KR20070041790A - 실험장치와 연동시키는 가상실험 인터페이스 - Google Patents

실험장치와 연동시키는 가상실험 인터페이스 Download PDF

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Abstract

실험계측 장치(101)에 의해 얻어지는 고분자 재료의 구조의 화상데이터를 취득하는 데이터 취득부(201)와, 데이터 취득부(101)가 취득한 화상데이터를 시뮬레이션 장치(102)가 처리할 수 있도록 변환하는 데이터 변환처리부(202)와, 데이터 변환처리부(202)에 의해 변환된 데이터를 시뮬레이션 장치에 대하여 출력하는 데이터 출력부(203)를 가지는 가상실험 인터페이스(200)에 따르면, 실험계측 장치와 시뮬레이션 등의 가상실험 장치를 연동시킬 수가 있다. 이에 의하면, 보다 현실계를 반영한 시뮬레이션을 실시할 수가 있다. 게다가 현실의 실험장치에서는 할 수 없는 상세한 해석을 실시할 수 있게 된다.
실험계측, 가상실험, 시뮬레이션, 가상실험 인터페이스, 가상실험 시스템

Description

실험장치와 연동시키는 가상실험 인터페이스{VIRTUAL EXPERIMENTAL INTERFACE FOR INTERLOCKING WITH EXPERIMENTAL DEVICE}
본 발명은 실험계측 장치와 가상실험 장치(시뮬레이션 장치)를 연동시킬 수 있는 가상실험 인터페이스, 및 상기 가상실험 인터페이스를 이용한 가상실험 시스템에 관한 것이다.
근년, 고분자 재료 등의 분자 집합체 구조의 특징을 가상실험 기술(시뮬레이션 기술)에 의해 해석하는 시뮬레이션 장치가 빈번하게 이용되게 되어 있다. 이러한 시뮬레이션 장치에 따르면, 실제로 실험을 실시하는 일없이 계산과학에 의해 컴퓨터 상에서 물질의 구조 특성 등을 해석할 수가 있기 때문에, 현실의 실험에서는 할 수 없는 것 같은 해석을 실시할 수가 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 분자 또는 분자 집합체의 원자 좌표 데이터로부터 적어도 3개이상의 원자를 선택하는 원자선택 공정과, 상기 선택한 원자로부터 면을 결정하는 면결정 공정과, 상기 면결정 공정에 의해 결정한 복수의 면 중에서 적어도 2개의 면의 세트를 결정하는 세트결정 공정과, 상기 결정한 세트를 구성하 는 면 사이의 기하학적 관계를 수치화하는 수치화 공정에 의해 분자 또는 분자 집합체의 구조를 해석하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이러한 해석 방법 및 장치는, 저분자의 응집체 구조나 고분자의 비정형 구조 등, 랜덤성이 높고 복잡한 구조를 가지는 분자계의 미세 구조의 특징을 명확화하는데 유효하다라는 보고가 이루어지고 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 고분자를 구성하는 모노머(monomer)의 구조조성, 및 고분자의 제조조건의 입력치를 설정하는 단계; 몬테칼로법(Monte Carlo Method)을 적용하고, 현실의 합성으로 얻어지는 분자의 1차 구조를 예측하는 단계; 조시화(粗視化; coarse graining) 모델을 작성함과 동시에, 조시화 분자동역학 시뮬레이션에 이용하는 조시화 파라미터(parameter)를 결정하는 단계; 조시화 분자동역학 시뮬레이션을 실시하는 단계; 내부에 마이크로 상분리 구조를 가지는 재료의 형태와 역학물성을 예측하는 단계; 응력-변형 곡선과 그 외의 역학물성을 산출하는 단계; 배향 계수와 그 외의 형상 인자를 산출하는 단계;로 이루어지는 고분자 재료의 형태예측 방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 이 고분자 재료의 형태예측 방법 및 그 장치에 따르면, 멀티블록 공중합체로 이루지는 고분자를 구성하는 모노머종의 조성 및 제조조건에 기초하여, 현실의 합성으로 얻어지는 고분자 재료의 물성을 예측할 수가 있다고 보고되고 있다.
