(57)【要約】【課題】相分離構造を有するポリマーの設計を効果的に支援するプログラム。【解決手段】コンピュータを、モノマーを組み合わせることによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部、モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベース、セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、モノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部、複数種類のセグメントを接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、各セグメントの分子量を用いてポリマーの分子量を計算するポリマー計算部、及び計算されたポリマーの分子量をポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部として機能させるポリマー設計支援プログラム。【選択図】図１
2006127317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーの設計を支援するポリマー設計支援プログラムであって、コンピュータを、
モノマーを組み合わせることによって、前記ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部、
前記モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベース、
前記セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、組み合わせられたモノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部、
複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部、
前記ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量を用いて前記ポリマーの分子量を計算するポリマー計算部、及び
前記ポリマー計算部によって計算された前記ポリマーの分子量を、前記ポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部
として機能させるポリマー設計支援プログラム。
【請求項２】
前記コンピュータを、更に、
構造が定義された前記ポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納するセグメントリスト格納部、及び
前記全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納するカイ・パラメータ格納部として機能させる請求項１に記載のポリマー設計支援プログラム。
【請求項３】
前記コンピュータを、更に、
複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量に対応付けて予め格納する基データベース、
複数種類の前記基を接続することによって前記モノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示するモノマー設計部、及び、
前記モノマー設計画面上で前記複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量を前記基データベースから読み出して合計することにより、前記モノマーの分子量を計算するモノマー計算部として機能させ、
前記モノマー・データベースは、前記モノマー計算部によって計算されたモノマーの分子量を更に格納する、請求項２に記載のポリマー設計支援プログラム。
【請求項４】
前記基データベースは、更に、前記基の凝集エネルギーおよびモル体積を前記基に対応付けて予め格納しており、
前記モノマー計算部は、更に、前記モノマー設計画面上で接続された前記基の凝集エネルギーおよび前記モル体積を前記基データベースから読み出して、当該モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を算出し、
前記セグメント計算部は、更に、前記ポリマーを構成するセグメントが設定された場合に、当該セグメントに組み合わせられたモノマーの前記凝集エネルギーおよび前記モル体積に基づいて、前記カイ・パラメータ格納部に格納されている前記セグメント間のχパラメータを算出する、請求項３に記載のポリマー設計支援プログラム。
【請求項５】
前記モノマー設計部は、更に、前記基の空いている手に水素をつけるか、または当該手をイオンの状態にするかの選択を受け付け、
前記モノマー計算部は、更に、前記基の空いている手に水素が付けられたか、または当該手をイオンの状態にされたかによって、前記モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を修正する、請求項４に記載のポリマー設計支援プログラム。
【請求項６】
前記モノマー設計部は、更に、定義された前記モノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示された場合に、空いている手があるか否かを判断し、空いている手があると判断した場合に、当該手に水素を付けるか、または当該手をイオン基にするかを利用者に問い合わせる、請求項５に記載のポリマー設計支援プログラム。
【請求項７】
ポリマーの相分離構造をシミュレートするポリマー・シミュレーション装置であって、
