JP5942571B2 - Calculation support program, calculation support apparatus, and calculation support method - Google Patents
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Description
本発明は、計算支援プログラム、計算支援装置、および計算支援方法に関する。 The present invention relates to a calculation support program, a calculation support apparatus, and a calculation support method.
従来、分子の物性を推定する技術として、分子軌道計算の一種である分子軌道法を用いるものがある。たとえば、水溶液中の、対象分子となるタンパク質と特定の受容体に特異的に結合するリガンド物質とを含む水溶性複合体中におけるタンパク質とリガンド物質との間の分子間相互作用エネルギーを、分子軌道法の計算結果により推定する技術がある。 Conventionally, as a technique for estimating molecular properties, there is a technique using a molecular orbital method which is a kind of molecular orbital calculation. For example, the molecular orbital interaction energy between a protein and a ligand substance in a water-soluble complex containing a target protein and a ligand substance that specifically binds to a specific receptor in an aqueous solution. There is a technique for estimating from the calculation result of the law.
また、溶液モデル内の対象分子を模した対象分子モデルの周囲に溶媒分子を模した溶媒分子モデル群を分散して配置し、さらに対象分子モデルの周りに一様に分極した誘電体モデルがあるものとして、分子軌道法を実行する技術がある。この技術により、たとえば、酸の強さの指標の一つである酸解離定数pKaのような、計算の誤差を小さくしたい値を計算したい場合、対象分子の計算結果と対象分子の実験結果との差を1[kcal]単位にすることができる。(たとえば、下記特許文献1、非特許文献1を参照。)
In addition, there is a dielectric model in which solvent molecule models that simulate solvent molecules are distributed around the target molecule model that simulates the target molecule in the solution model, and is uniformly polarized around the target molecule model. There is a technique for executing the molecular orbital method. This technique, for example, if you want to calculate the value of a, want to reduce the error of the calculation as an acid dissociation constant pK a which is one of the indicators of the strength of the acid, the experimental result of the calculation results and the target molecule of interest molecule and Can be set to 1 [kcal] unit. (For example, see
しかしながら、上述した従来技術において、溶液モデル内の対象分子モデルの周りに溶媒分子モデルを配置する際に、溶媒配置モデルをどこに配置するのかを決定することが難しい。たとえば、溶媒分子モデルが実際には配置されないような位置に溶媒分子モデルを配置すると決定して分子軌道法を実行すると、計算結果となる物性値と、実際の物性値とが乖離してしまい、物性値の計算精度が悪化する。 However, in the above-described conventional technology, when the solvent molecule model is arranged around the target molecule model in the solution model, it is difficult to determine where the solvent arrangement model is arranged. For example, if the molecular orbital method is executed by deciding to place the solvent molecular model at a position where the solvent molecular model is not actually placed, the physical property value resulting from the calculation and the actual physical property value will deviate, The calculation accuracy of physical properties deteriorates.
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、物性値の計算精度の向上を図ることができる計算支援プログラム、計算支援装置、および計算支援方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a calculation support program, a calculation support apparatus, and a calculation support method capable of improving the calculation accuracy of physical property values in order to eliminate the above-described problems caused by the prior art.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、空間座標上に配置される第1の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する記憶部を参照して、点における電位の値を算出し、点群の中から、算出した点における電位の値に基づいて、第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する計算支援プログラム、計算支援装置、および計算支援方法が提案される。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to one aspect of the present invention, a first point is set for each point of the point group set on the surface covering the first molecular model arranged on the spatial coordinates. The potential value at the point is calculated with reference to the storage unit that stores the charge value of each atomic model in the molecular model of the first model, and the first value is calculated based on the potential value at the calculated point from the point group. A calculation support program, a calculation support apparatus, and a calculation support method for determining an arrangement point at which a second molecular model forming a molecular model and a second molecular model forming a solution model are combined are proposed.
本発明の一側面によれば、物性値の計算精度の向上を図ることができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve the calculation accuracy of physical property values.
以下に添付図面を参照して、開示の計算支援プログラム、計算支援装置、および計算支援方法の実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a disclosed calculation support program, a calculation support apparatus, and a calculation support method will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態にかかる計算支援装置の動作例を示す説明図である。計算支援装置101は、溶体内の第1の分子の物性値を分子軌道計算で推定する処理を支援する装置である。溶体とは、2種以上の物質からなり、均一な相となる混合物である。溶体は、均一な相が気体であれば混合気体と称され、均一な相が液体であれば溶液と称され、均一な相が固体であれば固溶体と称される。また、分子軌道計算には、分子軌道法、密度汎関数法、原子価結合法等がある。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an operation example of the calculation support apparatus according to the present embodiment. The
具体的な支援内容として、計算支援装置101は、溶体を模した溶体モデルにある、第1の分子を模した第1の分子モデルの相互作用しやすい位置に、溶体内の第2の分子を模した第2の分子モデルを配置する。第2の分子の配置後、計算支援装置101は、第1の分子の物性値を分子軌道計算で推定する。または、第2の分子モデルを配置した結果を出力し、他の装置が第1の分子の物性値を分子軌道計算で推定する処理を実行してもよい。
As specific support contents, the calculation support
以下、本実施の形態では、溶体が液体であるとする。したがって、第1の分子が溶質となり、第2の分子が溶媒となる。以下、第1の分子を、「対象分子」と称する。また、第2の分子を、「溶媒分子」と称する。なお、溶媒は、1種類の分子が含まれていてもよいし、複数の種類の分子が含まれていてもよい。また、第1の分子モデルを、「対象分子モデル」と称する。また、第1の分子モデル以外の、溶媒となる分子モデルを、「溶媒分子モデル」と称する。たとえば、第2の分子モデルを、「溶媒分子モデル」と称する。また、他の溶媒分子となる第3の分子モデルを、「他の溶媒分子モデル」と称する。また、図1〜図12に括弧で囲まれた符号付きで表示した原子について、「原子_(符号)」にて示す。たとえば、図面上、水素原子「H」に符号「(1)」が付与されていた場合、H_(1)として記述する。 Hereinafter, in the present embodiment, it is assumed that the solution is a liquid. Accordingly, the first molecule becomes a solute and the second molecule becomes a solvent. Hereinafter, the first molecule is referred to as “target molecule”. The second molecule is referred to as “solvent molecule”. Note that the solvent may contain one type of molecule or may contain a plurality of types of molecules. The first molecular model is referred to as a “target molecular model”. A molecular model that serves as a solvent other than the first molecular model is referred to as a “solvent molecular model”. For example, the second molecular model is referred to as a “solvent molecule model”. The third molecular model that becomes another solvent molecule is referred to as “another solvent molecule model”. 1 to 12 are indicated by “atom_ (symbol)” with respect to the atoms indicated by the symbols enclosed in parentheses. For example, when a symbol “(1)” is given to a hydrogen atom “H” on the drawing, it is described as H_ (1).
図1で示す図は、計算支援装置101が、分子設計支援ソフトウェアを実行することにより生成された溶体モデルを示している。溶体モデルは、溶媒分子モデル121を一様に分極した誘電体モデル110として近似し、誘電体モデル110の中に対象分子モデル111があるとする。溶体モデルは空間座標上に展開されており、対象分子モデル111は、空間座標上に配置される。
The diagram shown in FIG. 1 shows a solution model generated by the
また、対象分子モデル111や溶媒分子モデル121は、対象分子や溶媒分子を視覚化して、計算支援装置101の利用者が理解する助けのために用いられるモデルである。モデルは、原子は球、結合は棒状に表され、原子の大きさや結合の太さによっていくつかの形式がある。モデルの形式としては、結合を針金状に表したモデル、原子を球として表し、結合を棒で表したモデル、原子半径の大きさを反映させた球で原子を表したモデル、等がある。本実施の形態では、どのようなモデルを用いてもよい。
The
