JP2022057611A - 積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】透気性が低く、且つ透湿性に優れる積層体を提供する。【解決手段】積層体１は、多孔質基材１１と、多孔質基材１１の少なくとも一方の面１１ａに設けられた透湿膜１２と、を備え、透湿膜１２は、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスから得られる溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムにおいて、負側の積分値を水に対する引力値、正側の積分値を水に対する斥力値とした場合の上記引力値が－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、且つ上記斥力値が３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である樹脂から形成される。【選択図】図１
Description
本開示は、積層体に関する。より詳細には、多孔質基材と、当該多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられた透湿膜とを備える積層体に関する。
従来、冷房や暖房の効果を損なわずに換気できる装置として、換気の際に給気と排気の間で熱交換を行う熱交換形換気装置が知られている。
熱交換形換気装置には、熱交換を行うための熱交換シートが用いられている。熱交換シートは、給気と排気とを物理的に分離する仕切り部材であり、給気と排気が交じり合わないようにするための透気性が低い性能（ガスバリア性）と、給気と排気の間で熱交換を行うための伝熱性が求められる。また、給気と排気との間で温度（顕熱）とともに湿度（潜熱）の交換も行う、全熱交換器で用いられる熱交換シート（全熱交換シート）は、さらに、高い透湿性を有することも求められる。
全熱交換器に用いられている熱交換シートとしては、例えば、潮解性のある塩化カルシウムや塩化リチウムや硫酸、水酸化ナトリウムなどの低分子化合物から形成された透湿膜を利用したものが考えられる。中でも、安全性の点から塩化カルシウムや塩化リチウムから形成された透湿膜が広く使用されている。しかしながら、潮解性を有する化合物や低分子化合物から形成された透湿膜は水に対する溶解性が高く、耐水性に劣るものであった。
全熱交換器に用いられている熱交換シートとしては、他に、多孔質基材と多孔質基材の表面及び内部に備える親水性高分子化合物とを有し、上記親水性高分子化合物は、第四級アンモニウム基とアミド基を有する化合物の重合体である全熱交換シート用仕切部材が知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献１に記載の、第四級アンモニウム基とアミド基を有する化合物の重合体を用いた親水性高分子化合物では、透湿性が不充分であった。特に、低温低湿度環境下での透湿性が不充分であった。
従って、本開示の目的は、透気性が低く、且つ透湿性に優れる積層体を提供することにある。
本開示の発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、多孔質基材と、上記多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられ、特定の樹脂から形成される透湿膜とを備えた積層体は、透気性が低く、且つ透湿性に優れることを見出した。本開示はこれらの知見に基づいて完成させたものに関する。
本開示は、多孔質基材と、上記多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられた透湿膜と、を備え、
上記透湿膜は、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスから得られる溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムにおいて、負側の積分値を水に対する引力値、正側の積分値を水に対する斥力値とした場合の上記引力値が－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、且つ上記斥力値が３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である樹脂から形成される、積層体を提供する。
上記透湿膜は、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスから得られる溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムにおいて、負側の積分値を水に対する引力値、正側の積分値を水に対する斥力値とした場合の上記引力値が－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、且つ上記斥力値が３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である樹脂から形成される、積層体を提供する。
上記樹脂は、（ｉ）下記式（Ａ）で表される基及び／又はスルホン基である親水部と、（ii）１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基、ポリスチレン骨格、１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格、ポリアルカジエン骨格、ポリフェニレン骨格、セルロース骨格、及びポリグリセリン骨格からなる群より選択される１以上の疎水部と、を有することが好ましい。
［上記式（Ａ）中、Ｒi、Ｒii、及びＲiii、同一又は異なって、炭素数１～４のアルキル基を示す。Ｌは、炭素数１～４の二価の直鎖状炭化水素基を示す。］
上記スルホン基は、スチレンスルホン酸に由来する構成単位、ビニルスルホン酸に由来する構成単位、芳香族スルホン酸基、及び第一級炭素に結合したスルホン酸基からなる群より選択される１以上の基として上記樹脂中に含まれることが好ましい。
上記樹脂は、スルホン基と１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格を有する樹脂、スルホン基とポリフェニレン骨格を有する樹脂、スルホン基とポリスチレン骨格を有する樹脂、スルホン基とポリアルカジエン骨格を有する樹脂、上記式（Ａ）で表される基とポリオレフィン骨格を有する樹脂、並びに、上記式（Ａ）で表される基と１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基を有する樹脂からなる群より選択される１以上の樹脂であることが好ましい。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法であって、
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分工程と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算方法を提供する。
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分工程と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算方法を提供する。
上記分子動力学計算工程は、
温度３００Ｋ超、圧力１ＭＰａ以上、且つエネルギー最小構造に１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）以上のエネルギー拘束を付加した条件にて分子動力学計算を行う第１計算段階と、
上記第１計算段階後、エネルギー拘束の付加が０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）になるまで付加を下げつつ分子動力学計算を行う第２計算段階と、
上記第２計算段階後、圧力が１気圧になるまで圧力を下げつつ分子動力学計算を行う第３計算段階と、
上記第３計算段階後、温度が３００Ｋになるまで温度を下げつつ分子動力学計算を行う第４計算段階と、
上記第４計算段階後、温度３００Ｋ、圧力１気圧、エネルギー拘束が解除された条件にて分子動力学計算を行い、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を得る第５計算段階と、を含むことが好ましい。
温度３００Ｋ超、圧力１ＭＰａ以上、且つエネルギー最小構造に１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）以上のエネルギー拘束を付加した条件にて分子動力学計算を行う第１計算段階と、
上記第１計算段階後、エネルギー拘束の付加が０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）になるまで付加を下げつつ分子動力学計算を行う第２計算段階と、
上記第２計算段階後、圧力が１気圧になるまで圧力を下げつつ分子動力学計算を行う第３計算段階と、
上記第３計算段階後、温度が３００Ｋになるまで温度を下げつつ分子動力学計算を行う第４計算段階と、
上記第４計算段階後、温度３００Ｋ、圧力１気圧、エネルギー拘束が解除された条件にて分子動力学計算を行い、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を得る第５計算段階と、を含むことが好ましい。
上記対象分子が親水部と疎水部を有する分子であり、上記溶媒が水であることが好ましい。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する計算装置であって、
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分部と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算装置を提供する。
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分部と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算装置を提供する。
本開示の積層体は、透気性が低く、且つ透湿性に優れる。また、低温低湿度環境下での透湿性にも優れる。このため、本開示の積層体は、全熱交換シートとして特に好ましく用いることができる。
［積層体］
本開示の一実施形態に係る積層体は、多孔質基材と、上記多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられた透湿膜と、を少なくとも備える。上記透湿膜は、上記多孔質基材の片面に設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
本開示の一実施形態に係る積層体は、多孔質基材と、上記多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられた透湿膜と、を少なくとも備える。上記透湿膜は、上記多孔質基材の片面に設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
図１は、本開示の積層体の一実施形態を表す断面模式図である。積層体１は、多孔質基材１１と、多孔質基材１１の一方の面１１ａに設けられた透湿膜１２と、を備える。
上記透湿膜は、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスから得られる溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムにおいて、負側の積分値を水に対する引力値、正側の積分値を水に対する斥力値とした場合の上記引力値が－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、且つ上記斥力値が３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である樹脂から形成される。なお、本明細書において、上記水に対する引力値及び斥力値を有する樹脂を「特定樹脂」と称する場合がある。上記特定樹脂は、一種のみを用いてもよいし、二種以上を用いてもよい。
上記特定樹脂中では親水部と疎水部がバランス良く存在することとなる。このため、上記特定樹脂から形成される透湿膜中において、親水部と疎水部が相分離した構造を形成し、親水部が導水パスとして機能して水蒸気をより多く通過させることができ、透湿性に優れるものと推測される。また、一般的に、塩化カルシウムや塩化カリウムから形成された透湿膜は、低温低湿度環境下では水分吸収量が極端に低下し、透湿度が劣る傾向にあるが、上記特定樹脂から形成された透湿膜は、低温低湿度環境下でも、水分吸収量は極端に低下せず透湿性に優れる。また、上記斥力値が大きくなると、透湿性に優れながら、水に溶解しにくく、耐水性にも優れた透湿膜とすることもできる。さらに、上記特定樹脂の水溶液は、ｐＨが弱酸性であるため、スルホニル基等の酸性官能基を有する従来の強酸性である樹脂を用いた透湿膜に比べて耐金属腐食性に優れる。
上記エネルギー表示法についてはＮ．Ｍａｔｕｂａｙａｓｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．１１３，６０７０－６０８１（２０００）などに記載されている。エネルギー表示法による自由エネルギーを算出するプロセスから得られる溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムは、自由エネルギー計算ソフトウェアであるＥＲｍｏｄ０．３．５などを用いて作成することができる。
上記特定樹脂の水に対する引力値及び斥力値は、より詳細には、後述の引力値及び斥力値の計算方法により、溶媒を水として計算することができる。
上記特定樹脂の水に対する引力値は、－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下であり、好ましくは－１３０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、より好ましくは－１８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、さらに好ましくは－２００ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、特に好ましくは－２５０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下である。上記引力値が低いほど親水性が高い傾向にある。上記特定樹脂の水に対する引力値は、耐水性により優れる観点から、例えば－６００ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であり、このましくは－５００ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である。