한편, 현실의 실험에 의해, 물질의 구조 등을 해석하기 위하여, 여러 가지의 실험계측 장치(실험장치)가 개발되고 있다. 특히, 물질의 미세한 구조를 해석하기 위해서, 수많은 현미경이 개발되고 있다. 예를 들면, 나노스케일로 물질을 해석 가능한 전자현미경으로서, 물질의 전자선을 조사하고, 표면으로부터 튀어나온 2차 전자를 이용하여 표면의 입체적 형태를 관찰하는 주사형 전자현미경(SEM; scanning electron microscope)과 물질의 내부를 빠져 나온 전자를 결상시킴으로써 물질 내부의 구조를 "통해서" 관찰할 수 있는 투과형 전자현미경(TEM; transmission electron microscope)이 개발되고 있다.
게다가, 근년, 3차원 투과형 전자현미경(3DTEM), 3차원 X선현미경, 공초점 레이저 현미경 등의 개발에 의해, 2차원의 해석뿐만이 아니라, 3차원의 구조해석을 실시하는 것도 가능해지고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특개평09-223166호 공보(공개일: 평성 9년 8월 26일)
[특허문헌 2] 일본 특개2003-105090호 공보(공개일: 평성 15년 4월 9일)
상술한 시뮬레이션 장치 등의 가상실험을 실시하는 가상실험 장치와, 현미경 등의 현실의 실험을 실시하는 실험계측 장치는 각각 독립적으로 발전해 왔다. 즉, 시뮬레이션 장치는, 현실의 실험에서는 얻을 수 없는 것 같은 물질의 거동이나 구조해석을, 계산과학을 구사하여 가상적으로 실시하는 것을 목적으로 발달해 온 것이다. 한편, 실험계측 장치는, 물질의 미세한 구조 등을 가시화함에 의해 실제로 관찰하기 위해서 발달해 온 것이다. 이 때문에, 이들 2개의 연구분야·기술분야는 지금까지 거의 융합하는 일이 없었다고 해도 과언은 아니다.
게다가, 지금까지 개발되어 온 시뮬레이션 장치 등의 가상실험 장치는, 미리 다수의 데이터나 조건 등을 설정·입력할 필요가 있고, 현실의 실험계측 장치를 조작하는 실험 연구자에게 있어 매우 취급하기 어려운 것이었다. 또한, 설정하는 조건 등에 의해 얻어지는 시뮬레이션 결과가 다르기 때문에, 일부의 실험연구자로부터는 시뮬레이션 장치에 의해 얻어졌던 결과는, 현실계를 반영하고 있지 않고, 신뢰성의 면에서 문제가 있는 것은 아닐까하고 지적하는 소리도 높아지고 있었다.
그러나, 그 한편으로, 시뮬레이션 장치 등의 가상실험 장치에는, 현실의 실험계측 장치에서는 할 수 없는 것 같은 해석을 실시할 수가 있는 이점이 있다.
그래서, 본 발명자들은, 뛰어난 해석능력을 가지는 가상실험 장치와 현실의 실험계측 장치를 연동시킴으로써, 현실의 실험계측 장치에 의해 얻어지는 실험구조를 기초로 가상실험을 실시할 수가 있고, 보다 상세하고 정확한 해석을 할 수 있는 것은 아닐까하는 전혀 새로운 개념을 생각해내기에 이르렀다. 그리고, 이러한 신개념을 구현화하기 위해서는, 실험계측 장치와 시뮬레이션 장치 등의 가상실험 장치를 연동시킬 수 있는 가상실험 인터페이스를 개발할 필요가 있다는, 지금까지 전혀 고려되어 오지 않았던 신규과제를 독자적으로 찾아냈다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 실험계측 장치와 시뮬레이션 등의 가상실험 장치를 연동시킬 수 있는 가상실험 인터페이스 및 그 이용을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 실시한 결과, 3차원 투과형 전자현미경 등으로 취득한 실험구조(화상데이터)를 시뮬레이션 장치가 이용할 수 있도록, 실험구조 데이터를 시뮬레이션 장치용으로 변환·가공하는 가상실험 인터페이스를 제작하였다. 그리고, 이 가상실험 인터페이스에 의해 변환·가공된 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실시하는 것에 의해, 종래의 3차원 투과형 전자현미경 등에서는 얻을 수 없었던, 보다 상세한 해석(고분자의 1개의 분포상태에 관한 정보 등)을 실시할 수 있는 것을 찾아내고, 본원 발명을 완성시키기에 이르렀다. 본 발명은, 이러한 신규의 지견에 기초하여 완성된 것으로서, 이하의 발명 (1)∼(14)를 포함한다. 즉,
(1) 고분자 재료의 구조의 화상데이터를 취득하는 데이터취득 수단과, 상기 데이터취득 수단이 취득한 화상데이터를, 고분자 재료의 구조해석 시뮬레이션을 실시하는 가상실험 장치가 처리할 수 있도록 변환하는 데이터 변환처리 수단과, 상기 데이터 변환처리 수단에 의해 변환된 데이터를 가상실험 장치에 대하여 출력하는 데이터 출력 수단을 구비하는 가상실험 인터페이스. 또한, 상기 데이터 변환처리 수단은, 예를 들어, 밀도를 대상으로 고분자 재료의 구조해석 시뮬레이션을 실시하는 가상실험 장치가 처리할 수 있도록 변환하는 것인 것이 바람직하다.