また、対象分子モデル111は、たとえば、たんぱく質等といった高分子化合物を模したモデルである。溶媒分子モデル121は、たとえば、極性分子である、水、エタノール等のモデルでもよいし、無極性分子である、ベンゼン、トルエン等のモデルであってもよい。また、溶体モデル中には、複数種類の溶媒分子モデルがあってもよい。
The
計算支援装置101は、対象分子モデル111を覆う面112に設定された点群の点ごとに、点における電位の値を算出する。電位は、静電場の中にある電荷によって発生する電気的な位置エネルギーのことであり、静電ポテンシャルとも呼ばれる。電位の値は、たとえば、対象分子モデル111内の各原子モデルの電荷の値を参照して算出される。
The
また、対象分子モデル111を覆う面112は、対象分子モデル111を覆っていればよい。面112は、たとえば、対象分子モデル111の電子密度がある一定の値となる面でもよいし、対象分子モデル111の各原子モデルのファンデルワールス半径を示す球を結合した立体の面でもよい。また、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121が面112に結合するように処理してもよいし、溶媒分子モデル121を含む立体モデルが面112に結合するように処理してもよい。たとえば、図1に示す計算支援装置101は、溶媒分子モデル121を含む円柱モデル122を用いて、円柱モデル122の配置する位置を決定する。立体モデルとして、円柱モデル122以外に、たとえば、球を模したモデルや、円錐を模したモデル等を採用してもよい。どのモデルを採用するかについては、たとえば、溶媒分子モデルの形状に基づいて採用する。
Further, the
次に、計算支援装置101は、面112に設定された点群の中から、算出した点における電位の値に基づいて、対象分子モデル111と溶体モデルを形成する溶媒分子モデル121を含む円柱モデル122とが結合する配置点を決定する。図1では、面112内の電位の値の違いをハッチの濃さにて表している。面112内の中央にあるハッチの濃い部分は、電位の値が正になっていることを表す。面112内の中央左側と中央右側にあるハッチの薄い部分は、電位の値が0付近であることを表す。面112内の左側と右側にあるハッチのない部分は、電位の値が負であることを表す。たとえば、計算支援装置101は、面112に設定された点群の中から、電位の値の絶対値が最大となる点(1)を、円柱モデル122が結合する配置点として決定する。
Next, the
このように、計算支援装置101は、溶液内の対象分子の物性値の計算時に、対象分子モデル111を覆う面112上の各点の電位に基づき溶媒分子モデル121の配置点を決定する。これにより、計算支援装置101は、相互作用しやすい位置に溶媒分子モデル121が配置されるため物性値の計算精度を向上させることができる。以下、図2〜図12を用いて、計算支援装置101について詳細に説明する。
As described above, the
図2は、計算支援装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図2において、計算支援装置101は、CPU(Central Processing Unit)201と、ROM(Read‐Only Memory)202と、RAM(Random Access Memory)203と、を含む。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the calculation support apparatus. In FIG. 2, the
また、記憶装置として計算支援装置101は、磁気ディスクドライブ204と、磁気ディスク205と、光ディスクドライブ206と、光ディスク207と、を含む。また、ユーザやその他の機器との入出力装置として計算支援装置101は、ディスプレイ208と、I/F(Interface)209と、キーボード210と、マウス211と、を含む。また、各部はバス212によってそれぞれ接続されている。
Further, the
ここで、CPU201は、計算支援装置101の全体の制御を司る演算処理装置である。ROM202は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している不揮発性メモリである。RAM203は、CPU201のワークエリアとして使用される揮発性メモリである。磁気ディスクドライブ204は、CPU201の制御にしたがって磁気ディスク205に対するデータのリード/ライトを制御する制御装置である。磁気ディスク205は、磁気ディスクドライブ204の制御で書き込まれたデータを記憶する不揮発性メモリである。
Here, the
光ディスクドライブ206は、CPU201の制御にしたがって光ディスク207に対するデータのリード/ライトを制御する制御装置である。光ディスク207は、光ディスクドライブ206の制御で書き込まれたデータを記憶する不揮発性メモリである。また、光ディスク207は、光ディスク207に記憶されたデータをコンピュータに読み取らせたりする。なお、ROM202、磁気ディスク205、光ディスク207のいずれかの記憶装置に、本実施の形態にかかる計算支援プログラムが格納されていてもよい。
The
ディスプレイ208は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する表示装置である。たとえば、ディスプレイ208は、CRT、TFT液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。
The
I/F209は、ネットワーク213と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する制御装置である。I/F209は、通信回線を通じてLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネットなどのネットワーク213に接続され、ネットワーク213を介して他の装置に接続される。I/F209は、たとえば、モデムやLANアダプタなどを採用することができる。
The I /
キーボード210は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを有し、データの入力を行う装置である。また、キーボード210は、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。マウス211は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウィンドウの移動やサイズの変更などを行う装置である。また、計算支援装置101は、マウス211の代わりとして、ポインティングデバイスとして同様に機能を有するものであれば、トラックボールやジョイスティックなどを有していてもよい。次に、本実施の形態で用いる、ユーザ設定データ、原子情報データ、溶媒配置面データ、溶媒分子設定データの説明を行う。
The
図3は、ユーザ設定データの記憶内容の一例を示す説明図である。ユーザ設定データ301は、ユーザによって設定される値を記憶する。図3の(A)では、ユーザ設定データ301の記憶内容の一例を示す。図3の(B)では、ユーザ設定データ301の各フィールドの示す内容を図示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the stored contents of the user setting data. The
図3の(A)に示すユーザ設定データ301は、レコード301−1を記録する。ユーザ設定データ301は、溶媒分子モデルの配置数、溶媒分子モデルの層の数という2つのフィールドを含む。溶媒分子モデルの配置数フィールドには、対象分子モデルに配置する溶媒分子モデルの最大数が格納される。溶媒分子モデルの層の数フィールドには、溶媒分子モデルが配置される層の数が格納される。たとえば、レコード301−1は、溶媒分子モデルの配置数がn[個]であり、溶媒分子モデルの層の数がm[個]であることを示している。次に、溶媒分子モデルの層の数について、図3の(B)を用いて説明する。
The
図3の(B)は、溶媒分子モデルの層が2つである場合の図を示している。対象分子モデル111から近い層を第1層、次に近い層を第2層としている。第1層は、対象分子モデル111を覆う面112の外側の空間である。第2層は、対象分子モデル111と、溶媒分子モデル121−1〜121−5を含み、第1層に付加された円柱モデル122−1〜122−5で形成された新たな対象分子モデルを覆う面の外側の空間である。図3の(B)では、第2層を形成する面302に、溶媒分子モデル121−6を含む円柱モデル122−6が付加されている。
FIG. 3B shows a diagram in the case where there are two layers of the solvent molecule model. A layer close to the
たとえば、溶媒分子モデルの配置数フィールドの値n=4であれば、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121−1〜121−4を配置した時点で溶媒分子モデル121を配置する処理を終了する。また、溶媒分子モデルの配置数フィールドの値n=6であり、溶媒分子モデルの層の数フィールドの値m=1であれば、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121−1〜121−5を配置する。続けて、計算支援装置101は、第1層にさらに溶媒分子モデル121を配置する箇所がない場合、溶媒分子モデル121を配置する処理を終了する。
For example, if the value n = 4 in the arrangement number field of the solvent molecule model, the
図4は、原子情報データの記憶内容の一例を示す説明図である。原子情報データ401は、原子モデルに関する情報を記憶する。図4の(A)では、原子情報データ401の記憶内容の一例を示す。図4の(B)では、原子情報データ401の各フィールドが示す内容を図示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the stored contents of atomic information data. The
原子情報データ401は、対象分子モデル111内の各原子モデルを1レコードとして記憶する。図4の(A)に示す原子情報データ401は、レコード401−1、401−2を記憶する。原子情報データ401は、原子モデルID(IDentification)、位置情報、電荷という3つのフィールドを含む。原子モデルIDフィールドには、原子モデルを識別する情報が格納される。位置情報フィールドには、空間座標系における該当の原子モデルの位置情報が格納される。空間座標系は、X軸、Y軸、Z軸となる直交座標系でもよいし、原点からの距離、ある軸からの角度、別の軸からの角度の三要素で位置を表現する球面座標系でもよい。本実施の形態では、X軸、Y軸、Z軸となる直交座標系を採用することとする。電荷フィールドには、該当の原子モデルの電荷の値が格納される。
The
たとえば、レコード401−1は、原子モデルIDがC_(1)となる炭素原子モデルであり、炭素原子モデルの位置が、(x1,y1,z1)であり、炭素原子モデルの電荷がδ−であることを示す。また、レコード401−2は、原子モデルIDがH_(2)となる水素原子モデルであり、水素原子モデルの位置が、(x2,y2,z2)であり、水素原子モデルの電荷がδ+であることを示す。また、図4の(B)では、レコード401−1とレコード401−2の各フィールドが示す内容を図示している。 For example, the record 401-1 is a carbon atom model whose atomic model ID is C_ (1), the position of the carbon atom model is (x 1 , y 1 , z 1 ), and the charge of the carbon atom model is It shows that it is (delta)-. The record 401-2 is a hydrogen atom model whose atomic model ID is H_ (2), the position of the hydrogen atom model is (x 2 , y 2 , z 2 ), and the charge of the hydrogen atom model is Indicates δ +. FIG. 4B illustrates the contents indicated by the fields of the record 401-1 and the record 401-2.
図5は、溶媒配置面データの記憶内容の一例を示す説明図である。溶媒配置面データ501は、対象分子モデル111を覆う面112に関する情報を記憶する。図5の(A)では、溶媒配置面データ501の記憶内容の一例を示す。図5の(B)では、溶媒配置面データ501の各フィールドが示す内容を図示している。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the contents stored in the solvent arrangement plane data. The solvent
溶媒配置面データ501は、対象分子モデル111の表面の各格子点を1レコードとして記憶する。図5の(A)に示す溶媒配置面データ501は、レコード501−1を記憶する。溶媒配置面データ501は、格子点ごとに記憶するが、たとえば、より細かく溶媒分子モデル121の位置を特定したい場合、格子点とならない座標が小数を有する点についても記憶していてもよい。
The solvent
溶媒配置面データ501は、格子点座標、法線ベクトル、電位、最近接の原子モデルの電荷という4つのフィールドを含む。格子点座標フィールドには、座標系内の、全ての座標が整数となる格子点の座標の値が格納される。法線ベクトルフィールドには、格子点における表面に対する法線ベクトルの値が格納される。電位フィールドには、格子点における電位の値が格納される。最近接の原子モデルの電荷フィールドには、格子点から最も近い原子モデルの電荷の値が格納される。また、最近接の原子モデルの電荷フィールドは、格子点から最も近い原子モデルの電荷が正電荷であるか負電荷であるかを記憶していてもよい。
The solvent
たとえば、レコード501−1は、面112上の格子点L(xL,yL,zL)について、法線ベクトルがベクトルNLであり、電位の値がELであり、最近接の原子モデルの電荷が、δ+であることを示している。
For example, in the record 501-1, for the lattice point L (x L , y L , z L ) on the
図5の(B)では、レコード501−1の各フィールドが示す内容を図示している。図5の(B)上において、格子点(xL,yL,zL)に最近接の原子モデルが水素原子モデルH_(2)であり、水素原子モデルH_(2)の電荷がδ+であることを示している。 FIG. 5B illustrates the contents indicated by each field of the record 501-1. In FIG. 5B, the atomic model closest to the lattice point (x L , y L , z L ) is the hydrogen atom model H_ (2), and the charge of the hydrogen atom model H_ (2) is δ +. It shows that there is.