上記特定樹脂の水に対する斥力値は、３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であり、好ましくは５０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上、より好ましくは８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上、さらに好ましくは１００ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上、特に好ましくは１４０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である。上記斥力値が高いほど疎水性が高い傾向にある。上記特定樹脂の水に対する斥力値は、透湿性により優れる観点から、例えば３００ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下であり、このましくは２００ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下である。
上記特定樹脂は、（ｉ）下記式（Ａ）で表される基及び／又はスルホン基である親水部と、（ii）１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基、ポリスチレン骨格、１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格、ポリアルカジエン骨格、ポリフェニレン骨格、セルロース骨格、及びポリグリセリン骨格からなる群より選択される１以上の疎水部と、を有することが好ましい。このような親水部及び疎水部を有する樹脂は、上記水に対する引力値及び斥力値を有する傾向が高い。また、上記水に対する引力値及び斥力値を有し且つ上記親水部及び疎水部を有する樹脂は、透湿膜を形成した際に、透気性が低く、且つ透湿性に優れ、低温低湿度環境下での透湿性にも優れる傾向がある。なお、上記水に対する引力値及び斥力値は、上記親水部及び疎水部を有すれば必然的に上述の値となるものではなく、樹脂分子全体の構造により定まるものである。上記親水部及び疎水部はそれぞれ、一種のみが含まれていてもよいし、二種以上含まれていてもよい。
上記式（Ａ）中、Ｒi、Ｒii、及びＲiiiは、同一又は異なって、炭素数１～４のアルキル基を示す。上記炭素数１～４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ－ブチル基などが挙げられる。中でも、メチル基が好ましい。
上記式（Ａ）中、Ｌは、炭素数１～４の二価の直鎖状炭化水素基を示し、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基などが挙げられる。アルキレン基としては、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。アルケニレン基としては、例えば、エチニレン基、１－プロペニレン基、１－ブテニレン基などが挙げられる。上記二価の直鎖状炭化水素基としては、中でも、アルキレン基が好ましく、より好ましくはジメチレン基である。
上記式（Ａ）で表される基としては、ホスホリルコリン基が挙げられる。
上記スルホン基は、スチレンスルホン酸に由来する構成単位、ビニルスルホン酸に由来する構成単位、芳香族スルホン酸基、又は第一級炭素に結合したスルホン酸基として上記特定樹脂内に含まれていることが好ましい。上記芳香族スルホン酸基は、芳香族を構成する炭素原子上にスルホン酸基を有する基である。上記スルホン基は、一種のみが含まれていてもよいし、二種以上含まれていてもよい。
上記１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基における炭素数２以上の一価の炭化水素基としては、例えば、一価の脂肪族炭化水素基、一価の脂環式炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、これらが２以上結合した一価の基などが挙げられる。
上記一価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基などが挙げられる。アルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基、ステアリル基等の直鎖又は分岐鎖状アルキル基が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、１－プロペニル基、イソプロペニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１－ペンテニル基、２－ペンテニル基、３－ペンテニル基、４－ペンテニル基、５－ヘキセニル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基が挙げられる。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキニル基が挙げられる。
上記一価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等のＣ3-12シクロアルキル基；シクロヘキセニル基等のＣ3-12シクロアルケニル基；ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基等のＣ4-15架橋環式炭化水素基などが挙げられる。
上記一価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のＣ6-14アリール基（特に、Ｃ6-10アリール基）などが挙げられる。
上記炭素数２以上の一価の炭化水素基としては、中でも、一価の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくは直鎖又は分岐鎖状アルキル基、さらに好ましくは直鎖状アルキル基である。
上記炭素数２以上の一価の炭化水素基における炭素数は、上記斥力値がより適度となる観点から、炭素数４～２６の一価の炭化水素基が好ましく、より好ましくは８～２２、さらに好ましくは１０～２０である。
上記１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基が一価のフッ素置換炭化水素基である場合、上記一価のフッ素置換炭化水素基は、全ての水素原子がフッ素原子に置換されたパーフルオロ炭化水素基であることが好ましい。
上記１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格におけるポリオレフィン骨格を構成するオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１－ブテン、４－メチル－１－ペンテンなどのα－オレフィンが挙げられる。上記ポリオレフィン骨格を構成するオレフィンは、一種のみであってもよいし、二種以上であってもよい。
上記ポリオレフィン骨格としては、エチレンのみから構成されるポリエチレン骨格、プロピレンのみから構成されるポリプロピレン骨格、エチレンとプロピレンから構成されるエチレン－プロピレン共重合体骨格などが挙げられる。
上記１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格がフッ素置換ポリオレフィンである場合、上記フッ素置換ポリオレフィンは、全ての水素原子がフッ素原子に置換されたパーフルオロポリオレフィンであることが好ましい。
上記ポリアルカジエン骨格を構成するアルカジエンとしては、ブタジエン、シクロヘキサジエン、メチルシクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチルシクロオクタジエン、フェニルシクロオクタジエンなどが挙げられる。上記ポリアルカジエン骨格を構成するアルカジエンは、一種のみであってもよいし、二種以上であってもよい。
上記ポリフェニレン骨格は、２以上のベンゼン環が互いに単結合により結合した構造から形成される。
上記特定樹脂としては、スルホン基と１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格を有する樹脂（樹脂（Ｉ））、スルホン基とポリフェニレン骨格を有する樹脂（樹脂（II））、スルホン基とポリスチレン骨格を有する樹脂（樹脂（III）、スルホン基とポリアルカジエン骨格を有する樹脂（樹脂（IV））、上記式（Ａ）で表される基とポリオレフィン骨格を有する樹脂（樹脂（Ｖ））、上記式（Ａ）で表される基と１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基を有する樹脂（樹脂（VI））が好ましい。上記樹脂は、常温の水に０．５質量％以上の濃度で溶解可能、あるいは、分散可能であるものが好ましい。
樹脂（Ｉ）としては、例えば、下記式（Ｉ－１）で表される化合物及び下記式（Ｉ－２）で表される化合物など、１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格を主鎖とし、側鎖としてアルコキシ末端に結合したスルホン基（すなわち第一級炭素に結合したスルホン基）を有するアルコキシ基を有する化合物が挙げられる。なお、上記アルコキシ基は、１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい。樹脂（Ｉ）としては、中でも、ポリエチレンを主鎖とし、側鎖として２－スルホエチルオキシ基を有する樹脂、パーフルオロポリエチレンを主鎖とし、側鎖として（２－スルホヘキサフルオロエチル）オキシ基を有する樹脂が好ましい。
樹脂（II）としては、例えば、下記式（II－１）で表される化合物及び下記式（II－２）で表される化合物など、ポリフェニレン骨格を主鎖とし、側鎖に芳香族スルホン酸基を有する化合物が挙げられる。
樹脂（III）としては、例えば、スチレンとｐ－スチレンスルホン酸との共重合体が挙げられる。上記共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体のいずれであってもよい。上記共重合体における、スチレンに由来する構成単位のｐ－スチレンスルホン酸に由来する構成単位に対するモル比［前者／後者］は、特に限定されないが、１／１００～１００／１（すなわち０．０１～１００．０）が好ましく、より好ましくは０．０１～９０、さらに好ましくは０．０２～８０、さらに好ましくは０．１～２０、特に好ましくは０．５～５である。
樹脂（III）としては、例えば、下記式（III－１）～（III－３）で表される化合物が挙げられる。
樹脂（IV）としては、例えば、アルカジエン（特に、ブタジエン）とスチレンスルホン酸の共重合体、アルカジエン（特に、ブタジエン）とビニルスルホン酸の共重合体が挙げられる。この場合のブタジエンはシス型、トランス型のいずれであってもよい。上記共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体のいずれであってもよい。上記共重合体における、アルカジエンに由来する構成単位の、スチレンスルホン酸及び／又はビニルスルホン酸に由来する構成単位に対するモル比［前者／後者］は、特に限定されないが、１／１００～１００／１（すなわち０．０１～１００．０）が好ましく、より好ましくは０．０１～９０、さらに好ましくは０．０２～８０、さらに好ましくは０．１～２０、特に好ましくは０．５～５である。
樹脂（IV）としては、例えば、下記式（IV－１）で表される化合物及び下記式（IV－２）で表される化合物が挙げられる。
樹脂（Ｖ）としては、例えば、ポリオレフィン骨格を主鎖とし、側鎖の末端に上記式（Ａ）で表される基を有する樹脂が挙げられる。上記樹脂としては、ポリエチレン骨格を主鎖とし、側鎖の末端にホスホリルコリン基を有する樹脂が好ましい。樹脂（Ｖ）としては、例えば、下記式（Ｖ－１）で表される化合物が挙げられる。
樹脂（VI）としては、上記式（Ａ）で表される基を有するラジカル重合性単量体と、１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基をエステル部に有する（メタ）アクリル酸エステルとの共重合体が挙げられる。
樹脂（VI）としては、特に、下記式（１）で表される構成単位及び下記式（２）で表される構成単位を含む共重合体であることが好ましい。
［式（１）中、Ｒ1は、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を示す。Ｒ2、Ｒ3、及びＲ4は、同一又は異なって、炭素数１～４のアルキル基を示す。Ｘは、炭素数１～４の二価の炭化水素基を示す。Ｙは、炭素数１～４の二価の直鎖状炭化水素基を示す。］
［式（２）中、Ｒ5は、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を示し、Ｒ6は、炭素数２以上の炭化水素基を示す。］
上記共重合体は、上記式（１）で表される構成単位を含むことにより、両イオン性であり親水性が極めて高い基を有する。また、上記共重合体は、上記式（２）で表される構成単位を含むことにより、疎水部である炭素数２以上のアルキルエステル部を有する。このため、上記共重合体から形成される透湿膜中において、親水部と疎水部が相分離した構造をより形成しやすく、親水部が導水パスとして機能して水蒸気をより多く通過させることができ、透湿性に優れるものと推測される。また、親水部と疎水部のうち、これらのモル比で疎水部の割合が多くなると、透湿性に優れながら、水に溶解しにくく、耐水性にも優れた透湿膜とすることもできる。さらに、上記共重合体の水溶液は、ｐＨが弱酸性であるため、スルホニル基等の酸性官能基を有する従来の強酸性である樹脂を用いた透湿膜に比べて耐金属腐食性に優れる。
式（１）中、Ｒ1は、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を示し、好ましくは水素原子又はメチル基、より好ましくはメチル基である。
