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公開番号2025062083
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-11
出願番号2025017227,2022174381
出願日2025-02-05,2022-10-31
発明の名称回転半径算出装置、システム、方法およびプログラム
出願人株式会社リガク
代理人弁理士法人Kighs
主分類G01N 23/201 20180101AFI20250404BHJP(測定;試験)
要約【課題】動的に揺らぎを持つ構造をとる溶液中の高分子の回転半径の最終的な計算値として算出する回転半径算出装置、システム、方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】溶液中の高分子の回転半径を算出する回転半径算出装置であって、試料を測定して得られた実測のX線散乱プロファイルから複数の電子密度マップを生成する電子密度マップ生成部と、複数のボクセルサイズのそれぞれに対し、前記複数の電子密度マップに基づいて算出された分子の動的回転半径のプロットを第2のプロットとして作成し、前記第2のプロットの回帰直線でボクセルサイズがゼロとなる外挿値を前記分子の動的回転半径の最終的な計算値として算出する理論サイズ算出部を備える。
【選択図】図9

特許請求の範囲【請求項１】
溶液中の高分子の回転半径を算出する回転半径算出装置であって、
試料を測定して得られた実測のＸ線散乱プロファイルから複数の電子密度マップを生成する電子密度マップ生成部と、
複数のボクセルサイズのそれぞれに対し、前記複数の電子密度マップに基づいて算出された分子の動的回転半径のプロットを第２のプロットとして作成し、前記第２のプロットの回帰直線でボクセルサイズがゼロとなる外挿値を前記分子の動的回転半径の最終的な計算値として算出する理論サイズ算出部を備えることを特徴とする回転半径算出装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記複数の電子密度マップのそれぞれから算出された計算上のＸ線散乱プロファイルと前記実測のＸ線散乱プロファイルとの一致度を表す指標を算出する指標算出部と、
前記理論サイズ算出部は、前記複数の電子密度マップのそれぞれについて作成された前記算出された指標に対する分子の動的回転半径のプロットである第１のプロットに基づいて、前記第２のプロットを作成することを特徴とする請求項１記載の回転半径算出装置。
【請求項３】
複数のボクセルサイズのそれぞれに対し、前記複数の電子密度マップに基づいて算出された分子の動的回転半径は、前記第１のプロットにおける切片であることを特徴とする請求項２記載の回転半径算出装置。
【請求項４】
Ｘ線溶液散乱装置と、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転半径算出装置と、を備え、
前記回転半径算出装置は、前記Ｘ線溶液散乱装置で測定された前記溶液中の高分子のＸ線散乱プロファイルに基づいて前記溶液中の高分子の動的回転半径を算出することを特徴とするシステム。
【請求項５】
溶液中の高分子の回転半径の計算値を算出する回転半径算出方法であって、
試料を測定して得られた実測のＸ線散乱プロファイルから複数の電子密度マップを生成するステップと、
複数のボクセルサイズのそれぞれに対し、前記複数の電子密度マップに基づいて算出された分子の動的回転半径のプロットを作成するステップと、
前記プロットの回帰直線でボクセルサイズがゼロとなる外挿値を前記分子の動的回転半径の最終的な計算値として算出するステップと、を含むことを特徴とする回転半径算出方法。
【請求項６】
溶液中の高分子の回転半径の計算値を算出する回転半径算出プログラムであって、
試料を測定して得られた実測のＸ線散乱プロファイルから複数の電子密度マップを生成する処理と、
複数のボクセルサイズのそれぞれに対し、前記複数の電子密度マップに基づいて算出された分子の動的回転半径のプロットを作成する処理と、
前記プロットの回帰直線でボクセルサイズがゼロとなる外挿値を前記分子の動的回転半径の最終的な計算値として算出する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする回転半径算出プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液中の高分子の三次元電子密度マップを特定する三次元電子密度マップ特定装置、システム、方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
溶液中の生体高分子の観察方法については、研究が重ねられてきた。溶液中で自由で動いている状態の生体高分子にＸ線を当てるとスポットではなくリング状の散乱光が生じる。このような散乱光を検出し、得られた実測のＸ線散乱プロファイルから対象分子の三次元電子密度マップを得る技術が知られている（非特許文献１）。
【０００３】
非特許文献１記載の方法は、粒子を含む実空間の立方体の体積を、Ｎ×Ｎ×Ｎグリッドに離散化された立方体のボクセルで表し、試料から得られたＸ線散乱データに基づいて反復して構造因子を探索することで電子密度マップを算出している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Thomas D Grant, "Ab initio electron density determination directly from solution scattering data", Nature Methods volume 15, 29 January 2018, pages191-193
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１記載の方法では、複数の構造を平均化した電子密度マップしか得られない。そのため、リジッドな分子の形態を解析する場合、妥当な電子密度マップが算出されるが、フレキシブルな分子の場合、動的な分子の形態が平均化され本来得られるべき電子密度が算出されない。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、動的な揺らぎを持つ構造をとる溶液中の高分子の電子密度マップを再現できる電子密度マップ特定装置、システム、方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するため、本発明の電子密度マップ特定装置は、溶液中の高分子の電子密度マップを特定する電子密度マップ特定装置であって、試料を測定して得られた実測のＸ線散乱プロファイルから複数の電子密度マップを生成する電子密度マップ生成部と、前記複数の電子密度マップのそれぞれから算出された計算上のＸ線散乱プロファイルと前記実測のＸ線散乱プロファイルとの一致度を表す指標を算出する指標算出部と、前記算出された指標に基づいて前記複数の電子密度マップから代表の電子密度マップを選択する電子密度マップ選択部と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
（２）また、上記（１）記載の電子密度マップ特定装置においては、前記複数の電子密度マップのそれぞれについて、前記算出された指標に対する分子サイズを表すパラメータの第１のプロットを作成し、前記第１のプロットの相関の有無を判定する相関判定部をさらに備え、前記電子密度マップ選択部は、前記第１のプロットの相関が無い場合には、前記代表の電子密度マップを選択しないことを特徴としている。
【０００９】
（３）また、上記（２）記載の電子密度マップ特定装置においては、前記第１のプロットの相関が無い場合に、前記第１のプロットの分布を多変量解析する傾向解析部をさらに備え、前記電子密度マップ生成部は、前記第１のプロットの分布に傾向がある場合には条件を変えて前記複数の電子密度マップを生成することを特徴としている。
【００１０】
（４）また、上記（２）記載の電子密度マップ特定装置においては、前記相関判定部が、前記第１のプロットの相関が無い場合に、前記第１のプロットを作成し、前記電子密度マップ生成部は、ユーザの指示に基づく条件で前記複数の電子密度マップを生成することを特徴としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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