを用いる放射線写真法の代
りに、蓄積性蛍光体シートを用いる放射線像変換方法を
利用することにより、放射性標識物質の位置情報を有す
るオートラジオグラフを画像化することなく、その位置
情報をデジタル信号として(1)、そして得られたデジ
タル信号に好適な信号処理を施すことにより放射性標識
物質の一次元的な位置情報を記号および/または数値で
表示することを実現し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、支持媒体上において少なくとも一
次元的方向に分布している放射性標識物質から放出され
る放射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させる
ことによって、この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識
物質の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積記録
したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査して該
オートラジオグラフを輝尽光として放出させ、そしてこ
の輝尽光を光電的に読み出すことにより得られる該オー
トラジオグラフに対応するデジタルイi’A−号につい
て、 i)信号処理のための一次元的走査方向を決定する工程
、 百)該走査方向上のサンプリング点を検出する工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラジオグ
ラフ上の放射性標識物質の一次元的な位置情報を記号お
よび/または数値として11Iることを特徴とするオー
トラジオグラフィーにおける信り処理方法からなるもの
である。
ここにおいて、従来の放射線写真法に代る放射線像変換
方法とは、たとえば、米国特許第3,859.527号
明細書および特開昭55−12145号公fg等に記載
されているように、輝尽性蛍光体をイJする蓄積性蛍光
体シートを用いるもので、被写体を透過した、あるいは
被検体から放出される放射線エネルギーをこの蓄積性蛍
光体シートの師g性蛍光体に吸収させ、そののちに輝尽
性蛍光体を可視光線および赤外線などの電磁波(励起光
)で走査することにより、輝尽性蛍光体中に蓄積されて
いる放射線エネルギーを蛍光(輝尽発光)として放出さ
せ、この蛍光を光電的に読み取って電気信号を得、この
電気信号を可視画像として再生するか、あるいはA/D
変換してデジタル信りとしてイ11るものである。
また、蓄積性蛍光体シートは、たとえば、二価のユーロ
ピウム賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体
などの輝尽性蛍光体を含有するものである。この輝尽性
蛍光体は、X線、α線、β線、γ線、紫外線などの放射
線の照射を受けてその放射線エネルギーの一部を蓄積し
たのち、可視光線および赤外線などの電磁波(励起光)
の照射を受けるとその蓄積エネルギーに応して輝尽発光
を示す性質を有している。
すなわち1本発明は、オートラジオグラフィーにおいて
上記放射線像変換方法を利用することにより、支持媒体
上において一次元的方向に分布している放射性標識物質
の位置情報を、特に画像化を経由することなく直接にデ
ジタル信号として得るものである。
上記放射線像変換方法は、従来の放射線写真法と比較し
て極めて広い放射線露出域(ラチチュード)にわたって
放射線像を記録しうるという非常に実用的な利点を有し
ている。すなわち、この方法において用いられる輝尽性
蛍光体は、放射線露光量に対し、その放射線エネルギー
を蓄積したのち励起光の照射によって放射される輝尽光
の光量が極めて広い範囲にわたって比例することが認め
られている。従って、」二足の方法によれば、被検体の
オートラジオグラフに対応する高精度のデジタル信号を
直接に得ることができる。
また、被検体のオートラジオグラフを有する輝尽光を光
電的に読み取って電気信号として得る段階で読み取りゲ
インを適当な値に設定することにより、被検体の条件に
よる露光量の変化、輝尽性蛍光体の感度のバラツキ、光
検出器の感度のバラツキなどの原因によって蓄積性蛍光
体シートに蓄積される放射線エネルギーのレベルが異な
っても、これらの因子の変動に影響されないデジタル信
号を得ることができる。さらには被検体から放出される
放射線量を従来より低減させることが可能となり、これ
により、研究者の健康に有害な試料中の放射性標識物質
の量を減少させることを可能にするものである さらに、上記の蓄積性蛍光体シートを用いる放射線像変
換方法により得られる放射性標識物質の位置情報を有す
るデジタル信号を、信号処理機能を有する適当な信号処
理回路を通すことによって、放身1性標識物質の位置情
報を人間の視覚に頼ることなく自動的に所望の記号およ
び/または数値で表示することができる。そして、上記
信号処理回路において、この記号および/または数値で
表示される位置情報にさらに適当な演算処理および他の
関連情報を与えるこぶにより、人間の手を経ることなく
所望の情報、たとえば、物質の構造、機能などに関する
情報を得ることが可能である。
従って、本発明は、放射性標識物質の位置情報を有する
オートラジオグラフに対応するデジタル信号を、デジタ
ル信号処理することにょリオートラジオグラフの解析を
自動化して、従来の方法において要する時間、労力の大
幅な短縮を可能とするものである。また、高精度の位置
情報を得ることを可能とするものである。
また、上記放射線像変換方法において蓄積性蛍光体シー
トから放出される輝尽光の発光量に基づいて、放射性標
識物質の一次元的な位置についての情報と同時に、各位