式（１）中、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ4は、同一又は異なって、炭素数１～４のアルキル基を示す。上記炭素数１～４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ－ブチル基などが挙げられる。中でも、メチル基が好ましい。
式（１）中、Ｘは、炭素数１～４の二価の炭化水素基を示し、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基などが挙げられる。アルキレン基としては、例えば、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、イソプロピレン基、テトラメチレン基等の直鎖又は分岐鎖状Ｃ1-4アルキレン基が挙げられる。アルケニレン基としては、例えば、エチニレン基、１－プロペニレン基、イソプロペニレン基、１－ブテニレン基、２－ブテニレン基、３－ブテニレン基等の直鎖又は分岐鎖状Ｃ2-4アルケニレン基などが挙げられる。上記二価の炭化水素基としては、中でも、直鎖又は分岐鎖状アルキレン基が好ましく、より好ましくは直鎖状アルキレン基である。
式（１）中、Ｙは、炭素数１～４の二価の直鎖状炭化水素基を示し、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基などが挙げられる。アルキレン基としては、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。アルケニレン基としては、例えば、エチニレン基、１－プロペニレン基、１－ブテニレン基などが挙げられる。上記二価の直鎖状炭化水素基としては、中でも、アルキレン基が好ましく、より好ましくはジメチレン基である。
上記式（１）で表される構成単位を形成する単量体としては、２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンなどが挙げられる。
式（２）中、Ｒ5は、水素原子又は炭素数１～４のアルキル基を示し、好ましくは水素原子又はメチル基、より好ましくはメチル基である。
式（２）中、Ｒ6は、炭素数２以上の炭化水素基を示す。上記炭素数は、疎水部の疎水性がより適度となる観点から、４～２６が好ましく、より好ましくは８～２２、さらに好ましくは１０～２０、特に好ましくは１４～１８である。
上記炭素数２以上の炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが２以上結合した基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基などが挙げられる。アルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基、ステアリル基等の直鎖又は分岐鎖状アルキル基が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、１－プロペニル基、イソプロペニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１－ペンテニル基、２－ペンテニル基、３－ペンテニル基、４－ペンテニル基、５－ヘキセニル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基が挙げられる。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキニル基が挙げられる。
上記脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等のＣ3-12シクロアルキル基；シクロヘキセニル基等のＣ3-12シクロアルケニル基；ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基等のＣ4-15架橋環式炭化水素基などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のＣ6-14アリール基（特に、Ｃ6-10アリール基）などが挙げられる。
上記炭素数２以上の炭化水素基としては、中でも、脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくは直鎖又は分岐鎖状アルキル基、さらに好ましくは直鎖状アルキル基である。
上記式（２）で表される構成単位を形成する単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸ステアリルなどが挙げられる。
上記式（１）で表される構成単位及び上記式（２）で表される構成単位は、それぞれ、一種のみを有していてもよいし、二種以上を有していてもよい。
上記式（１）で表される構成単位の上記式（２）で表される構成単位に対するモル比［前者／後者］は、特に限定されないが、１／１００～１００／１（すなわち０．０１～１００．０）が好ましく、より好ましくは０．０１～９０、さらに好ましくは０．０２～８０、さらに好ましくは０．１～２０、特に好ましくは０．５～５である。上記モル比が上記範囲内であると、上記共重合体中で親水部と疎水部がバランス良く存在することとなり、上記共重合体から形成される透湿膜中において、親水部と疎水部が相分離した構造がより形成されやすくなり、親水部が導水パスとして機能して水蒸気をより多く通過させることができ、透湿性により優れるものと推測される。
上記共重合体において、上記式（１）で表される構成単位と上記式（２）で表される構成単位の共重合形態は特に限定されず、ブロック共重合、交互共重合、ランダム共重合のいずれであってもよい。上記共重合体が上記式（１）で表される構成単位を形成する単量体と上記式（２）で表される構成単位を形成する単量体の共重合体である場合、上記共重合体は、ブロック共重合体、交互共重合体、ランダム共重合体のいずれであってもよい。中でも、上記共重合体は、ランダム共重合体であることが好ましい。
上記共重合体は、上記式（１）で表される構成単位及び上記式（２）で表される構成単位以外の、他の単量体由来の構成単位を有していてもよい。但し、上記共重合体は、上記式（１）で表される構成単位及び上記式（２）で表される構成単位の合計モル数は、上記共重合体を構成する全単量体に由来する構成単位の総モル数に対して、５０モル％以上が好ましく、より好ましくは９０モル％、さらに好ましくは９９モル％以上である。
樹脂（VI）としては、具体的には、例えば、下記式（VI－１）で表される化合物が挙げられる。
上記共重合体の重量平均分子量は、特に限定されないが、２万～２００万が好ましく、より好ましくは３万～１５０万、さらに好ましくは５万～１００万、特に好ましくは７万～５０万である。上記重量平均分子量は、ゲルパーミネーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定し、ポリスチレン換算により算出された値をいうものとする。
上記透湿膜は、上記特定樹脂より形成されたものである。上記透湿膜は、上記積層体における効果を損なわない範囲内で、上記特定以外のその他の成分を含んでいてもよい。
上記透湿膜の厚さは、特に限定されないが、５０～１０００ｎｍが好ましく、より好ましくは１００～５００ｎｍある。上記厚さが５０ｎｍ以上であると、製膜性が良好となり、ガスバリア性向上に繋がる。上記厚さが１０００ｎｍ以下であると、透湿性がより良好となる。また、上記透湿膜は１０００ｎｍ以下での薄膜形成が容易であり、経済性にも優れる。
上記多孔質基材は、上記透湿膜の支持体となる要素であり、透湿性に優れるものであることが好ましい。
上記多孔質基材を形成する材料としては、親水性材料及び疎水性材料のいずれであってもよいが、疎水性材料であることが好ましい。上記疎水性材料を用いると、透湿膜を形成するための水性組成物を塗布した際、水性組成物が多孔質基材に染み込まないため、多孔質基材において水性組成物が塗膜形成面とは反対側の面から流れ落ちるのを防ぐためのリード基材が不要となる。
上記多孔質基材を形成する材料としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素系樹脂、金属、ガラス等の無機物、紙などが挙げられる。中でも、上記透湿膜は上記多孔質基材上に比較的低温で製膜可能であるため、また、透湿性及び耐水性に優れる観点から、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。上記材料は、金属繊維、無機繊維などの繊維状であってもよい。上記多孔質基材を形成する材料は、一種のみであってもよいし、二種以上であってもよい。
上記多孔質材料としては、例えば、樹脂多孔膜、無機多孔膜、金属多孔膜、繊維状基材などが挙げられる。
上記ポリオレフィン系樹脂は、オレフィンを必須の単量体成分として構成される重合体（オレフィン系エラストマーを含む）であり、即ち、分子中（１分子中）にオレフィンに由来する構成単位を少なくとも含む重合体である。上記オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、エチレン、プロピレン、１－ブテン、４－メチル－１－ペンテン等のα－オレフィンが挙げられる。
上記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレンを必須の単量体成分として構成される重合体（ポリエチレン系樹脂）、プロピレンを必須の単量体成分として構成される重合体（ポリプロピレン系樹脂）、アイオノマー、非晶性環状オレフィン系重合体などが挙げられる。中でも、ポリプロピレン系樹脂が好ましい。
上記多孔質基材の空隙率は、特に限定されないが、３０～８０体積％が好ましく、より好ましくは４０～７０体積％である。上記空隙率が３０体積％以上であると、透湿性がより良好となる。上記空隙率が８０体積％以下であると、透湿膜の支持性能がより良好となる。
上記多孔質基材の厚さは、特に限定されないが、上記透湿膜を充分に支持可能である観点から、５μｍ以上が好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。また、上記多孔質基材の厚さは、透湿性に優れる観点や経済性を考慮して、５０μｍ以下が好ましく、より好ましくは３０μｍ以下である。
上記多孔質基材の上記透湿膜を備える側の表面（例えば図１に示す面１１ａ）は、上記透湿膜を容易に形成可能とする観点から、親水化処理が施されていることが好ましい。特に、上記多孔質基材を形成する材料として疎水性材料を用いた場合、上記親水化処理が施されていることが好ましい。上記親水化処理としては、コロナ放電処理、プラズマ処理などが挙げられる。これらの親水化処理により、多孔質基材表面にカルボキシ基、ヒドロキシ基、或いはカルボニル基を生じさせることができ、上記透湿膜を形成するための水性組成物が多孔質基材表面に濡れ広がりやすくなり、上記透湿膜の形成が容易となる。また、これにより、上記多孔質基材と上記透湿膜の密着性が向上する。また、疎水性基材から形成された上記多孔質基材を巻回体として保管する際、巻回体において上記多孔質基材の一方の面と他方の面とが接触する形態となるが、親水性の一方の面と疎水性の他方の面とが接触することとなるため、ブロッキングを防止することができる。
上記多孔質基材の上記透湿膜を備える側の面の表面張力は、３５～５５ｄｙｎ／ｃｍが好ましく、より好ましくは３７～５０ｄｙｎ／ｃｍである。上記表面張力が３５ｄｙｎ／ｃｍ以上であると、上記透湿膜を形成するための水性組成物を塗布することが容易となり、上記透湿膜の形成が容易となる。上記表面張力が５５ｄｙｎ／ｃｍ以下であると、上記透湿膜を形成するための水性組成物が濡れ広がりすぎず、上記多孔質基材表面に容易に上記透湿膜を形成することができる。なお、上記多孔質基材の表面が親水化処理されている場合、上記透湿膜を備える側の面は、上記親水化処理が施された面である。
上記多孔質基材の内部（すなわち、上記透湿膜が形成されていない領域である内部）の表面張力は、３５ｄｙｎ／ｃｍ未満が好ましく、より好ましくは３３ｄｙｎ／ｃｍ以下である。上記表面張力が３５ｄｙｎ／ｃｍ未満であると、上記透湿膜を形成するための水性組成物が上記多孔質基材の内部まで浸透するのを抑制され、上記多孔質基材表面に容易に上記透湿膜を形成することができる。なお、上記多孔質基材の表面が親水化処理されている場合、上記多孔質基材の内部は、親水化処理が施されていない領域である内部である。また、上記内部の表面張力は、上記多孔質基材を切断した断面について測定して得ることができる。
上記積層体は、ＪＩＳ Ｚ０２０８－１９７６の透湿度試験方法（カップ法）に基づく、温度２０℃、相対湿度６５％、風速０．２ｍ／ｓ以下の条件における透湿度が、１６００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上であることが好ましく、より好ましくは１７００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上、さらに好ましくは１８００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上である。上記積層体は、透湿性に優れるため、上記透湿度が１６００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上である構成とすることが可能である。
上記積層体は、ＪＩＳ Ｚ０２０８－１９７６の透湿度試験方法（カップ法）に基づく、温度５℃、相対湿度４５％、風速０．２ｍ／ｓ以下の条件における透湿度が、３００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上であることが好ましく、より好ましくは４００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上、さらに好ましくは５００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上である。上記積層体は、低温低湿度環境下における透湿性に優れるため、上記透湿度が３００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上である構成とすることが可能である。
上記積層体は、ＪＩＳ Ｐ８１１７－２００９のガーレー法に基づく透気抵抗度が、３０００秒／１００ｃｃ以上であることが好ましく、より好ましくは４０００秒／１００ｃｃ以上、さらに好ましくは５０００秒／１００ｃｃ以上である。上記積層体は、透気性が低いため、上記透気抵抗度が３０００秒／１００ｃｃ以上である構成とすることが可能である。
