JP2003131558A - Method and apparatus for manufacturing molecular structure model from pdb data - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing molecular structure model from pdb dataInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、分子構造データ
（ＰＤＢデータ）から色分けされた分子構造模型を製作
する方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for producing a color-coded molecular structure model from molecular structure data (PDB data).
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＰＤＢ（Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｄａｔａ Ｂ
ａｎｋ）とは、米国のＢｒｏｏｋｈｅａｖｅｎ Ｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙで構築されている生
体高分子物質の立体構造座標に関するデータベースであ
る。以下、このデータを「ＰＤＢデータ」と呼ぶ。ＰＤ
Ｂデータは、蛋白質に関するデータが中心であるが、そ
れ以外の核酸などの生体分子に関する情報も含んでい
る。ＰＤＢデータはＸ線、中性子線などの回折やＮＭＲ
によって求められたデータが収録され、一般に公開され
ている。2. Description of the Related Art PDB (Protein Data B)
ank) means Brookhaven Nat in the United States.
It is a database relating to the three-dimensional structure coordinates of a biopolymer substance constructed by Ional Laboratory. Hereinafter, this data will be referred to as "PDB data". PD
The B data is mainly data on proteins, but also includes information on other biomolecules such as nucleic acids. PDB data is X-ray and neutron diffraction and NMR
The data obtained by the is recorded and is open to the public.
【０００３】ＰＤＢデータには立体構造座標以外に様々
な情報が含まれている。そしてそれらの情報はそれぞれ
の項目によって行単位に記述されている。項目は行の先
頭７文字までに示される。また該当する情報がない場
合、それぞれの行は省略される場合もある。項目と対応
する行の内容を表１に示す。The PDB data contains various information in addition to the three-dimensional structure coordinates. The information is described line by line for each item. Items are shown up to the first 7 characters of the line. If there is no corresponding information, each line may be omitted. Table 1 shows the contents of the lines corresponding to the items.
【０００４】[0004]
【表１】 [Table 1]
【０００５】ＰＤＢデータの一例として、ｇｌｕｃａｇ
ｏｎ（１ＧＣＮ）のファイルを図１６に示す。ｇｌｕｃ
ａｇｏｎは消化器系のペプチドホルモンであり、比較的
初期に立体構造解析の行われた蛋白質の１つである。ｇ
ｌｕｃａｇｏｎは、２９残基のアミノ酸からなるペプチ
ドであるため約３００行（３２ｋＢｙｔｅ）のデータと
なっているが、多くの蛋白質はこれよりも大きいため膨
大なデータ量となっている。As an example of PDB data, glucag
FIG. 16 shows an on (1 GCN) file. gluc
Agon is a peptide hormone of the digestive system and is one of the proteins whose three-dimensional structural analysis was performed relatively early. g
Since lucagon is a peptide consisting of 29 residues of amino acids, it has about 300 rows (32 kBytes) of data, but many proteins are larger than this, and thus the amount of data is enormous.
【０００６】分子構造はメタン、エチレン、アセチレン
のように比較的簡単な分子においても、分子をつくる原
子の空間的な関係を紙面に表すのは容易ではない。そこ
で、立体化学の重要性が認識されはじめた１９世紀後半
以来、多くの分子構造模型が考案され、多くの研究者の
有力な手助けとなってきた。[0006] Even in the case of relatively simple molecules such as methane, ethylene, and acetylene, it is not easy to represent the spatial relationship of atoms forming the molecule on the paper. Therefore, many molecular structure models have been devised since the latter half of the 19th century when the importance of stereochemistry began to be recognized, and it has been a great help for many researchers.
【０００７】図１７に代表的な分子構造模型を示す。い
ずれもエタンの模型である。（Ａ）空間充填型（実例：
Ｓｔｕａｒｔ模型、Ｃｏｕｒｔａｕｌｄｓ模型）は、電
子雲のひろがりという意味での分子の形をよく表してい
る。しかし、やや複雑な分子になると、内部にある原子
がよく見えないし、また慣れないと原子の配列順序を見
失うおそれがある。これに対して（Ｂ）骨格型では結合
の長さに比例した棒だけで分子を表す。この型の特徴は
空間充填型ではっきりしない結合角、結合の長さ、分子
のおおまかな形がみやすくなっている点である。FIG. 17 shows a typical molecular structure model. Both are ethane models. (A) Space filling type (example:
The Stuart model and the Courtaulds model) well represent the shape of a molecule in the sense of the spread of an electron cloud. However, if the molecule becomes a little complicated, the atoms inside it may not be seen well, and if you are not used to it, you may lose sight of the order of the atoms. On the other hand, in the (B) skeleton type, the molecule is represented only by a bar proportional to the bond length. The characteristics of this type are that the space-filling type has an obscure bond angle, the length of the bond, and the rough shape of the molecule.
【０００８】（Ｃ）棒と球型（以下、「ボールアンドス
ティック型」と呼ぶ）の構造模型は、原子の位置、すな
わち原子核の位置を穴のあいたボール３で表し、その結
合をスティック４で表すものである。ボール３にあけて
ある穴の角度は必要な結合角にあわせてあり、スティッ
ク４の長さ（球の中心間の距離）も結合の長さに比例さ
せる。また、ボール３の色を元素ごとに塗りわけらるこ
とにより、分子の化学構造をわかりやすくすることがで
きる。(C) In a rod-and-sphere (hereinafter referred to as "ball and stick") structural model, the position of an atom, that is, the position of an atomic nucleus is represented by a ball 3 having a hole, and the bond is represented by a stick 4. To represent. The angle of the hole formed in the ball 3 is adjusted to the required bond angle, and the length of the stick 4 (distance between the centers of the spheres) is also proportional to the bond length. Further, by painting the color of the ball 3 for each element, the chemical structure of the molecule can be made easy to understand.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＰＤ
Ｂデータには分子構造に関するあらゆるデータがデータ
ベース化されている。従って、このＰＤＢデータに基づ
き所望の分子構造模型を製作することは、原理的には可
能である。As described above, the PD
The B data contains a database of all data relating to the molecular structure. Therefore, it is possible in principle to manufacture a desired molecular structure model based on this PDB data.
【００１０】しかし、蛋白質の原子構造は一般的に非常
に複雑である。そのためメタン、エチレン、アセチレン
のように比較的簡単な分子以外は、その分子構造模型を
製作することは、非常に困難であった。すなわち、従
来、分子構造模型は、熟練した研究者や模型製作者が、
ＰＤＢデータを基にボール３とスティック４を組み合わ
せて組み立てるため、製作に長期間（数カ月）かかり、
製作費用が高く（数百万円以上）、原子の配列順序を誤
りやすい問題点があった。However, the atomic structure of proteins is generally very complicated. Therefore, it was very difficult to make a model of the molecular structure except for relatively simple molecules such as methane, ethylene, and acetylene. That is, conventionally, the molecular structure model has been developed by skilled researchers and model makers.
Since the ball 3 and the stick 4 are combined and assembled based on the PDB data, it takes a long time (several months) to manufacture,
The production cost was high (several million yen or more), and there was a problem that the arrangement order of atoms was apt to be incorrect.