置における放射性標識物質の相対量についての情報をも
得ることができる。
すなわち、従来のオートラジオグラフィーにおけるよう
に可視化されたオートラジオグラフに別の411定手段
を用いることなく、放射性標識物質の濃度分布などの量
的情報を得ることが可能となる。
よって、本発明において「位置情報」とは、試料中にお
ける放射性標識物質もしくはその集合体の位置を中心と
する各種の情報、たとえば、支持媒体中に存在する放射
性物質の集合体の存在位置と形状、その位置における放
射性物質の濃度、分214などからなる情報の一つもし
くは任意の組合わせとしてイ1すられる各種の情報を意
味する。
本発明において用いられる試料の例としては、放射性標
識物質が一次元的方向に分離展細されて分#展開列を形
成した支持媒体を挙げることかできる。放射性標識物質
の例としては、放射性標識がイ・1与された生体高分子
物質、その誘導体もしくはそれらの分解物を挙げること
ができる。
たとえば、本発明は、放射性標識が付与された生体高分
子物質が、蛋白質、核酩、それらの誘導体、それらの分
解物のような高分子物質である場合には、これらの生体
高分子物質の分離、同定などに有用なものである。さら
に、これらの生体高分子物質の全体的あるいは部分的な
分子量、または、それらの分子構造あるいはそれらの基
本単位構成などの解析に本発明は有効に利用することが
できる。
また、放射性標識物質を支持媒体を用いて分離展開する
ための方法としては、たとえば、ゲル状支持媒体(形状
は層状、柱状など任意)、アセテートなどのポリマー成
形体、あるいは濾紙などの各種の支持媒体を用いる電黛
泳動、そしてシリカゲルなどの支持媒体を用いる薄層ク
ロマトグラフィーがその代表的な方法として挙げられる
が、分#展開方法はこれらの方法に一限定されるもので
はない。
ただし、本発明に用いることのできる試料は上記の試料
に限られるものではなく、少なくとも−・次元的方向に
分Its している放射性標識物質を含有する支持媒体
であって、かつ蓄積性蛍光体シートにその放射性標識物
質の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積記録す
ることのできるものであればいかなるものであってもよ
い。
本発明に用いられる蓄積性蛍光体シートは、基本構造と
して、支持体、蛍光体層および透明保護膜とからなるも
のである。蛍光体層は、輝尽性蛍光体を分散状態で含有
支持する結合剤がらなり、たとえは、−二価のユーロピ
ウム賦活弗化臭化バリウム(E aFB r : Eu
”)蛍光体粒子をニトロセルロースと線状ポリエステル
との混合物中に分散含有させて得られる。蓄積性蛍光体
シートは、たとえば、支持体としてポリエチレンテレフ
タレートなとのシートを用い、このシート上に上記蛍光
体層を設け、さらに怪光体層上に保護膜としてポリエチ
レンテレフタレートシートなどを設けたものである。
本発明において、放射性標識物質を含有する支持媒体か
ら放出される放射線エネルギーの蓄積性蛍光体シートへ
の転写蓄積操作(露光操作)は、支持媒体と蓄積性蛍光
体シー)・とを一定時間重ね合わせることにより、1の
支持媒体上の放射性標識物質から放出される放射線の少
なくとも一部を蓄積性蛍光体シートに吸収させて実施す
る。この露光操作は、支持媒体と蓄積性蛍光体シートと
か近接した状態で配置されていればよく、たとえば常温
もしくは低温で少なくとも数秒間この状態に置くことに
より行なうことができる。
なお、蓄積性蛍光体シートおよび露光操作の詳細につい
ては、本出願人による特願11/357−193418
号明細書に記載されている・。
次に、本発明において、蓄積性蛍光体シートに転写蓄積
された支持媒体−ヒの放射性標識物質の一次元的な位置
情報を読み出してデジタル信号に変換するための方法に
ついて、添置図面の第1図に示した続出装ガ(あるいは
読取装置)の例を参照しながら略述する。
第1図は、蓄積性蛍光体シーI・(以下においては、蛍
光体シートと略記することもある)1に蓄積記憶されて
いる放射性標識物質の一次元的な位置情報を仮に読み出
すだめの先読み用続出部2と、放射性標識物質の位置情
報を出力するために蛍光体シート1に蓄積記憶されてい
るオートラジオグラフを読み出す機能を有する本読み用
続出部3から構成される装置 る。
先読み用読出部2においては次のような先読み操作が行
なわれる。
レーサー光々:!4かも発生したレーザー光5はフィル
ター6を通過することにより、このレーザー光5による
励起に応じて蛍光体シート1から発生する輝尽発光の波
長領域に該当する波長領域の部分がカ,!、される。次
いでレーザー光は、ガルバノミラ−等の光偏向器7によ
り偏向処理され、平面反射鏡8により反射されたのち蛍
光体シート1上に一次元的に偏向して入射する。ここで
用いるレーザー光源4は、そのレーザー光5の波長領域
が、イif光体シー1− 1から発する輝尽発光の主要
波長領域と重複しないように選択される。
蛍光体シー}1は、」二足の偏向レーザー光の照射下1
こおいて、矢印9の方向に移送される。従って、蛍光体
シー1・lの全面にわたって偏向レーザー光が照射され
るようになる。なお、レーザー光源4の出力、レーザー
光5のビーム径、レーザー光5の走査速度、蛍光体シー
トlの移送速度については、先読み操作のレーザー光5
のエネルギーが本読み操作に用いられる工オルキーより
も小さくなるように調整される。
蛍光体シート1は、上記のようなレーザー光の照射を受
けると、蓄積記録されている放射線エネルギーに比例す
る光i葬:の輝尽発光を示し、この光は先読み用導光性
シー1・10に入用する。この導光性シー{・10はそ