(2) 상기 화상데이터는, 실험계측 장치에 의해 얻어지는 것인 (1)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(3) 상기 데이터 변환처리 수단은, 상기 화상데이터를 체적분율의 값으로 변환하는 처리를 실시하는 것인 (1) 또는(2)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(4) 상기 화상데이터는, 2차원 화상데이터이며, 상기 데이터 변환처리 수단은, 상기 2차원 화상데이터에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 화상독입 수단과, 상기 화상독입 수단에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 수치변환 수단과, 상기 수치변환 수단에 의해 변환된 체적분율의 값을, 가상실험 장치가 처리할 수 있는 형식으로 변환하는 형식변환 수단을 구비하는 것인 (3)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(5) 상기 데이터 변환 수단은, 게다가 상기 데이터취득 수단에 의해 취득된 2차원 화상데이터로부터 화상처리하는 영역을 지정하는 영역지정 수단을 갖추고 있고, 상기 화상독입 수단은, 상기 영역지정 수단에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 것인 (4)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(6) 상기 화상데이터는, 복수의 2차원 화상데이터로 구성되는 3차원 화상데이터이며, 상기 데이터 변환처리 수단은, 상기 2차원 화상데이터에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 화상독입 수단과, 상기 화상독입 수단에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 수치변환 수단과, 상기 수치변환 수단에 의해 변환된 체적분율의 값을, 가상실험 장치가 처리할 수 있는 형식으로 변환하는 형식변환 수단과, 상기 형식변환 수단에 의해 처리된 복수의 2차원 데이터를 이용하여, 3차원 데이터로서 재구성하는 3차원처리 수단을 구비하는 것인 (3)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(7) 상기 3차원 화상데이터는, 복수의 층상의 2차원 화상데이터로 이루지는 것이며, 상기 3차원처리 수단은, 상기 형식변환 수단에 의해 변환된 복수의 2차원 데이터를, 층상으로 겹침에 의해 3차원 데이터로서 구성하는 것인 (6)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(8) 상기 데이터 변환 수단은, 게다가 상기 데이터취득 수단에 의해 취득된 2차원 화상데이터로부터 화상처리하는 영역을 지정하는 영역지정 수단을 갖추고 있고, 상기 화상독입 수단은, 상기 영역지정 수단에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 것인 (6) 또는(7)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(9) 상기 수치변환 수단은, 화상의 픽셀치에 있어서의 상한치 및 하한치를, 상기 가상실험 장치에서 설정하는 체적분율의 상한치 및 하한치에 대응시키는 처리를 실시하는 것인 (4)∼(8) 중의 어느 하나에 기재된 가상실험 인터페이스.
(10) 상기 실험계측 장치는, 현미경인 (2)∼(9) 중의 어느 하나에 기재된 가상실험 인터페이스.
(11) 상기 실험계측 장치는, 3차원 투과형 전자현미경 또는 공초점 레이저 현미경인 (6)∼(9) 중의 어느 하나에 기재된 가상실험 인터페이스.
(12) 상기 고분자 재료는, 멀티블록 공중합체로 이루지는 고분자 재료인 (1)∼(11) 중의 어느 하나에 기재된 가상실험 인터페이스.