【００１１】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、Ｐ
ＤＢデータを基に所望の分子構造模型を、短時間に、安
価に製作することができ、かつ原子配列構造の誤りが生
じにくい、分子構造模型の製作方法及び装置を提供する
ことにある。また、別の目的は、空間充填型のみならず
骨格型及びボールアンドスティック型の分子構造模型を
製作でき、元素毎にその着色を容易に変更でき、スティ
ックの径と色を原子とは別に指定でき、内部の分子構造
も明確にできる分子構造模型の製作方法及び装置を提供
することにある。The present invention was devised to solve such problems. That is, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a molecular structure model, which can produce a desired molecular structure model based on DB data in a short time and at low cost, and which does not easily cause an error in the atomic arrangement structure. Another purpose is to make not only space-filling type but also skeleton type and ball-and-stick type molecular structure models, the coloring can be easily changed for each element, and the diameter and color of the stick can be specified separately from the atom. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a molecular structure model which can be made clear and whose internal molecular structure can be clarified.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】ラピッドプロトタイピン
グ（Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ：ＲＰと略称
する）は、３次元データから作成した２次元の断面形状
データ通りに材料を積み重ねる加工法であり、切削など
の除去加工法では困難な立体構造を自動創製することが
できる。ラピッドプロトタイピングには、様々な方式が
提案されているが、共通している点は、三次元ＣＡＤデ
ータを二次元スライスデータの積層されたものとして捉
え、スライスデータによる固体薄層を積層していく点で
ある。ラピッドプロトタイピングの方式を分類すると、
光造形、粉末溶着、溶融紡糸堆積、フィルム積層の４つ
に大別される。Rapid prototyping (abbreviated as RP) is a processing method for stacking materials in accordance with two-dimensional cross-sectional shape data created from three-dimensional data, and removal processing such as cutting. It is possible to automatically create a three-dimensional structure that is difficult with the method. Although various methods have been proposed for rapid prototyping, the common point is that three-dimensional CAD data is regarded as a stack of two-dimensional slice data, and solid thin layers are stacked by slice data. That's the point. Classifying the rapid prototyping methods,
It is roughly divided into four categories: stereolithography, powder welding, melt spinning deposition, and film lamination.
【００１３】かかるラピッドプロトタイピングに関して
は、例えば 中川，丸谷：積層造形システム，三次元コ
ピー技術の新展開，工業調査会，（１９９６），ＰＰ
２．に開示されている。Regarding such rapid prototyping, for example, Nakagawa and Marutani: additive manufacturing system, new development of three-dimensional copying technology, Industrial Research Society, (1996), PP.
2. Is disclosed in.
【００１４】このうち粉末溶着法は、液体の光硬化性樹
脂の代わりに粉末を用いるものであり、ロールで粉末を
一定厚さに散布した後、レーザ光を照射、加熱溶融させ
るものである。この方法では、粉末として樹脂、金属、
セラミックが使用できる特徴がある。Among them, the powder welding method uses a powder instead of a liquid photo-curable resin, in which the powder is sprayed to a certain thickness by a roll, and then irradiated with a laser beam and heated and melted. In this method, powder, resin, metal,
There is a feature that ceramics can be used.
【００１５】また、通常のＲＰ装置では単色の立体形状
しか製作できないが、これを改良し、多色造形が可能な
ＲＰ装置が、特表２００１−５０７２９５及び米国特許
第６，００７，３１８号に開示されている。特表２００
１−５０７２９５の「三次元物体をプロトタイピングす
るための方法及び装置」は、粉末の増加量にバインダ液
を選択的に適用することにより粉末から三次元物体を形
成するものである。また、バインダ液（接着剤）をイン
クジェットで塗布し、その色を変化させることで、三次
元物体を色分けすることができる。In addition, although a normal RP device can produce only a monochromatic three-dimensional shape, an improved RP device capable of multicolor molding is disclosed in JP-A-2001-507295 and US Pat. No. 6,007,318. It is disclosed. Special table 200
1-507295, "Method and apparatus for prototyping three-dimensional objects", forms three-dimensional objects from powder by selectively applying a binder liquid to increasing amounts of powder. Further, a three-dimensional object can be color-coded by applying a binder liquid (adhesive) by inkjet and changing the color.
【００１６】本発明は、かかる多色造形可能なＲＰ装置
を利用し、ＰＤＢデータから自動で多色の分子構造模型
を作成するものである。すなわち、本発明によれば、Ｐ
ＤＢデータ（１）を読み込むＰＤＢデータ読込みステッ
プ（Ａ）と、ＰＤＢデータから分子構造模型（２）を構
成するボール（３）の位置とこれを接続するスティック
（４）の位置及び向きを求める基本構造ステップ（Ｂ）
と、分子構造模型を構成する元素毎にボールの色と大き
さを設定する元素設定ステップ（Ｃ）と、分子構造模型
の原子間を接続するスティックの色と太さを設定するス
ティック設定ステップ（Ｄ）と、分子構造模型を色別の
複数のＳＴＬデータ（５）に変換して出力するＳＴＬデ
ータ出力ステップ（Ｅ）とを有し、出力された色別の複
数のＳＴＬデータを基に多色造形可能なＲＰ装置を用い
て分子構造模型を製作する、ことを特徴とするＰＤＢデ
ータから分子構造模型を製作する方法が提供される。The present invention utilizes such an RP apparatus capable of multicolor modeling to automatically create a multicolor molecular structure model from PDB data. That is, according to the present invention, P
PDB data reading step (A) for reading the DB data (1), and basic for determining the position and orientation of the ball (3) forming the molecular structure model (2) and the stick (4) connecting the same from the PDB data Structural step (B)
And an element setting step (C) for setting the color and size of the ball for each element constituting the molecular structure model, and a stick setting step (C) for setting the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model (C). D) and an STL data output step (E) for converting the molecular structure model into a plurality of color-dependent STL data (5) and outputting the converted STL data (5). A method for producing a molecular structure model from PDB data, which is characterized in that a molecular structure model is produced using an RP device capable of color shaping.
【００１７】また、本発明によれば、ＰＤＢデータ
（１）を読み込むＰＤＢデータ読込みステップ（Ａ）
と、ＰＤＢデータから分子構造模型（２）を構成するボ
ール（３）の位置とこれを接続するスティック（４）の
位置及び向きを求める基本構造ステップ（Ｂ）と、分子
構造模型を構成する元素毎にボールの色と大きさを設定
する元素設定ステップ（Ｃ）と、分子構造模型の原子間
を接続するスティックの色と太さを設定するスティック
設定ステップ（Ｄ）と、分子構造模型を色別の複数のＳ
ＴＬデータ（５）に変換して出力するＳＴＬデータ出力
ステップ（Ｅ）とを有する分子構造データ変換プログラ
ム（１０）を備え、出力された色別の複数のＳＴＬデー
タを基に多色造形可能なＲＰ装置を用いて分子構造模型
を製作する、ことを特徴とするＰＤＢデータから分子構
造模型を製作する装置が提供される。Further, according to the present invention, a PDB data reading step (A) for reading the PDB data (1).
And a basic structural step (B) for obtaining the position and orientation of the ball (3) forming the molecular structure model (2) and the stick (4) connecting the ball (3) from the PDB data, and the elements forming the molecular structure model The element setting step (C) that sets the color and size of the ball for each, the stick setting step (D) that sets the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model, and the color of the molecular structure model are set. Another S
A molecular structure data conversion program (10) having an STL data output step (E) for converting and outputting to TL data (5) is provided, and multicolor modeling is possible based on the output plural STL data for each color. An apparatus for producing a molecular structure model from PDB data is provided, which is characterized in that a molecular structure model is produced using an RP device.
【００１８】また、本発明によれば、ＰＤＢデータ
（１）を読み込むＰＤＢデータ読込みステップ（Ａ）
と、ＰＤＢデータから分子構造模型（２）を構成するボ
ール（３）の位置とこれを接続するスティック（４）の
位置及び向きを求める基本構造ステップ（Ｂ）と、分子
構造模型を構成する元素毎にボールの色と大きさを設定
する元素設定ステップ（Ｃ）と、分子構造模型の原子間
を接続するスティックの色と太さを設定するスティック
設定ステップ（Ｄ）と、分子構造模型を色別の複数のＳ
ＴＬデータ（５）に変換して出力するＳＴＬデータ出力
ステップ（Ｅ）とを有する分子構造データ変換プログラ
ムが提供される。Further, according to the present invention, a PDB data reading step (A) for reading the PDB data (1).
And a basic structural step (B) for obtaining the position and orientation of the ball (3) forming the molecular structure model (2) and the stick (4) connecting the ball (3) from the PDB data, and the elements forming the molecular structure model The element setting step (C) that sets the color and size of the ball for each, the stick setting step (D) that sets the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model, and the color of the molecular structure model are set. Another S
A molecular structure data conversion program having an STL data output step (E) for converting and outputting the TL data (5) is provided.