上記積層体は、下記耐水性試験による透気抵抗度の低下率が５０％以下であることが好ましく、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１５％以下である。上記透気抵抗度の低下率が５０％以下であると、耐水性により優れる。また、上記透気抵抗度の低下率が上記範囲内であり、且つ上記特定樹脂における疎水部の割合が高い場合、さらに耐水性が優れる。
＜耐水性試験＞
積層体からφ７ｃｍの試験片を切り出し、透気抵抗度を測定する（初期の透気抵抗度）。その後、試験片を、１Ｌの常温水に１５分間浸漬させたのち、常温で自然乾燥させる。上記試験片について、この浸漬、乾燥を１サイクルとして５０サイクル繰り返し、耐水性試験後の試験片を得る。そして、得られた耐水性試験後の試験片について透気抵抗度を測定する（耐水性試験後の透気抵抗度）。そして、下記式より透気抵抗度の低下率を求める。なお、前記初期の透気抵抗度及び前記耐水性試験後の透気抵抗度はいずれもＪＩＳ Ｐ８１１７－２００９のガーレー法に基づく透気抵抗度である。
透気抵抗度の低下率（％）＝［（初期の透気抵抗度）－（耐水性試験後の透気抵抗度）］／（初期の透気抵抗度）×１００
＜耐水性試験＞
積層体からφ７ｃｍの試験片を切り出し、透気抵抗度を測定する（初期の透気抵抗度）。その後、試験片を、１Ｌの常温水に１５分間浸漬させたのち、常温で自然乾燥させる。上記試験片について、この浸漬、乾燥を１サイクルとして５０サイクル繰り返し、耐水性試験後の試験片を得る。そして、得られた耐水性試験後の試験片について透気抵抗度を測定する（耐水性試験後の透気抵抗度）。そして、下記式より透気抵抗度の低下率を求める。なお、前記初期の透気抵抗度及び前記耐水性試験後の透気抵抗度はいずれもＪＩＳ Ｐ８１１７－２００９のガーレー法に基づく透気抵抗度である。
透気抵抗度の低下率（％）＝［（初期の透気抵抗度）－（耐水性試験後の透気抵抗度）］／（初期の透気抵抗度）×１００
上記積層体は、ＪＩＳ Ｚ０２０８－１９７６の透湿度試験方法（カップ法）に基づく、上記耐水性試験後の透湿度が、１６００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上であることが好ましく、より好ましくは１７００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上、さらに好ましくは１８００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上である。上記積層体は、耐水性及び透湿性に優れるため、上記耐水性試験後の透湿度が１６００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上である構成とすることが可能である。
上記積層体は、多孔質基材の少なくとも一方の表面上に、公知乃至慣用の方法により上記透湿膜を形成することで作製することができる。例えば、上記透湿膜を上記多孔質基材の一方の表面に直接形成してもよいし、いったん他の支持体上に上記透湿膜を形成した後、上記多孔質基材の一方の表面に転写する（貼り合わせる）ことにより、多孔質基材上に上記透湿膜を形成してもよい。中でも、上記透湿膜と上記多孔質基材の密着性に優れる観点から、前者の方法が好ましい。
上記多孔質基材の上記透湿膜を設ける側の表面に親水性処理を施してもよい。上記親水性処理としては、上述のものが挙げられる。
上記透湿膜は、上記多孔質基材又は上記他の支持体上に、上記透湿膜を形成するための組成物を塗布（塗工）し、得られた塗膜を加熱等により脱溶媒することで形成することができる。
上記組成物は、公知乃至慣用の方法で作製することができる。例えば、上記特定樹脂を溶媒に溶解又は分散させ、必要に応じて添加剤を混合することにより、作製することができる。上記溶媒としては、水及び／又は水溶性溶媒が好ましい。水や水溶性溶媒を用いると、上記特定樹脂は、内側を疎水部、外側を親水部とするコアシェル形状で組成物中に分散するものと推測される。このような組成物を用いることで、塗膜を乾燥した際に親水部と疎水部が相分離し導水パスを有する状態で透湿膜が形成され、また、疎水部同士が強固に結合した状態となるものと推測され、耐水性がより良好となる。
上記水溶性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、ｉ－プロパノール等の脂肪族系の水溶性アルコール；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテルなどが挙げられる。上記水溶性溶媒は、一種のみを用いてもよいし、二種以上を用いてもよい。
上記特定樹脂が溶解又は分散した上記組成物中の上記特定樹脂の割合（濃度）は、特に限定されないが、０．５～５質量％が好ましく、より好ましくは１～４質量％、さらに好ましくは１．５～３質量％である。上記濃度が５質量％以下であると、塗工層の厚みが厚くなるため、乾燥後の透湿膜の膜厚がより均一化される。これにより、ガスバリア性に優れつつ、より薄膜化された透湿膜を形成することができ、結果として透湿性がより向上する。また、上記濃度が上記範囲内であると、塗工性に優れ、また、透湿性及びガスバリア性に優れる透湿膜の形成が容易である。
なお、上記組成物の塗布（塗工）には、公知のコーティング法を利用してもよい。例えば、グラビヤロールコーター、リバースロールコーター、キスロールコーター、ディップロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、スプレーコーター、コンマコーター、ダイレクトコーターなどのコーターが用いられてもよい。
上記塗膜を脱溶媒する際の加熱温度は、３５～９０℃が好ましく、より好ましくは４０～８５℃、さらに好ましくは４５～８０℃である。加熱時間は、適宜、適切な時間が採用され得るが、例えば５秒～２０分であり、好ましくは５秒～１０分、より好ましくは１０秒～５分である。上記組成物を用いて９０℃以下（特に、８０℃以下）もの低温で透湿膜を形成可能であるため、製膜が容易であり、また、多孔質基材として透湿性に優れるポリオレフィン系樹脂を使用することができる。
上記積層体は、透気性が低く、且つ、透湿性に優れる。さらに、低温低湿度環境下における透湿性及び耐水性にも優れる。このため、上記積層体は、このような機能が求められる製品、例えば、全熱交換装置、衣服のインナー、使い捨て用撥水・透湿材、空気や菌に曝されることなく脱水する用途（熟成肉の保存用フィルタ等）、環境（大気や水質）を改善するための製品、分離吸着材などに好ましく用いることができる。上記全熱交換装置用の積層体は、例えば、給気と排気との間で温度（顕熱）とともに湿度（潜熱）の交換を行うことができるシートである。また、上記積層体は、親水部と疎水部が相分離した構造を有する場合、透湿性を有するバリアフィルムとして用いることもできる。上記親水部の径が小さい場合、上記透湿性を有するバリアフィルムにより、親水性を有する小サイズの物質（例えば水蒸気）については親水部を通過させ、サイズの大きい物質（例えばウイルス）を通過させないで、両者を分離することができる。
上記積層体を、必要に応じてコルゲート状に変形し、さらに積層することで、全熱交換装置（全熱交換シート）とすることができる。上記全熱交換装置は、直交流型、向流型のいずれであってもよい。上記積層体を用いた全熱交換装置は、透気性が低く、且つ透湿性（特に、低温低湿度環境下における透湿性）、及び耐水性に優れる。上記全熱交換装置は、空調機の全熱交換装置として用いることができる。上記空調機は、透気性が低く、且つ、透湿性に優れ、さらに、低温低湿度環境下における透湿性及び耐水性にも優れる全熱交換装置が用いられているため、室内の保温性及び保湿性に優れ、低温低湿度環境下においても耐久性に優れる。
［水に対する引力値及び斥力値の計算方法及び計算装置］
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法を提供する。上記計算方法は、立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスにおいて溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分工程と、を備える。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法を提供する。上記計算方法は、立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスにおいて溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分工程と、を備える。
上記溶媒を水とした場合、上記計算方法により、水に対する引力値及び斥力値を算出することができる。これにより、対象分子が上記特定樹脂に該当するか否かを判断することができる。
また、上記対象分子は、親水部と疎水部を有する分子であることが好ましい。溶媒を水とし、且つ上記対象分子を親水部と疎水部を有する分子とした場合、上記計算方法により、水に対する引力値及び斥力値をより適格に算出することができる。
図２に、上記計算方法の一実施形態に係るフローチャートを示す。上記一実施形態は、対象分子構造モデリング工程Ｓ１、安定配座探索工程Ｓ２、構造最適化計算工程Ｓ３、力場パラメータ作成工程Ｓ４、エネルギー最小化計算工程Ｓ５、溶媒和システム作成工程Ｓ６、分子動力学計算工程Ｓ７、ヒストグラム作成工程Ｓ８、及び積分工程Ｓ９をこの順に備える。
対象分子構造モデリング工程Ｓ１では、対象分子の三次元分子構造をモデリングする。そして、安定配座探索工程Ｓ２では、モデリングされた対象分子について、分子力学法による配座探索を実行し、古典力学レベルの安定配座を決定する。なお、対象分子の安定配座が化学的経験から決定できる際には、安定配座探索工程Ｓ２を省略してもよい。
対象分子構造モデリング工程Ｓ１及び安定配座探索工程Ｓ２は、計算化学統合プラットフォームＳＣＩＧＲＥＳＳ２．９を用いて行うことができる。安定配座探索は、例えば、ＣＯＮＦＬＥＸ機能を用い、分子力場にＭＭ３を採用して実行することができる。
構造最適化計算工程Ｓ３では、必要に応じて安定配座探索工程Ｓ２を経た対象分子について、真空中における最適化構造を計算する。具体的には、古典力学レベルの安定配座に対応したカーテシアン（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）座標をインプット情報として用意し、密度汎関数法による構造最適化計算を行う。上記密度汎関数法による構造最適化計算は、例えば、量子化学計算プログラムＧａｕｓｓｉａｎ１６を用いて行うことができる。計算手法／基底関数はＢ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ（ｄ）を使用し、ＳＣＦ計算収束条件は「ＳＣＦ＝ｔｉｇｈｔ」とすることが好ましい。なお、工程Ｓ３で得られる最適化構造は、力場パラメータ作成工程Ｓ４において各原子上の部分電荷を算出するために用いるものである。
力場パラメータ作成工程Ｓ４では、構造最適化計算工程Ｓ３により得られた対象分子の最適化構造における各原子上の部分電荷（クーロン力）を算出し、力場パラメータを作成する。力場パラメータ作成は、例えば、量子化学計算プログラムＧａｕｓｓｉａｎ１６を用いて行うことができる。力場パラメータについて、クーロン力以外の、原子間の結合、結合角、二面角、及びｖｄＷ力については、汎用性があるものと判断して、汎用力場（Ｇａｆｆ２）を適用することができる。クーロン力は、溶媒和システムに最も大きく影響を与える相互作用の種であることから、工程Ｓ４で算出する。
エネルギー最小化計算工程Ｓ５では、力場パラメータ作成工程Ｓ４で作成された力場パラメータを考慮して上記対象分子のエネルギー最小化計算を行う。エネルギー最小化計算は、例えば、ＮＡＭＤ１２．０、ＡＭＢＥＲ、Ｇｒｏｍａｃｓなどの公知乃至慣用の分子動力学シミュレーションパッケージを用いてもよい。
溶媒和システム作成工程Ｓ６では、立方体状の仮想空間内に対象分子を配置し、上記仮想空間内において対象分子の周囲に溶媒分子を配置して溶媒和システムを作成する。具体的には、例えば、溶媒和初期システムのトポロジーファイル及び座標ファイルを以下の手順で作成する。まず、エネルギー最小構造の上記対象分子における重心を原点と一致させるためのセンタリングを施す。そして、センタリングされた対象分子を立方体状の仮想空間内に配置し、センタリングされた上記対象分子の表面から２Å以内を除く上記仮想空間内の領域に溶媒分子を常温密度より小さくなるようにランダムに配置する。上記仮想空間の立方体の大きさは、水分子が８０００～１２０００個程度（特に９０００～１００００個）となるように設定することが好ましい。水分子数が上記範囲内であると、スチレン―スルホン酸系などの分子の最大直径が大きい分子に対しても、溶媒和システムが要求する最低限のシステムサイズを充分に担保することができる。水和初期システムのトポロジー・座標ファイル、及びＰＤＢファイルの生成には、例えば、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６のＬｅａｐモジュールを使用し、「ｔｌｅａｐ」コマンドを用いて実行することができる。なお、密度はＡｍｂｅｒＴｏｏｌｓ１６によって自動的に決定される。
分子動力学計算工程Ｓ７では、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算を行う。分子動力学計算工程Ｓ７は、下記第１～第５計算段階を含むことが好ましい。
（ｉ）温度３００Ｋ超、圧力１ＭＰａ以上、且つエネルギー最小構造に１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）以上のエネルギー拘束を付加した条件にて分動力学計算を行う第１計算段階
（ii）第１計算段階後、エネルギー拘束の付加が０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）になるまで付加を下げつつ分子動力学計算を行う第２計算段階
（iii）第２計算段階後、圧力が１気圧になるまで圧力を下げつつ分子動力学計算を行う第３計算段階
（iv）第３計算段階後、温度が３００Ｋになるまで温度を下げつつ分子動力学計算を行う第４計算段階
（ｖ）第４計算段階後、温度３００Ｋ、圧力１気圧、エネルギー拘束が解除された条件にて分子動力学計算を行い、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を得る第５計算段階
（ｉ）温度３００Ｋ超、圧力１ＭＰａ以上、且つエネルギー最小構造に１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）以上のエネルギー拘束を付加した条件にて分動力学計算を行う第１計算段階