図6は、溶媒分子設定データの記憶内容の一例を示す説明図である。溶媒分子設定データ601は、溶媒分子に関する値を記憶する。図6の(A)では、溶媒分子設定データ601の記憶内容の一例を示す。図6の(B)では、溶媒分子設定データ601の各フィールドが示す内容を図示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the storage contents of the solvent molecule setting data. The solvent
溶媒分子設定データ601は、溶媒分子モデルに関する値を1レコードとして記憶する。図6の(A)に示す溶媒分子設定データ601は、レコード601−1、601−2を記憶する。このように、溶媒分子モデルは、複数の種類があってよい。
The solvent
溶媒分子設定データ601は、溶媒分子モデルID、円柱データ、双極子モーメント、付加候補点、原子モデル座標という5つのフィールドを含む。溶媒分子モデルIDフィールドには、溶媒分子モデル121を識別する情報が格納される。円柱データフィールドには、溶媒分子モデル121を覆う円柱モデル122の構造を示す情報が格納されており、具体的には、半径フィールドと、高さフィールドという2つのサブフィールドを有している。半径フィールドには、円柱モデル122の半径が格納される。高さフィールドには、円柱モデル122の高さが格納される。双極子モーメントフィールドには、溶媒分子モデル121の双極子モーメントの座標軸の各成分が格納される。また、溶媒分子モデル121が無極性分子を模したモデルであれば、双極子モーメントフィールドには、任意の方向ベクトルが格納される。
The solvent
付加候補点フィールドには、円柱モデル122の面に溶媒分子モデル121の電荷の重心の位置に基づき設定された付加候補点の位置情報が格納される。具体的に、溶媒分子モデル121が極性分子を模したモデルであれば、負電荷の重心および正電荷の重心を通る直線と円柱モデル122の面との交点または接点に、付加候補点が設定される。また、溶媒分子モデル121が無極性分子を模したモデルであれば、電荷の重心を通り、双極子モーメントフィールドに格納した任意の方向ベクトルと同じ方向を持つ直線と円柱モデル122の面との交点または接点に、付加候補点が設定される。原子モデル座標フィールドには、溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報が格納される。
In the addition candidate point field, position information of the addition candidate point set on the surface of the
たとえば、レコード601−1は、溶媒が水である場合であり、円柱の半径が1.9オングストロームであることを示す。図6では、オングストロームを[A]と表示する。続けて、レコード601−1は、円柱の高さが3.6[A]であり、双極子モーメントが、(0デバイ,0デバイ,1.85デバイ)であることを示す。以下、双極子モーメントを表す単位の一つであるデバイを、図6では、[D]と表示する。 For example, record 601-1 indicates that the solvent is water and the radius of the cylinder is 1.9 angstroms. In FIG. 6, angstrom is displayed as [A]. Subsequently, the record 601-1 indicates that the height of the cylinder is 3.6 [A] and the dipole moment is (0 debye, 0 debye, 1.85 debye). Hereinafter, Debye, which is one of the units representing the dipole moment, is indicated as [D] in FIG.
さらに、レコード601−1は、付加候補点がp1とp2という2点あり、p1の座標が(0,0,0)であり、p2の座標が(0,0,3.6)であることを示す。さらに、レコード601−1は、酸素原子モデルの位置が(0,0,1.4)であり、1つ目の水素原子モデルの位置が(0.8,0,2.0)であり、2つ目の水素原子モデルの位置が(−0.8,0,2.0)である。図6の(B)は、レコード601−1の各フィールドが示す内容を示す。なお、図6の(B)について、p1は、原点と一致している。原点はどの位置にあってもよい。次に、ユーザ設定データ301と、原子情報データ401と、溶媒配置面データ501と、溶媒分子設定データ601を用いた、計算支援装置101の機能構成について、図7で説明する。
Furthermore, in the record 601-1, there are two additional candidate points p1 and p2, the coordinates of p1 are (0, 0, 0), and the coordinates of p2 are (0, 0, 3.6). Indicates. Further, in the record 601-1, the position of the oxygen atom model is (0, 0, 1.4), the position of the first hydrogen atom model is (0.8, 0, 2.0), The position of the second hydrogen atom model is (−0.8, 0, 2.0). FIG. 6B shows the contents indicated by each field of the record 601-1. In FIG. 6B, p1 coincides with the origin. The origin may be at any position. Next, a functional configuration of the
(計算支援装置101の機能構成)
次に、計算支援装置101の機能構成について説明する。図7は、計算支援装置の機能構成例を示すブロック図である。計算支援装置101は、電位算出部701と、決定部702と、抽出部703と、設定部704と、位置情報算出部705と、出力部706と、を含む。制御部となる電位算出部701〜出力部706は、記憶装置に記憶されたプログラムをCPU201が実行することにより、電位算出部701〜出力部706の機能を実現する。記憶装置とは、具体的には、たとえば、図2に示したROM202、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などである。または、I/F209を経由して他のCPUが実行することにより、電位算出部701〜出力部706の機能を実現してもよい。
(Functional configuration of the calculation support apparatus 101)
Next, the functional configuration of the
また、計算支援装置101は、記憶部として、ユーザ設定データ301、原子情報データ401、溶媒配置面データ501、溶媒分子設定データ601にアクセス可能である。ユーザ設定データ301、原子情報データ401、溶媒配置面データ501、溶媒分子設定データ601は、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207といった記憶装置に格納されている。
Further, the
原子情報データ401は、空間座標上に配置される対象分子モデル111を覆う面112に設定された点群の点ごとに、対象分子モデル111内の各原子モデルの電荷の値を記憶する。たとえば、図4で示したように、原子情報データ401は、C_(1)となる炭素原子モデルが、電荷δ−を有することを記憶する。
The
溶媒配置面データ501は、面112に設定された点群の点ごとの位置情報を記憶する。たとえば、図5で示したように、溶媒配置面データ501は、面112上にある格子点の位置情報が、(xL,yL,zL)であることを記憶する。
The solvent
また、溶媒配置面データ501は、面112上の点群の点ごとに対象分子モデル111内の各原子モデルのうちの点に最も近い原子モデルの電荷の値を特定する情報を記憶していてもよい。最も近い原子モデルの電荷の値を特定する情報は、たとえば、面112上の点群の位置情報と、対象分子モデル111の各原子モデルの位置情報と、各原子モデルの電荷の値であってもよい。または、最も近い原子モデルの電荷の値を特定する情報は、面112上の点群の点ごとの、最も近い原子モデルの識別情報と、各原子モデルの電荷の値でもよい。たとえば、図5で示したように、溶媒配置面データ501は、格子点座標Lに最近接の原子モデルの電荷の値δ+を記憶する。
Further, the solvent
また、溶媒配置面データ501は、面112上の点群の点ごとに点における対象分子モデル111を覆う面112の外側に伸びる法線の方向を表す情報を記憶していてもよい。法線の方向を表す情報は、たとえば、法線ベクトルである。また、法線の方向を表す情報は、面112の外側に伸びる法線の単位ベクトルでもよい。たとえば、図5で示したように、溶媒配置面データ501は、格子点座標Lにおける法線ベクトルNLを記憶する。
In addition, the solvent
溶媒分子設定データ601は、空間座標上に溶媒分子モデル121を配置する場合の、溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を記憶する。たとえば、図6で示したように、溶媒分子設定データ601は、酸素原子モデルと、2つの水素原子モデルの位置情報を記憶する。また、溶媒分子設定データ601は、溶媒分子モデル121を覆う面に溶媒分子モデル121の電荷の重心の位置に基づき設定された付加候補点の位置情報を記憶する。たとえば、図6に示したように、溶媒分子設定データ601は、付加候補点p1、p2の位置情報を記憶する。
The solvent
また、溶媒分子設定データ601は、さらに、溶媒分子モデル121の負電荷の重心および溶媒分子モデル121の正電荷の重心を通る直線と溶媒分子モデル121を覆う面との交点または/および接点の位置情報を記憶する。さらに、溶媒分子設定データ601は、溶媒分子モデル121内の各原子モデルの電荷の値に基づく交点または/および接点における電位の値の正負を特定する情報、を記憶していてもよい。
Further, the solvent
溶媒分子モデル121の負電荷の重心および溶媒分子モデル121の正電荷の重心を通る直線と溶媒分子モデル121を覆う面との交点または/および接点は、付加候補点のことである。溶媒分子モデル121の負電荷の重心および溶媒分子モデル121の正電荷の重心を通る直線と溶媒分子モデル121を覆う面との交点または/および接点を、付加候補点と称する。また、付加候補点における電位の値の正負を特定する情報は、たとえば、双極子モーメントである。双極子モーメントは、分子内の、負電荷の重心の位置から正電荷の重心の位置に向かう方向を示す。また、付加候補点における電位の値の正負を特定する情報は、正電荷の重心の位置から負電荷の重心の位置に向かう方向を示すベクトルであってもよい。たとえば、図6で示したように、溶媒分子設定データ601は、付加候補点p1、p2の位置情報と、双極子モーメントを記憶する。
The intersection or / and contact point of the straight line passing through the negative charge centroid of the
電位算出部701は、原子情報データ401を参照して、面112に設定された点における電位の値を算出する。たとえば、電位算出部701は、対象分子モデル111内の各原子の電荷によって発生する電位を重ね合わせることにより各点における電位を算出する。また、電位算出部701は、分子軌道計算の計算結果を用いて、各点における電位を算出してもよい。
The
また、電位算出部701は、決定部702によって配置点が決定された場合、下記に示す点ごとに、原子情報データ401および溶媒分子モデル121内の各原子モデルの電荷の値を参照して、点における電位の値を算出してもよい。また、点は、対象分子モデル111および配置点に配置された溶媒分子モデル121を覆う面に設定された点群の点となる。溶媒分子モデル121内の各原子モデルの電荷の値は、たとえば、溶媒分子設定データ601に含んでいてもよい。なお、算出された電位の値は、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などの記憶領域に記憶される。
In addition, when the
決定部702は、面112に設定された点群の中から、電位算出部701によって算出した点における電位の値に基づいて、対象分子モデル111と溶体モデルを形成する溶媒分子モデル121が結合する配置点を決定する。たとえば、決定部702は、電位の値の絶対値が局所的な最大値となっている点を、配置点として決定してもよい。
The
また、決定部702は、面112に設定された点群の中から、点における電位の値の絶対値が最大となる点を、配置点として決定してもよい。たとえば、図1の例では、決定部702は、面112に設定された点群の中から、電位の値の絶対値が最大となる点(1)を配置点として決定する。
In addition, the
また、決定部702は、抽出部703によって抽出された残余の点の中から、電位算出部701によって算出した点における電位の値に基づいて、他の溶媒分子モデル121が結合する配置点を決定してもよい。他の溶媒分子モデル121は、対象分子モデル111および溶媒分子モデル121と溶体モデルを形成する。なお、溶媒分子モデル121と他の溶媒分子モデル121とは、同一種類の分子モデルであってもよいし、異なる分子モデルであってもよい。たとえば、決定部702は、抽出部703によって抽出された残余の点の中から、点における電位の値の絶対値が最大となる点を他の溶媒分子モデル121が結合する配置点として決定する。
In addition, the