【００１９】上記本発明の方法及び装置によれば、ＰＤ
Ｂデータ読込みステップ（Ａ）において、ＰＤＢデータ
（１）を読み込み、基本構造ステップ（Ｂ）において、
ＰＤＢデータから分子構造模型（２）を構成するボール
（３）の位置とこれを接続するスティック（４）の位置
及び向きを求めるので、分子構造模型（２）の基本構造
をＰＤＢデータから直接作成できる。また、ＳＴＬデー
タ出力ステップ（Ｅ）において、分子構造模型を色別の
複数のＳＴＬデータ（５）に変換して出力し、出力され
た色別の複数のＳＴＬデータを基に多色造形可能なＲＰ
装置を用いて分子構造模型を製作するので、ＰＤＢデー
タを基に所望の分子構造模型を、短時間に、安価に製作
することができ、かつ原子配列構造の人為的な誤りを防
止できる。According to the above method and apparatus of the present invention, the PD
In the B data reading step (A), the PDB data (1) is read, and in the basic structure step (B),
Since the position of the ball (3) constituting the molecular structure model (2) and the position and orientation of the stick (4) connecting the balls are obtained from the PDB data, the basic structure of the molecular structure model (2) is directly created from the PDB data. it can. Further, in the STL data output step (E), the molecular structure model is converted into a plurality of STL data (5) for each color and output, and multicolor modeling is possible based on the output plurality of STL data for each color. RP
Since the molecular structure model is manufactured using the apparatus, it is possible to manufacture a desired molecular structure model based on PDB data in a short time and at low cost, and it is possible to prevent an artificial error in the atomic arrangement structure.
【００２０】更に、スティック設定ステップ（Ｄ）にお
いて、分子構造模型の原子間を接続するスティックの色
と太さを設定するので、空間充填型のみならず骨格型及
びボールアンドスティック型の分子構造模型を製作で
き、かつスティックの径と色を原子とを別に自由に指定
できる。また、前記元素設定ステップ（Ｃ）において、
分子構造模型を構成する元素毎にボールの色と大きさを
設定するので、元素毎にその着色を容易に変更できる。Further, in the stick setting step (D), since the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model are set, not only the space filling type but also the skeleton type and ball-and-stick type molecular structure model. Can be manufactured, and the diameter and color of the stick can be freely specified for each atom. In the element setting step (C),
Since the color and size of the ball are set for each element that constitutes the molecular structure model, the coloring can be easily changed for each element.
【００２１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
元素設定ステップ（Ｃ）において、ＰＤＢデータ毎に周
期律表を含む入力画面（６）を画像表示し、該周期律表
から元素を選択し、分子構造模型のボールの色と大きさ
を設定する。この手段により、元素毎の色と大きさを視
覚的に容易に設定することができる。According to a preferred embodiment of the present invention, in the element setting step (C), an input screen (6) including a periodic table is displayed for each PDB data, and an element is selected from the periodic table. , Set the color and size of the ball of the molecular structure model. By this means, the color and size of each element can be easily set visually.
【００２２】また、ＰＤＢデータの残基番号毎にグルー
プ設定し、かつその透明度を設定する。この手段によ
り、残基番号のグループ毎にその透明度を変えて、分子
構造模型の内部の分子構造も目視でき、分子の内部構造
を明確にできる。Further, a group is set for each residue number of PDB data and its transparency is set. By this means, the transparency can be changed for each group of residue numbers, the internal molecular structure of the molecular structure model can be visually observed, and the internal structure of the molecule can be clarified.
【００２３】また、空間充填型、骨格型又はボールアン
ドスティック型の分子構造模型を画像表示する。この手
段により、空間充填型、骨格型又はボールアンドスティ
ック型の分子構造模型を画像で把握しながら、製作する
分子構造模型のスティックの色と太さを設定でき、多色
造形可能なＲＰ装置での製造を容易にすることができ
る。A space-filling type, skeleton type or ball-and-stick type molecular structure model is displayed as an image. By this means, you can set the color and thickness of the stick of the molecular structure model to be manufactured while grasping the space filling type, skeleton type or ball and stick type molecular structure model with an image, and with the RP device capable of multicolor molding Can be easily manufactured.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the common part is denoted by the same reference numeral, and the duplicated description will be omitted.
【００２５】図１は、本発明を用いた加工データの流れ
を示す模式図であり、図２はそのデータ処理フロー図で
ある。本発明において、分子構造模型は、空間充填型の
みならず骨格型及びボールアンドスティック型の分子構
造模型を対象とする。FIG. 1 is a schematic diagram showing the flow of processing data using the present invention, and FIG. 2 is a data processing flow chart thereof. In the present invention, the molecular structure model includes not only space-filling type but also skeleton type and ball-and-stick type molecular structure models.
【００２６】図１及び図２において、分子構造データ
（ＰＤＢデータ１）を基に、分子構造データ変換プログ
ラム１０により、分子構造模型を色別の複数のＳＴＬデ
ータ５に変換して出力する。ＳＴＬデータとは、ＳＴｅ
ｒｏＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ用データの意であり、ラピ
ッドプロトタイピング用に汎用されているデータ形式で
ある。In FIG. 1 and FIG. 2, the molecular structure data conversion program 10 converts the molecular structure model into a plurality of STL data 5 of different colors based on the molecular structure data (PDB data 1) and outputs it. What is STL data?
This is data for roLithography, and is a data format that is widely used for rapid prototyping.
【００２７】次に、このデータをＳＴＬデータ編集用ソ
フトウェア１１（例えば汎用ソフトウェア「Ｍａｇｉｃ
ｓ」）により、造形用ＳＴＬデータ７に変換する。ＳＴ
Ｌデータ編集用ソフトウェア１１では、（１）ボールア
ンドスティックＳＴＬデータのグループ別読み込み、
（２）ＳＴＬ形状の結合、拡大、縮小、移動、回転、フ
ィット等の編集作業、（３）造形形状への支持柱（サポ
ート）の付与、（４）表面の幾何データ（ファセット）
の修正、等を行う。Next, this data is converted into STL data editing software 11 (for example, general-purpose software "Magic").
s ”), the STL data for modeling 7 is converted. ST
In the L data editing software 11, (1) reading ball and stick STL data by group,
(2) Editing work such as combining, enlarging, reducing, moving, rotating, and fitting STL shapes, (3) Adding support pillars (supports) to modeling shapes, (4) Geometric data (facets) on the surface
Modify, etc.
【００２８】次に、造形用ＳＴＬデータ７を多色積層造
形装置用断面データ生成ソフトウェア１２により、積層
造形装置２２、２４に対応させてＨＰＧＬコードデータ
８ａ又はＮＣ−Ｇコードデータ８ｂに変換する。多色積
層造形装置用断面データ生成ソフトウェア１２では、
（１）ＳＴＬデータの読み込み、（２）積層ピッチ、走
査速度等造形条件の設定、（３）着色部断面データ（Ｈ
ＰＧＬ形式）の生成、（４）非着色部造形用断面データ
（ＮＣ−Ｇコード形式）の生成、（５）断面データの表
示、等を行う。Next, the modeling STL data 7 is converted into the HPGL code data 8a or the NC-G code data 8b corresponding to the layered modeling devices 22 and 24 by the multicolor layered modeling cross-section data generation software 12. In the cross-section data generation software 12 for the multicolor additive manufacturing apparatus,
(1) Read STL data, (2) Setting molding conditions such as stacking pitch and scanning speed, (3) Colored section cross-section data (H
PGL format) generation, (4) non-colored part modeling cross-section data (NC-G code format) generation, (5) cross-section data display, and the like.
