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HSPiP Hansen Solubility Parameter in Practice(HSPiP)HSP統合ソフトの本家HP

ハンセン溶解度パラメータ・ソフトウエアー(HSPiP)の購入方法とインストール

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21-Dec-2015

ピリカで化学

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)アプリケーション・ノート(基礎、応用方法の解説)

2009.8.13

HSPiP Team Senior Developer, もと非常勤講師 山本博志

 

(内容については注意深く作業を行っていますが、内容の間違い等による、いかなる損害に対してもpirkaは一切の責任は負いません。自己責任でご利用ください。)

HSPiPの日本でのユーザーサポートはアボット先生から頼まれているので山本が行います。HSPiPの日本ユーザーのリストは自分の所に自動的に送られてきます。中身に関する、質問、疑問、バグレポートは購入の際に登録したメールアドレスからお願いします。(あくまでも好意でやっている事で、「マニュアルの何ページに書いてあるか教えろ」「メールでは埒があかないので電話番号を教えろ」など高圧的に要求する方へはサポートをしません。あしからず。)

HSPiP Team

HSPiP開発チーム:Dr. Hansen (left), Prof. Abbott (center), Dr. Yamamoto(right)

開発を行っているのは、この3人だけで、営業も支店もテクニカル・サービスもありません。購入の前にデモを見たいと言うメールを頂きますが、日本でデモを見ることの出来る場所はありません。市販のソフトウエアーと考えるより、かなりアカデミックなソフトウエアーだとお考えください。

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)

ハンセンの溶解度パラメータ(HSP)は、ある物質がある物質にどのくらい溶けるのかを示す溶解性の指標です。ヒルデブランドのSP値と異なり、溶解性を多次元のベクトルで表し、そのベクトルが似ているもの同士は溶解性が高いと判断します。”似たものは似たものを溶かす”、”似たものは似た所にいたがる”というのがHSPの基本です。このベクトルは[分散項、極性項、水素結合項]で表されます。分散項はファンデルワールスの力、極性項はダイポール・モーメントの力、水素結合項は水、アルコールなどが持つ力です。(さらに水素結合項をドナー、アクセプターに分割すると4次元になります。)


”似たものは似たものを溶かす”と言う単純な考え方で、ポリマー、医薬品などがどんな溶剤に溶けるか? 高分子の添加剤がどれだけポリマー中に居やすいか? 匂い物質が鼻の嗅覚細胞にどのくらい溶けるか? 医薬品がレセプターにどのくらい溶けるか? ガスクロやHPLCの充填剤にどのくらい溶解しやすいか? 化粧品の皮膚への溶解性は?などを理解するのに役立っています。

HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)

HSPを効率的に扱えるように、ハンセン先生とアボット先生がHSPiPというWindows用のソフトウエアー、データベース、電子書籍の統合パッケージを開発されました。これを使うと溶解性に関する様々な疑問に答えてくれます。もちろん材料設計は溶解性だけで決まるほど単純ではありません。そこで、Y-MBという分子を自動的に分割し、様々な物性を推算する機能が付け加えられました。

このHSPiPユーザーフォーラムは、HSPiPのユーザー及び潜在ユーザーのために、利用方法など様々な情報を提供しています。

概要についてはこちらをお読みください。(2013.1.22)
機能についてはWhat Newをお読みください。
自分が使いたい化合物が計算できるかは使用できる官能基のリストで確認ください。
HSPiPの購入とインストール方法をまとめてあります。
他の会社はどんな使い方をしているのか? 特許をまとめてみました
HSPiP ver. 4から、パワーツールとしてHTML5のプログラムが付属します。どのような機能が追加されるか、開発中の機能にはどんなものがあるか? パワーツールのページヘお立ち寄りください

 

HSPiPの概要 2013.1.22

Ver.4の販売に合わせ、HSPiPの概要の記事をアップしました。購入すると、どんな事ができるのか、概要を知りたい場合はこちらをお読みください。

パワーツールのページ 2013. 12.23

HSPiPをさらに高度に利用したい方向けにパワーツールというHTML5で作られた”Webアプリ”が提供され始めました。新版、開発途中版はユーザーが自分でダウンロードしてご利用ください。IE/Edgeブラウザー利用者のため、アプリケーション・バージョンのパワーツールを試験的に提供を始めました。アンケートにお答え頂いたHSPiP利用者にはダウンロード・サイトのURLをメールにてお知らせします

 

HSPと化学工学 2012.8.2

HSPのデータベース構築と推算式の開発の紹介記事をアップしました。化学工学の中でのデータ処理、統計解析の必要性について、参考になればと思います。

特許に見るHSPの利用方法 2012.5.24

2008年12月にHSPiPが発売になり、日本での特許にどのくらいHSPが使われているのか、Hansen先生が知りたがっていたので調べてみた。取り敢えず、2009-現在のもの。徐々に日本の会社のものが増えているようだ。分野としてはインクジェット関連が多い。

YouTubeで見つけたハンセン溶解度パラメータ関係のムービー 2013.9.27

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)の基礎

HSPの基礎的な考え方、使い方を解説する。初心者は目を通して頂きたい。
HSPは蒸発のエネルギーを
1.分散エネルギ(dD; Dispersion Energy)
2.分極エネルギー(dP: Polar Energy)
3.水素結合エネルギー(dH: Hydrogen Bonding Energy)
の3つに分け、それを3次元ベクトルとして扱う。3次元SP値とかも呼ばれる。