の入射面か直線状で、蛍光体シート1上の走査線に対向
するように近接して配置されており、その射出面は円環
を形成し、フォ1・マルなとの光検出器11の受光面に
連絡している。この導光性シートIOは、たとえはアク
リル系合成樹脂などの透明な熱可塑性樹脂シートを加工
してつくられたもので、入射面より入射した光がその内
部において全反射しながら用出面へ伝達されるように4
vl成されている。イ1イ光体シー1・1からの輝尽発
光はこの導光性シー1・10内を導かれて射出面に到達
し,その射出面から射出されて光検出器11に受光され
る。
光検出器11の受光面には、輝尽発光の波長領域の光の
みを透過し、励起光(レーザー光)の波長領域の光をカ
ッI・するフィルターが貼着され、輝尽発光のみを検出
しうるようにされている。光検出器11により検出され
た輝尽発光Cま電気信号に変換され、さらに増幅器12
により増幅され出力される。増幅器12かも出力された
蓄積記録情報は、本読み用読出部3の制御回路13iと
入力される。制御回路13は、得られた蓄積記録情報に
応じて、適正レベルの信号が得られるよう番こ、増幅率
設宏値aおよび収録スケールファクターbを出力する。
以1−のようにして先読み操作が終了した蛍光体シート
1は本読み用読出部3へ移送される。
本読み用読出部3においては次のような本読み操作が行
なわれる。
本読み用レーザー光源14かも発せられたレーザー光1
5は、前述のフィルター6と同様な機fffiをイーj
するフィルター16を通過したのちビ゛−ム・エクスパ
ングー17によりビーム径の大きさカζ厳密呂調整され
る。次いでレーザー光は、力ルl< ’/ミラー等の光
偏向器18により偏向処理され、平面反射鏡19により
反射されたのち蛍光体シート1上しこ−・次元的に偏向
して入射する。なお、光量20等が配置され、蛍光体シ
ートlの上を偏向レーザー光が走査した場合に、常に均
一なビーム速度を維持する/ようにされている。
蛍光体シートlは、上記の偏向レーザー光の照射下にお
いて、矢印21の方向に移送される。従って、先読み操
作におけると同様にイif光体シートlの全面にわたっ
て偏向レーザー光か照射されるようになる。
蛍光体シー1川は、上記のよう(こしてレーザー光の照
射を受けると、先読み操作側こお(すると同様に、蓄積
記録されている放射線エネルキ−(こ比例する光量の輝
尽発光を発し、この光Iオ本読み用導光性シート22に
入射する。この本読み用導光性シート22は先読み用導
光性シート10と同様の材質6、構造を有しており、本
読み用導光性シート22の゛内部を全反射を繰返しつつ
導力・れた輝尽発光はその射出面から射出されて、光量
(L器23(こ受光される。なお、光検出器23の受光
面側こt士輝尽発光の波長領域のみを選択的番こ透過す
るフィルターか貼着され、光検出器23が輝尽発光のみ
を検出するようにされている。
光検出器23により検出された輝尽発光(士電気信号に
変換され、前記の増幅率設定イ直atこ従って感度設定
された増幅器24におし)て適正レベルの電気信号に増
幅されたのち、A ’/ D変換暑蓼25(こ入力され
る。A/D変換器25t±、1又録スケールファクター
設定値すに従い信号変動@1こ適したスケールファクタ
ーでデジタル信号番こ変換される。
なお、本発明における蓄積性蛍光体シートに転写蓄積さ
れた支持媒体上の放射性標識物質の位置情報を読み出す
ための方法について、」−記においては先読み操作と本
読み操作とからなる読出し操作を説明したが1本発明に
おいて利用することができる読出し操作は、上記の例に
限られるものではない。たとえば、支持媒体上の放射性
標識物質の量、およびその支持媒体についての蓄積性蛍
光体シートの露光時間が予めわかっていれば、上記の例
において先読み操作を省略することも可能である。
また、本発明における蓄積性1イ・光体シートに転写蓄
積された支持媒体上の放射性標識物質の位置情報を読み
出すだめの方法は、上記に例示した方法に限られるもの
ではない。
このようにして得られた放射性標識物質のオートラジオ
グラフに対応するデジタル48号は、次に一1第1図に
示される信号処理回路26に入力される。信号処理回路
26では、信号処理のための走査方向を決定し、次いで
サンプリング点の検出が行なわれる。
以下、放射性標識物質の混合物を支持媒体上で電気泳動
などにより分離展開して得られた分離展開列のオーi・
ラジオグラフを例にとって、本発明のデジタル信号処理
について説明する。
第2図は、複数種の放射性標識物質が支持媒体りでその
長さ方向に直線状に分#展開された試料のオートラジオ
グラフの例を示している。この試料に」−述のようにし
て放射線像変換方法を適用することにより、信号処理回
路26に入力されたデジタル信号は、蓄積性蛍光体シー
トに固定された座標系で表わされた番地(x 、 y)
とその番地における信号のレベル(2)とを有しており
、その信号のレベルは輝尽光の光量に対応している。す
なわち、そのデジタル信号は第2図のオートラジオグラ
フに対応していることになる。従って、信号処理回路2
6には、上記放射性標識物質の位置情報を有するデジタ
ル画像データが入力されることになる。本発明において
、デジタル画像データとは、放射性標識物質のオー1ラ
ジオグラフに対応するデジタル信号の集合体を意味する
まず、上記デジタル信号に対してデジタル信号処理のた
めの走査方向の決定を行なう。ここで、第2図において
垂直方向(分離展開方向)をy軸方向、そして水平方向
をX軸方向とすると、走査方向は、たとえば次のように
して決定することができる。すなわち、得られたデジタ
ル画像データについてX軸方向に数値的に走査して、信
号レベルが最大となるX座標(X、)を検出する。この