モノマーを組み合わせることによって、前記ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部と、
前記モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベースと、
前記セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、組み合わせられたモノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部と、
複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部と、
前記ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量を用いて前記ポリマーの分子量を計算する、ポリマー計算部と、
前記ポリマー計算部によって計算された前記ポリマーの分子量を、前記ポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部と、
構造が定義された前記ポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納するセグメントリスト格納部と、
前記全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納するカイ・パラメータ格納部と、
前記セグメントリスト格納部に格納された前記セグメントのリスト、および前記カイ・パラメータ格納部に格納された前記各セグメント間のχパラメータを用いて、前記ポリマーの相分離構造をシミュレートするシミュレート部と
を備えたポリマー・シミュレーション装置。
【請求項８】
複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量に対応付けて予め格納する基データベースと、
複数種類の前記基を接続することによって前記モノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示するモノマー設計部と、
前記モノマー設計画面上で前記複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量を前記基データベースから読み出して合計することにより、前記モノマーの分子量を計算するモノマー計算部と
を更に備え、
前記モノマー・データベースは、前記モノマー計算部によって計算されたモノマーの分子量を更に格納する、請求項７に記載のポリマー・シミュレーション装置。
【請求項９】
前記基データベースは、更に、前記基の凝集エネルギーおよびモル体積を前記基に対応付けて予め格納しており、
前記モノマー計算部は、更に、前記モノマー設計画面上で接続された前記基の凝集エネルギーおよび前記モル体積を前記基データベースから読み出して、当該モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を算出し、
前記セグメント計算部は、更に、前記ポリマーを構成するセグメントが設定された場合に、当該セグメントに組み合わせられたモノマーの前記凝集エネルギーおよび前記モル体積に基づいて、前記セグメント間のχパラメータを算出する、請求項８に記載のポリマー・シミュレーション装置。
【請求項１０】
前記モノマー設計部は、更に、前記基の空いている手に水素をつけるか、または当該手をイオンの状態にするかの選択を受け付け、
前記モノマー計算部は、更に、前記基の空いている手に水素が付けられたか、または当該手をイオンの状態にされたかによって、前記モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を修正する、請求項９に記載のポリマー・シミュレーション装置。
【請求項１１】
前記モノマー設計部は、更に、定義された前記モノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示された場合に、空いている手があるか否かを判断し、空いている手があると判断した場合に、当該手に水素を付けるか、または当該手をイオン基にするかを利用者に問い合わせる、請求項９に記載のポリマー・シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーの設計を支援するポリマー設計支援プログラム、及びポリマーの相分離構造をシミュレートするポリマー・シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Edwardsの平均場理論を用いて高分子の界面構造、及び界面物性を計算する動的平均場シミュレータが知られている。このシミュレータが計算する高分子の界面構造、及び界面物性とは、例えば分子吸脱着、ミセル化、ミクロ相分離構造、及びマクロ相分離構造である。このシミュレータは、ＳＣＦ（Ｓｅｌｆ  Ｃｏｎｓｉｓｔａｎｔ  Ｆｉｅｌｄ）理論に基づいた静的計算及び動的計算を実行する。当該シミュレータの計算対象は、１０ｎｍから１００ｎｍ（１ｎｍ＝１０−９ｍ）オーダーの現象であって、１０−８秒から１秒程度の時間である。
【０００３】
ナノ・マイクロスケールの解析対象は、空間スケール及び解析対象物理量が多様なので、物理量が異なる複数種類の入出力データを共通の書式で記述するファイル形式が用いられる。このファイル形式は、ＵＤＦ（Ｕｓｅｒ  Ｄｉｆｉｎａｂｌｅ  Ｆｏｒｍａｔ）型式と呼ばれる。
【０００４】