また、決定部702は、下記に示す点群の中から、電位算出部701によって算出された点における電位の値に基づいて、対象分子モデル111および溶媒分子モデル121と溶体モデルを形成する他の溶媒分子モデル121とが結合する配置点を決定してもよい。点群は、対象分子モデル111および配置点に配置された溶媒分子モデル121を覆う面に設定された点群である。なお、配置点として決定された点の識別情報は、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などの記憶領域に記憶される。
In addition, the
抽出部703は、配置点を決定した場合、点群の中から、配置点における面112の内側に伸びる法線の方向を投影方向として、溶媒分子モデル121を覆う面を面112に投影することにより得られる投影図形に含まれる点を除く残余の点を抽出する。詳細には、図9にて後述する。
When the
また、抽出部703は、投影図形を配置点を中心として投影図形の中心点から投影図形の外郭線までの距離に基づいて拡大した拡大図形に含まれる点を除く残余の点を抽出してもよい。投影図形の外郭線とは、投影図形の外側の輪郭を示す線である。たとえば、投影図形が円であれば、抽出部703は、半径の2倍分拡大した拡大図形に含まれる点を除く残余の点を抽出する。また、投影図形の中心から外郭線までの距離が異なる場合、抽出部703は、中心から外郭線までの最小の距離分拡大する。なお、抽出された点の識別情報は、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などの記憶領域に記憶される。
Further, the
設定部704は、決定した配置点における電位の値の正負と付加候補点における電位の値の正負を特定する情報とに基づいて、付加候補点のうちのいずれかを付加点に設定する。たとえば、設定部704は、配置点における電位の値が負であれば、双極子モーメントの示す方向とは逆方向にあり、電位が正となり、電荷が負となる付加候補点を付加点に設定する。また、設定部704は、配置点における電位の値が正であれば、双極子モーメントの示す方向にあり、電位が負となり、電荷が正となる付加候補点を付加点に設定する。なお、負の電位は正の電荷に相当し、正の電位は負の電荷に相当する。
The
また、設定部704は、決定した配置点における電位の値が0である場合、決定した配置点に最も近い原子モデルの電荷の値の正負と、付加候補点における電位の値の正負を特定する情報と、に基づいて、付加候補点のうちのいずれかを付加点に設定してもよい。たとえば、配置点に最も近い原子モデルの電荷の値が正であれば、設定部704は、双極子モーメントの示す方向とは逆方向にあり、電位が正となり、電荷が負となる付加候補点を付加点に設定する。また、配置点に最も近い原子モデルの電荷の値が負であれば、設定部704は、双極子モーメントの示す方向にあり、電位が負となり、電荷が正となる付加候補点を付加点に設定する。なお、付加点に設定された付加候補点の識別情報は、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などの記憶領域に記憶される。
In addition, when the potential value at the determined arrangement point is 0, the
位置情報算出部705は、決定した配置点の位置情報と、付加点の位置情報および溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報と、に基づいて、付加点の位置を配置点の位置に設定した場合の溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を算出する。具体的な算出方法は、図8にて後述する。
The position
また、位置情報算出部705は、配置点の位置情報といずれかの点の位置情報および溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報に基づいて、いずれかの点の位置を配置点の位置に設定した場合の溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を算出する。
Further, the position
また、位置情報算出部705は、付加点の位置情報と溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報とに基づいて、溶媒分子モデル121内の各原子モデルにおける付加点からの位置情報を算出してもよい。
Further, the position
また、位置情報算出部705は、配置点における法線の方向と正電荷の重心から負電荷の重心に向かう方向とが重なるまで回転させたときの、付加点の位置を配置点の位置に設定した場合の溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を算出してもよい。このとき、位置情報算出部705は、付加点の電位の値が負である場合、決定した配置点の位置情報と、記憶部に記憶された付加点の位置情報と、溶媒分子モデル121内の各原子モデルにおける付加点からの位置情報とに基づき、付加点を中心として算出する。具体的な算出方法は、図8にて後述する。
In addition, the position
また、位置情報算出部705は、配置点における法線の方向と、負電荷の重心から正電荷の重心に向かう方向とが重なるまで回転させたときの、付加点の位置を配置点の位置に設定した場合の溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を算出してもよい。このとき、位置情報算出部705は、付加点の電位の値が正である場合、決定した配置点の位置情報と、記憶部に記憶された付加点の位置情報と、溶媒分子モデル121内の各原子モデルにおける付加点からの位置情報とに基づいて、付加点を中心として算出する。なお、算出された位置情報は、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などの記憶領域に記憶される。
Further, the position
出力部706は、算出した溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を出力する。出力形式としては、たとえば、ディスプレイ208への表示、I/F209による外部装置への送信がある。また、出力部706は、出力結果を、RAM203、磁気ディスク205、光ディスク207などの記憶領域に記憶することとしてもよい。
The
図8は、溶媒分子モデルの配置例を示す説明図である。対象分子モデル111は、一様に分極した誘電体を模した誘電体モデル110内にあるとする。初めに、計算支援装置101は、真空中にあると仮定した対象分子モデル111に対して分子軌道計算を行い、計算結果から溶媒配置面データ501を生成する。溶媒配置面データ501の具体的な生成方法として、たとえば、計算支援装置101は、対象分子モデル111を覆う面とする分子軌道計算の計算結果から得られる電子密度の等値面情報を取得する。詳細には、計算支援装置101は、電子密度の値が0.001に最近接の格子点の集合を得る。格子点の集合が、溶媒分子モデル121を配置可能な格子点となる。次に、計算支援装置101は、格子点ごとに、格子点の空間座標、格子点における分子表面の法線ベクトル、計算結果から得られる格子点における電位の値、計算結果から得られる格子点に最近接の原子モデルの電荷を、溶媒配置面データ501として生成する。
FIG. 8 is an explanatory view showing an arrangement example of a solvent molecule model. It is assumed that the
また、計算支援装置101は、溶媒分子設定データ601を読み込んで、円柱モデル122を生成する。円柱モデル122の具体的な生成方法として、たとえば、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121に対して行った分子軌道計算の計算結果から得られる分子を覆う、円柱の半径と高さを設定する。このとき、計算支援装置101は、空間座標上における円柱の向きを、分子軌道計算の結果得られる双極子モーメントの向きに設定する。
Further, the
また、計算支援装置101は、円柱モデル122の末端円の中心を付加候補点に設定する。さらに、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121の各原子モデルの空間座標を付加候補点のいずれかの付加候補点からの相対座標に設定する。また、溶媒分子モデル121について、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121ごとにレコードを記憶しており、溶媒分子設定データ601のうち、該当する溶媒分子モデル121に対応するレコードを読み込んで、複数の円柱モデル122を生成する。図8の例では、円柱モデル122は、レコード601−1で示した水分子であるとする。
The
次に、計算支援装置101は、円柱モデル122を配置可能な格子点の中から、電位の値の絶対値が最大となる格子点を、円柱モデル122の配置点として決定する。図8では、面112内の電位の値の違いをハッチの濃さにて示している。ハッチが表す電位の値については、図1と同様であるため、説明を省略する。たとえば、計算支援装置101は、図8に示す格子点(1)〜(5)の中から、電位の値の絶対値が最大となる格子点(1)を、円柱モデル122の配置点として決定する。格子点(1)の電位の値は負であり、格子点(1)の座標は、たとえば、(100,10,50)であり、格子点(1)の面112に垂直な方向を表す法線ベクトルが、(1,0,0)であるとする。
Next, the
続けて、計算支援装置101は、円柱モデル122−1の2つの付加候補点のうちのいずれかの付加候補点を、格子点(1)に結合する付加点に設定する。格子点(1)の電位の値が負であり、電荷が正となるため、計算支援装置101は、負電荷側の付加候補点p1を、格子点(1)に結合する付加点に設定する。次に、計算支援装置101は、円柱モデル122−1配置後の付加点p1の座標を、格子点(1)の座標(100,10,50)に設定する。以下、「円柱モデル122−1配置後の」を、単に、「配置後の」と呼称する。
Subsequently, the
さらに、計算支援装置101は、配置点の座標と、付加点に設定されたp1の座標と、溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報とを用いて、配置後の溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を算出する。具体的に、計算支援装置101は、下記(1)式を用いて配置後の溶媒分子モデル121の各原子の位置情報を算出する。
Further, the
配置後の溶媒分子モデル121の各原子の位置情報=配置点の座標−付加点の座標+溶媒分子モデル121の各原子の位置情報 …(1)
Position information of each atom of the
(1)式は、溶媒分子モデル121の各原子の位置情報を、付加点が移動した値に合わせて、平行移動する式である。計算支援装置101は、たとえば、配置後の溶媒分子モデル121の酸素原子モデルの座標を(1)式を用いて、以下のように算出する。
Formula (1) is a formula that translates the positional information of each atom of the
配置後の溶媒分子モデル121の酸素原子モデルの座標=配置点の座標−p1の座標+酸素原子モデルの位置情報
⇔配置後の溶媒分子モデル121の酸素原子モデルの座標=(100,10,50)−(0,0,0)+(0,0,1.4)
⇔配置後の酸素原子モデルの座標=(100,10,51.4)
Coordinates of oxygen atom model of
Coordinates of the oxygen atom model after ⇔ arrangement = (100, 10, 51.4)
また、計算支援装置101は、格子点(1)での面112に垂直な法線ベクトルの方向と、溶媒分子モデル121の双極子モーメントの方向と(1)式の結果の各原子の位置情報を用いて、配置後の溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を算出してもよい。具体的に、計算支援装置101は、下記(2)式を用いて、配置後の溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を算出する。
In addition, the
配置後の溶媒分子モデル121の各原子の位置情報=配置点の座標+回転行列・((1)式の結果の各原子の位置情報−配置後の付加点の座標) …(2)
Position information of each atom of the
回転行列は、回転を空間座標上で行う行列である。ここでは、付加点の電位が正となり、電荷が負となるため、法線ベクトルの方向に、双極子モーメントの方向が揃うまで回転を行う。たとえば、Y軸周りに、Z軸をX軸方向にθ回転する回転行列Ry(θ)は、以下(3)式のようになる。 The rotation matrix is a matrix that performs rotation on spatial coordinates. Here, since the potential at the additional point becomes positive and the charge becomes negative, rotation is performed until the direction of the dipole moment is aligned with the direction of the normal vector. For example, a rotation matrix R y (θ) for rotating the Z axis around the Y axis by θ in the X axis direction is expressed by the following equation (3).