(13) 상기 멀티블록 공중합체는, 네트워크상의 마이크로 상분리 구조를 형성하고 있는 (12)에 기재된 가상실험 인터페이스.
(14) (1)∼(13) 중의 어느 하나에 기재된 가상실험 인터페이스와, 고분자 재료의 구조의 화상데이터를 취득하는 실험계측 장치와, 고분자 재료의 구조해석 시뮬레이션을 실시하는 가상실험 장치를 구비하는 가상실험 시스템.
또한, 상기 가상실험 인터페이스는, 컴퓨터에 의해 실현하여도 좋고, 이 경우에는, 컴퓨터를 상기 각 수단으로서 동작시킴으로써 상기 가상실험 인터페이스를 컴퓨터로 실현시키는 가상실험 인터페이스의 제어 프로그램, 및 그것을 기록한 컴퓨터로 독취 가능한 기록매체도, 본 발명의 범주에 들어간다.
본 발명과 관련되는 가상실험 인터페이스에 따르면, 실험계측 장치와 가상실험 장치를 연동시킬 수가 있다. 이 때문에, 가상실험 장치에 있어서, 실험계측 장치에 의해 얻어진 실험구조에 기초한 가상실험을 실시할 수가 있기 때문에, 통상의 실험계측 장치에 의해 얻어지는 결과에 비하여 정확하고 상세한 해석을 실시하는 것이 가능하게 되는 효과를 나타낸다. 예를 들면, 현미경에 의해 얻어지는 고분자 재료의 실험구조에 기초하여, 재료특성의 상세한 해석을 실시할 수가 있는 효과를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 뛰어난 점은, 이하에 나타내는 기재에 의해 충분하기 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은, 첨부도면을 참조한 다음의 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 가상실험 시스템의 주요부 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관련된 가상실험 인터페이스로서 사용될 수 있는 정보처리 장치의 하드웨어 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 가상실험 인터페이스의 기능 구성에 대하여 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 가상실험 인터페이스에 의해 실행되는 처리의 순서를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 가상실험 시스템의 하드웨어 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 가상실험 인터페이스의 기능 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 가상실험 인터페이스에 의해 실행되는 처리의 순서를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 있어서의, PS와 PI로 이루지는 고분자 재료의 3DTEM의 3차원 화상을 구성하는 복수의 2차원 화상데이터를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에 나타내는 실험 데이터를 시뮬레이션 장치에서 이용 가능한 형식으로 변환하는 처리화면을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 있어서의, 시뮬레이션 장치 "OCTA"의 화면상에 3DTEM 화상에 기초한 실험구조를 표시한 도면를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 있어서의, 평균장 엔진에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 있어서의, 다른 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 있어서, 3DTEM의 화상의 일부의 영역을 지정하고, 그 도면으로부터 회전·확대·축소를 거쳐, A-B block polymer의 구조를 시뮬레이션 장치 상에 표시한 도면을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 있어서, A-B block polymer의 구조에 기초하여, Junction 분포 해석을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
도 15a는 3DTEM의 실험구조를 나타내는 도이며, 도 15b는 MD해석에 의해 얻어진 사슬의 구조를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 있어서의, 3DTEM에 의한 화상과 분자동역학법에 의한 사슬의 화상을 조합한 화상을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 실시예에 있어서, 사용한 고분자 재료를 탄성체로서 취급하였을 때의 변형예측 시뮬레이션(FDM)을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
* 부호의 설명 *
100, 100' 가상실험 시스템
101 실험계측 장치
101' 3차원 화상해석용 실험계측 장치(실험계측 장치)
102, 102' 시뮬레이션 장치(가상실험 장치)
200, 200' 가상실험 인터페이스
201, 201' 데이터 취득부(데이터 취득 수단)
202, 202' 데이터 변환처리부(데이터 변환처리 수단)
203, 203' 데이터 출력부(데이터 출력 수단)
202a, 202a' 영역지정부(영역지정 수단)
202b, 202b' 화상독입부(화상독입 수단)
202c, 202c' 수치변환부(수치변환 수단)
202d, 202d' 형식변환부(형식변환 수단)
202e' 판단부(판단 수단)
202f' 3차원처리부(3차원 처리 수단)
〔실시의 형태 1〕
본 발명의 일 실시형태에 대하여 도 1∼도 4에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 본 실시의 형태에서는, 고분자 재료의 구조를 2차원 화상데이터로서 취득하는 실험계측 장치를, 가상실험 인터페이스를 통하여, 시뮬레이션 장치와 연동시킨 가상실험 시스템(100)에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 관련된 가상실험 시스템의 하드웨어 구성을 모식적으로 나타내는 도이다. 가상실험 시스템(100)은, 실험계측 장치(101), 가상실험 인터페이스(200), 시뮬레이션 장치(102)를 갖추고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 실험계측 장치(101)는 가상실험 인터페이스(200)와 접속되어 있고, 또한 가상실험 인터페이스(200)는 시뮬레이션 장치(102)와 접속되어 있다.