ポリマーの構造を仮想的に定義して、界面構造及び界面物性を上記シミュレータで解析する場合、仮想的に定義したポリマーの構造と、モル体積などの物性値とをＵＤＦ形式で記述した入力ファイルを作成し、動的平均場シミュレータに入力する（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】「ＯＣＴＡ  ＦＡＱ」、ＯＣＴＡ、インターネット、２００４年１０月５日検索、＜URL：ｈｔｔｐ：／／ｏｃｔａ．ｊｐ／ＯＣＴＡ／ｆａｑ＿ｊｐ．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＵＤＦ形式に従った入力ファイルの作成は、初心者には困難であるという課題があった。例えば、利用者は、ＵＤＦ形式の項目毎にモル体積等の物性値を入力する。この場合、入力するモル体積などの物性値が、仮想的に定義したポリマー構造に適切に対応するか否かの判断が困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することを目的として、本発明の第１の形態においては、ポリマーの設計を支援するポリマー設計支援プログラムであって、コンピュータを、モノマーを組み合わせることによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部、モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベース、セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、組み合わせられたモノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部、複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量を用いてポリマーの分子量を計算するポリマー計算部、及びポリマー計算部によって計算されたポリマーの分子量を、ポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部として機能させるポリマー設計支援プログラムが提供される。
【０００７】
上記のプログラムは、コンピュータを更に、構造が定義されたポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納するセグメントリスト格納部、及び全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納するカイ・パラメータ格納部として機能させてもよい。
【０００８】
上記のプログラムは、コンピュータを更に、複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量に対応付けて予め格納する基データベース、複数種類の基を接続することによってモノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示するモノマー設計部、及びモノマー設計画面上で複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量を基データベースから読み出して合計することにより、モノマーの分子量を計算するモノマー計算部として機能させ、モノマー・データベースは、モノマー計算部によって計算されたモノマーの分子量を更に格納してもよい。
【０００９】
上記のプログラムは、基データベースに、更に、基の凝集エネルギーおよびモル体積を基に対応付けて予め格納させ、モノマー計算部に、更に、モノマー設計画面上で接続された基の凝集エネルギーおよびモル体積を基データベースから読み出して、当該モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を算出し、セグメント計算部に、更に、ポリマーを構成するセグメントが設定された場合に、当該セグメントに組み合わせられたモノマーの凝集エネルギーおよびモル体積に基づいて、カイ・パラメータ格納部に格納されているセグメント間のχパラメータを算出させてもよい。
【００１０】
上記のプログラムは、モノマー設計部に、更に、基の空いている手に水素をつけるか、または当該手をイオンの状態にするかの選択を受け付けさせ、モノマー計算部に、更に、基の空いている手に水素が付けられたか、または当該手をイオンの状態にされたかによって、モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を修正させてもよい。
【００１１】
上記のプログラムは、モノマー設計部に、更に、定義されたモノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示された場合に、空いている手があるか否かを判断させ、空いている手があると判断した場合に、当該手に水素を付けるか、または当該手をイオン基にするかを利用者に問い合わせる表示を行わせてもよい。
【００１２】
本発明の第２の形態によれば、ポリマーの相分離構造をシミュレートするポリマー・シミュレーション装置は、モノマーを組み合わせることによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示するセグメント設定部と、モノマーの分子量を予め格納するモノマー・データベースと、セグメント設定画面上で複数のモノマーが組み合わせられた場合に、組み合わせられたモノマーの分子量を前記モノマー・データベースから読み出して、当該セグメントの分子量を計算するセグメント計算部と、複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示するポリマー設計部と、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量を用いてポリマーの分子量を計算する、ポリマー計算部と、ポリマー計算部によって計算されたポリマーの分子量を、ポリマーの構造と共に表示するポリマー情報表示部と、構造が定義されたポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納するセグメントリスト格納部と、全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納するカイ・パラメータ格納部と、セグメントリスト格納部に格納されたセグメントのリスト、およびカイ・パラメータ格納部に格納された各セグメント間のχパラメータを用いて、ポリマーの相分離構造をシミュレートするシミュレート部とを備えたポリマー・シミュレーション装置が提供される。