格子点(1)の例では、法線ベクトルが(1,0,0)であり、双極子モーメントが(0,0,1.85)であるため、Y軸周りに、Z軸をX軸方向に90度回転することになる。なお、2つのベクトルの回転角を求めるには、2つのベクトルの内積を算出することで求めることができる。計算支援装置101は、たとえば、配置後の溶媒分子モデル121の酸素原子モデルの座標を(2)式、(3)式を用いて、以下のように算出する。
In the example of the lattice point (1), since the normal vector is (1, 0, 0) and the dipole moment is (0, 0, 1.85), the Z axis is set to the X axis around the Y axis. It will rotate 90 degrees in the direction. In addition, in order to obtain | require the rotation angle of two vectors, it can obtain | require by calculating the inner product of two vectors. For example, the
配置後の酸素原子モデルの座標=配置点の座標+Ry(90度)・((1)式の結果の酸素原子の位置情報−配置後の付加点p1の座標)
⇔配置後の酸素原子モデルの座標=(100,10,50)+Ry(90度)・((100,10,51.4)−(100,10,50))
⇔配置後の酸素原子モデルの座標=(100,10,50)+Ry(90度)・(0,0,1.4)
⇔配置後の酸素原子モデルの座標=(100,10,50)+(1.4,0,0)=(101.4,10,50)
Coordinate of oxygen atom model after arrangement = coordinate of arrangement point + R y (90 degrees) · (position information of oxygen atom as a result of equation (1) −coordinate of additional point p1 after arrangement)
Coordinates of oxygen atom model after arrangement of (= (100, 10, 50) + R y (90 degrees) · ((100, 10, 51.4) − (100, 10, 50))
Coordinates of oxygen atom model after ⇔ arrangement = (100, 10, 50) + R y (90 degrees) · (0, 0, 1.4)
Coordinates of oxygen atom model after ⇔ arrangement = (100, 10, 50) + (1.4, 0, 0) = (101.4, 10, 50)
計算支援装置101は、溶媒分子モデル121内の他の原子モデルについても位置情報を算出する。このように、(1)式、(2)式を実行して、計算支援装置101は、円柱モデル122−1を配置する。続けて、計算支援装置101は、2つ目の円柱モデル122−2を配置する。たとえば、計算支援装置101は、電位の値の絶対値が、格子点(1)に次いで最大となる格子点(2)を、円柱モデル122−2の配置点として決定する。格子点(2)の電位の値は正であるとする。
The
続いて、計算支援装置101は、円柱モデル122−2の2つの付加候補点のうちのいずれかの付加候補点を、格子点(2)に結合する付加点に設定する。格子点(2)の電位の値が正であるため、計算支援装置101は、正電荷側の付加候補点p2を、格子点(2)に結合する付加点に設定する。以下、計算支援装置101は、円柱モデル122−2内の溶媒分子モデルの各原子モデルの位置を、(1)式、(2)式を用いて算出する。
Subsequently, the
続けて、計算支援装置101は、電位の値の絶対値が、格子点(1)と格子点(2)に次いで最大となる格子点(3)を、円柱モデル122−3の配置点として決定し、円柱モデル122−3を配置する。同様に、計算支援装置101は、電位の値の絶対値が、格子点(1)〜格子点(3)に次いで最大となる格子点(4)を、円柱モデル122−4の配置点として決定し、円柱モデル122−4を配置する。
Subsequently, the
次に、計算支援装置101は、電位の値の絶対値が、格子点(1)〜格子点(4)に次いで最大となる格子点(5)を、円柱モデル122−5の配置点として決定する。格子点(5)の電位の値は0であるとする。続けて、計算支援装置101は、円柱モデル122−5の2つの付加候補点のうちのいずれかの付加候補点を、格子点(5)に結合する付加点に設定する。格子点(5)の電位の値が0であるため、計算支援装置101は、格子点(5)に最も近い原子モデルの電荷の正負に基づいて、付加点を設定する。図8の例では、格子点(5)に最も近い原子モデルの電荷は正であるため、負電荷側の付加候補点p1を、格子点(5)に結合する付加点に設定する。以下、計算支援装置101は、円柱モデル122−5内の溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置を、(1)式、(2)式を用いて算出する。
Next, the
図9は、溶媒分子モデル配置後の格子点の抽出方法の一例を示す説明図である。図9では、溶媒分子モデル121を含む円柱モデル122の配置を決定した後に、次の円柱モデル122を配置可能とする点を抽出する処理について説明を行う。面112上では、p11〜p17、p21〜p27、p31という格子点を有する。そして、計算支援装置101が、p31を円柱モデル122−1の配置点に決定したとする。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a method of extracting lattice points after the solvent molecule model is arranged. In FIG. 9, after determining the arrangement of the
続けて、計算支援装置101は、格子点p31における面112に垂直な方向で、円柱モデル122−1を覆う面を面112へ投影することにより得られる、投影図形901に含まれる点を除く残余の点を抽出する。また、計算支援装置101は、投影図形901を、配置点を中心に、投影図形901の中心点から投影図形901の外郭線までの距離に基づいて拡大した拡大図形902に含まれる点を除く残余の点を抽出してもよい。たとえば、計算支援装置101は、投影図形901を、円柱モデル122−1の半径rの2倍分拡大した拡大図形902に含まれる点を除く残余の点を抽出する。
Subsequently, the
図9の例では、計算支援装置101は、点群p11〜p17、p21〜p27、p31のうち、投影図形901を、投影図形901の半径rの2倍分拡大した拡大図形902に含まれるp14、p23〜p25以外の残余の点を抽出する。
In the example of FIG. 9, the
図10は、溶媒分子モデルの2層目への配置の一例を示す説明図である。図10では、図8、図9にて示した処理を行って、配置可能な格子点がなくなった後の処理例を示す。このとき、計算支援装置101は、対象分子モデル111と、溶媒分子モデル121−1〜121−5とを新たな対象分子モデルとして、新たな対象分子モデルを覆う面302の情報となる、溶媒配置面データ501を生成する。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the solvent molecule model in the second layer. FIG. 10 shows an example of processing after the processing shown in FIGS. 8 and 9 is performed and there are no grid points that can be arranged. At this time, the
新たな対象分子モデルに対応する溶媒配置面データ501の生成方法として、たとえば、計算支援装置101は、新たな対象分子モデルに対して分子軌道計算を行い、計算結果から得られる電子密度の等値面情報から、溶媒配置面データ501を生成してもよい。また、計算支援装置101は、新たな対象分子モデルの各原子モデルのファンデルワールス半径から、面302に最近接の格子点の集合を生成し、面302に最近接の格子点の集合に対する溶媒配置面データ501を生成してもよい。
As a method for generating the solvent
次に、計算支援装置101は、面302上の点群の中から、電位の値の絶対値が最大となる格子点(6)を、円柱モデル122−6の付加点として決定し、円柱モデル122−6を配置する。
Next, the
次に、図8〜図10にて示された動作例を行う計算支援装置101のフローチャートを図11と図12で示す。
Next, FIG. 11 and FIG. 12 show flowcharts of the
図11は、配置処理手順の一例を示すフローチャートである。配置処理は、溶媒分子モデルを対象分子モデルに配置する処理である。計算支援装置101は、対象分子モデル111を設定する(ステップS1101)。次に、計算支援装置101は、利用者の操作により、溶媒配置数を設定する(ステップS1102)。続けて、計算支援装置101は、溶媒分子設定データ601を読み込んで、円柱モデル122を生成する(ステップS1103)。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the arrangement processing procedure. The placement process is a process for placing the solvent molecule model on the target molecule model. The
次に、計算支援装置101は、対象分子モデル111に対して分子軌道計算を実行する(ステップS1104)。続けて、計算支援装置101は、分子軌道計算の計算結果から、溶媒配置面データ501を生成する(ステップS1105)。次に、計算支援装置101は、付加点設定処理を実行する(ステップS1106)。付加点設定処理の詳細は、図12にて後述する。
Next, the
ステップS1106の処理実行後、計算支援装置101は、付加点の電位の値を確認する(ステップS1107)。付加点の電位の値が負である場合(ステップS1107:負)、計算支援装置101は、付加点を中心に配置点での法線ベクトルの方向と溶媒分子モデル121の双極子モーメントの逆方向が重なるまで円柱モデル122を回転させて、溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を算出する(ステップS1108)。また、付加点の電位の値が正である場合(ステップS1107:正)、計算支援装置101は、付加点を中心に配置点での法線ベクトルの方向と溶媒分子モデル121の双極子モーメントの方向が重なるまで円柱モデル122を回転させて、溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を算出する(ステップS1109)。
After executing the process of step S1106, the
ステップS1108またはステップS1109の実行後、計算支援装置101は、位置が決定した溶媒分子モデル121を、法線ベクトルの逆方向に投影することにより得られる投影図形901の拡大図形902に含まれる格子点を、配置可能な格子点から削除する(ステップS1110)。次に、計算支援装置101は、配置した溶媒分子モデルの数が溶媒分子モデルの配置数に一致したか否かを判断する(ステップS1111)。一致しない場合(ステップS1111:No)、計算支援装置101は、対象分子モデルと配置した溶媒分子モデルとを、新たな対象分子モデルに設定する(ステップS1112)。次に、計算支援装置101は、ステップS1104の処理に移行する。ステップS1112後のステップS1104では、計算支援装置101は、新たな対象分子モデルに対して、分子軌道計算を実行する。
After execution of step S1108 or step S1109, the
一致する場合(ステップS1111:Yes)、計算支援装置101は、配置した溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を出力する(ステップS1113)。ステップS1113の処理終了後、計算支援装置101は、配置処理を終了する。配置処理を実行することにより、計算支援装置101は、相互作用しやすい位置に溶媒分子モデルを配置するため、物性値の計算精度を向上させることができる。
If they match (step S1111: Yes), the
なお、溶体モデル内に、2種類以上の溶媒分子モデルがある場合、計算支援装置101は、ステップS1106〜ステップS1110の対象となる溶媒分子モデルとして、2種類以上の溶媒分子モデルのうちの、ランダムで選択された溶媒分子モデルにしてもよい。または、計算支援装置101は、2種類以上の溶媒分子モデルのうちの、双極子モーメントが大きい溶媒分子モデルから順に、対象となる溶媒分子モデルに選択してもよい。または、計算支援装置101は、2種類以上の溶媒分子モデルのうちの、溶体モデル内の混合比の大きい溶媒分子モデルから順に、対象となる溶媒分子モデルに選択してもよい。