（ii）第１計算段階後、エネルギー拘束の付加が０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）になるまで付加を下げつつ分子動力学計算を行う第２計算段階
（iii）第２計算段階後、圧力が１気圧になるまで圧力を下げつつ分子動力学計算を行う第３計算段階
（iv）第３計算段階後、温度が３００Ｋになるまで温度を下げつつ分子動力学計算を行う第４計算段階
（ｖ）第４計算段階後、温度３００Ｋ、圧力１気圧、エネルギー拘束が解除された条件にて分子動力学計算を行い、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を得る第５計算段階
上記第１～第５計算段階全ての実行には、ＮＡＭＤ１２．０、ＡＭＢＥＲ、Ｇｒｏｍａｃｓなどの公知乃至慣用の分子動力学シミュレーションパッケージを用いることができる。
第１計算段階は、高温・高圧・拘束付加条件下の分子動力学計算を行う段階である。第１計算段階では、対象分子のエネルギー最小構造を保持しつつ、周囲の溶媒分子との緩和を高めるために、温度３００Ｋ超、圧力１ＭＰａ以上（例えば１～４０ＭＰａ、好ましくは１０～２０ＭＰａ）、且つエネルギー最小構造に１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）以上（例えば５～２０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2））のエネルギー拘束を付加した条件にて分動力学計算を行う。また、例えば、時間刻みを２ｆｓ、トータル２０ｐｓの分子動力学計算を実行する。なお、第１計算段階の手順は対象分子構造が高次構造特性を持たない場合には省略してもよく、高次構造特性を持つほど、６００Ｋ程度までの高温条件を付加することとする。
第２計算段階は、高温・高圧・拘束解除条件下の分子動力学計算を行う段階である。第２計算段階では、第１計算段階後、エネルギー拘束の付加が０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）になるまで付加を下げつつ分子動力学計算を行う。具体的には、第１計算段階で得られた最終の座標、速度データをインプット情報として、仮想的な拘束条件を徐々に解除するための分子動力学計算を実行する。解除プロセスは、０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）まで、例えば１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）ずつ値を小さくしたｎ個の計算プロセスからなるとし、それぞれｎ×１０ｐｓの平衡化処理を行う。この際に、第１計算段階を経ていることにより、溶媒分子の密度が低密度状態から高密度状態に状態が遷移するため、第１計算段階後の基本セルのサイズに応じて溶媒和システムの一辺の長さ及びグリッド数を調節する。この際、グリッド数≧システムサイズとする必要がある。なお、第２計算段階は、第１計算段階を実施しない場合は省略される。
第３計算段階は、高温・降圧プロセスの分子動力学計算を行う段階である。第３計算段階では、第２計算段階後、圧力が１気圧になるまで圧力を下げつつ分子動力学計算を行う。具体的には、第２計算段階で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、高圧条件から常圧１気圧（０．１０１３２５ＭＰａ）まで、例えば１ＭＰａずつ減圧したｎ個の計算プロセスを実行することとし、それぞれｎ×１０ｐｓの平衡化処理を行う。
第４計算段階は、降温・常圧プロセスの分子動力学計算を行う段階である。第４計算段階では、第３計算段階後、温度が３００Ｋになるまで温度を下げつつ分子動力学計算を行う。具体的には、第３計算段階で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、高温条件から常温３００Ｋまで、例えば５Ｋずつ値を小さくしたｎ個の計算プロセスを実行することとし、それぞれｎ×１０ｐｓの平衡化処理を行う。
第５計算段階は、常温・常圧条件下の分子動力学計算を行う段階である。第５計算段階では、第４計算段階後、温度３００Ｋ、圧力１気圧、エネルギー拘束が解除された条件にて分子動力学計算を行い、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を得る。具体的には、第４計算段階で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、常温、常圧条件下の分子動力学計算を行う。例えば、平衡化のための実行及びサンプリング用のプロダクションランのための実行を行う。なお、トータルの計算時間は、対象分子構造に基づき、平衡化の状態に応じて適宜設定される。
ヒストグラム作成工程Ｓ８では、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成する。具体的には、第５計算段階で得られたプロダクションランから、複数個の平衡化溶媒和システムのスナップショットからなるトラジェクトリーファイルが生成される。これらのトラジェクトリーを用いて、溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成する。作成においては、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算ソフトＥＲｍｏｄ０．３．５を用いることができる。
積分工程Ｓ９では、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する。
以上のようにして、対象分子の、溶媒に対する引力値及び斥力値を計算することができる。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する計算装置を提供する。上記計算装置は、立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に前記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分部と、を備える。
上記計算装置の一実施形態は、対象分子構造モデリング部、安定配座探索部、構造最適化計算部、力場パラメータ作成部、エネルギー最小化計算部、溶媒和システム作成部、分子動力学計算部、ヒストグラム作成部、及び積分部をこの順に備える。対象分子構造モデリング部、安定配座探索部、構造最適化計算部、力場パラメータ作成部、エネルギー最小化計算部、溶媒和システム作成部、分子動力学計算部、ヒストグラム作成部、及び積分部は、それぞれ、上記計算方法における、対象分子構造モデリング工程Ｓ１、安定配座探索工程Ｓ２、構造最適化計算工程Ｓ３、力場パラメータ作成工程Ｓ４、エネルギー最小化計算工程Ｓ５、溶媒和システム作成工程Ｓ６、分子動力学計算工程Ｓ７、ヒストグラム作成工程Ｓ８、及び積分工程Ｓ９を行う要素である。上記計算装置における上述の各要素は、それぞれ、上記計算方法における各工程の好ましい態様を実行するのに適した要素である。
本開示の計算方法及び本開示の計算装置によれば、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算することができ、そして、上記引力値を親和性、上記斥力値を疎外性の指標として用いることができる。これにより、対象分子の溶媒に対する溶解性や耐性、さらにはそのバランスを推測することができる。
本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示に係る各発明は、実施形態や以下の実施例によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
以下に、実施例に基づいて本開示の一実施形態をより詳細に説明する。
比較例Ａ１
＜水に対する引力値及び斥力値の計算＞
商品名「ナフィオン」（デュポン社製）について、以下のようにして、水に対する引力値及び斥力値を算出した。
＜水に対する引力値及び斥力値の計算＞
商品名「ナフィオン」（デュポン社製）について、以下のようにして、水に対する引力値及び斥力値を算出した。
（対象分子構造モデリング工程）
まず、ナフィオンの三次元分子構造をモデリングするにあたり、計算化学統合プラットフォームＳＣＩＧＲＥＳＳ２．９を用いて、ｗｏｒｋｓｐａｃｅ上で立体構造をモデル化した。
まず、ナフィオンの三次元分子構造をモデリングするにあたり、計算化学統合プラットフォームＳＣＩＧＲＥＳＳ２．９を用いて、ｗｏｒｋｓｐａｃｅ上で立体構造をモデル化した。
（安定配座探索工程）
簡易成形機能により立体構造を整形後に、ＣＯＮＦＬＥＸ機能を用い、分子力場にＭＭ３を採用し、分子力学法による配座探索を実行し、古典力学レベルの安定配座を決定した。
簡易成形機能により立体構造を整形後に、ＣＯＮＦＬＥＸ機能を用い、分子力場にＭＭ３を採用し、分子力学法による配座探索を実行し、古典力学レベルの安定配座を決定した。
（構造最適化計算工程）
次に、ナフィオンの真空中最適化構造を決定するために、上述の古典力学レベルの安定配座に対応したカーテシアン座標をインプット情報として用意し、量子化学計算プログラムＧａｕｓｓｉａｎ１６を用いた密度汎関数法による構造最適化計算を実行した。計算手法／基底関数はＢ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ（ｄ）を使用し、ＳＣＦ収束条件には「ＳＣＦ＝Ｔｉｇｈｔ」を用いた。
次に、ナフィオンの真空中最適化構造を決定するために、上述の古典力学レベルの安定配座に対応したカーテシアン座標をインプット情報として用意し、量子化学計算プログラムＧａｕｓｓｉａｎ１６を用いた密度汎関数法による構造最適化計算を実行した。計算手法／基底関数はＢ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ（ｄ）を使用し、ＳＣＦ収束条件には「ＳＣＦ＝Ｔｉｇｈｔ」を用いた。
（力場パラメータ作成工程）
真空中最適化構造内の各原子上の部分電荷を算出するために、上述のＧａｕｓｓｉａｎ１６による構造最適化計算実行後に出力されるｌｏｇファイルを読み込み、密度汎関数法によるシングルポイント計算を実行した。その際に「ｇｅｏｍ＝ｃｈｅｃｋ ｇｕｅｓｓ＝ｒｅａｄ」、「ｐｏｐ＝ｍｋ ｉｏｐ（６／５０＝１， ６／４２＝６）」、「ＳＣＦ＝Ｔｉｇｈｔ」をルートセクションに追加し、ｅｓｐファイルを出力させるようにした。出力されたｅｓｐファイルをインプット情報とし、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６．０付属のａｎｔｅｃｈａｍｂｅｒモジュール（ａｎｔｅｃｈａｍｂｅｒコマンド）を用いて、ＥＳＰ電荷をＲＥＳＰ電荷に変換する。その際に必要なコマンドリファレンス群として、ｅｓｐファイルの読み込みのために「－ｆｉ ｇｅｓｐ」、後述で説明するｐｒｅｐファイルを出力するために「－ｆｏ ｐｒｅｐｉ」、ＲＥＳＰ電荷に変換するために「－ｃ ｒｅｓｐ」、参照力場パラメータを示すために「－ａｔ ｇａｆｆ２」を用いた。その結果として出力されるｐｒｅｐファイルには最適化構造のカーテシアン座標から変換されたＺ－ｍａｔｒｉｘ座標、ＲＥＳＰ電荷、任意に指定した残基名、結合情報などが含まれる。さらにｐｒｅｐファイルをインプット情報として、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６．０付属のｐａｒｍｃｈｋコマンドを用いて、参照力場となるｇａｆｆ２力場には用意されていない力場情報（原子量、伸縮振動・変角振動・二面角振動のパラメータ、Ｌ－Ｊパラメータ）を探索し、その結果をｆｒｃｍｏｄファイルとして出力した。以上の作業により２種類の力場パラメータファイル（ｐｒｅｐファイル、ｆｒｃｍｏｄファイル）及び最適化構造のＰＤＢファイルが生成した。
真空中最適化構造内の各原子上の部分電荷を算出するために、上述のＧａｕｓｓｉａｎ１６による構造最適化計算実行後に出力されるｌｏｇファイルを読み込み、密度汎関数法によるシングルポイント計算を実行した。その際に「ｇｅｏｍ＝ｃｈｅｃｋ ｇｕｅｓｓ＝ｒｅａｄ」、「ｐｏｐ＝ｍｋ ｉｏｐ（６／５０＝１， ６／４２＝６）」、「ＳＣＦ＝Ｔｉｇｈｔ」をルートセクションに追加し、ｅｓｐファイルを出力させるようにした。出力されたｅｓｐファイルをインプット情報とし、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６．０付属のａｎｔｅｃｈａｍｂｅｒモジュール（ａｎｔｅｃｈａｍｂｅｒコマンド）を用いて、ＥＳＰ電荷をＲＥＳＰ電荷に変換する。その際に必要なコマンドリファレンス群として、ｅｓｐファイルの読み込みのために「－ｆｉ ｇｅｓｐ」、後述で説明するｐｒｅｐファイルを出力するために「－ｆｏ ｐｒｅｐｉ」、ＲＥＳＰ電荷に変換するために「－ｃ ｒｅｓｐ」、参照力場パラメータを示すために「－ａｔ ｇａｆｆ２」を用いた。その結果として出力されるｐｒｅｐファイルには最適化構造のカーテシアン座標から変換されたＺ－ｍａｔｒｉｘ座標、ＲＥＳＰ電荷、任意に指定した残基名、結合情報などが含まれる。さらにｐｒｅｐファイルをインプット情報として、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６．０付属のｐａｒｍｃｈｋコマンドを用いて、参照力場となるｇａｆｆ２力場には用意されていない力場情報（原子量、伸縮振動・変角振動・二面角振動のパラメータ、Ｌ－Ｊパラメータ）を探索し、その結果をｆｒｃｍｏｄファイルとして出力した。以上の作業により２種類の力場パラメータファイル（ｐｒｅｐファイル、ｆｒｃｍｏｄファイル）及び最適化構造のＰＤＢファイルが生成した。
（エネルギー最小化計算工程）
上記２種類のパラメータファイル、ＰＤＢファイルに加え、Ｇａｆｆ２力場をインプット情報として、Ａｍｂｅｒ型のトポロジーファイル及び座標ファイルを生成した。本作業にはＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６を用いた。これらのトポロジー・座標ファイルをインプットファイルとして分子動力学シミュレーションパッケージＮＡＭＤ１２．０を用い、後述する条件のもとでエネルギー最小化計算を実行し、エネルギー最小構造を前述のＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６付属のｃｐｐｔｒａｊコマンドを用いてＰＤＢファイルに変換した。