【００２９】積層造形装置として、多色粉末固化式積層
造形装置２２（例えば、特表２００１−５０７２９５の
「三次元物体をプロトタイピングするための方法及び装
置」）を用いる場合には、ＨＰＧＬコードデータ８ａを
ビットマップ変換ソフトウェア１３を用いて、ビットマ
ップデータ９に変換し、これを用いて多色粉末固化式積
層造形装置２２で所望の分子構造模型を製作する。When a multicolor powder solidification type additive manufacturing device 22 (for example, "method and device for prototyping a three-dimensional object" in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-507295) is used as the additive manufacturing device, HPGL code data. 8a is converted into bitmap data 9 by using the bitmap conversion software 13, and a desired molecular structure model is manufactured by the multicolor powder solidification type additive manufacturing apparatus 22 using this.
【００３０】また、積層造形装置として、多色光固化式
積層造形装置２４を用いる場合には、ＨＰＧＬコードデ
ータ８ａ又はＮＣ−Ｇコードデータ８ｂをそのまま用い
て、分子構造模型を製作する。When the multicolor photo-solidification type additive manufacturing device 24 is used as the additive manufacturing device, the HPGL code data 8a or the NC-G code data 8b is used as it is to manufacture the molecular structure model.
【００３１】図３は、本発明の分子構造データ変換プロ
グラムにおけるデータ処理フロー図である。なお、この
フロー図は、ボールアンドスティック型の分子構造模型
の場合を示しているが、空間充填型及び骨格型の場合も
同様である。FIG. 3 is a data processing flow chart in the molecular structure data conversion program of the present invention. This flow chart shows the case of the ball-and-stick type molecular structure model, but the same applies to the case of the space filling type and the skeleton type.
【００３２】図３において、本発明の分子構造データ変
換プログラム１０は、ＰＤＢデータ読込みステップ
（Ａ）、基本構造ステップ（Ｂ）、元素設定ステップ
（Ｃ）、スティック設定ステップ（Ｄ）及びＳＴＬデー
タ出力ステップ（Ｅ）を有する。In FIG. 3, the molecular structure data conversion program 10 of the present invention includes a PDB data reading step (A), a basic structure step (B), an element setting step (C), a stick setting step (D) and an STL data output. It has a step (E).
【００３３】ＰＤＢデータ読込みステップ（Ａ）では、
ＰＤＢデータ１を読み込む。このデータ読込みは、例え
ばインターネットを介して公開されているデータベース
から所望の分子のＰＤＢデータ１を選択して読み込んで
もよく、或いは予め記憶媒体に記憶したデータを読み込
んでもよい。In the PDB data reading step (A),
Read PDB data 1. For this data reading, for example, PDB data 1 of a desired molecule may be selected and read from a database published via the Internet, or data previously stored in a storage medium may be read.
【００３４】基本構造ステップ（Ｂ）では、ＰＤＢデー
タ１から分子構造模型２を構成するボール３の位置とこ
れを接続するスティック４の位置及び向きを求める。こ
のステップにより、ＰＤＢデータ１に基づき、分子構造
模型２の基本構造が定まる。In the basic structure step (B), the position of the ball 3 constituting the molecular structure model 2 and the position and orientation of the stick 4 connecting the same are obtained from the PDB data 1. By this step, the basic structure of the molecular structure model 2 is determined based on the PDB data 1.
【００３５】元素設定ステップ（Ｃ）では、分子構造模
型２を構成する元素毎にボールの色と大きさを設定す
る。すなわち、Ｓ１ステップにおいて、ＰＤＢデータ毎
に周期律表ファイルを自動作成し、Ｓ２ステップにおい
て、分子構造を画像表示し、Ｓ３ステップにおいて、周
期律表を含む入力画面を画像上に表示し、この周期律表
から元素を選択し、分子構造模型のボールの色と大きさ
を設定する。この設定データは、周期律表ファイルに記
憶され、設定毎に変更される（Ｓ４）。また、Ｓ５ステ
ップにおいて、ＰＤＢデータ１の残基番号毎にグループ
設定し、かつその透明度を設定する。この設定により、
残基グループ別にその表示、非表示を選択することがで
きる。In the element setting step (C), the color and size of the ball are set for each element constituting the molecular structure model 2. That is, in step S1, a periodic table file is automatically created for each PDB data, in step S2, the molecular structure is displayed as an image, and in step S3, an input screen including the periodic table is displayed on the image. Select an element from the table and set the color and size of the ball of the molecular structure model. This setting data is stored in the periodic table file and changed for each setting (S4). In step S5, a group is set for each residue number of PDB data 1 and its transparency is set. With this setting,
The display or non-display can be selected for each residue group.
【００３６】スティック設定ステップ（Ｄ）では、分子
構造模型の原子間を接続するスティックの色と太さを設
定する。また、空間充填型、骨格型又はボールアンドス
ティック型の分子構造模型を画像表示する。この画像表
示は、好ましくは、いずれのステップにおいてもできる
ようになっている。In the stick setting step (D), the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model are set. In addition, a space filling type, skeleton type or ball and stick type molecular structure model is displayed as an image. This image display is preferably made possible at any step.
【００３７】ＳＴＬデータ出力ステップ（Ｅ）では、分
子構造模型２を色別の複数のＳＴＬデータ５に変換して
出力する。このＳＴＬデータ５は、図３に例示するよう
に、ボールのグループ別のＳＴＬデータとスティックの
ＳＴＬデータとからなる。ボールのグループ別のＳＴＬ
データ５は、例えば、ＡＡＡ＠ｂｒｏｗｎ．ｓｔｌ，Ａ
ＡＡ＠ｍａｇｅｎｔａ．ｓｔｌ，ＡＡＡ＠ｐｕｒｐｌ
ｅ．ｓｔｌ，ＡＡＡ＠ｙｅｌｌｏｗ．ｓｔｌ等であり、
それぞれ異なる色に対応する三次元データである。かか
る組合せ（例えば３原色）により、多色造形可能なＲＰ
装置を用いて分子構造模型のボール部を多色に着色して
製造することができる。また、スティックのＳＴＬデー
タ５は、例えば、ＡＡＡ＠ｓｔｉｃｋ．ｓｔｌであり、
このデータから、多色造形可能なＲＰ装置を用いて分子
構造模型のスティックを製造することができる。なお、
ＡＡＡは、例えば選択した分子に対応する名称である。
このように、ボールとスティックを分離してＳＴＬデー
タとすることにより、各々容易に色分けでき、かつ異な
る材質にすることも可能になる。In the STL data output step (E), the molecular structure model 2 is converted into a plurality of STL data 5 of different colors and is output. As shown in FIG. 3, the STL data 5 includes STL data for each ball group and STL data for a stick. STL by group of balls
The data 5 is, for example, AAA @ brown. stl, A
AA @ magenta. stl, AAA @ purpl
e. stl, AAA @ yellow. stl etc.,
It is three-dimensional data corresponding to different colors. RP capable of multicolor molding by such a combination (for example, three primary colors)
The apparatus can be manufactured by coloring the ball portion of the molecular structure model in multiple colors. The STL data 5 of the stick is, for example, AAA @ stick. stl,
From this data, molecular structure model sticks can be produced using an RP machine capable of multicolor modeling. In addition,
AAA is, for example, a name corresponding to the selected molecule.
In this way, by separating the ball and the stick into STL data, it is possible to easily perform color classification and use different materials.
【００３８】図４は、本発明の元素設定ステップ（Ｃ）
における入力画面のＣＲＴ上の画像である。この図を参
照して、分子構造データ変換プログラム１０の主な機能
を以下に説明する。FIG. 4 shows the element setting step (C) of the present invention.
3 is an image on the CRT of the input screen in FIG. The main functions of the molecular structure data conversion program 10 will be described below with reference to this figure.
【００３９】１．周期律表１５の画像表示操作によるデ
ータ編集手順
（原子名別の色編集手順）
（１）任意の原子のボタンをマウスクリックする。
（２）カラーテーブル１６上で任意の色をクリックす
る。
（３）「ＯＫ」ボタンをクリックする。
その他、原子色の変更には、読み込んだＰＤＢデータの
原子通番による指定と表示エリアをマウスでドラックし
て変更する手段でもよい。この場合も、カラーテーブル
上で色を決定する。1. Data Editing Procedure by Image Display Operation of Periodic Table 15 (Color Editing Procedure by Atom Name) (1) Mouse click on a button of an arbitrary atom. (2) Click an arbitrary color on the color table 16. (3) Click the "OK" button. In addition, in order to change the atomic color, it is possible to specify the atomic number of the read PDB data and change the display area by dragging with a mouse. Also in this case, the color is determined on the color table.