When there are two or more types of solvent molecule models in the solution model, the
図12は、付加点設定処理手順の一例を示すフローチャートである。付加点設定処理は、円柱モデル122の付加候補点のうち、対象分子モデル111を覆う面112に結合する付加点を設定する処理である。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an additional point setting process procedure. The additional point setting process is a process of setting an additional point that is coupled to the
計算支援装置101は、配置可能な格子点の中から、静電ポテンシャルの値の絶対値が最大となる配置点を決定する(ステップS1201)。次に、計算支援装置101は、双極子モーメントの大きさが0か否かを判断する(ステップS1202)。双極子モーメントの大きさが0である場合(ステップS1202:Yes)、無極性分子であるため、計算支援装置101は、円柱モデル122の付加候補点を付加点に設定する(ステップS1203)。
The
双極子モーメントの大きさが0でない場合(ステップS1202:No)、計算支援装置101は、決定した配置点の電位の値を確認する(ステップS1204)。電位の値が0である場合(ステップS1204:0)、続けて、計算支援装置101は、決定した配置点に最も近い原子モデルの電荷の値を確認する(ステップS1205)。
When the magnitude of the dipole moment is not 0 (step S1202: No), the
電位の値が負である場合(ステップS1204:負)、または、電荷の値が正である場合(ステップS1205:正)、計算支援装置101は、円柱モデル122の付加候補点のうち、双極子モーメントが示す方向とは逆方向にある付加候補点を付加点に設定する(ステップS1206)。また、電位の値が正である場合(ステップS1204:正)、または、電荷の値が負である場合(ステップS1205:負)、計算支援装置101は、円柱モデル122の付加候補点のうち、双極子モーメントが示す方向にある付加候補点を付加点に設定する(ステップS1207)。
When the potential value is negative (step S1204: negative) or the charge value is positive (step S1205: positive), the
ステップS1203、ステップS1206、ステップS1207のうちのいずれかの処理終了後、計算支援装置101は、選択した溶媒分子モデルの付加点の位置を、配置点の位置に設定する(ステップS1208)。ステップS1208の処理終了後、計算支援装置101は、付加点設定処理を終了する。付加点設定処理を実行することにより、計算支援装置101は、配置点における電位の値に適した付加点を選択することができる。
After completion of any one of steps S1203, S1206, and S1207, the
以上説明したように、計算支援装置101によれば、溶媒内の対象分子の物性値を計算する際に、対象分子モデル111を覆う面112の各点の電位の値を用いて溶媒分子モデル121を配置する配置点を決定する。これにより、相互作用が起きやすい位置に溶媒分子モデル121を配置できるため、計算支援装置101は、配置した結果を用いた分子軌道計算の計算結果となる物性値の計算精度を、利用者の経験に基づいて配置される場合より向上させることができる。
As described above, according to the
また、計算支援装置101によれば、溶媒分子モデル121の付加点の位置を、配置点の位置に設定し、溶媒分子モデル121の各原子モデルの位置情報を算出してもよい。これにより、計算支援装置101は、相互作用が起きやすい位置の原子モデルの位置を取得できるため、計算精度を向上させることができる。また、計算支援装置101は、相互作用が起きやすい位置に配置した溶媒分子モデル121の各原子モデルを、たとえばディスプレイ208に表示できる。また、各原子モデルの位置を算出して溶媒分子モデル121を配置することにより、利用者が実際に各溶媒分子を配置したい座標に移動する処理を行わなくともよく、煩雑な操作から解放される。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、溶媒分子モデル121の電荷の重心によって設定された正電荷側の付加候補点と負電荷側の付加候補点のうち、配置点の電位の値の符号に基づいて、対象分子モデル111と結合する付加点を設定してもよい。これにより、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121の上下を、実際に結合される向きで配置することができるため、物性値の計算精度を向上させることができる。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、配置点の電位の値が0である場合、配置点に最も近い原子モデルの電荷の値の正負に基づいて、対象分子モデル111と結合する付加点を設定してもよい。これにより、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121の方向を、実際に結合される方向に配置することができるため、物性値の計算精度を向上させることができる。また、溶媒分子モデル121の方向を考慮して溶媒分子モデル121を配置することにより、利用者が実際に各溶媒分子を配置したい座標に移動した後に、方向を合わせる処理を行わなくともよく、煩雑な操作から解放される。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、付加点の電位の値が負である場合、付加点を中心として配置点における法線の方向と双極子モーメントの逆方向が重なるまで回転させたときの、溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を算出してもよい。具体例としては、図8において、配置点の電位が正となる格子点(2)に溶媒分子モデル121−2を配置する場合である。このとき、溶媒分子モデル121−2の付加点の電位は負である。これにより、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121の傾きを、実際に結合される方向に配置することができるため、物性値の計算精度を向上させることができる。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、付加点の電位の値が正である場合、付加点を中心として配置点における法線の方向と双極子モーメントの方向が重なるまで回転させたときの、溶媒分子モデル121内の各原子モデルの位置情報を算出してもよい。具体例としては、図8において、配置点の電位が負となる格子点(1)に溶媒分子モデル121−1を配置する場合である。このとき、溶媒分子モデル121−1の付加点の電位は正である。これにより、計算支援装置101は、溶媒分子モデル121の傾きを、実際に結合される方向に配置することができるため、物性値の計算精度を向上させることができる。
Further, according to the
このように、計算支援装置101が溶媒分子モデル121の向きを考慮して溶媒分子モデル121を配置することにより、利用者が実際に各溶媒分子を配置したい座標に移動させて、向きを合わせる処理を行わなくともよくなり、煩雑な操作から解放される。具体的に、配置可能な位置がn個あった場合、利用者は、溶媒分子モデル121を適切な位置に移動させ、そして適切な向きへの回転調整を行っていたため、最低でも2n回以上の煩雑な操作を伴っていた。本実施の形態にかかる計算支援装置101は、利用者をこのような煩雑な操作から解放させることができる。
As described above, the
また、計算支援装置101によれば、対象分子モデル111を覆う面112における電位の値の絶対値が最大となる点を、配置点として決定してもよい。これにより、計算支援装置101は、相互作用が最もしやすい箇所に、溶媒分子モデル121を配置することができる。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、配置点を決定した場合、配置点における面112の内側に伸びる法線の方向を投影方向として、円柱モデル122を面112に投影することにより得られる投影図形901に含まれる点を除く残余の点を抽出してもよい。これにより、計算支援装置101は、既に配置した溶媒分子モデル121に重ならない、実際に配置可能な位置に、次に配置される溶媒分子モデル121の配置点を決定できるため、実際に起こり得る可能性が高い状態の物性値を算出することができる。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、投影図形901を配置点を中心として投影図形901の中心点から投影図形901の外郭線までの距離に基づいて拡大した拡大図形902に含まれる点を除く残余の点を抽出してもよい。たとえば、円柱モデル122が配置された場合、他の円柱モデル122の中心が配置できる点は、円柱モデル122の中心から、円柱モデル122の半径の2倍の円の外となる。このように、拡大図形を除く残余の点を抽出することにより、計算支援装置101は、実際に配置可能な点に、次の溶媒分子モデル121を配置することができるため、実際に起こり得る可能性が高い状態の物性値を算出することができる。
Further, according to the
また、計算支援装置101によれば、配置点を決定した場合、対象分子モデル111と溶媒分子モデル121を新たな対象分子モデルとして、電位の値を算出し、新たな対象分子モデルを覆う面上に、新たな溶媒分子モデル121が結合する配置点を決定してもよい。これにより、計算支援装置101は、新たな対象分子モデルを覆う面上にて、最も相互作用が発生しやすい点を検出することができるため、より物性値の計算精度を向上させることができる。
Further, according to the
なお、本実施の形態で説明した計算支援方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本計算支援プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本計算支援プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。 The calculation support method described in this embodiment can be realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. The calculation support program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is executed by being read from the recording medium by the computer. The calculation support program may be distributed via a network such as the Internet.
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed with respect to the embodiment described above.
(付記1)コンピュータに、
空間座標上に配置される第1の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、前記第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する記憶部を参照して、前記点における電位の値を算出し、
前記点群の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する、
処理を実行させることを特徴とする計算支援プログラム。
(Supplementary note 1)
For each point of the point group set on the surface covering the first molecular model arranged on the spatial coordinates, refer to the storage unit that stores the charge value of each atomic model in the first molecular model , Calculate the potential value at the point,
From the point group, based on the value of the potential at the calculated point, determine a placement point where the first molecular model and a second molecular model that forms a solution model are combined.
A calculation support program characterized by causing processing to be executed.