X軸方向の走査は、y軸方向に任意の位置で行なうこと
ができる。ただし、少なくとも−っの放射性標識物質の
分離展開部位にががるような走査位置を中心とした幅を
もって走査する必要がある。
なお、本発明の信号処理方法において、蓄積性蛍光体シ
ートを読み出して得られたデジタル信号は、信号処理回
路26において一旦メモリーに記憶される(すなわち、
バッファーメモリー、あるいは磁気ディスク等の不揮発
性メモリーに記憶される)。信号処理において、デジタ
ル画像データ上を走査するとは、この走査箇所のデジタ
ル信号のみをメモリーから選択的に取り出すとを意味す
る。
従って、X座標(Xa)は、たとえば、上記の走査幅内
のデジタル信号をy軸方向に繰り返し取り出して各X座
標ごと4にその信号レベルを加算したときに、得られた
信号−のレベルが最大となるX座標(X、)とすること
ができる。あるいは、上記の走査幅内のデジタル信号を
X軸方向に繰り返し取り出して各X座標ごとに信号のレ
ベルが最大となるX座標を見出したのち、各X座標の平
均座標を算出して得られたX座標(Xa)とすることか
できる。なお、このような走査の際に混入してくる雑音
のピークを取らないようにするために、(3号のレベル
を予め設定した閾値で二値化しておいてもよい。
このようにして検出されたX座標(Xa)を通り、y軸
方向に平行な直線を以下の信号処理のための走査方向と
する。
次に、この走査方向上のサンプリング点の検出を行なう
。放射性標識物質の分l1111展開部位を検出するた
めのサンプリング点は、走査方向」二のデジタル信号の
みを取り出したときに、そのCi号のレベルが極大とな
る全ての点とすることができる。
上記の走査においても、一定の幅をもって走査すること
が望ましい。従って、信号のレベルの極大点とは、たと
えば横軸に走査方向上の8位置(y)をとり、縦軸にそ
の走査幅内の4A ’T’jのレベルの平均値(2)を
とったグラフで表わしたときに、このグラフに現われる
全てのピーク点をが、味する。
以下、走査方向上の各位置における信号のレベルの平均
値を、単にその位置における信号のレベルと略す。
第3図は、上記のようにして横軸に走査方向」二の位置
(y)をとり、縦軸に信号のレベル(Z)をとったグラ
フを示している。
このようにして、座標点およびこの座標点における信号
のレベル(Xa、Yn + Zn)を有するサンプリン
グ点Snが決定yれる。ここで、nは、正の整数であり
、サンプリング点の番号を表わす。
」二連のようにしてデジタル信号に信号処理を施すこと
により、放射性標識物質の一次元的な位置情報を一次元
的方向の位置とその位置における信号−のレベル(Yn
、Zn)で表わすことができる。ここで、各位置におけ
る信号のレベル(z n)は、放射性標識物質の相対M
(濃度)を表わすとみなすことができる。。
あるいはさらに、たとえば、放射性標識物質を分#、展
開するための開始位置を放射性標識物質を含むマーカー
によって蓄積性蛍光体シートに記録させておくことによ
り、デジタル画像データ上でこの開始位置(yo)を上
記と同様にして検出することができる。また、開始位置
(y o)は、たとえば、蓄積性蛍光体シート自体をパ
ンチで孔を設けるなどの物理的手段を用いて加工してお
くことにより、露光操作においてその開始位置を設定す
ることによっても検出が可能である。そしてこのyoを
用いて(’/n  Yo=Yn’ )の減算を行なうこ
とにより、上記位置情報を分離展開開始位置からの移動
距離とその位置における信号のレベル(yn’  、Z
n)で表わすことができる。
また、放射性標識物質の相対量の評価については、上記
のサンプリング点における信号のレベルのほかに、たと
えば、各極大点近傍の積分値など各種の算定が可能であ
る。
放射性標識物質の一次元的な位1δ情報を有するオート
ラジオグラフは、」二足のような数(+?iとして信号
処理回路26から出力することができる。なお、サンプ
リング点Snの座標点およびこの座標点における信号の
レベル(Xa、 yn 、Z n)として得られる放射
性標識物質の一次元的な位置情報は、上記の表示形態に
限られるものではなく、任意の表示形態が可能である。
このようにして、放射性標識物質の一次元的な位置情報
を記号および/または数値として得ることができる。
得られた記号および/または数値は、次いで直接的に、
もしくは必要により、磁気テープなどの保存手段を介し
て記録装置(図示なし)へ伝送される。
記録装置としては、たとえば、感光材料上をレーザー光
等で走査して光学的に記録するもの、CRT等に電子的
に表示するもの、CRT等に表示された記号・数値をビ
デオ・プリンター等に記録するもの、熱線を用いて感熱
記録材料」二に記録するものなど種々の原理に基づいた
記録装置を用いることができる。
本発明は、また、放射性標識物質群が複数列をもって一
次元的方向に分布している試料のオートラジオグラフィ
ーにおける信号処理方法をも提供するものである。
すなわち、支持媒体上においてそれぞれが少なくとも一
次元的方向に分布している複数列の放射性標識物質群か
ら放出される放射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに
吸収させることによって、この蓄積性蛍光体シートに該
放射性標識物質群の位置情報を有するオートラジオグラ
フを蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波
で走査して該オートラジオグラフな輝尽光として放出さ
せ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すことにより得