HSP応用技術

HSPは単なる溶解性の指標だけではない重要な指標だ。ある物質の分子間相互作用を考えた時に、重要なのは
1.ファンデルワールス相互作用(dD)
2.静電相互作用(dP)
3.水素結合作用(dH)
それ以外にも、π-πスタッキング相互作用、配位結合、電荷移動相互作用などがある。HSPでは3番以降をdHに組み込んでしまっているが、それでも分子間相互作用に関することには、うまく使うと色々な事ができる。

ポリマー

HSPが使われる一番メインの領域は高分子の溶媒探索、ポリマー同士の混合、添加剤の処方設計だろう。溶解、膨潤や混合を考えるときには、溶解度パラメータの3次元のベクトルと、ハンセンの球(Sphere:溶解、膨潤、混合がおきる溶媒を3次元にプロットすると球を描く)が重要になってくる。

医薬品、香り,化粧品,味

最近、目立って利用が進んでいるのがこれらの領域の研究だ。HSPが全てでは無いだろうが、重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある。自己組織化ニューラルネットワーク法(SOM法)を使った解析など新たな取組を紹介していく。

環境、溶媒設計

環境問題と溶媒設計は古くからHSPによって検討されてきた。YMBとあわせて利用価値が増大している。YMBの推算結果の検証等もここで行う。

YMB

ある溶媒を使いこなす場合に、SP値だけで設計できることは少ない。HSPiPに搭載されているYMBという物性推算機能を使うと様々な物性値が得られる。またそうして得られた物性値を組み合わせると、自分でやりたいことができるようになる。そのやり方については自分でやってみようで解説する。

分析

HPLCやガスクロのリテンションタイムは充填剤への溶解性、脱離性で考えることができる。NMR溶媒に溶けにくいものを、どう混合溶媒を設計するか? HSPが有効であろう。

FFE

FFEは化粧品の処方を最適化するプログラムだ。有効成分を最大限溶解させるには? その皮膚への移行を最適化するには? などが検討できる。その根本原理にはハンセンの溶解度パラメータが使われている。製品体系としては別物でFFE単体で販売される。

その他

その他、無機物の解析例などを紹介する。HSPは、画家の使う油絵の具(ポリマー、顔料、溶媒)の溶媒を、毒性の低いものに変えるときにどうしたら合理的にシステム設計できるか、というのが出発点だ。顔料、カーボンブラック、グラフェン、フラーレン様々な分野へ応用されている。

自分でやってみよう(新しいプログラム)

HSPiPを使えばそれなりに色々なことができる。しかしHSPiPの吐き出すデータを高度に利用するとさらに色々なことができる。それは自分のやっている仕事は自分が一番良く知っているから可能になる。それをお手伝いする方法を解説しよう。

Y-MBの新版を使ってできることもここで扱う。

HSP用のJAVAのプログラム

こちらのJAVAのページは、お使いのブラウザーにJAVAのJREがインストールされ、使用が可能になっている必要があります。iOSでは動きません。Andoroidでは試したことがありません。フィードバックをお願いします。

Sphereを見るHTML5のプログラム

Sphere(球)というのは、ある溶質を溶解する溶媒は、ハンセンの溶解度パラメータが似ていて、それを3次元空間にプロットすると球を構成するという、ハンセン先生が考えた理論です。

その際(1967年)には上のような装置を組み、溶媒のHSP(ハンセンの溶解度パラメータ)の位置に溶媒名を書いたタグを付けて、溶解したものとしなかったものを色分けして、検討したそうです。

 

その他の記事

化学工業社、化学工業2010年3月号より2011年2月号まで8回、基礎と応用の記事を書きました。その題目

HSPiPに付属の電子書籍のタイトルと簡単な説明

HSPiP更新履歴

HSPiPはこんなメンバーで開発を行なっています

よくある質問

徒然に日々の研究など。HSPiPの更新情報などもお届けします。

 

ピリカで化学

YMBに搭載されている物性推算式はPirikaで開発されたものが転用されている。その基礎を理解したいのであればこちらを参照して頂きたい。

2011.12.2

化学工学をやている方からメールを頂いた。Pirikaの物性推算のフルバージョンを使いたい場合に、どうしたらいいかというものだ。現在市販されているソフトウエアーでPirikaの物性推算式が搭載されているのはHSPiPだけだ。

このソフトウエアーのY-MB画面で分子の構造をSmilesの構造式で入力すると、プログラムが原子団に分割され、様々な物性値が計算される。マニュアルをきちんと読んだ方はご存知だろうが、結果はクリップボードへコピーされているので表計算ソフトなどへペーストして使うことができる。

計算される物性値は以下のものだ。

dD dP dH dHD/A :ハンセンの溶解度パラメータ
MVol :分子体積
SMILES :Smilesの構造式
Formula :分子式
MWt :分子量
Density :密度
MPt :融点
BP :沸点
RI :屈折率
VP@25°C :25℃の蒸気圧
RER :相対揮発度
ExpA ExpB :膨張係数
LogOHR :OHラジカルとの反応性
MIR :カーターMIR
LogKow :オクタノール/水分配比率(logP)
LogS :水への溶解度
LogKsoil :土への分配係数
AA AB AC:アントワン定数
Tc Pc Vc :臨界定数
Visc@25°C:粘度

 

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