【００１３】
上記のポリマー・シミュレーション装置は、複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量に対応付けて予め格納する基データベースと、複数種類の基を接続することによってモノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示するモノマー設計部と、モノマー設計画面上で複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量を基データベースから読み出して合計することにより、モノマーの分子量を計算するモノマー計算部とを更に備え、モノマー・データベースは、モノマー計算部によって計算されたモノマーの分子量を更に格納してもよい。
【００１４】
上記のポリマー・シミュレーション装置において、基データベースは、更に、基の凝集エネルギーおよびモル体積を基に対応付けて予め格納しており、モノマー計算部は、更に、モノマー設計画面上で接続された基の凝集エネルギーおよびモル体積を基データベースから読み出して、当該モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を算出し、セグメント計算部は、更に、ポリマーを構成するセグメントが設定された場合に、当該セグメントに組み合わせられたモノマーの凝集エネルギーおよびモル体積に基づいて、セグメント間のχパラメータを算出してもよい。
【００１５】
上記のポリマー・シミュレーション装置において、モノマー設計部は、更に、基の空いている手に水素をつけるか、または当該手をイオンの状態にするかの選択を受け付け、モノマー計算部は、更に、基の空いている手に水素が付けられたか、または当該手をイオンの状態にされたかによって、モノマーの凝集エネルギーおよびモル体積を修正してもよい。
【００１６】
上記のポリマー・シミュレーション装置において、モノマー設計部は、更に、定義されたモノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示された場合に、空いている手があるか否かを判断し、空いている手があると判断した場合に、当該手に水素を付けるか、または当該手をイオン基にするかを利用者に問い合わせる表示を行ってもよい。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１９】
図１は、本実施形態のポリマー・シミュレーション装置１００の機能構成を示す。ポリマー・シミュレーション装置１００は、仮想的なポリマー構造のモデリングを支援すると共に、モデリングされたポリマーの界面特性を動的平均場シミュレータで計算するための入力ファイルの生成を支援する。動的平均場シミュレータは、モデリングされたポリマーの界面特性の一例として、ポリマーの相分離構造をシミュレートする。
【００２０】
ポリマー・シミュレーション装置１００は、モデリング部１０、ユーザ入力部７２、セグメント計算部２０、ポリマー計算部４０、ポリマー情報表示部５０、ポリマー・データベース６０、カイ・パラメータデータベース６２、セグメント・データベース６４、入力ファイル生成部９２、及びシミュレート部９０を備える。モデリング部１０は、モノマーを複数繰り返すことによって、ポリマーを構成するセグメントを設定するセグメント設定画面を表示する。ユーザ入力部７２は、セグメント設定画面に応じてユーザの入力を受け付ける。セグメント計算部２０は、セグメント設定画面上でモノマーの繰り返し数が設定された場合に、モノマーの分子量、モル体積、及び凝集エネルギーに基づいて、当該セグメントの分子量、モル体積、及び凝集エネルギーを計算する。セグメント計算部２０は、算出したセグメントの分子量、モル体積、及び凝集エネルギーをセグメント・データベース６４に格納する。
【００２１】
モデリング部１０は、複数種類のセグメントを画面上で接続することによってポリマーの構造を定義する、ポリマー設計画面を表示する。ポリマー計算部４０は、ポリマー設計画面上でセグメントが接続された場合に、接続された各セグメントの分子量をセグメント・データベース６４から読み出してポリマーの分子量を計算する。ポリマー情報表示部５０は、ポリマー計算部４０によって計算されたポリマーの分子量などの物性値を、ポリマーの構造と共に表示する。これにより利用者は、仮想的にモデリングしたポリマーの構造とポリマー計算部４０で計算されたポリマーの物性値との対応をポリマー情報表示部５０において容易に確認することができる。従って、シミュレート部９０に入力する入力ファイルを生成する場合に、モデリングによりイメージしたポリマー構造に基づいた入力ファイルが生成されることを視覚的に確認できる。なお、モデリング部１０は、本発明のモノマー設計部、セグメント設定部、及びポリマー設計部の一例である。
【００２２】