られる該オートラジオグラフに対応するデジタル信号に
ついて、 i)該複数列のそれぞれについて信号処理のための一次
元的走査方向を決定する工程、ii)該走査方向上のサ
ンプリング点を該複数列のそれぞれについて検出する工
程、 1ii)該複数列で検出されたでサンプリング点の比較
同定を行なう工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラジオグ
ラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次元的な位置情
報を記号および/または数イlI′1として得ることを
特徴とするオートラジオグラフィーにおける信号処理方
法をも提供するものである。
」二足の方法において用いられる試料は、 tiltに
複数列の放射性標識物質群が互いに平行開襟を以って一
次元的方向に分布している支持媒体からなるものである
。ここで、平行関係とは、必ずしも上記複数列が相、互
に完全な平行位置にあることを意味するものではなく、
局部的にあるいは大略として平行とみなしうる位置関係
にあることを意味する。
上記オートラジオグラフィーにおける信号処理方法は、
たとえば、蛋白質、核酸、それらの誘導体、それらの分
解物のような高分子物質の分子量それらの分子構造、あ
るいはそれらの基本単位構成なとの解析に特に有効な方
法である。
従って、本発明はさらに、DNAもしくはDNA部分分
解物の塩基配列を決定するためのオートラジオグラフィ
ーにおける信号処理方法であって放射性標識が伺与され
たDNAもしくはDNA部分分解物の塩基特異的切断分
解により得られたl)少なくともグアニン特異的切断分
解物を含む塩基特異的切断分解物、 2)少なくともアデニン特異的切断分解物を含む塩基特
異的切断分解物、 3)少なくともチミン特異的切断分解物を含む塩基特異
的切断分解物 4)少なくともシトシン特異的切断分解物を含む塩基特
異的切断分解物、 を含む少なくとも四群の塩基特異的切断分解物のそれぞ
れが、支持媒体上に平行関係を以って一次元的に分#−
展開されて形成された分離展開列の放射性標識物質群か
ら放出される放射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに
吸収させることによって、この蓄積性蛍光体シーI・に
該放射性標識物質群の位置情報を肴するオートラジオグ
ラフを蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁
波で走査して該オートラジオグラフを輝尽光として放出
させ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すことにより
得られるそれぞれの分離展開列のオートラジオグラフに
対応するデジタル信号について、i)該分gI展開列の
それぞれについて信号処理のための走査方向を決定する
工程、 11)該分離展開列の走査方向上のサンプリング点を該
分#展開列のそれぞれについて検出する工程 111)少なくとも該四群の分離j艮開列のそれぞれに
ついて、走査方向上の対応する位置間でサンプリング点
の照合を行なうことにより、グアニン、アデニン、チミ
ン、シトシンのそれぞれの位置情報を得る工程、 を含む信り処理を行なうことを特徴とするDNAもしく
はDNA部分分解物の塩基配列を得るためのオートラジ
オグラフィーにおける信号処理方法をも提供するもので
ある。
次に、本発明の信号処理方法を用いたオートラジオグラ
フィーにおける信号処理の実施態様を、D ’N Aの
塩基配列決定法を例にして記載する。
DNAは、二本の鎖状分子からなる二重ラセン構造を有
し、かつその二本の鎖状分子は、各々四種類の塩基、す
なわちアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C
)、チミン(T)なる塩基を有する構成単位から構成さ
れている。この二本の鎖状分子の間はこれら四種類の塩
基間の水素結合によって架橋されており、しかも各構成
単位間の水素結合は、G−CおよびA−Tの二種類の組
合わせのみにおいて実現しているため、一方の鎖状分子
の塩基配列が決定されれば、自動的に他方の鎖状分子の
塩基配列も決定することができる。
オートラジオグラフィーを利用したDNAの塩基配列決
定法の代表的な例としては、マキサム・ギルバー) (
Maxam−Gilbert)法が知られティる。
この方法は、塩基配列を決定しようとしているDNAあ
るいはDNAの分解物の鎖状分子の一方の側の端部に燐
(P)の放射性同位元素を含む基を結合させることによ
り、その対象物を放射性標識物質としたのち化学的な手
段を利用して鎖状分子の各構成単位間の結合を塩基特異
的に切断する。
次に、この操作により得られるDNAあるいはDNAの
分解物の多数の塩基特異的切断分解物の混合物をゲル電
気泳動法により分gl展開し、多数の切断分解物がそれ
ぞれ分離展開されて形成された分離展開列(ただし、視
覚的には見ることができない)を得る。
従来においては、この分離展開列をX線フィルム上に可
視化してオートラジオグラフを得、得られたオートラジ
オグラフと各々の塩基特異的切断手段とから、放射性同
位元素が結合された鎖状分子の端部から一定の位置関係
にある塩基を順次決定することができ、このようにして
対象物のすべての塩基の配列を決定することができる。
上記のマキサム・キルパート法を利用したDNAの1n
基配列決定法を例にとり、その塩基配列決定のための典
型的な塩基特異的切断分解物の組合わせとして次の四種
類の切断分解物を用いた場合について説明する。
l)グアニン(G)特異的切断分解物、2)グアニン(