上記２種類のパラメータファイル、ＰＤＢファイルに加え、Ｇａｆｆ２力場をインプット情報として、Ａｍｂｅｒ型のトポロジーファイル及び座標ファイルを生成した。本作業にはＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６を用いた。これらのトポロジー・座標ファイルをインプットファイルとして分子動力学シミュレーションパッケージＮＡＭＤ１２．０を用い、後述する条件のもとでエネルギー最小化計算を実行し、エネルギー最小構造を前述のＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６付属のｃｐｐｔｒａｊコマンドを用いてＰＤＢファイルに変換した。
エネルギー最小化計算の実行条件は以下の通りである。ＮＡＭＤプログラムの入力ファイルにおいて、「ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ」をＯＮとし、「ｍｉｎＴｉｎｙＳｔｅｐ」を１．０ｅ－６、「ｍｉｎＢａｂｙＳｔｅｐ」を１．０ｅ－２、「ｍｉｎＬｉｎｅＧｏａｌ」を１．０ｅ－４、「ｒｅｉｎｉｔｖｅｌｓ」を０、「ｍｉｎｉｍｉｚｅ」を１０００００とした。カットオフ距離を１２Å、スイッチング関数はｏｆｆ、１－４相互作用に関しては、「ｅｘｃｌｕｄｅ」をｓｃａｌｅｄ１－４、「１－４ｓｃａｌｉｎｇ」を０．８３３３３３とした。
（溶媒和システム作成工程）
水和初期システムのトポロジーファイル及び座標ファイルを以下の手順で生成した。まずエネルギー最小構造の重心を原点と一致させるためのセンタリングを施し、センタリングされた溶質の表面から２Å離した表面から、Ｘ軸：Ｙ軸：Ｚ軸にそれぞれ２０Å：２８Å：３０Å離れたＢＯＸ型の基本セル（仮想空間）を用意し、その仮想空間内に水を密度０．７３９ｇ／ｃｃとなるようにランダムに配置させた。ここで用いた水モデルはＴＩＰ３Ｐを用いるとし、これらの条件化において９３９１個の水分子が配置され、そのシステムをもとに水和初期システムのトポロジー・座標ファイル、及びＰＤＢファイルを生成した。仮想空間のサイズは、Ｘ軸：Ｙ軸：Ｚ軸がそれぞれ７１Å：７１Å：７１Åであり、立方体状である。なお、これらのファイル生成作業にはＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６のＬｅａｐモジュールを使用し、「ｔｌｅａｐ」コマンドを用いて実行した。この際に前述の２種類の力場パラメータファイル、エネルギー最小構造に対応したＰＤＢファイルを用い、ＴＩＰ３Ｐの力場にはＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６付属の「ｌｅａｐｒｃ．ｗａｔｅｒ．ｔｉｐ３ｐ」を採用した。
水和初期システムのトポロジーファイル及び座標ファイルを以下の手順で生成した。まずエネルギー最小構造の重心を原点と一致させるためのセンタリングを施し、センタリングされた溶質の表面から２Å離した表面から、Ｘ軸：Ｙ軸：Ｚ軸にそれぞれ２０Å：２８Å：３０Å離れたＢＯＸ型の基本セル（仮想空間）を用意し、その仮想空間内に水を密度０．７３９ｇ／ｃｃとなるようにランダムに配置させた。ここで用いた水モデルはＴＩＰ３Ｐを用いるとし、これらの条件化において９３９１個の水分子が配置され、そのシステムをもとに水和初期システムのトポロジー・座標ファイル、及びＰＤＢファイルを生成した。仮想空間のサイズは、Ｘ軸：Ｙ軸：Ｚ軸がそれぞれ７１Å：７１Å：７１Åであり、立方体状である。なお、これらのファイル生成作業にはＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６のＬｅａｐモジュールを使用し、「ｔｌｅａｐ」コマンドを用いて実行した。この際に前述の２種類の力場パラメータファイル、エネルギー最小構造に対応したＰＤＢファイルを用い、ＴＩＰ３Ｐの力場にはＡｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６付属の「ｌｅａｐｒｃ．ｗａｔｅｒ．ｔｉｐ３ｐ」を採用した。
（分子動力学計算工程）
作成した水和初期システムから、常温・常圧条件下の平衡状態を生成するための分子動力学計算を実行した。分子動力学計算の実行際し、以下のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ４の手順を採用した。全ての実行にはＮＡＭＤ１２．０を使用した。
作成した水和初期システムから、常温・常圧条件下の平衡状態を生成するための分子動力学計算を実行した。分子動力学計算の実行際し、以下のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ４の手順を採用した。全ての実行にはＮＡＭＤ１２．０を使用した。
ＳＴＥＰ１：高温・高圧・拘束付加条件下の分子動力学計算
ナフィオンのエネルギー最小構造を保持しつつ、周囲の水との緩和を高めるために、温度を３２０Ｋ、圧力を１０ＭＰａとし、エネルギー最小構造に１０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）の拘束条件を付加し、時間刻みを２ｆｓ、トータル２０ｐｓの分子動力学計算を実行した。ＮＡＭＤプログラムのインプットファイルには以下の情報を記載した。ＮＡＭＤプログラムがＡＭＢＥＲ型のトポロジーファイル及び座標ファイルを使用できるように、「ａｍｂｅｒ」をｏｎとし、それぞれのファイルを「ｐａｒｍｆｉｌｅ」、「ａｍｂｅｒｃｏｏｒ」で指定した。「Ｆｉｒｓｔｔｉｍｅｓｔｅｐ」を０とし、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ１」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ２」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ３」を全て７１とし、水和初期システムがセンタリングされていることから「ＣｅｎｔｅｒＸ」、「ＣｅｎｔｅｒＹ」、「ＣｅｎｔｅｒＺ」を全て０とし、分子動力学計算実行中に基本セルから周期境界イメージセルに移動した原子を再び基本セル内に配置して座標データを出力するために「ｗｒａｐＡｌｌ」をｏｎとした。長距離相互作用の計算にはｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｅｓｈ Ｅｗａｌｄ法を用いるとし、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＸ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＹ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＺ」を全て７２とし、カットオフ距離を１２Åとし、スイッチング関数はｏｆｆ、１－４相互作用に関しては、「ｅｘｃｌｕｄｅ」をｓｃａｌｅｄ１－４、「１－４ｓｃａｌｉｎｇ」を０．８３３３３３とし、「ｍａｒｇｉｎ」を４とした。ｓｈａｋｅ法による計算を実行するために「ｒｉｇｉｄＢｏｎｄｓ」をａｌｌとし、「ｒｉｇｉｄＴｏｌｅｒａｎｃｅ」を０．００００１とした。温度制御にはＬａｎｇｅｖｉｎ ｄｙｎａｍｉｃｓに従い実行することとし、「ｌａｎｇｅｖｉｎＴｅｍｐ」を３２０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＤａｍｐｉｎｇ」は５とした。圧力制御にはＮｏｓｅ－Ｈｏｏｖｅｒ Ｌａｎｇｅｖｉｎ ｐｉｓｔｏｎ法を用いることとし、「ｕｓｅＧｒｏｕｐＰｒｅｓｓｕｒｅ」をｙｅｓ、「ｕｓｅＦｌｅｘｉｂｌｅＣｅｌｌ」をｎｏ、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＴａｒｇｅｔ」を１０．０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＰｅｒｉｏｄ」を２００．０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＤｅｃａｙ」を１００．０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＴｅｍｐ」を３２０とした。なお、ナフィオンのエネルギー最小構造への拘束条件を付加するために「ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ」をｏｎとし、「ｃｏｎｓｅｘｐ」を２、「ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔＳｃａｌｉｎｇ」を１とした。
ナフィオンのエネルギー最小構造を保持しつつ、周囲の水との緩和を高めるために、温度を３２０Ｋ、圧力を１０ＭＰａとし、エネルギー最小構造に１０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）の拘束条件を付加し、時間刻みを２ｆｓ、トータル２０ｐｓの分子動力学計算を実行した。ＮＡＭＤプログラムのインプットファイルには以下の情報を記載した。ＮＡＭＤプログラムがＡＭＢＥＲ型のトポロジーファイル及び座標ファイルを使用できるように、「ａｍｂｅｒ」をｏｎとし、それぞれのファイルを「ｐａｒｍｆｉｌｅ」、「ａｍｂｅｒｃｏｏｒ」で指定した。「Ｆｉｒｓｔｔｉｍｅｓｔｅｐ」を０とし、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ１」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ２」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ３」を全て７１とし、水和初期システムがセンタリングされていることから「ＣｅｎｔｅｒＸ」、「ＣｅｎｔｅｒＹ」、「ＣｅｎｔｅｒＺ」を全て０とし、分子動力学計算実行中に基本セルから周期境界イメージセルに移動した原子を再び基本セル内に配置して座標データを出力するために「ｗｒａｐＡｌｌ」をｏｎとした。長距離相互作用の計算にはｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍｅｓｈ Ｅｗａｌｄ法を用いるとし、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＸ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＹ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＺ」を全て７２とし、カットオフ距離を１２Åとし、スイッチング関数はｏｆｆ、１－４相互作用に関しては、「ｅｘｃｌｕｄｅ」をｓｃａｌｅｄ１－４、「１－４ｓｃａｌｉｎｇ」を０．８３３３３３とし、「ｍａｒｇｉｎ」を４とした。ｓｈａｋｅ法による計算を実行するために「ｒｉｇｉｄＢｏｎｄｓ」をａｌｌとし、「ｒｉｇｉｄＴｏｌｅｒａｎｃｅ」を０．００００１とした。温度制御にはＬａｎｇｅｖｉｎ ｄｙｎａｍｉｃｓに従い実行することとし、「ｌａｎｇｅｖｉｎＴｅｍｐ」を３２０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＤａｍｐｉｎｇ」は５とした。圧力制御にはＮｏｓｅ－Ｈｏｏｖｅｒ Ｌａｎｇｅｖｉｎ ｐｉｓｔｏｎ法を用いることとし、「ｕｓｅＧｒｏｕｐＰｒｅｓｓｕｒｅ」をｙｅｓ、「ｕｓｅＦｌｅｘｉｂｌｅＣｅｌｌ」をｎｏ、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＴａｒｇｅｔ」を１０．０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＰｅｒｉｏｄ」を２００．０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＤｅｃａｙ」を１００．０、「ｌａｎｇｅｖｉｎＰｉｓｔｏｎＴｅｍｐ」を３２０とした。なお、ナフィオンのエネルギー最小構造への拘束条件を付加するために「ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ」をｏｎとし、「ｃｏｎｓｅｘｐ」を２、「ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔＳｃａｌｉｎｇ」を１とした。
ＳＴＥＰ２：高温・高圧・拘束解除条件下の分子動力学計算
ＳＴＥＰ１で得られた最終の座標、速度データをインプット情報として、仮想的な拘束条件を徐々に解除するための分子動力学計算を実行した。解除プロセスは９から０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）まで１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）ずつ値を小さくした１０個の計算プロセスからなるとし、それぞれ１０ｐｓの平衡化処理を行った。この際に、ＳＴＥＰ１の実行により、０．７３９ｇ／ｃｃの低密度状態から高密度状態に状態が遷移するため、ＳＴＥＰ１実行後の基本セルのサイズはＸ軸：Ｙ軸：Ｚ軸は全て６７Åであり、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ１」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ２」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ３」の値を６７、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＸ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＹ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＺ」は７０に設定した。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法及び計算条件などはＳＴＥＰ１に準じた。