【００４０】（ボール（原子）半径の変更手順）
（１）任意の原子のボタンをマウスクリックする。
（２）「Ａｔｏｍ Ｒａｄｉｕｓ」の下の「Ｕｓｅｒ」
のチェックボックスをクリックする。
（３）入力枠１７に任意の半径を入力する。(Procedure for changing radius of ball (atom)) (1) Mouse-click on a button of an arbitrary atom. (2) "User" under "Atom Radius"
Click the check box of. (3) Input an arbitrary radius in the input frame 17.
【００４１】２．スティック径の変更
ボールアンドスティック表示時にボールの半径を参照し
任意に設定する。表示されているすべてのスティックが
変更される。2. Change stick diameter Refer to the radius of the ball when displaying the ball and stick and set it arbitrarily. All displayed sticks are changed.
【００４２】３．残基別グループ分け
ＰＤＢデータに記述された残基別にグループ設定し、表
示及び非表示を選択することができる。この残基別グル
ープ分け表示は、分子内部を容易にグループ化でき、ま
た残基別分子グループを表示することにより、分子の内
部構造がより理解しやすくなる。3. Grouping by residue It is possible to set a group for each residue described in PDB data and select display or non-display. In this grouping display by residue, the inside of the molecule can be easily grouped, and by displaying the molecular group by residue, the internal structure of the molecule can be more easily understood.
【００４３】４．ボールアンドスティックのＳＴＬデー
タ出力
画面表示したボールアンドスティック型の分子構造模型
において、ボールとスティックが別々にＳＴＬデータ化
されたファイルが作成される。なお、ボールとスティッ
クの径は設定（表示）した値である。ボールとスティッ
クを別々のＳＴＬデータに出力することにより、（１）
ボールとスティックの色分けが容易で、元素色の変更も
容易となり、かつ（２）自動製作装置においてそれぞれ
の材質の選択も容易に可能となる。4. Ball-and-stick STL data output screen In the ball-and-stick type molecular structure model displayed on the screen, a file in which the ball and the stick are separately converted into STL data is created. The ball and stick diameters are set (displayed) values. By outputting the ball and stick to separate STL data, (1)
The balls and sticks can be easily color-coded, the element colors can be easily changed, and (2) the respective materials can be easily selected in the automatic manufacturing apparatus.
【００４４】[0044]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
１．近年、実験的に得られた生体高分子の構造データを
コンピュータグラフィックスで視覚化し、その形態と機
能を解明する生命科学研究が活発におこなわれている。
一方図５に示すような既存の分子模型は球や棒などのパ
ーツを使い組み上げる手法であり、これらは実感的に構
造の理解を助け、また製作過程における教育的効果もあ
る。しかしタンパク質のような原子数の大きな高分子で
は形態が複雑なため模型製作が困難な場合があり、構造
データからの実体化が必要である。本発明ではおもに、
積層造形装置による分子模型製作のためＡＶＳ／Ｅｘｐ
ｒｅｓｓを用いて開発した分子構造データ変換システム
について述べる。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. 1. In recent years, life science researches have been actively conducted to visualize experimentally obtained structural data of biopolymers by computer graphics and clarify their morphology and function.
On the other hand, the existing molecular model as shown in FIG. 5 is a method of assembling using parts such as spheres and rods, which actually help the understanding of the structure and also have an educational effect in the manufacturing process. However, a polymer with a large number of atoms such as a protein may have difficulty in making a model due to its complicated shape, and it is necessary to materialize it from structural data. In the present invention, mainly,
AVS / Exp for molecular modeling with additive manufacturing equipment
The molecular structure data conversion system developed using ress is described.
【００４５】２．分子構造データ変換システム
２．１ システム概要
本システムは汎用開発ツールであるＡＶＳ／Ｅｘｐｒｅ
ｓｓ上で構築されたランタイムアプリ（コンピュータプ
ログラム）であり、おもな機能は分子構造が記述されて
いるＰＤＢ（Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｄａｔａ Ｂａｎｋ）デ
ータの読み込み、原子色，周期表編集などの情報表示，
マトリクス変換および積層造形用フォーマットであるＳ
ＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）ファイル
への出力である。本システムのデータ処理プロセスを図
６に示す。2. Molecular structure data conversion system 2.1 System overview This system is a general-purpose development tool, AVS / Expre.
It is a runtime application (computer program) built on ss, and its main function is to read PDB (Protein Data Bank) data in which the molecular structure is described, display information such as atomic color and periodic table edit,
S, which is a format for matrix conversion and additive manufacturing
This is output to a TL (Stereolithography) file. The data processing process of this system is shown in FIG.
【００４６】２．２ ＰＤＢデータより取得する情報
Ｘ線回折や核磁気共鳴（ＮＭＲ）などから決定した生体
高分子の構造データは、おもに米国のＲＣＳＢ（Ｒｅｓ
ｅａｒｃｈ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｓ
ｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ）
が管理運営するＰＤＢファイルに登録されている。ＰＤ
Ｂの各ファイル内には物質名とそれを構成する原子の位
置座標や結合に関するデータの他、作成者，実験条件，
文献など様々な情報があり、それらの各項目は行単位で
記述され、該当する情報がない場合は省略される。本シ
ステムで取得する情報のみを表２に示す。2.2 Information Obtained from PDB Data Structural data of biopolymers determined by X-ray diffraction and nuclear magnetic resonance (NMR) are mainly used in RCSB (Res
search Collaboratory for S
structural Bioinformatics)
Is registered in the PDB file managed and operated by. PD
In each file of B, in addition to the substance name, the position coordinates of the atoms that make up the substance and the bond data, the creator, the experimental conditions,
There are various information such as documents, and each item is described in line units, and if there is no corresponding information, it is omitted. Table 2 shows only the information acquired by this system.
【００４７】[0047]
【表２】 [Table 2]
【００４８】２．３ 周期表ファイルの読み込み
本システムでは読み込んだＰＤＢファイル別に周期表フ
ァイル（ＡＳＣＩＩ）を作成し、表示する際に各原子の
半径，原子色などを編集する。周期表ファイルの一例を
図７に示す。2.3 Reading of Periodic Table File In this system, a periodic table file (ASCII) is created for each read PDB file, and the radius and atomic color of each atom are edited when displaying. An example of the periodic table file is shown in FIG.
【００４９】２．４ 球棒（Ｂａｌｌ＆Ｓｔｉｃｋ）の
表現手法と分子の表示方法
（１）球（Ｂａｌｌ）の表現法
原子を表現する球には座標値，半径および色という３つ
の情報が必要であるが、ＥｘｐｒｅｓｓのＭｅｓｈでは
ｎｏｄｅ＿ｄａｔａのＩＤを利用し球の半径，色を表３
のように表現した。2.4 Ball & Stick representation method and molecule display method (1) Sphere representation method A sphere representing an atom requires three pieces of information: coordinate value, radius and color. However, in Express of Express, the radius and color of the sphere are shown in Table 3 using the ID of node_data.
It was expressed like.
【００５０】[0050]
【表３】 [Table 3]
【００５１】（２）棒（Ｓｔｉｃｋ）の表現法
原子の結合状態を表現する棒はＬｉｎｅ（Ｍｅｓｈ）で
定義した。単なるＭｅｓｈのラインでは線として表示さ
れてしまうので、ＯｂｊｅｃｔのＭｏｄｅｓを利用しＬ
ｉｎｅの属性をＴｕｂｅに変更する。これにより、Ｏｐ
ｅｎＧＬモードではＴｕｂｅとして表示される（表
４）。(2) Method of expressing stick (stick) The stick expressing the bonding state of atoms is defined by Line (Mesh). Since it is displayed as a line in a simple Mesh line, use Object Modes
Change the attribute of ine to Tube. As a result, Op
In enGL mode, it is displayed as Tube (Table 4).