(付記2)前記記憶部は、前記点群の点ごとの位置情報と、前記空間座標上に前記第2の分子モデルを配置する場合の、前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報と、前記第2の分子モデルを覆う面に前記第2の分子モデルの電荷の重心の位置に基づき設定された付加点の位置情報と、を記憶しており、
前記コンピュータに、
決定した前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記付加点の位置情報および前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報と、に基づいて、前記付加点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出し、
算出した前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を出力する、
処理を実行させることを特徴とする付記1に記載の計算支援プログラム。
(Additional remark 2) The said memory | storage part is the position information for every point of the said point group, and the position of each atomic model in the said 2nd molecular model when arrange | positioning the said 2nd molecular model on the said space coordinate Information and the position information of the additional point set based on the position of the center of gravity of the charge of the second molecular model on the surface covering the second molecular model,
In the computer,
Based on the position information of the determined arrangement point, the position information of the additional point stored in the storage unit, and the position information of each atomic model in the second molecular model, the position of the additional point is determined. Calculating position information of each atomic model in the second molecular model when set to the position of the arrangement point;
Outputting positional information of each atomic model in the calculated second molecular model;
The calculation support program according to
(付記3)前記記憶部は、さらに、前記第2の分子モデルの負電荷の重心および前記第2の分子モデルの正電荷の重心を通る直線と前記第2の分子モデルを覆う面との交点または/および接点の位置情報と、前記第2の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値に基づく前記交点または/および接点における電位の値の正負を特定する情報と、を記憶しており、
前記コンピュータに、
決定した前記配置点における前記電位の値の正負と前記交点または/および接点における電位の値の正負を特定する情報とに基づいて、前記交点または/および接点のうちのいずれかの点を前記付加点に設定する処理を実行させ、
前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出する処理は、
前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記いずれかの点の位置情報および前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報と、に基づいて、前記いずれかの点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出することを特徴とする付記2に記載の計算支援プログラム。
(Additional remark 3) The said memory | storage part is further the intersection of the straight line which passes through the gravity center of the negative charge of the said 2nd molecular model, and the gravity center of the positive charge of the said 2nd molecular model, and the surface which covers the said 2nd molecular model Or / and the position information of the contact and the information specifying the positive / negative of the potential value at the intersection or / and the contact based on the charge value of each atomic model in the second molecular model,
In the computer,
Based on the determined positive / negative of the potential value at the arrangement point and the information specifying the positive / negative of the potential value at the intersection or / and the contact point, any one of the intersection point and / or the contact point is added. Execute the process to set the point,
The process of calculating the position information of each atomic model in the second molecular model is
Based on the position information of the arrangement point, the position information of any one of the points stored in the storage unit, and the position information of each atomic model in the second molecular model, The calculation support program according to
(付記4)前記記憶部は、さらに、前記点群の点ごとに前記第1の分子モデル内の各原子モデルのうちの前記点に最も近い原子モデルの電荷の値を特定する情報を記憶しており、
前記設定する処理は、
決定した前記配置点における前記電位の値が0である場合、決定した前記配置点に最も近い原子モデルの電荷の値の正負と、前記交点または/および接点における電位の値の正負を特定する情報と、に基づいて、前記交点または/および接点のうちのいずれかの点を前記付加点に設定することを特徴とする付記3に記載の計算支援プログラム。
(Additional remark 4) The said memory | storage part further memorize | stored the information which pinpoints the value of the electric charge of the atomic model nearest to the said point among each atomic model in the said 1st molecular model for every point of the said point group. And
The setting process is as follows:
When the value of the potential at the determined arrangement point is 0, the information specifying the positive / negative of the charge value of the atomic model closest to the determined arrangement point and the positive / negative of the potential value at the intersection or / and contact point The calculation support program according to
(付記5)前記記憶部は、さらに、前記点群の点ごとに前記点における前記第1の分子モデルを覆う面の外側に伸びる法線の方向を表す情報を記憶しており、
前記コンピュータに、
前記付加点の位置情報と前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報とに基づいて、前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報を算出する処理を実行させ、
前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出する処理は、
設定した前記付加点の電位の値が負である場合、決定した前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記付加点の位置情報と、算出した前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報とに基づいて、前記付加点を中心として、前記配置点における法線の方向と、前記正電荷の重心から前記負電荷の重心に向かう方向とが重なるまで回転させたときの、前記付加点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出することを特徴とする付記3または4に記載の計算支援プログラム。
(Additional remark 5) The said memory | storage part has further memorize | stored the information showing the direction of the normal line extended on the outer side of the surface which covers the said 1st molecular model in the said point for every point of the said point group,
In the computer,
A process of calculating position information from the additional point in each atomic model in the second molecular model based on the positional information of the additional point and the positional information of each atomic model in the second molecular model. Let it run
The process of calculating the position information of each atomic model in the second molecular model is
When the potential value of the set additional point is negative, the position information of the determined arrangement point, the position information of the additional point stored in the storage unit, and the calculated second molecular model Based on the position information from the additional point in each atomic model, the direction of the normal line at the arrangement point and the direction from the positive charge centroid to the negative charge centroid overlap with the additional point as a center.
(付記6)前記記憶部は、さらに、前記点群の点ごとに前記点における前記第1の分子モデルを覆う面の外側に伸びる法線の方向を表す情報を記憶しており、
前記コンピュータに、
前記付加点の位置情報と前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報とに基づいて、前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報を算出する処理を実行させ、
前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出する処理は、
設定した前記付加点の電位の値が正である場合、決定した前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記付加点の位置情報と、算出した前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報とに基づいて、前記付加点を中心として、前記配置点における法線の方向と、前記負電荷の重心から前記正電荷の重心に向かう方向とが重なるまで回転させたときの、前記付加点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出することを特徴とする付記3または4に記載の計算支援プログラム。
(Additional remark 6) The said memory | storage part has further memorize | stored the information showing the direction of the normal line extended on the outer side of the surface which covers the said 1st molecular model in the said point for every point of the said point group,
In the computer,
A process of calculating position information from the additional point in each atomic model in the second molecular model based on the positional information of the additional point and the positional information of each atomic model in the second molecular model. Let it run
The process of calculating the position information of each atomic model in the second molecular model is
When the potential value of the set additional point is positive, the position information of the determined arrangement point, the position information of the additional point stored in the storage unit, and the calculated second molecular model Based on the position information from the additional point in each atomic model, the direction of the normal line at the arrangement point and the direction from the negative charge centroid to the positive charge centroid overlap with the additional point as a center.
(付記7)前記決定する処理は、
前記点群の中から、前記点における前記電位の値の絶対値が最大となる点を、前記配置点として決定することを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の計算支援プログラム。
(Supplementary note 7)
The calculation support program according to any one of
(付記8)前記コンピュータに、
前記配置点を決定した場合、前記点群の中から、前記配置点における前記第1の分子モデルを覆う面の内側に伸びる法線の方向を投影方向として、前記第2の分子モデルを覆う面を前記第1の分子モデルを覆う面に投影することにより得られる投影図形に含まれる点を除く残余の点を抽出し、
抽出した前記残余の点の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルおよび前記第2の分子モデルと前記溶体モデルを形成する第3の分子モデルとが結合する配置点を決定する、
処理を実行させることを特徴とする付記1〜7のいずれか一つに記載の計算支援プログラム。
(Supplementary note 8)
When the arrangement point is determined, a surface that covers the second molecular model from the group of points, with a normal direction extending inside the surface that covers the first molecular model at the arrangement point as a projection direction To extract the remaining points excluding the points included in the projection figure obtained by projecting onto the surface covering the first molecular model,
Based on the calculated value of the potential at the point, the first molecular model, the second molecular model, and the third molecular model forming the solution model are extracted from the extracted remaining points. Determine placement points to be joined,
The calculation support program according to any one of
(付記9)前記抽出する処理は、
前記配置点を決定した場合、前記点群の中から、前記配置点における前記第1の分子モデルを覆う面の内側に伸びる法線の方向を投影方向として、前記第2の分子モデルを覆う面を前記第1の分子モデルを覆う面へ投影することにより得られる投影図形を前記配置点を中心として前記投影図形の中心点から前記投影図形の外郭線までの距離に基づいて拡大した拡大図形に含まれる点を除く残余の点を抽出することを特徴とする付記8に記載の計算支援プログラム。
(Supplementary note 9) The extraction process is
When the arrangement point is determined, a surface that covers the second molecular model from the group of points, with a normal direction extending inside the surface that covers the first molecular model at the arrangement point as a projection direction To a magnified figure obtained by projecting a projected figure obtained by projecting the first figure onto the surface covering the first molecular model based on the distance from the center point of the projected figure to the outline of the projected figure with the arrangement point as the center The calculation support program according to
(付記10)前記コンピュータに、
前記配置点を決定した場合、前記第1の分子モデルおよび前記配置点に配置された前記第2の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、前記第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値および前記第2の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する前記記憶部を参照して、前記点における前記電位の値を算出し、
前記第1の分子モデルおよび前記配置点に配置された前記第2の分子モデルを覆う面に設定された点群の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルおよび前記第2の分子モデルと前記溶体モデルを形成する第3の分子モデルとが結合する配置点を決定する、
処理を実行させることを特徴とする付記1〜9のいずれか一つに記載の計算支援プログラム。
(Supplementary Note 10) In the computer,
When the arrangement point is determined, for each point of the point group set on the surface covering the first molecule model and the second molecule model arranged at the arrangement point, With reference to the storage unit storing the charge value of each atomic model and the charge value of each atomic model in the second molecular model, the value of the potential at the point is calculated,
Based on the value of the potential at the point calculated from the point group set on the surface covering the first molecular model and the second molecular model arranged at the arrangement point, the first molecular model Determining an arrangement point at which a molecular model and the second molecular model and a third molecular model forming the solution model are combined;
The calculation support program according to any one of
(付記11)空間座標上に配置される第1の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、前記第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する記憶部を参照して、前記点における電位の値を算出する電位算出部と、
前記点群の中から、前記電位算出部によって算出された前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する決定部と、
を有することを特徴とする計算支援装置。
(Additional remark 11) The memory | storage part which memorize | stores the value of the electric charge of each atomic model in the said 1st molecular model for every point of the point group set to the surface which covers the 1st molecular model arrange | positioned on a space coordinate , A potential calculation unit that calculates the value of the potential at the point; and
Based on the value of the potential at the point calculated by the potential calculation unit, an arrangement point where the first molecular model and the second molecular model forming the solution model are combined is determined from the point group. A decision unit to
A calculation support apparatus characterized by comprising:
(付記12)コンピュータが、
空間座標上に配置される第1の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、前記第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する記憶部を参照して、前記点における電位の値を算出し、
前記点群の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する、
処理を実行することを特徴とする計算支援方法。
(Supplementary note 12)
For each point of the point group set on the surface covering the first molecular model arranged on the spatial coordinates, refer to the storage unit that stores the charge value of each atomic model in the first molecular model , Calculate the potential value at the point,
From the point group, based on the value of the potential at the calculated point, determine a placement point where the first molecular model and a second molecular model that forms a solution model are combined.