ＳＴＥＰ１で得られた最終の座標、速度データをインプット情報として、仮想的な拘束条件を徐々に解除するための分子動力学計算を実行した。解除プロセスは９から０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）まで１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）ずつ値を小さくした１０個の計算プロセスからなるとし、それぞれ１０ｐｓの平衡化処理を行った。この際に、ＳＴＥＰ１の実行により、０．７３９ｇ／ｃｃの低密度状態から高密度状態に状態が遷移するため、ＳＴＥＰ１実行後の基本セルのサイズはＸ軸：Ｙ軸：Ｚ軸は全て６７Åであり、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ１」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ２」、「ｃｅｌｌＢａｓｉｓＶｅｃｔｏｒ３」の値を６７、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＸ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＹ」、「ＰＭＥＧｒｉｄＳｉｚｅＺ」は７０に設定した。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法及び計算条件などはＳＴＥＰ１に準じた。
ＳＴＥＰ３：高温・降圧プロセスの分子動力学計算
ＳＴＥＰ２で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、高圧９ＭＰａから、８、７、・・・、２、１、常圧０．１０１３２５ＭＰａまで１ＭＰａずつをベースに小さくした１０個の計算プロセスを実行することとし、それぞれ１０ｐｓの平衡化処理を行った。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法及び計算条件などはＳＴＥＰ２に準じた。
ＳＴＥＰ２で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、高圧９ＭＰａから、８、７、・・・、２、１、常圧０．１０１３２５ＭＰａまで１ＭＰａずつをベースに小さくした１０個の計算プロセスを実行することとし、それぞれ１０ｐｓの平衡化処理を行った。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法及び計算条件などはＳＴＥＰ２に準じた。
ＳＴＥＰ４： 降温・常圧プロセスの分子動力学計算
ＳＴＥＰ３で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、高温３１５Ｋから常温３００Ｋまで５Ｋずつ値を小さくした４個の計算プロセスを実行することとし、それぞれ１０ｐｓの平衡化処理を行った。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法および計算条件などはＳＴＥＰ３に準じた。
ＳＴＥＰ３で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、高温３１５Ｋから常温３００Ｋまで５Ｋずつ値を小さくした４個の計算プロセスを実行することとし、それぞれ１０ｐｓの平衡化処理を行った。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法および計算条件などはＳＴＥＰ３に準じた。
ＳＴＥＰ５： 常温・常圧条件下の分子動力学計算
ＳＴＥＰ４で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、常温、常圧条件下の分子動力学計算を、平衡化のために１０ｎｓ、サンプリング用のプロダクションランのために２ｎｓの実行を行った。プロダクションランではトラジェクトリーファイルのダンプリングを１００ｆｓで行うこととし、「ＤＣＤｆｒｅｑ」を５０と設定した。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法及び計算条件などはＳＴＥＰ４に準じた。
ＳＴＥＰ４で得られた最終の座標、速度、基本セルデータをインプット情報として、常温、常圧条件下の分子動力学計算を、平衡化のために１０ｎｓ、サンプリング用のプロダクションランのために２ｎｓの実行を行った。プロダクションランではトラジェクトリーファイルのダンプリングを１００ｆｓで行うこととし、「ＤＣＤｆｒｅｑ」を５０と設定した。その他の設定条件、温度制御、圧力制御手法及び計算条件などはＳＴＥＰ４に準じた。
（ヒストグラム作成工程）
ＳＴＥＰ５で得られた２ｎｓのプロダクションランから、合計２００００個の平衡化水和システムのスナップショットからなるトラジェクトリーファイルが生成した。これらのトラジェクトリーを後述する解析手順を用いて、溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成した。作成においてはエネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算ソフトＥＲｍｏｄ０．３．５を用いた。まずプロダクションランで得た全てのトラジェクトリーに対し、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６のｐｔｒａｊコマンドを用いて、ナフィオンの重心を原点と一致させるためのセンタリングを施した。その後ＥＲｍｏｄ付属モジュールのｇｅｎ＿ｓｔｒｕｃｔｕｒｅコマンドを用いて水和システムのトポロジーファイルをアサインすることでエネルギーヒストグラムの計算に必要なファイル群（ＳｌｔＩｎｆｏ、ＭｏｌＰｒｍ１、ＭＤｉｎｆｏ、ＬＪＴａｂｌｅ）を自動生成した。ＭＤｉｎｆｏは１行１列目に２００００を手入力し、計算条件などのパラメータファイル「ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ＿ｅｒ」は手動作成した。その際のエネルギー計算パラメータとして、「ｂｏｘｓｈｐ」を１、「ｅｎｇｄｉｖ」を２０、「ｌｊｆｏｒｍａｔ」を５とした。エネルギーｂｉｎの定義パラメータとして、「ｅｃｌｂｉｎ」を５．０ｅ－２、「ｅｃｆｂｉｎ」を２．０ｅ－３、「ｅｃ０ｂｉｎ」を２．０ｅ－４、「ｆｉｎｆａｃ」を１０．０ｅ０、「ｅｃｄｍｉｎ」を－５０、「ｅｃｆｍｎｓ」を－０．２０ｅ０、「ｅｃｄｃｅｎ」を０．０ｅ０、「ｅｃｃｏｒｅ」を２０．０ｅ０、「ｅｃｄｍａｘ」を１．０ｅ１１、「ｐｅｃｏｒｅ」を２００と設定した。解析の実行にはＥＲｍｏｄ付属モジュールのｅｒｍｏｄコマンドを使用した。
ＳＴＥＰ５で得られた２ｎｓのプロダクションランから、合計２００００個の平衡化水和システムのスナップショットからなるトラジェクトリーファイルが生成した。これらのトラジェクトリーを後述する解析手順を用いて、溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成した。作成においてはエネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算ソフトＥＲｍｏｄ０．３．５を用いた。まずプロダクションランで得た全てのトラジェクトリーに対し、Ａｍｂｅｒ Ｔｏｏｌｓ１６のｐｔｒａｊコマンドを用いて、ナフィオンの重心を原点と一致させるためのセンタリングを施した。その後ＥＲｍｏｄ付属モジュールのｇｅｎ＿ｓｔｒｕｃｔｕｒｅコマンドを用いて水和システムのトポロジーファイルをアサインすることでエネルギーヒストグラムの計算に必要なファイル群（ＳｌｔＩｎｆｏ、ＭｏｌＰｒｍ１、ＭＤｉｎｆｏ、ＬＪＴａｂｌｅ）を自動生成した。ＭＤｉｎｆｏは１行１列目に２００００を手入力し、計算条件などのパラメータファイル「ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ＿ｅｒ」は手動作成した。その際のエネルギー計算パラメータとして、「ｂｏｘｓｈｐ」を１、「ｅｎｇｄｉｖ」を２０、「ｌｊｆｏｒｍａｔ」を５とした。エネルギーｂｉｎの定義パラメータとして、「ｅｃｌｂｉｎ」を５．０ｅ－２、「ｅｃｆｂｉｎ」を２．０ｅ－３、「ｅｃ０ｂｉｎ」を２．０ｅ－４、「ｆｉｎｆａｃ」を１０．０ｅ０、「ｅｃｄｍｉｎ」を－５０、「ｅｃｆｍｎｓ」を－０．２０ｅ０、「ｅｃｄｃｅｎ」を０．０ｅ０、「ｅｃｃｏｒｅ」を２０．０ｅ０、「ｅｃｄｍａｘ」を１．０ｅ１１、「ｐｅｃｏｒｅ」を２００と設定した。解析の実行にはＥＲｍｏｄ付属モジュールのｅｒｍｏｄコマンドを使用した。
（積分工程）
上記解析実行によって得られるｅｎｇｓｌｎ．２０ファイルの１列目の値（ヒストグラムのｘ軸に相当）、３列目の値（ヒストグラムのｙ軸に相当）を使用して、ナフィオンの水に対する引力値及び斥力値として算出した。引力値は１列目と３列目の積の値の中で正の値の総和を算出し、斥力値は負の値の総和を算出することで定義した。この結果、引力値は－１０６．５（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、斥力値は３４．０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）であった。
上記解析実行によって得られるｅｎｇｓｌｎ．２０ファイルの１列目の値（ヒストグラムのｘ軸に相当）、３列目の値（ヒストグラムのｙ軸に相当）を使用して、ナフィオンの水に対する引力値及び斥力値として算出した。引力値は１列目と３列目の積の値の中で正の値の総和を算出し、斥力値は負の値の総和を算出することで定義した。この結果、引力値は－１０６．５（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、斥力値は３４．０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）であった。
実施例Ａ１～Ａ１１及び比較例Ａ２～Ａ１１
表１に記載の各樹脂について、比較例Ａ１と同様にして、水に対する引力値及び斥力値を計算した。結果を表１に示す。
表１に記載の各樹脂について、比較例Ａ１と同様にして、水に対する引力値及び斥力値を計算した。結果を表１に示す。
実施例Ａ１～Ａ１１の樹脂は、水に対する引力値が－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下であり、且つ上記斥力値が３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるため、本開示の積層体における透湿膜を作成するための樹脂として好ましく使用できることが示唆される。
実施例Ｂ１
２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンとメタクリル酸ステアリルのランダム共重合体（構成単位の比率［前者／後者］：１／１、濃度：４質量％、重量平均分子量：１０万）と防腐剤とを混合し、蒸留水で希釈して共重合体濃度：２質量％（共重合体は固形分中の主成分）とする組成物を得た。一方、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：２０μｍ、空隙率：４８体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）の一方の表面のコロナ処理を行い、表面張力４６ｄｙｎの親水性表面を形成した。そして、上記多孔質基材の親水性表面に、アプリケーターを用いて上記組成物を塗工し、５０℃で３分間加熱して、透湿膜（厚さ：１００～５００ｎｍ）を形成した。このようにして実施例Ｂ１の積層体を作製した。
２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンとメタクリル酸ステアリルのランダム共重合体（構成単位の比率［前者／後者］：１／１、濃度：４質量％、重量平均分子量：１０万）と防腐剤とを混合し、蒸留水で希釈して共重合体濃度：２質量％（共重合体は固形分中の主成分）とする組成物を得た。一方、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：２０μｍ、空隙率：４８体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）の一方の表面のコロナ処理を行い、表面張力４６ｄｙｎの親水性表面を形成した。そして、上記多孔質基材の親水性表面に、アプリケーターを用いて上記組成物を塗工し、５０℃で３分間加熱して、透湿膜（厚さ：１００～５００ｎｍ）を形成した。このようにして実施例Ｂ１の積層体を作製した。
実施例Ｂ２
多孔質基材として、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：１２μｍ、空隙率：４０体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ２の積層体を作製した。
多孔質基材として、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：１２μｍ、空隙率：４０体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ２の積層体を作製した。
実施例Ｂ３
多孔質基材として、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：２５μｍ、空隙率：５６体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ３の積層体を作製した。
多孔質基材として、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：２５μｍ、空隙率：５６体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ３の積層体を作製した。
実施例Ｂ４
多孔質基材として、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：５μｍ、空隙率：６５体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ４の積層体を作製した。
多孔質基材として、ポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：５μｍ、空隙率：６５体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ４の積層体を作製した。
実施例Ｂ５
２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンとメタクリル酸ステアリルのランダム共重合体（構成単位の比率［前者／後者］：１／１、濃度：４質量％、重量平均分子量：１０万）を、蒸留水で希釈して１．５質量％の組成物を得、当該組成物を用いて透湿膜を形成したこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ５の積層体を作製した。
２－メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンとメタクリル酸ステアリルのランダム共重合体（構成単位の比率［前者／後者］：１／１、濃度：４質量％、重量平均分子量：１０万）を、蒸留水で希釈して１．５質量％の組成物を得、当該組成物を用いて透湿膜を形成したこと以外は実施例Ｂ１と同様にして実施例Ｂ５の積層体を作製した。