G)特異的切断分解物 +アデニン(A)特異的切断分解物、 3)チミン(T)特異的切断分解物 +シトシン(C)特異的切断分解物。
4)シトシン(C)特異的切断分解物、ます、試料は常
法により、32P1こよる放射性標識が付与された上記
四群の塩基特異的切断分解物の混合物をゲル支持体上で
電気泳動により分mu開させて得ることができる。次に
、この試料(ゲル)と蓄積性蛍光体シートとを室温で数
分間重ね合わせることにより露光操作を行ない、試料の
オートラジオグラフを蓄積性蛍光体シートに転写蓄積す
る。上記の露光操作の詳細については、前記の特願昭5
7−193418号明細書に記載されている。
第4図は、放射性標識の伺与された上記四種類の塩基特
異的切断分解物が分AI展開されて形成された分離展開
列(泳動列)のオートラジオグラフを示す。
すなわち、第4図の第1列から第4列は順に、(1)−
(G)特異的切断分解物 (2)−CG)特異的切断分解物 +(A)特異的切断分解物 (3)−(T)特異的切断分解物 +(C)特異的切断分解物 (4) −(C)特異的切断分解物 の各泳動列を示す。
蓄積性蛍光体シートに転写蓄積されたオートラジオグラ
フを第1図に示した読出装置に装填して読み出すことに
より、上記オートラジオグラフに対応するデジタル信号
を得る。
得られたデジタル信号に、前述のように信号処理回諮2
6においてデジタル信号処理を行なう。
まず、第4図のオートラジオグラフに示された凸刻それ
ぞれについて、前述の方法と同様tこしてイ言号処理の
ための走査方向を決定する。各列の走査方向は、たとえ
ば、X座標(Xa)を通り、y軸方向に平行な直線とす
ることができる。ただし、aは正の整数であり、各列の
番号を表わす。
次いで、各走査方向について、前述の方法と同様にして
信号のtごベルが極大となる全ての点を検知対象のサン
プリング点とする。このよう番こして各列について座標
点およびこの座標点における信号のレベル(XFL、V
an 、Zan)を有するサンプリング点S’、anが
決定される。ただし、nは正の整数であり、サンプリン
グ点の番号を表わす。
次に、」二足凸刻の再編成を行なう。すなわち、(Xx
、”/ln、Ztn)で表わされるサンプ1ノング点S
inを有する第1列と、(X2.Yzn、Zzn)で表
わされるサンプリング点S2nを有する第2列とを用い
て、第1例のサンプリング点のy座標の集合(Vln)
は、第2列のサンプリング点の集合(yzn)に含まれ
るので、(y l n)(’l 1yzn)=  (y
5nlなる演算で表わされる新たな集合(ysn)を作
り、これに対応する信号のレベルととも番と(ysn、
25n)で表わされるサンプリング点S5nを有する第
5列を得る。すなわち、ytn洪12nである全ての3
2nを新たにy座標の小さい順に並べかえ、新たなサン
プリング点の列(第5列)を得る。得られた第5列は、
アデニン(A)のみの位置情報を有するものである。同
様の演算処理を(X 3 r y3 n + Z3 n
 )で表わされるサンプリング点S3nを有する第3列
と、(X 4 + Y 4 n + z4 Tl )で
表わされるサンプリング点S4nを有する第4列との間
においても行なうことにより、(yen、zsn)で表
わされるサンプリング点36nを有する第6列を得る。
この第6列は、チミン(T)のみの位置情報を有するも
のである。このようにして、新しく次の四夕1からなる
一次元の位置情報Cyan + Z an)を得る。
(1)−(G)特異的切断分解物 (5)−(A)特異的切断分解物 (s)−(T)特異的切断分解物 (4)−(C)特異的切断分解物 第5図は、上記の演算処理により再編成して得られた上
記四列の位置情報を図表的に示したものである。
これら四列について、相互に位置(Van)を比較して
Yanの大きい順に並べる。たとえば、次のように表わ
される図式を得ることができる。
S 11 + S41 + ” 12 + S 4□、
S51゜S5゜、S61.S亘3+S43+・・・・・
・上記の図式において、51n=G、54n−C1S5
n−A、56o−Tと置き換えることにより、次のよう
な図式を得る。
G−C−G−C−A−A−T−G−C−・・・・・・こ
のようにして、DNAの片方の鎖状分子+こついての塩
基配列を決定することができる。なお、得られたDNA
の塩基配列についての情報t−1:、上記の表示形態に
限られるものではなく、任意の表示形態が可能である。
たとえば、所望により、同時に上述の信号処理における
サンプリング点の信号のレベル(Z an)を、分tl
fH(開された各塩基特異的切断分解物の相対量として
表示することも可能である。あるいは、第5図に示され
るような図表化も可能である。
あるいはさらに、DNAの二本の鎖状分子両方について
の塩基配列・を表示することもできる。すなわち、上記
の記号で表わされた図式において各塩基に対応する組合
わせとして、A−T、 G−”C1C+G、T+Aなる
情報を与えることにより、次のような図式で表わされる
DNAの塩基配列を得る。
G−C−G−C−A−A−T−G−C−・・・・・・C
−G−C−G−T−T−A−C−G−・・・・・・なお
、上記の(G、G + A 、 T + C、C)のM
1合わせを利用したDNAの塩基配列決定法は、DNA
の塩基配列決定法の一例であって、本発明の信号処理方
法は、上記の組合わせに限定されるものではなく、種々
の組合わせが可能であり、またその組合わせを利用し、
上記の方法に準じる方法により同様にして塩基配列を決
定することが可能である。たとえば、(G、A、T、C
)の組合わせを利用しても、I)NAの塩基配列を決定
することかできる。あるいは、少なくとも一群の塩基特
異的切断分解物と適当な参照物質(たとえば、各ji!