ポリマー・データベース６０は、モデリング部１０によって構造が定義されたポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストを格納する。ポリマー・データベース６０は、本発明のセグメントリスト格納部の一例である。セグメント計算部２０は、セグメント・データベース６４に格納されているセグメントのすべての組み合わせについて、セグメント間のχパラメータを算出する。セグメント計算部２０は、モデリング部１０によるセグメントの設定が終わった時点で、各種セグメント間のχパラメータを計算する。あるいは、モデリング部１０において新たなセグメントが設定される度に、既に設定されているセグメントとの間のχパラメータを計算していてもよい。
【００２３】
セグメント計算部２０は、セグメント毎の凝集エネルギー及びモル体積と、ユーザによって入力される温度と、ユーザによって選択されるセグメントのモル体積（以下、基準モル体積という）とに基づいて、セグメント間のカイ・パラメータを算出する。カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント計算部２０によって算出されたカイ・パラメータをセグメントの組み合わせに対応付けて格納する。
【００２４】
ポリマー・シミュレーション装置１００は、さらに基データベース６６、モノマー・データベース６５、及びモノマー計算部８０を備える。基データベース６６は、複数種類の基のそれぞれを、当該基の分子量、凝集エネルギー、及びモル体積に対応付けて予め格納する。モデリング部１０は、複数種類の基を画面上で接続することによってモノマーの構造を定義するモノマー設計画面を表示する。モノマー計算部８０は、モノマー設計画面上で複数の基が接続された場合に、それぞれの基の分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を基データベース６６から読み出して合計することにより、モノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を計算する。モノマー・データベース６５は、モノマー計算部８０によって計算されたモノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を格納する。モノマー・データベース６５は、本発明のモノマー分子量格納部の一例である。セグメント計算部２０は、モデリング部１０によって複数のモノマーが組み合わせられた時に、組み合わせられたモノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積をモノマー・データベース６５から読み出して、セグメントの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を計算する。セグメント計算部２０は、算出したセグメントの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積をセグメント・データベース６４に格納する。
【００２５】
入力ファイル生成部９２は、ポリマーの相分離構造を計算するために使用するデータをカイ・パラメータデータベース６２及びポリマー・データベース６０から取得し、取得したデータからＵＤＦ形式の入力ファイルを生成する。当該入力ファイルは、ポリマー・データベース６０に格納されているセグメントのリストと、各セグメント間のχパラメータを示す。シミュレート部９０は、入力ファイル生成部９２からＵＤＦ形式の入力ファイルを取得し、入力ファイルが示すセグメントのリストとセグメント間のχパラメータとを用いて、ポリマーの相分離構造をシミュレートする。以上の構成により、ポリマー・シミュレーション装置１００は、仮想的なポリマー構造を容易に定義できると共に、定義されたポリマー構造に基づいて、ポリマーの相分離構造を解析するために使用するデータをシミュレート部９０に容易に入力することができる。従って、所望の相分離構造を有するポリマーの設計を効果的に支援することができる。
【００２６】
図２及び図３は、それぞれ基データベース６６及びモノマー・データベース６５のデータフォーマットの一例を示す。基データベース６６は、基の分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を、複数種類の基のそれぞれに対応付けて予め格納する。モノマー・データベース６５は、モノマー計算部８０によって計算されたモノマーの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を、複数種類のモノマーのそれぞれに対応付けて格納する。
【００２７】
図４及び図５は、それぞれセグメント・データベース６４及びポリマー・データベース６０のデータフォーマットの一例を示す。セグメント・データベース６４は、セグメント計算部２０が算出したセグメントの分子量、凝集エネルギー、及びモル体積を、複数種類のセグメントのそれぞれに対応付けて格納する。セグメント・データベース６４は、さらにセグメントに含まれるモノマーの種類と、モノマー数（モノマーの繰り返し数）をセグメントに対応付けて格納してもよい。ポリマー・データベース６０は、モデリング部１０によって構造が定義されたポリマーの構造と、当該ポリマーに用いられた全ての種類のセグメントのリストとを格納する。ポリマー・データベース６０は更に、ポリマー計算部４０が算出するポリマーの分子量を、モデリング部１０で定義されたポリマーに対応付けて格納する。
【００２８】