【００５２】[0052]
【表４】 [Table 4]
【００５３】（３）分子構造の表示
分子構造は図８に示すようにＢａｌｌ＆Ｓｔｉｃｋ（球
棒）およびＣＰＫ（空間充填）によって表示した。Ｂａ
ｌｌ＆Ｓｔｉｃｋ表示の際は、全原子の半径を一定に
し、結線状態をＳｔｉｃｋで表示し、おもに分子の内部
構造を確認することを目的としている。ＣＰＫ表示の際
は原子ごとの半径をＶａｎ Ｄｅｒ Ｗａａｌｓ，Ｉｏ
ｎｉｃ，ユーザー定義など周期表ファイルに基づいて表
示し、分子の全体的な形状を確認する。(3) Display of molecular structure The molecular structure was displayed by Ball & Stick (sphere bar) and CPK (space filling) as shown in FIG. Ba
In the case of ll & Stick display, the radii of all atoms are made constant, the connection state is displayed in Stick, and the purpose is mainly to confirm the internal structure of the molecule. When displaying CPK, set the radius of each atom to Van Der Waals, Io
Check the overall shape of the molecule by displaying it based on the periodic table file such as nic and user definition.
【００５４】２．５ 周期表による原子色の編集
原子色の編集は、図９に示す周期表上でボタンをクリッ
クすることで任意に選択し、表示色はカラーテーブルか
らマウスピックで指定する。2.5 Editing of Atomic Color by Periodic Table Editing of an atomic color is arbitrarily selected by clicking a button on the periodic table shown in FIG. 9, and a display color is designated by a mouse pick from the color table.
【００５５】２．６ 情報表示
本システムでは、図１０に示すように原子情報として各
原子場に原子通番と原子名を表示する。表示は、全ての
原子，原子通番単位，エリア単位の３パターンから指定
することができる。原子通番単位，エリア単位は表示色
の変更と同じアルゴリズムである。2.6 Information Display In this system, the atomic serial number and atomic name are displayed in each atomic field as atomic information as shown in FIG. The display can be specified from three patterns of all atoms, atomic serial number units, and area units. The atomic sequence number unit and area unit have the same algorithm as the display color change.
【００５６】２．７ 原子色のグループ化およびＳＴＬ
出力
ＳＴＬファイルは、三角パッチの構成で立体の面形状を
近似するもので、現在積層造形用データ作成への標準的
なインターフェースフォーマットとなっている。本シス
テムでは、ＳＴＬファイルを出力する際にあらかじめ各
原子色のグループ化を以下の手順でおこなう。
（１） グループ数ｎを決定し、カラーテーブル上でｎ
等分する。
（２） 各原子のＲＧＢ値からカラーテーブル上のどの
位置になるか計算しそのグループ番号を割り振る。
（３） 割り振られた番号に対する出力色を与えていく
（図１１）。
（４） 非表示の原子グループはＳＴＬ出力をおこなわ
ない。
（５） 装置側の座標系に合わせ座標変換しＳＴＬ出力
する。2.7 Atomic Color Grouping and STL
The output STL file approximates a three-dimensional surface shape with a triangular patch structure, and is currently a standard interface format for creating data for additive manufacturing. In this system, when outputting an STL file, grouping of each atomic color is performed in advance by the following procedure. (1) Determine the number of groups n, and n on the color table
Divide into equal parts. (2) Calculate the position on the color table from the RGB value of each atom and assign the group number. (3) The output colors for the assigned numbers are given (FIG. 11). (4) The hidden atom group does not output STL. (5) Coordinate conversion is performed according to the coordinate system on the device side and STL output is performed.
【００５７】３．積層造形装置による実体化
３．１ 断面データの作成
本システムにより作成した各原子色のＳＴＬファイルか
ら、装置専用のスライス処理ソフトウェアを用いて断面
データ（ＨＰＧＬ形式等）を作成し、装置側コントロー
ラへ転送する（図１２）。3. Materialization by additive manufacturing equipment 3.1 Creation of cross-section data Cross-section data (HPGL format, etc.) is created from the STL file of each atomic color created by this system, using the slice processing software dedicated to the machine, and is sent to the controller on the machine side. Transfer (FIG. 12).
【００５８】３．２ 粉末積層造形
積層造形法は、物体の３次元形状データを輪切りにした
断面領域に、材料を順次付加することにより立体化する
加工法であり、複雑形状モデルが短時間に製作できると
いう利点がある。その中でも粉末固着法は、石膏などの
薄い粉末層に対し結合剤（バインダ）をインクジェット
により断面データにしたがって塗布し、それらを繰り返
し積層し立体を創製してゆく原理で、多色造形に適して
いる。今回使用した装置では、インクジェットヘッドが
造形エリア上を走査する際、４色のバインダを断面デー
タにしたがって塗布し、混色することにより最大８種類
の色を表現する（図１３）。3.2 Powder Additive Manufacturing The additive manufacturing method is a processing method in which three-dimensional shape data of an object is sliced into three sections by sequentially adding materials to a cross-sectional area, and a complicated shape model can be produced in a short time. It has the advantage that it can be manufactured. Among them, the powder fixing method is suitable for multicolor modeling because it is a principle that a binder is applied to a thin powder layer such as gypsum according to cross-sectional data by inkjet, and these are repeatedly laminated to create a solid. There is. In the apparatus used this time, when the inkjet head scans the modeling area, binders of four colors are applied according to the cross-sectional data and mixed to express a maximum of eight colors (FIG. 13).
【００５９】３．３ 造形結果
本システムにより得られた、タンパク質の形状を表すＳ
ＴＬデータを用い、表５に示す条件にて造形をおこなっ
た。その結果、ＣＰＫ表示画像に類似した各原子に色分
けされた分子モデルを短時間で実体化することができた
（図１４〜図１５）。3.3 Modeling result S representing the shape of protein obtained by this system
Modeling was performed under the conditions shown in Table 5 using TL data. As a result, the color-coded molecular model similar to the CPK display image could be materialized in a short time (FIGS. 14 to 15).
【００６０】[0060]
【表５】 [Table 5]
【００６１】なお、図１４は、ＣＰＫ表示画像（右）と
その実体モデル（左： 原子数：２２７７， 造形 約
８時間）、図１５は、タンパク質のＣＰＫモデルの例で
あり、（Ａ）は、原子数：６８３１，造形：約１２時
間、（Ｂ）は、原子数：１４３８，造形：約１１時間、
（Ｃ）は、原子数：３１８６，造形：約１０時間であっ
た。Incidentally, FIG. 14 is a CPK display image (right) and its substantial model (left: number of atoms: 2277, modeling for about 8 hours), and FIG. 15 is an example of a protein CPK model, (A) shows , Number of atoms: 6831, modeling: about 12 hours, (B), number of atoms: 1438, modeling: about 11 hours,
In (C), the number of atoms: 3186, modeling: about 10 hours.
【００６２】４．本発明により、ＰＤＢファイルに記述
された分子構造データに基づき、粉末固着による積層造
形法を用いて形状を実体化することができた。また、空
間充填型（ＣＰＫ表示）以外の骨格型又はボールアンド
スティック型の分子構造模型も、本発明の適用により、
製造ができることが確認された。4. According to the present invention, based on the molecular structure data described in the PDB file, the shape could be materialized using the additive manufacturing method by powder fixation. In addition, a skeleton type or ball-and-stick type molecular structure model other than the space filling type (CPK display) can be obtained by applying the present invention.
It was confirmed that it can be manufactured.