基特異的切断分解物の混合物)との組合わせから、特定
の塩基についての配列を決定することも+4能である。
また、上記の例においては、支持媒体上で一次元的方向
に分離展開している四列の放射性標識物質群を用いて説
明したが、分離展開列は四列に限定されるものではなく
、凸刻以上であってもよいし、またそれ以下であっても
よい。あるいは、一つの支持媒体を用いて同時に二種類
以上のDNAもしくはDNA部□分分解物の塩基配列を
決定することも可能である。
4に記のような信号処理方法により決定されたDNAの
塩基配列についての情報は、信号処理回路26から出力
されたのち、たとえば、前述の記録装置を用いて記録さ
せることができ菰。
なお上記のようにして得られた情報は、このほかにも、
たとえば、既に記録保存されている他のDNAの塩基配
列と照合するなどの遺伝言語学的情報処理を行なうこと
も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明において蓄積性蛍光体シートに転写蓄
積された試料中の放射性標識物質の位置情報を読み出す
ための続出装置(あるいは読取装置)の例を示すもので
ある。 1:蓄積性蛍光体シート、2:先読み用続出部、3:本
読み用読出部、4:レーザー光源、5:レーザー光、6
:フィルター、7:光偏向器8:平面反射鏡、9:移送
方向、10:先読み用導光性シート、11.光検出器、
12:増幅器、13:制御回路、14:レーザー光源、
15:レーザー光、16:フィルター、17:ビーム−
エクスパンダ−118:光偏向器、19:平面反射鏡、
20:fOレンズ、21:移送方向、22二本読み用導
光性シート、23:光検出器、24:増幅器、25 :
 A/D変換器、26:信号処理回第2図は、放射性標
識物質が支持媒体上で一次元的方向に分離展開された試
料のオートラジオグラフの例を示す図である。 第3図は、信号処理のだめの走査方向上の位置とデジタ
ル信号のレベルとの関係の例を表わすグラフである。 第4図は、DNAの塩基特異的切断分解物がゲル支持体
上で分#展開された試料のオートラジオグラフの例を示
す図である。 第5図は、本発明の信号処理方法により決定されたDN
Aの塩基配列の例を模式的に示す図である。 特許出願人 富士写真フィルム株式会社代理人   弁
理士   柳川泰男 第2図 第3図 イjデ、    5テ 1  2  3  4 第5.Sl 1   5  6  4 −f糸完ネ山−ロEみ 昭和58年1月258 特81庁長官  若杉和夫 殿 2゜発明の名称 オートラジオグラフィーにおける信号処理方法3゜補正
をする者 事件との関係    特許出願人 住所    (520’)富士写真フィルム株式会社氏
名     代表渚 大 lJ!l   實4゜代理人 6゜補正により増加する発明の数      なし7゜
補正の対象         図面手続補正書 昭和i年10月lノ日 特許庁長實 若杉和夫 殿 1 事件の表示 2、発明の名称  オートラジオグラフィーにおける信
号処理方法3、 補正をする者 油性との関係    特許出願人 4、代理人 6 補正により増加する発明の数     な し別紙
の通り 明細書の「発明の詳細な説明」の欄を下記の如く補正致
します。 記 副書および (2)20頁12行目  記憶       → 2屡
(3)20頁15行目  記憶       → 記録
(5)42頁5行目  すなわち、)’In  → 削
除(13)42頁6行目          (−行削
除)(7)42頁7行目          (−行削
除)(8)42頁8行目  第5列)を得る。 → 削
除以   上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l。支持媒体上において少なくとも一次元的方向に分布
    している放射性標識物質から放°出される放射線エネル
    ギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させることによって、
    この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質の位置情報
    を有するオートラジオグラフを蓄積記録したのち、該蓄
    積性蛍光体シートを’rt磁波で走査して該オートラジ
    オグラフを輝尽光として放出させ、そしてこり輝尽光を
    光電的に読み出すことにより得られる該オートラジオグ
    ラフに対応するデジタル信号について、i)信号処理の
    ための一次元的走査方向を決定する工程、 ii)該走査方向上のサンプリング点を検出する工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラジオグ
    ラフ上の放射性標識物質の一次元的な位置情報を記号お
    よび/または数値として得ることを特徴とするオートラ
    ジオグラフィーにおける信号処理方法・ 2゜該走査方向において信号レヘルが極大となる全ての
    点を走査方向上のサンプリング点とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のオートラジオグラフィー
    における信号処理方法。 3゜支持媒体上に分布している放射性標識物質が、支持
    媒体上において一次元的方向に分g!展開された放射性
    標識の付与されている生体高分子物質、その誘導体もし
    くはそれらの分解物であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項もしくは第2項記載のオートラジオグラフィ
    ーにおける信号処理方法。 4゜生体高分子物質が、核耐、その誘導体もしくはそれ
    らの分解物であり、信号処理により得られる記号および
    /または数値がその塩基配列を表わすものであることを
    特徴とする特許請求の“範囲第3項記載のオートラジオ