A calculation support method characterized by executing processing.
101 計算支援装置
111 対象分子モデル
112 面
121 溶媒分子モデル
701 電位算出部
702 決定部
703 抽出部
704 設定部
705 位置情報算出部
706 出力部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
空間座標上に配置される第1の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、前記第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する記憶部を参照して、前記点における電位の値を算出し、
前記点群の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する、
処理を実行させることを特徴とする計算支援プログラム。 On the computer,
For each point of the point group set on the surface covering the first molecular model arranged on the spatial coordinates, refer to the storage unit that stores the charge value of each atomic model in the first molecular model , Calculate the potential value at the point,
From the point group, based on the value of the potential at the calculated point, determine a placement point where the first molecular model and a second molecular model that forms a solution model are combined.
A calculation support program characterized by causing processing to be executed.
前記コンピュータに、
決定した前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記付加点の位置情報および前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報と、に基づいて、前記付加点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出し、
算出した前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を出力する、
処理を実行させることを特徴とする請求項1に記載の計算支援プログラム。 The storage unit includes positional information for each point of the point group, positional information of each atomic model in the second molecular model when the second molecular model is arranged on the spatial coordinates, The position information of the additional point set based on the position of the center of gravity of the charge of the second molecular model is stored on the surface covering the second molecular model,
In the computer,
Based on the position information of the determined arrangement point, the position information of the additional point stored in the storage unit, and the position information of each atomic model in the second molecular model, the position of the additional point is determined. Calculating position information of each atomic model in the second molecular model when set to the position of the arrangement point;
Outputting positional information of each atomic model in the calculated second molecular model;
The calculation support program according to claim 1, wherein the calculation is executed.
前記コンピュータに、
決定した前記配置点における前記電位の値の正負と前記交点または/および接点における電位の値の正負を特定する情報とに基づいて、前記交点または/および接点のうちのいずれかの点を前記付加点に設定する処理を実行させ、
前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出する処理は、
前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記いずれかの点の位置情報および前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報と、に基づいて、前記いずれかの点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出することを特徴とする請求項2に記載の計算支援プログラム。 The storage unit further includes an intersection or / and a contact point between a negative charge centroid of the second molecular model and a straight line passing through the positive charge centroid of the second molecular model and a surface covering the second molecular model. And the information specifying the positive / negative of the potential value at the intersection or / and contact point based on the charge value of each atomic model in the second molecular model,
In the computer,
Based on the determined positive / negative of the potential value at the arrangement point and the information specifying the positive / negative of the potential value at the intersection or / and the contact point, any one of the intersection point and / or the contact point is added. Execute the process to set the point,
The process of calculating the position information of each atomic model in the second molecular model is
Based on the position information of the arrangement point, the position information of any one of the points stored in the storage unit, and the position information of each atomic model in the second molecular model, The calculation support program according to claim 2, wherein position information of each atomic model in the second molecular model when the position is set to the position of the arrangement point is calculated.
前記設定する処理は、
決定した前記配置点における前記電位の値が0である場合、決定した前記配置点に最も近い原子モデルの電荷の値の正負と、前記交点または/および接点における電位の値の正負を特定する情報と、に基づいて、前記交点または/および接点のうちのいずれかの点を前記付加点に設定することを特徴とする請求項3に記載の計算支援プログラム。 The storage unit further stores, for each point of the point group, information for specifying a charge value of an atomic model closest to the point among the atomic models in the first molecular model,
The setting process is as follows:
When the value of the potential at the determined arrangement point is 0, the information specifying the positive / negative of the charge value of the atomic model closest to the determined arrangement point and the positive / negative of the potential value at the intersection or / and contact point 4. The calculation support program according to claim 3, wherein any one of the intersection point and / or the contact point is set as the additional point based on the above.
前記コンピュータに、
前記付加点の位置情報と前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報とに基づいて、前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報を算出する処理を実行させ、
前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出する処理は、
設定した前記付加点の電位の値が負である場合、決定した前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記付加点の位置情報と、算出した前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報とに基づいて、前記付加点を中心として、前記配置点における法線の方向と、前記正電荷の重心から前記負電荷の重心に向かう方向とが重なるまで回転させたときの、前記付加点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の計算支援プログラム。 The storage unit further stores, for each point of the point group, information indicating the direction of a normal extending outside the surface covering the first molecular model at the point,
In the computer,
A process of calculating position information from the additional point in each atomic model in the second molecular model based on the positional information of the additional point and the positional information of each atomic model in the second molecular model. Let it run
The process of calculating the position information of each atomic model in the second molecular model is
When the potential value of the set additional point is negative, the position information of the determined arrangement point, the position information of the additional point stored in the storage unit, and the calculated second molecular model Based on the position information from the additional point in each atomic model, the direction of the normal line at the arrangement point and the direction from the positive charge centroid to the negative charge centroid overlap with the additional point as a center. 5. The position information of each atomic model in the second molecular model is calculated when the position of the additional point is set to the position of the arrangement point when the position is rotated to 5. The calculation support program described in 1.
前記コンピュータに、
前記付加点の位置情報と前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報とに基づいて、前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報を算出する処理を実行させ、
前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出する処理は、
設定した前記付加点の電位の値が正である場合、決定した前記配置点の位置情報と、前記記憶部に記憶された前記付加点の位置情報と、算出した前記第2の分子モデル内の各原子モデルにおける前記付加点からの位置情報とに基づいて、前記付加点を中心として、前記配置点における法線の方向と、前記負電荷の重心から前記正電荷の重心に向かう方向とが重なるまで回転させたときの、前記付加点の位置を前記配置点の位置に設定した場合の前記第2の分子モデル内の各原子モデルの位置情報を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の計算支援プログラム。 The storage unit further stores, for each point of the point group, information indicating the direction of a normal extending outside the surface covering the first molecular model at the point,
In the computer,
A process of calculating position information from the additional point in each atomic model in the second molecular model based on the positional information of the additional point and the positional information of each atomic model in the second molecular model. Let it run
The process of calculating the position information of each atomic model in the second molecular model is
When the potential value of the set additional point is positive, the position information of the determined arrangement point, the position information of the additional point stored in the storage unit, and the calculated second molecular model Based on the position information from the additional point in each atomic model, the direction of the normal line at the arrangement point and the direction from the negative charge centroid to the positive charge centroid overlap with the additional point as a center. 5. The position information of each atomic model in the second molecular model is calculated when the position of the additional point is set to the position of the arrangement point when the position is rotated to 5. The calculation support program described in 1.
前記点群の中から、前記点における前記電位の値の絶対値が最大となる点を、前記配置点として決定することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の計算支援プログラム。 The determining process is as follows:
The calculation support according to any one of claims 1 to 6, wherein a point having the maximum absolute value of the potential at the point is determined as the arrangement point from the point group. program.
前記配置点を決定した場合、前記点群の中から、前記配置点における前記第1の分子モデルを覆う面の内側に伸びる法線の方向を投影方向として、前記第2の分子モデルを覆う面を前記第1の分子モデルを覆う面に投影することにより得られる投影図形に含まれる点を除く残余の点を抽出し、
抽出した前記残余の点の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルおよび前記第2の分子モデルと前記溶体モデルを形成する第3の分子モデルとが結合する配置点を決定する、
処理を実行させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の計算支援プログラム。 In the computer,
When the arrangement point is determined, a surface that covers the second molecular model from the group of points, with a normal direction extending inside the surface that covers the first molecular model at the arrangement point as a projection direction To extract the remaining points excluding the points included in the projection figure obtained by projecting onto the surface covering the first molecular model,
Based on the calculated value of the potential at the point, the first molecular model, the second molecular model, and the third molecular model forming the solution model are extracted from the extracted remaining points. Determine placement points to be joined,
The calculation support program according to claim 1, wherein the calculation is executed.
前記配置点を決定した場合、前記点群の中から、前記配置点における前記第1の分子モデルを覆う面の内側に伸びる法線の方向を投影方向として、前記第2の分子モデルを覆う面を前記第1の分子モデルを覆う面へ投影することにより得られる投影図形を前記配置点を中心として前記投影図形の中心点から前記投影図形の外郭線までの距離に基づいて拡大した拡大図形に含まれる点を除く残余の点を抽出することを特徴とする請求項8に記載の計算支援プログラム。 The extraction process is:
When the arrangement point is determined, a surface that covers the second molecular model from the group of points, with a normal direction extending inside the surface that covers the first molecular model at the arrangement point as a projection direction To a magnified figure obtained by projecting a projected figure obtained by projecting the first figure onto the surface covering the first molecular model based on the distance from the center point of the projected figure to the outline of the projected figure with the arrangement point as the center 9. The calculation support program according to claim 8, wherein remaining points excluding the included points are extracted.
前記点群の中から、前記電位算出部によって算出された前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する決定部と、
を有することを特徴とする計算支援装置。 For each point of the point group set on the surface covering the first molecular model arranged on the spatial coordinates, refer to the storage unit that stores the charge value of each atomic model in the first molecular model A potential calculation unit for calculating a value of the potential at the point;
Based on the value of the potential at the point calculated by the potential calculation unit, an arrangement point where the first molecular model and the second molecular model forming the solution model are combined is determined from the point group. A decision unit to
A calculation support apparatus characterized by comprising:
空間座標上に配置される第1の分子モデルを覆う面に設定された点群の点ごとに、前記第1の分子モデル内の各原子モデルの電荷の値を記憶する記憶部を参照して、前記点における電位の値を算出し、
前記点群の中から、算出した前記点における前記電位の値に基づいて、前記第1の分子モデルと溶体モデルを形成する第2の分子モデルが結合する配置点を決定する、
処理を実行することを特徴とする計算支援方法。 Computer
For each point of the point group set on the surface covering the first molecular model arranged on the spatial coordinates, refer to the storage unit that stores the charge value of each atomic model in the first molecular model , Calculate the potential value at the point,
From the point group, based on the value of the potential at the calculated point, determine a placement point where the first molecular model and a second molecular model that forms a solution model are combined.
A calculation support method characterized by executing processing.
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