【００６３】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００６４】[0064]
【発明の効果】上述した本発明の方法及び装置によれ
ば、ＰＤＢデータ読込みステップ（Ａ）において、ＰＤ
Ｂデータ１を読み込み、基本構造ステップ（Ｂ）におい
て、ＰＤＢデータから分子構造模型２を構成するボール
３の位置とこれを接続するスティック４の位置及び向き
を求めるので、分子構造模型２の基本構造をＰＤＢデー
タから直接作成できる。また、ＳＴＬデータ出力ステッ
プ（Ｅ）において、分子構造模型を色別の複数のＳＴＬ
データ５に変換して出力し、出力された色別の複数のＳ
ＴＬデータを基に多色造形可能なＲＰ装置を用いて分子
構造模型を製作するので、ＰＤＢデータを基に所望の分
子構造模型を、短時間に、安価に製作することができ、
かつ原子配列構造の人為的な誤りを防止できる。According to the method and apparatus of the present invention described above, in the PDB data reading step (A), the PD
The B data 1 is read, and in the basic structure step (B), the position of the ball 3 constituting the molecular structure model 2 and the position and orientation of the stick 4 connecting the same are determined from the PDB data. Can be created directly from PDB data. In the STL data output step (E), the molecular structure model is divided into a plurality of STLs of different colors.
Converted to data 5 and output, output multiple S for each color
Since a molecular structure model is manufactured based on TL data using an RP device capable of multicolor molding, a desired molecular structure model can be manufactured at low cost in a short time based on PDB data.
Moreover, it is possible to prevent human error in the atomic arrangement structure.
【００６５】更に、スティック設定ステップ（Ｄ）にお
いて、分子構造模型の原子間を接続するスティックの色
と太さを設定するので、空間充填型のみならず骨格型及
びボールアンドスティック型の分子構造模型を製作で
き、かつスティックの径と色を原子とを別に自由に指定
できる。また、前記元素設定ステップ（Ｃ）において、
分子構造模型を構成する元素毎にボールの色と大きさを
設定するので、元素毎にその着色を容易に変更できる。Further, in the stick setting step (D), since the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model are set, not only the space filling type but also the skeleton type and ball-and-stick type molecular structure model. Can be manufactured, and the diameter and color of the stick can be freely specified for each atom. In the element setting step (C),
Since the color and size of the ball are set for each element that constitutes the molecular structure model, the coloring can be easily changed for each element.
【００６６】更に、元素設定ステップ（Ｃ）において、
ＰＤＢデータ毎に周期律表を含む入力画面６を画像表示
し、該周期律表から元素を選択し、分子構造模型のボー
ルの色と大きさを設定することにより、元素毎の色と大
きさを視覚的に容易に設定することができる。Further, in the element setting step (C),
By displaying the input screen 6 including the periodic table for each PDB data as an image, selecting the element from the periodic table, and setting the color and size of the ball of the molecular structure model, the color and size of each element Can be easily set visually.
【００６７】また、ＰＤＢデータの残基番号毎にグルー
プ設定し、かつその透明度を設定することにより、残基
番号のグループ毎にその透明度を変えて、分子構造模型
の内部の分子構造も目視でき、分子の内部構造を明確に
できる。Further, by setting a group for each residue number of PDB data and setting its transparency, the transparency can be changed for each group of residue numbers and the internal molecular structure of the molecular structure model can be visually checked. , The internal structure of the molecule can be clarified.
【００６８】また、空間充填型、骨格型又はボールアン
ドスティック型の分子構造模型を画像表示することによ
り、空間充填型、骨格型又はボールアンドスティック型
の分子構造模型を画像で把握しながら、製作する分子構
造模型のスティックの色と太さを設定でき、多色造形可
能なＲＰ装置での製造を容易にすることができる。Further, by displaying the space-filling type, skeleton type or ball-and-stick type molecular structure model as an image, the space-filling type, skeleton type or ball-and-stick type molecular structure model is grasped by the image and manufactured. The color and thickness of the stick of the molecular structure model to be set can be set, and the manufacturing with the RP device capable of multicolor molding can be facilitated.
【００６９】従って、本発明のＰＤＢデータから分子構
造模型を製作する方法及び装置は、ＰＤＢデータを基に
所望の分子構造模型を、短時間に、安価に製作すること
ができ、かつ原子配列構造の人為的な誤りを防止でき、
更に、空間充填型のみならず骨格型及びボールアンドス
ティック型の分子構造模型を製作でき、元素毎にその着
色を容易に変更でき、スティックの径と色を原子とは別
に指定でき、内部の分子構造も明確にできる、等の優れ
た効果を有する。Therefore, the method and apparatus for producing a molecular structure model from PDB data according to the present invention can produce a desired molecular structure model based on PDB data in a short time and at low cost, and has an atomic arrangement structure. Can prevent human error of
Furthermore, not only space-filling type but also skeleton type and ball-and-stick type molecular structure models can be manufactured, its coloring can be easily changed for each element, the diameter and color of the stick can be specified separately from the atoms, and the internal molecule It has an excellent effect that the structure can be made clear.
【図１】本発明を用いた加工データの流れを示す模式図
である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a flow of processing data using the present invention.
【図２】図１のデータ処理フロー図である。FIG. 2 is a data processing flowchart of FIG.
【図３】本発明の分子構造データ変換プログラムにおけ
るデータ処理フロー図である。FIG. 3 is a data processing flow chart in the molecular structure data conversion program of the present invention.
【図４】本発明の元素設定ステップ（Ｃ）における入力
画面のディスプレー上の中間調画像である。FIG. 4 is a halftone image on the display of the input screen in the element setting step (C) of the present invention.
【図５】分子模型の一例を示すディスプレー上の中間調
画像である。FIG. 5 is a halftone image on a display showing an example of a molecular model.
【図６】本発明のシステムの起動からＳＴＬ出力までの
プロセス図である。FIG. 6 is a process diagram from start-up of the system of the present invention to STL output.
【図７】本発明で作成する周期表ファイルの一例であ
る。FIG. 7 is an example of a periodic table file created by the present invention.
【図８】本発明におけるＢａｌｌ ＆ Ｓｔｉｃｋ表示
（左）とＣＰＫ表示（右）のディスプレー上の中間調画
像である。FIG. 8 is a halftone image on a display of Ball & Stick display (left) and CPK display (right) according to the present invention.
【図９】本発明による周期表テーブルの操作画面のディ
スプレー上の中間調画像である。FIG. 9 is a halftone image on the display of the operation screen of the periodic table according to the present invention.
【図１０】本発明による情報表示パターンの一例を示す
ディスプレー上の中間調画像である。FIG. 10 is a halftone image on a display showing an example of an information display pattern according to the present invention.
【図１１】本発明におけるオリジナル表示色（左）とＳ
ＴＬ出力色（中，右）のディスプレー上の中間調画像で
ある。FIG. 11: Original display color (left) and S in the present invention
It is a halftone image on the display of the TL output color (middle, right).
【図１２】本発明による分子構造データの流れを示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a flow of molecular structure data according to the present invention.
【図１３】インクジェットによる多色造形の模式図であ
る。FIG. 13 is a schematic diagram of multicolor modeling by inkjet.
【図１４】ＣＰＫ表示画像（右）とその実体モデル
（左）のディスプレー上の中間調画像である。FIG. 14 is a halftone image on a display of a CPK display image (right) and its substance model (left).
【図１５】タンパク質のＣＰＫモデルのディスプレー上
の中間調画像である。FIG. 15 is a halftone image on the display of a CPK model of protein.
【図１６】ＰＤＢデータの一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of PDB data.
【図１７】代表的な分子構造模型を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a typical molecular structure model.