    グラフィーにおける信呼処理方法。 5゜支持媒体上においてそれぞれが少なくとも一次元的
    方向に分布している複数列の放射性標識物質群から放出
    される放射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収さ
    せることによって、この蓄積性蛍光体シートに該放射性
    標識物質群の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄
    積記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査
    して該オートラジオグラフを輝尽光として放出させ、そ
    してこの輝尽光を光電的に読み出すことにより得られる
    該オートラジオグラフに対応するデジタル信号について
    、 1)該複数列のそれぞれについて信号処理のための一次
    元的走査方向を決定する工程、iI)該走査方向上のサ
    ンプリング点を該複数列のそれぞれについて検出する工
    程、 1ii)該複数列で検出されたサンプリング点の比較同
    定を行なう工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラジオグ
    ラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次元的な位置情
    報を記号および/または数値として得ることを特徴とす
    るオートラジオグラフィーにおける信号処理方法。 6゜該走査方向において信号レベルが極大となる全ての
    点を走査方向上のサンプリング点とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項記載のオートラジオグラフィー
    における信号処理方法。 7゜サンプリング点の比較同定を、複数列のそれぞれの
    走査方向上の対応する位置間におけるサンプリング点の
    数値演算により行なうことを特徴とする特許請求の範囲
    第5項もしくは第6項記載のオートラジオグラフィーに
    おける信−音処理方法。 8゜支持媒体」二に分布している放射性標識物質群が、
    支持媒体上において一次元的方向に分#J1(開された
    放射性標識のH4されている生体高分子物¥1群、その
    誘導体もしくはそれらの分解物であることを特徴とする
    特許請求の範囲第5項乃至第7項のいずれかの項記載の
    オートラジオグラフィーにおける信号処理方法。 9゜生体高分子物質群が、核酸、その誘導体もしくはそ
    れらの分解物であり、信号処理により得られる記−づお
    よび/または数値がそれらの塩基配り1jを表わすもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第8項記載のオ
    ートラジオグラフィーにおける48号処理方法。 10゜DNAもしくはDNA部分分解物の塩基配列を決
    定するためのオートラジオグラフィーにおける信号処理
    方法であって、放射性標識が何与されたDNAもしくは
    DNA部分分解物の塩基特異的切断分解により得られた
    、 工)少なくともグアニン特異的切断分解物を含む”A基
    特異的切断分解物、 2)少なくともアデニン特異的切断分解物を含む塩基特
    異的切断分解物、 3)少なくともチミン特異的切断分解物を含む塩、!、
    (特異的切断分解物、 4)少なくともシトシン特異的切断分解物を含む塩基特
    異的切断分解物、 を含む少なくとも四群の塩基特異的切断分解物のそれぞ
    れが、支持媒体上に平行関係を以って一次元的に分離展
    開されて形成された分離展開列の放射性標識物質群から
    放出される放射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸
    収させることによって、この蓄積性蛍光体シートに該放
    射性標識物質群の位置情報を墳するオートラジオグラフ
    を蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で
    走査して該メートラジオグラフを輝尽光として放出させ
    、そしてこの輝尽光を光゛心的に読み出すことにより得
    られるそれぞれの分#展開列のオートラジオグラフに対
    応するデジタル信号について、i)該分離展開列のそれ
    ぞれについて信は処理のための走査方向を決定する工程
    、 11)該分離展開列の走査方向上のサンプリング点を該
    分gltl聞列のそれぞれについて検出する工程、 111)少なくとも該四群の分glIIR開列のそれぞ
    れについて、走査方向上の対応する位置間でサンプリン
    グ点の照合を行なうことにより、グアニン、アデニン、
    チミン、シトシンのそれぞれの位置情報を得る工程、 を含む43−”j処理を行なうことを特徴とするDNA
    もしくはDNA部分分解物の塩基配列を得るためのオー
    ]・ラジオグラフィーにおける信号処理方法。 11゜DNAもしくはり、N A部分分解物の塩基特異
    的切断分解物が、 ■)グアニン特異的切断分解物、 2)グアニン特異的切断分解物+アデニン特異的切断分
    解物、 3)チミン特異的切断分解物+シトシン特異的切断分解
    物、 4)シトシン特異的切断分解物。 からなる少なくとも四群の塩基特異的切断分解物を含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第10項記載のオート
    ラジオグラフィーにおける信号処理方法。
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