図６は、カイ・パラメータデータベース６２のデータフォーマットの一例を示す。カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント計算部２０によって算出される全ての種類のセグメント間のχパラメータを格納する。例えば、カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント・データベース６４に格納されているすべてのセグメントのペアに対応付けて、カイ・パラメータを求める温度と、基準モル体積と、セグメント間のχパラメータとを格納する。
【００２９】
図７は、ポリマー設計画面２００の第１の例を示す。利用者は、ポリマー設計画面２００において複数種類のセグメントを接続することによってポリマーの構造を定義する。セグメントリスト表示部２１０には、複数種類のセグメントのリストが表示されている。セグメント構造表示部２２０は、セグメントリスト表示部２１０にリスト表示されているセグメントの構造を表示する。セグメント物性表示部２３０は、物性タブ２３２が選択されている場合に、セグメントリスト表示部２１０において選択されているセグメントの物性を表示する。利用者は、マウス及びキーボードなどのユーザ入力部７２を介してセグメントリスト表示部２１０から任意のセグメントを選択し、ポリマー構造定義画面２４０にドラッグ・アンド・ドロップすることにより、ポリマーの構造を設計する。
【００３０】
図８から図１４は、モノマー、セグメント、及びポリマーを順にモデリングし、シミュレート部９０への入力ファイルを生成するまでの画面表示の例である。また、図１５から図１８は、ポリマー・シミュレーション装置１００においてモノマー、セグメント、及びポリマーを順にモデリングし、シミュレーションを実行する場合のフローチャートを示す。以下、図８から図１４の画面表示と図１５から１８のフローチャートを併せて参照しながらポリマー・シミュレーション装置１００の動作を説明する。
【００３１】
まず、図８、図１５、及び図１６を参照してモノマー・モデリング（Ｓ１００）のフローを説明する。図８は、モノマー設計画面３００の一例を示す。利用者は、モノマー設計画面３００におけるウィンドウ３０２から複数種類の基をウィンドウ３０４にドラッグ・アンド・ドロップして接続することにより、モノマーの構造を定義する（Ｓ１０２）。モノマー計算部８０は、モノマー設計画面３００で接続された基のそれぞれの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積を基データベース６６から読み出し、それぞれの物性値を接続された基同士で加算することにより、モノマーの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積を計算する（Ｓ１０４）。
【００３２】
その後、モデリング部１０は、定義されたモノマーの構造を示す構造データを保存すべき旨が利用者によって指示されたか否かを判断する（Ｓ１０６）。構造データを保存すべき旨が指示されていないと判断すると（Ｓ１０６：Ｎｏ）、ステップ１０２に戻り、モノマー構造の定義を継続する。一方、構造データを保存すべき旨が指示されたと判断すると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、次にモノマー設計画面３００に表示されているモノマーに空いている手、すなわち未接続部があるか否かを判断する（Ｓ１０８）。そして、未接続部があると判断すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、モデリング部１０は、当該未接続部に水素を接続するか、または当該未接続部をイオンの状態にするかを、利用者に問い合わせる表示を行い、利用者の選択を受け付ける（Ｓ１１０）。
【００３３】
モノマー計算部８０は、ステップ１１０において、基の未接続部に水素を接続する選択がされたか、または当該未接続部をイオンの状態する選択がされたかによって、ステップ１０４で算出したモノマーの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積を修正する（Ｓ１１１）。ステップ１０８において、未接続部がないと判断すると、モノマー計算部８０は、ステップ１０４で算出したモノマーの分子量、凝集エネルギー、およびモル体積をモノマー・データベース６５に格納する（Ｓ１１２）。以上でモノマー・モデリング（Ｓ１００）を終了する。
【００３４】
次に、図９、図１５、及び図１７を参照してセグメント設定（Ｓ２００）のフローを説明する。図９は、セグメント設定画面４００の一例を示す。まず、セグメント設定画面４００においてボタン４０２を押すと、モノマーファイル選択画面が表示される。ユーザによって読み込むモノマーファイルが選択されると、モデリング部１０は、モノマー・データベース６５に保存されたモノマーの情報を読み込む。利用者は、モノマーを複数接続することによって、ポリマーを構成するセグメントを設定する（Ｓ２０２）。設定されたセグメントは、セグメントリスト表示部２１０にリスト表示される。セグメントが含むモノマーの数は、セグメント物性表示部２３０において設定する。セグメント物性表示部２３０に表示される設定値は、ユーザによる変更が可能である。
【００３５】
次に図１０、及び図１１を参照する。図１０は、セグメント情報取得画面４２０の一例を示す。図１１は、セグメント物性表示画面４４０の一例を示す。セグメント情報取得画面４２０において、原子団タブ４２４を選択すると、セグメントに含まれる基が一覧表示される。基の物性値を示すデータが基データベース６６から選択された後、セットボタン４２２が押されると、セグメント計算部２０は基毎のモル体積及び凝集エネルギーを取得して表示する。
【００３６】