실험계측 장치(101)는, 고분자 재료의 구조를 화상데이터로서 실험적으로 취득할 수 있는 실험장치면 좋고, 구체적인 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 실험계측 장치로서, 예를 들면, 현미경을 들 수가 있다. 특히, 고분자 재료의 구조를, 나노 크기(nm)∼미크론 크기(μm)의 스케일 범위에서 해석할 수 있는 전자현미경(투과형, 주사형 등), X선현미경 등이 바람직하다.
또한, 본 명세서에서 용어 「고분자 재료」라는 것은, 고분자를 포함한 재료 를 의미하고, 멀티블록 공중합체(multiblock copolymer) 등의 유기 고분자를 포함한 고분자 재료뿐만이 아니라, 무기물과 고분자와의 혼합계의 재료도 포함하고, 게다가 생체계의 고분자(단백질, 핵산, 지방질)를 포함한 재료(예를 들면, 생체막 등)도 포함된다. 또한, 고분자 재료가 네트워크상의 마이크로 상분리(micro phase separation) 구조를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 실험계측 장치에 의해 얻어지는 「고분자 재료의 화상데이터」로서는, 예를 들면, 고분자 성분의 전농도분포의 농담표시(예를 들면, 흑백모드의 경우는, 흑백의 농담표시)인 것이 바람직하다.
시뮬레이션 장치(102)는, 컴퓨터 상에서 계산과학을 이용하여, 고분자 재료의 구조해석에 관한 시뮬레이션(가상실험)을 실시할 수 있는 가상실험 장치이면 좋고, 그 구체적인 구성 등은 특별히 한정되는 것은 아니다. 여기서 말하는, 「고분자 재료의 구조해석에 관한 시뮬레이션」이라는 것은, 고분자 재료의 분자 특성 및/또는 재료특성의 해석에 관한 시뮬레이션을 말하고, 구체적으로는, 예를 들면, 본 발명자들의 그룹이 이전에 개발한 시뮬레이터인 "OCTA" 등을 들 수가 있다. 이하, 이"OCTA"에 대해서 간단하게 설명한다.
"OCTA"는 경제산업성의 제안에 의한 산학제휴 프로젝트로 개발된 소프트 머터리얼(예를 들면, 고분자 재료 등)에 대한 통합적인 시뮬레이터이다. "OCTA"의 기능은, 소프트 머터리얼의 마이크로 분자 특성과 마크로 재료특성을 가상실험 기술에 의해 연결시키는 것이다. 소프트 머터리얼은 수만, 수억의 원자를 포함한 복잡한 분자로 되어 있다. 소프트 머터리얼은 다양한 스케일의 중간 구조를 가지고 있고, 그러한 특징적인 시간은 나노초부터 해의 크기에 이른다. 소프트 머터리얼을 취급하는 이론 모델도 또한 다양하다. 예를 들면, 분자 모델, 조시화 분자 모델, 연속체 모델, 및 이들의 혼합 모델 등, 소프트 머터리얼의 중간 구조를 취급하기 위해서, 다양한 모델이 제안되어 왔다. 이들은, 동일한 대상을 취급하면서도, 다른 물리개념에 기초한 것이며, 언어도 데이터 형식도 완전히 다른 것이다.