比較例Ｂ１
上記共重合体に代えて比較例Ａ７の樹脂を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして比較例Ｂ１の積層体を作製した。
上記共重合体に代えて比較例Ａ７の樹脂を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして比較例Ｂ１の積層体を作製した。
比較例Ｂ２
上記共重合体に代えて比較例Ａ１の樹脂を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして比較例Ｂ２の積層体を作製した。
上記共重合体に代えて比較例Ａ１の樹脂を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして比較例Ｂ２の積層体を作製した。
比較例Ｂ３
上記共重合体に代えて比較例Ａ１１の樹脂を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして比較例Ｂ３の積層体を作製した。
上記共重合体に代えて比較例Ａ１１の樹脂を用いたこと以外は実施例Ｂ１と同様にして比較例Ｂ３の積層体を作製した。
（評価）
実施例及び比較例で得られた各積層体について以下の通り評価した。評価結果は表に記載した。なお、表中の「－」は評価を行わなかったことを示す。また、透湿膜が形成されていないポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：２０μｍ、空隙率：４８体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）そのものを比較例Ｂ４として評価を行った。
実施例及び比較例で得られた各積層体について以下の通り評価した。評価結果は表に記載した。なお、表中の「－」は評価を行わなかったことを示す。また、透湿膜が形成されていないポリオレフィン系樹脂製多孔質基材（厚さ：２０μｍ、空隙率：４８体積％、表面張力：３２ｄｙｎ）そのものを比較例Ｂ４として評価を行った。
（１）透気抵抗度
実施例Ｂ１～Ｂ５及び比較例Ｂ１～Ｂ４で得られた積層体について、ＪＩＳ Ｐ８１１７－２００９のガーレー法に基づき、透気抵抗度を測定した。具体的には、実施例及び比較例で得られた積層体から、５ｃｍ×５ｃｍの試験片を切り出し、ガーレー装置に供して、１００ｃｃの空気が流れる秒数をストップウォッチで計測した。
実施例Ｂ１～Ｂ５及び比較例Ｂ１～Ｂ４で得られた積層体について、ＪＩＳ Ｐ８１１７－２００９のガーレー法に基づき、透気抵抗度を測定した。具体的には、実施例及び比較例で得られた積層体から、５ｃｍ×５ｃｍの試験片を切り出し、ガーレー装置に供して、１００ｃｃの空気が流れる秒数をストップウォッチで計測した。
（２）透湿度
実施例Ｂ１～Ｂ５及び比較例Ｂ１～Ｂ４で得られた積層体について、ＪＩＳ Ｚ０２０８－１９７６の透湿度試験方法（カップ法）に基づき、透湿度を測定した。具体的には、３０ｇの塩化カルシウムを透湿カップに入れ、実施例及び比較例で得られた積層体を２時間以上測定環境に静置した後に透湿シートとして上記透湿カップを覆い、気密した。そして、風速０．２ｍ／ｓ以下の環境下、１時間経過時における、塩化カルシウムと透湿カップの合計質量の増加分を試験片１ｍ2・２４時間あたりの質量に換算し、透湿度として計測した。なお、温度２０℃相対湿度６５％、及び、温度５℃相対湿度４５％の２つの環境下においてそれぞれ計測を行った。温度５℃相対湿度４５％の透湿度については、実施例Ｂ１～Ｂ３及び比較例Ｂ１で得られた積層体のみについて測定した。
実施例Ｂ１～Ｂ５及び比較例Ｂ１～Ｂ４で得られた積層体について、ＪＩＳ Ｚ０２０８－１９７６の透湿度試験方法（カップ法）に基づき、透湿度を測定した。具体的には、３０ｇの塩化カルシウムを透湿カップに入れ、実施例及び比較例で得られた積層体を２時間以上測定環境に静置した後に透湿シートとして上記透湿カップを覆い、気密した。そして、風速０．２ｍ／ｓ以下の環境下、１時間経過時における、塩化カルシウムと透湿カップの合計質量の増加分を試験片１ｍ2・２４時間あたりの質量に換算し、透湿度として計測した。なお、温度２０℃相対湿度６５％、及び、温度５℃相対湿度４５％の２つの環境下においてそれぞれ計測を行った。温度５℃相対湿度４５％の透湿度については、実施例Ｂ１～Ｂ３及び比較例Ｂ１で得られた積層体のみについて測定した。
実施例Ｂ１～Ｂ５の積層体は、透気抵抗度が高く、すなわち透気性が低く、且つ、透湿性にも優れると評価された。特に、温度５℃相対湿度４５％の環境下における透湿度が５００ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以上であり（実施例Ｂ１～Ｂ３）、低温低湿度環境下における透湿性が優れると評価された。一方、比較例Ｂ１～Ｂ３の積層体は、透湿性が劣ると評価された。また、多孔質基材のみを用いた比較例Ｂ４は、透湿性に優れるものの、透気性が高かった。
１ 積層体
１１ 多孔質基材
１１ａ 多孔質基材の一方の面
１２ 透湿膜
１１ 多孔質基材
１１ａ 多孔質基材の一方の面
１２ 透湿膜
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法であって、
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分工程と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算方法を提供する。
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分工程と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算方法を提供する。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する計算装置であって、
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分部と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算装置を提供する。
立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、
上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、
上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分部と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算装置を提供する。
［水に対する引力値及び斥力値の計算方法及び計算装置］
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法を提供する。上記計算方法は、立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスにおいて溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分工程と、を備える。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法を提供する。上記計算方法は、立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に上記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスにおいて溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分工程と、を備える。
積分工程Ｓ９では、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を上記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する。
また、本開示は、対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する計算装置を提供する。上記計算装置は、立方体状の仮想空間内に上記対象分子を配置し、上記仮想空間内において上記対象分子の周囲に前記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、上記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、上記仮想空間内において、上記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、得られた上記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する斥力値として算出する積分部と、を備える。
Claims (8)
- 多孔質基材と、前記多孔質基材の少なくとも一方の面に設けられた透湿膜と、を備え、
前記透湿膜は、エネルギー表示法に基づく自由エネルギーを算出するプロセスから得られる溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムにおいて、負側の積分値を水に対する引力値、正側の積分値を水に対する斥力値とした場合の前記引力値が－１１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下、且つ前記斥力値が３５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上である樹脂から形成される、積層体。 - 前記樹脂は、（ｉ）下記式（Ａ）で表される基及び／又はスルホン基である親水部と、（ii）１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基、ポリスチレン骨格、１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格、ポリアルカジエン骨格、ポリフェニレン骨格、セルロース骨格、及びポリグリセリン骨格からなる群より選択される１以上の疎水部と、を有する、請求項１に記載の積層体。
- 前記スルホン基は、スチレンスルホン酸に由来する構成単位、ビニルスルホン酸に由来する構成単位、芳香族スルホン酸基、及び第一級炭素に結合したスルホン酸基からなる群より選択される１以上の基として前記樹脂中に含まれる、請求項２に記載の積層体。
- 前記樹脂は、スルホン基と１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよいポリオレフィン骨格を有する樹脂、スルホン基とポリフェニレン骨格を有する樹脂、スルホン基とポリスチレン骨格を有する樹脂、スルホン基とポリアルカジエン骨格を有する樹脂、前記式（Ａ）で表される基とポリオレフィン骨格を有する樹脂、並びに、前記式（Ａ）で表される基と１以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数２以上の一価の炭化水素基を有する樹脂からなる群より選択される１以上の樹脂である、請求項２又は３に記載の積層体。
- 対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する方法であって、
立方体状の仮想空間内に前記対象分子を配置し、前記仮想空間内において前記対象分子の周囲に前記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成工程と、
前記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算工程と、
前記仮想空間内において、前記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成工程と、
得られた前記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分工程と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算方法。 - 前記分子動力学計算工程は、
温度３００Ｋ超、圧力１ＭＰａ以上、且つエネルギー最小構造に１ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）以上のエネルギー拘束を付加した条件にて分子動力学計算を行う第１計算段階と、
前記第１計算段階後、エネルギー拘束の付加が０ｋｃａｌ／（ｍｏｌ・Å2）になるまで付加を下げつつ分子動力学計算を行う第２計算段階と、
前記第２計算段階後、圧力が１気圧になるまで圧力を下げつつ分子動力学計算を行う第３計算段階と、
前記第３計算段階後、温度が３００Ｋになるまで温度を下げつつ分子動力学計算を行う第４計算段階と、
前記第４計算段階後、温度３００Ｋ、圧力１気圧、エネルギー拘束が解除された条件にて分子動力学計算を行い、前記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を得る第５計算段階と、を含む、請求項４に記載の引力値及び斥力値の計算方法。 - 前記対象分子が親水部と疎水部を有する分子であり、前記溶媒が水である、請求項５又は６に記載の引力値及び斥力値の計算方法。
- 対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値を計算する計算装置であって、
立方体状の仮想空間内に前記対象分子を配置し、前記仮想空間内において前記対象分子の周囲に前記溶媒分子を配置する溶媒和システム作成部と、
前記溶媒和システムの常温常圧条件下における平衡状態を作成するための分子動力学計算部と、
前記仮想空間内において、前記平衡状態の、エネルギー表示法に基づく自由エネルギー計算により溶質－溶媒ペアのエネルギーヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
得られた前記エネルギーヒストグラムにおける負側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値、正側の積分値を前記対象分子の溶媒に対する引力値として算出する積分部と、を備える、
対象分子の溶媒に対する引力値及び斥力値の計算装置。
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