１ ＰＤＢデータ、２ 分子構造模型、
３ ボール、４ スティック、
５ ＳＴＬデータ、６ 入力画面、
７ 造形用ＳＴＬデータ、
８ａ ＨＰＧＬコードデータ、８ｂ ＮＣ−Ｇコードデ
ータ、
９ ビットマップデータ、
１０ 分子構造模型製作プログラム
１１ ＳＴＬデータ編集用ソフトウェア、
１２ 多色積層造形装置用断面データ生成ソフトウェ
ア、
１３ ビットマップ変換ソフトウェア、
１５ 周期律表、１６ カラーテーブル、１７ 入力
枠、
２２ 多色粉末固化式積層造形装置、
２４ 多色光固化式積層造形装置1 PDB data, 2 molecular structure model, 3 ball, 4 stick, 5 STL data, 6 input screen, 7 modeling STL data, 8a HPGL code data, 8b NC-G code data, 9 bit map data, 10 molecular structure model Production program 11 STL data editing software, 12 multicolor additive manufacturing apparatus cross-section data generation software, 13 bitmap conversion software, 15 periodic table, 16 color table, 17 input frame, 22 multicolor powder solidification additive manufacturing apparatus, 24 Multicolor photo-solidification type additive manufacturing equipment
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加瀬 究 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 (72)発明者 田代 英夫 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 Ｆターム(参考） 5B075 ND20 ND34 UU18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor, Kase 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama RIKEN Within (72) Inventor Hideo Tashiro 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama RIKEN Within F term (reference) 5B075 ND20 ND34 UU18
Claims (9)
ータ読込みステップ（Ａ）と、ＰＤＢデータから分子構
造模型（２）を構成するボール（３）の位置とこれを接
続するスティック（４）の位置及び向きを求める基本構
造ステップ（Ｂ）と、分子構造模型を構成する元素毎に
ボールの色と大きさを設定する元素設定ステップ（Ｃ）
と、分子構造模型の原子間を接続するスティックの色と
太さを設定するスティック設定ステップ（Ｄ）と、分子
構造模型を色別の複数のＳＴＬデータ（５）に変換して
出力するＳＴＬデータ出力ステップ（Ｅ）とを有し、 出力された色別の複数のＳＴＬデータを基に多色造形可
能なＲＰ装置を用いて分子構造模型を製作する、ことを
特徴とするＰＤＢデータから分子構造模型を製作する方
法。1. A PDB data reading step (A) for reading PDB data (1), a position of a ball (3) forming a molecular structure model (2) from the PDB data and a position of a stick (4) connecting the ball (3). And a basic structural step (B) for determining the orientation, and an element setting step (C) for setting the color and size of the ball for each element that constitutes the molecular structure model.
And a stick setting step (D) for setting the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model, and STL data for converting the molecular structure model into a plurality of STL data (5) of different colors and outputting the STL data. A molecular structure model is produced using an RP device capable of multicolor modeling based on a plurality of output STL data for each color, which has an output step (E), and a molecular structure from PDB data. How to make a model.
ＰＤＢデータ毎に周期律表を含む入力画面（６）を画像
表示し、該周期律表から元素を選択し、分子構造模型の
ボールの色と大きさを設定する、ことを特徴とする請求
項１に記載のＰＤＢデータから分子構造模型を製作する
方法。2. In the element setting step (C),
An image of an input screen (6) including a periodic table for each PDB data is displayed, an element is selected from the periodic table, and the color and size of the ball of the molecular structure model are set. A method for producing a molecular structure model from the PDB data described in 1.
定し、かつその透明度を設定する、ことを特徴とする請
求項１に記載のＰＤＢデータから分子構造模型を製作す
る方法。3. The method for producing a molecular structure model from PDB data according to claim 1, wherein a group is set for each residue number of PDB data and its transparency is set.
ティック型の分子構造模型を画像表示する、ことを特徴
とする請求項１に記載のＰＤＢデータから分子構造模型
を製作する方法。4. The method for producing a molecular structure model from PDB data according to claim 1, wherein a space filling type, skeletal type or ball-and-stick type molecular structure model is displayed as an image.
ータ読込みステップ（Ａ）と、ＰＤＢデータから分子構
造模型（２）を構成するボール（３）の位置とこれを接
続するスティック（４）の位置及び向きを求める基本構
造ステップ（Ｂ）と、分子構造模型を構成する元素毎に
ボールの色と大きさを設定する元素設定ステップ（Ｃ）
と、分子構造模型の原子間を接続するスティックの色と
太さを設定するスティック設定ステップ（Ｄ）と、分子
構造模型を色別の複数のＳＴＬデータ（５）に変換して
出力するＳＴＬデータ出力ステップ（Ｅ）とを有する分
子構造データ変換プログラム（１０）を備え、出力され
た色別の複数のＳＴＬデータを基に多色造形可能なＲＰ
装置を用いて分子構造模型を製作する、ことを特徴とす
るＰＤＢデータから分子構造模型を製作する装置。5. A PDB data reading step (A) for reading PDB data (1), a position of a ball (3) forming a molecular structure model (2) from the PDB data and a position of a stick (4) connecting the ball (3). And a basic structural step (B) for determining the orientation, and an element setting step (C) for setting the color and size of the ball for each element that constitutes the molecular structure model.
And a stick setting step (D) for setting the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model, and STL data for converting the molecular structure model into a plurality of STL data (5) of different colors and outputting the STL data. An RP capable of multicolor molding based on a plurality of output STL data for each color, which comprises a molecular structure data conversion program (10) having an output step (E)
An apparatus for producing a molecular structure model from PDB data, which is characterized in that a molecular structure model is produced using the apparatus.
ＰＤＢデータ毎に周期律表を含む入力画面（６）を画像
表示し、該周期律表から元素を選択し、分子構造模型の
ボールの色と大きさを設定する、ことを特徴とする請求
項５に記載のＰＤＢデータから分子構造模型を製作する
装置。6. In the element setting step (C),
An image of an input screen (6) including a periodic table for each PDB data is displayed, an element is selected from the periodic table, and the color and size of the ball of the molecular structure model are set. An apparatus for producing a molecular structure model from the PDB data described in 5.
定し、かつその透明度を設定する、ことを特徴とする請
求項５に記載のＰＤＢデータから分子構造模型を製作す
る装置。7. The apparatus for producing a molecular structure model from PDB data according to claim 5, wherein groups are set for each residue number of PDB data and the transparency thereof is set.
ティック型の分子構造模型を画像表示する、ことを特徴
とする請求項５に記載のＰＤＢデータから分子構造模型
を製作する装置。8. The apparatus for producing a molecular structure model from PDB data according to claim 5, wherein a space filling type, skeletal type or ball-and-stick type molecular structure model is displayed as an image.
ータ読込みステップ（Ａ）と、ＰＤＢデータから分子構
造模型（２）を構成するボール（３）の位置とこれを接
続するスティック（４）の位置及び向きを求める基本構
造ステップ（Ｂ）と、分子構造模型を構成する元素毎に
ボールの色と大きさを設定する元素設定ステップ（Ｃ）
と、分子構造模型の原子間を接続するスティックの色と
太さを設定するスティック設定ステップ（Ｄ）と、分子
構造模型を色別の複数のＳＴＬデータ（５）に変換して
出力するＳＴＬデータ出力ステップ（Ｅ）とを有する分
子構造データ変換プログラム。9. A PDB data reading step (A) for reading PDB data (1), a position of a ball (3) forming a molecular structure model (2) from the PDB data and a position of a stick (4) connecting the ball (3). And a basic structural step (B) for determining the orientation, and an element setting step (C) for setting the color and size of the ball for each element that constitutes the molecular structure model.
And a stick setting step (D) for setting the color and thickness of the stick connecting the atoms of the molecular structure model, and STL data for converting the molecular structure model into a plurality of STL data (5) of different colors and outputting the STL data. A molecular structure data conversion program having an output step (E).
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001326872A JP2003131558A (en) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | Method and apparatus for manufacturing molecular structure model from pdb data |
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| JP2001326872A JP2003131558A (en) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | Method and apparatus for manufacturing molecular structure model from pdb data |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003131558A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010197419A (en) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku | Molecular model of protein molecule, and method for manufacturing the same |
| WO2016148554A1 (en) * | 2015-03-19 | 2016-09-22 | 전진환 | Print medium used in 3d printing, color 3d printing method, and color 3d printer and method of controlling same |
| WO2018070322A1 (en) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 国立大学法人 東京大学 | Solid body formation instruction device, method for manufacturing solid body object, and program |
-
2001
- 2001-10-24 JP JP2001326872A patent/JP2003131558A/en active Pending
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| JP7074344B2 (en) | 2016-10-11 | 2022-05-24 | 淳 山崎 | Three-dimensional object formation instruction device, three-dimensional object manufacturing method, and program |
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