セグメント計算部２０は、基毎のモル体積及び凝集エネルギーからセグメント全体のモル体積及び凝集エネルギーを計算する。セグメント物性表示画面４４０において、物性タブ２３２が選択されると、セグメント物性表示部２３０にセグメント計算部２０が計算したセグメント全体のモル体積及び凝集エネルギーが表示される（Ｓ２０４）。セグメント計算部２０は、モノマーのモル体積、及び凝集エネルギーをモノマー・データベース６５から読み出して、読み出した物性値をモノマーの数だけ加算又は積算することにより、セグメントの凝集エネルギー、およびモル体積を計算してもよい。
【００３７】
次に、セグメント計算部２０は、セグメント間のχパラメータを計算する（Ｓ２０６）。図１２は、カイ・パラメータ計算画面４６０の一例を示す。カイ・パラメータ計算画面４６０は、セグメント・ペア表示画面４６１と、温度設定部４６２と、基準モル体積設定部４６４と、χパラメータ表示部４６８とを有する。セグメント・ペア表示画面４６１は、セグメント・データベース６４に格納されているすべてのセグメントの組み合わせを表示する。温度設定部４６２は、χパラメータを計算する温度の設定を受け付ける。基準モル体積設定部４６４は、χパラメータを計算する基準モル体積の設定を受け付ける。
【００３８】
セグメント計算部２０は、セグメント・ペア表示画面４６１でセグメントの組み合わせが選択され、さらに温度及び基準モル体積が設定された状態で計算ボタン４６６が押された場合に、セグメント毎の凝集エネルギー及びモル体積をセグメント・データベース６４から読み出す。そして、読み出した凝集エネルギー及びモル体積と、設定された温度及び基準モル体積とに基づいて、セグメント間のカイ・パラメータを算出する（Ｓ２０６）。カイ・パラメータ計算画面４６０は、セグメント計算部２０によって算出されたセグメント間のχパラメータの計算結果をχパラメータ表示部４６８に表示する。カイ・パラメータデータベース６２は、セグメント計算部２０によって算出されたカイ・パラメータをセグメントの組み合わせに対応付けて格納する（Ｓ２０８）。以上でセグメント設定フロー（Ｓ２００）を終了する。
【００３９】
次に、図１３，図１４、及び図１８を参照してポリマー・モデリング（Ｓ３００）のフローを説明する。図１３は、ポリマー設計画面２００の第２の例を示す。図１８は、図１５のポリマー・モデリングステップ（Ｓ３００）の詳細を示す。ポリマー・モデリングステップ（Ｓ３００）は、セグメント設定フロー（Ｓ２００）で設定されたセグメントを接続することによりポリマー構造を定義する。溶媒に用いるセグメントはポリマー・モデリングには使用しない。
【００４０】
ポリマー設計画面２００において、ポリマー定義ボタン２０２が押されると、ポリマー設計画面２００の下部にポリマー構造定義画面２４０が表示される。利用者は、セグメントリスト表示部２１０に表示されるセグメントリストから所望のセグメントをマウスで選択して、ポリマー構造定義画面２４０にドラッグ・アンド・ドロップすることにより、ポリマーの構造を定義する。ポリマー構造定義画面２４０にドロップされたセグメントには、他のセグメントを接続可能な手（未接続部）が表示される。他のセグメントを接続可能な手（未接続部）を有する複数のセグメントがポリマー構造定義画面２４０に表示されている場合、一のセグメントの手を他のセグメントの手にドラッグ・アンド・ドロップすることにより、当該手同士が接続される。
【００４１】
次に、入力ファイル作成ボタン２４２が押されると、ポリマー計算部４０は、ポリマーの物性値を計算する（Ｓ３０４）。例えば、ポリマー構造定義画面２４０で接続された各セグメントの分子量をセグメント・データベース６４から読み出して加算することにより、ポリマー構造定義画面２４０に表示されているポリマーの分子量を計算する。ポリマー・データベース６０は、定義されたポリマーの構造とポリマー計算部４０で計算されたポリマーの物性値とを格納する（Ｓ３０８）。例えば、ポリマーの定義に用いられている全ての種類のセグメントのリストを格納する。以上でポリマー・モデリング（Ｓ３００）のフローを終了する。なお、ポリマー・モデリングを完了した後でもセグメントの物性値、及びセグメント間のχパラメータは変更可能である。
【００４２】
図１４は、入力ファイル作成画面２５０の一例を示す。入力ファイル生成部９２は、入力ファイル作成ボタン２４２が押された場合に、シミュレート部９０によるシミュレーションの解析条件を入力ファイル作成画面２５０に入力するように要求する。シミュレーションの解析条件とは、例えばシミュレーションの最大繰り返し数及び収束値などの計算パラメータである。これらの解析条件が入力された後に、作成ボタン２５２が押されると、入力ファイル生成部９２は、ポリマー・データベース６０に格納されているポリマーの情報と入力された解析条件とを用いて、動的平均場シミュレータ用の入力ファイルをＵＤＦ形式で生成する（Ｓ４００）。
【００４３】
シミュレート部９０は、シミュレート部９０が生成した入力ファイルに基づいて、ポリマーの相分離構造のシミュレーションを実行し（Ｓ５００）、シミュレーション結果を出力する（Ｓ６００）。シミュレート部９０は、ポリマーの相分離構造を出力する。相分離構造の例は、モデリングしたポリマーと溶媒とが２層に分離する状態、モデリングしたポリマーと溶媒とが交互に層をなすラメラ状態、モデリングしたポリマーと溶媒とが３層に分離し、中間の層は混ざり合っている状態、モデリングしたポリマーが溶媒中で粒状に分散するミセル状態、及びモデリングしたポリマーが溶媒中で柱状に分離するヘキサゴナル状態などである。以上で本フローは終了する。
【００４４】
図１９は、ポリマー・シミュレーション装置１００の機能を実現するコンピュータ５００の構成の一例を示す図である。本実施形態において、コンピュータ５００は、ハードディスクドライブ７１０に格納されているプログラムに基づいて、図１から図１８において説明したポリマー・シミュレーション装置１００の機能を実現する。
【００４５】
コンピュータ５００は、ＣＰＵ７００と、ＲＯＭ７０２と、ＲＡＭ７０４と、通信インターフェース７０６と、ハードディスクドライブ７１０と、フレキシブルディスクドライブ７１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４とを備える。ＣＰＵ７００は、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０４、ハードディスクドライブ７１０、フレキシブルディスク７２０、及び／又はＣＤ−ＲＯＭ７２２に格納されたプログラムに基づいて動作する。
【００４６】
これらのプログラムは、コンピュータ５００に、ユーザ入力部７２、モデリング部１０、ポリマー情報表示部５０、ポリマー計算部４０、セグメント計算部２０、モノマー計算部８０、基データベース６６、モノマー・データベース６５、セグメント・データベース６４、カイ・パラメータデータベース６２、ポリマー・データベース６０、入力ファイル生成部９２、及びシミュレート部９０の機能を実現させる。
【００４７】
フレキシブルディスクドライブ７１２は、フレキシブルディスク７２０からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４は、ＣＤ−ＲＯＭ７２２からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。また、プログラムは記録媒体から直接ＲＡＭに読み出されて実行されても、一旦ハードディスクドライブ７１０にインストールされた後にＲＡＭ７０４に読み出されて実行されてもよい。
【００４８】
更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良い。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。
【００４９】
プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭの他にも、ＤＶＤ、ＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、フラッシュメモリ、ＩＣカード、ミニチュアーカード等の半導体メモリー等を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。
【００５０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、仮想的なポリマー構造を容易に定義できると共に、定義されたポリマー構造に基づいて、ポリマーの相分離構造を解析するために使用するデータをシミュレータに容易に入力することができる。従って、所望の相分離構造を有するポリマーの設計を効果的に支援することができる。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態のポリマー・シミュレーション装置１００の機能構成を示すブロック図である。
【図２】基データベース６６のデータフォーマットの一例を示す。
【図３】モノマー・データベース６５のデータフォーマットの一例を示す。
【図４】セグメント・データベース６４のデータフォーマットの一例を示す。
【図５】ポリマー・データベース６０のデータフォーマットの一例を示す。
【図６】カイ・パラメータデータベース６２のデータフォーマットの一例を示す。
【図７】ポリマー設計画面２００の一例を示す。
【図８】モノマー設計画面３００の一例を示す。
【図９】セグメント設定画面４００の一例を示す。
【図１０】セグメント情報取得画面４２０の一例を示す。
【図１１】セグメント物性表示画面４４０の一例を示す。
【図１２】カイ・パラメータ計算画面４６０の一例を示す。
【図１３】ポリマー設計画面２００の他の例を示す。
【図１４】入力ファイル作成画面２５０の一例を示す。
【図１５】ポリマー・シミュレーション装置１００を用いて仮想的なポリマーをモデリングする場合のフローチャートを示す。
【図１６】図１５のモノマー・モデリングステップ（Ｓ１００）の詳細を示す。
【図１７】図１５のセグメント設定ステップ（Ｓ２００）の詳細を示す。
【図１８】図１５のポリマー・モデリングステップ（Ｓ３００）の詳細を示す。
【図１９】コンピュータ５００の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  モデリング部
２０  セグメント計算部
４０  ポリマー計算部
５０  ポリマー情報表示部
６０  ポリマー・データベース
６２ カイ・パラメータデータベース
６４  セグメント・データベース
６５   モノマー・データベース
６６  基データベース
７２  ユーザ入力部
８０   モノマー計算部
９０  シミュレート部
９２  入力ファイル生成部
１００  ポリマー・シミュレーション装置
２００  ポリマー設計画面
２１０   セグメントリスト表示部
２２０  セグメント構造表示部
２３０   セグメント物性表示部
２３２  物性タブ
２４０  ポリマー構造定義画面
２５０  入力ファイル作成画面
３００  モノマー設計画面
４００  セグメント設定画面
４２０  セグメント情報取得画面
４２４  原子団タブ
４４０  セグメント物性表示画面
４６０  カイ・パラメータ計算画面
５００   コンピュータ
７２０  フレキシブルディスク
７２２  ＣＤ−ＲＯＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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