그래서, 본 발명자들은, 그러한 다양한 모델을 통합화하기 위하여, "OCTA"를 개발하였다. "OCTA"는, "COGNAC", "PASTA", "SUSHI", "MUFFIN"라고 하는 4개의 시뮬레이션 엔진과 "GOURMET"라는 시뮬레이션 플랫폼으로 되어 있다. 시뮬레이션 엔진은, 분자동역학, 레프테이션 다이나믹스(reptation dynamics), 계면 다이나믹스, 겔 다이나믹스, 2상유체 다이나믹스 등의 계산을 실시하는 것이다. 시뮬레이션 플랫폼은, 상기 시뮬레이션 엔진에 대한 공통의 인터페이스를 주어, 다른 엔진을 협조시켜 문제를 푸는 환경을 제공하는 것이다("OCTA"에 관한 상세한 정보는, "http://octa.jp"를 참조).
또한, 가상실험 인터페이스(200)는, 데이터 취득부(201), 데이터 변환처리부(202), 데이터 출력부(203)를 갖추고 있다. 데이터 취득부(201)는, 실험계측 장치(101)에 의해 얻어지는 실험구조 데이터를 취득하는 데이터취득 수단으로서 기능하는 것이다. 데이터 변환처리부(202)는, 데이터 취득부(201)가 취득한 실험구조 데이터를, 시뮬레이션 장치(102)가 처리할 수 있도록 변환하는 데이터 변환처리 수단으로서 기능하는 것이다. 데이터 출력부(203)은, 데이터 변환처리부(202)에 의해 변환된 데이터를 시뮬레이션 장치(102)에 대하여 출력하는 데이터 출력 수단으 로서 기능하는 것이다.
가상실험 인터페이스(200)는, 정보처리 장치 등의 하드웨어 구성을 이용하여 구체적으로 표현할 수 있다. 도 2에, 본 발명과 관련되는 가상실험 인터페이스로서 사용될 수 있는 정보처리 장치의 하드웨어 구성을 모식적으로 나타낸다.
정보처리 장치(500)는, 해당 장치 전체를 제어하는 중앙처리장치(CPU; Central Processing Unit)(501)와 임시기억영역으로서의 RAM(Random Access Memory)(505)을 갖추고 있다. 이 CPU(501) 및 RAM(505)은, 버스(507)를 통하여 보조기억장치(509) 및 ROM(Read-Only Memory)(503)과 접속되어 있다.
보조기억장치(509)로서는, 예를 들면 하드디스크나 플렉시블 디스크, CD-ROM, DVD(Digital Video Disk) 등이 사용된다. ROM(503)은, 집적회로를 사용한 독출 전용의 불휘발성의 기억장치이다. 이 보조기억장치(509) 및 ROM(503)에는, RAM(505)에 로드 되어 CPU(501) 등에 소정의 명령을 주며, 본 발명에 관련되는 제반 기능을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기억되어 있다.
표시장치(515)에는, LCD(Liquid Crystal Display)나 CRT(Cathode-Ray Tube) 등이 사용된다. 입력장치(513)는, 문자나 숫자를 입력하기 위해서 사용되며, 예를 들면 키보드, 마우스, 트랙볼 등의 포인팅 디바이스가 사용된다. 이들의 구성요소도 또한, 버스(507)를 통하여 결합되어 있다.
본 발명의 제반 기능은, ROM(503)나 보조기억장치(509)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 CPU(501)가 실행함으로써 달성된다. 즉, 정보처리 장치(500)는, 후술하는 정보처리를 실시하는데 필요한 프로그램을 실행 가능한 장치인 것을 특징으로 하고 있고, 이 장치를 이용함에 의해, 실험계측 장치(101)와 시뮬레이션 장치(102)를 연동시키는 것이 가능해지고, 고분자 재료의 실험구조에 기초한 형태 예측이나 물성 예측 등의 시뮬레이션을 실시할 수 있게 된다.
가상실험 인터페이스(200)에 있어서의 데이터 변환처리부(202)는, 밀도를 대상으로 하여 고분자 재료의 구조해석 시뮬레이션을 실시하는 가상실험장치가 처리할 수 있도록 변환하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 화상데이터(픽셀 데이터)를 체적분율의 값으로 변환하는 처리를 실시하는 것이다. 그래서, 도 3을 이용하여, 가상실험 인터페이스(200)에 있어서의 데이터 변환처리부(202)의 기능 구성에 대하여 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 데이터 변환처리부(202)는, 영역지정부(202a), 화상독입부(202b), 수치변환부(202c), 형식변환부(202d)를 갖추고 있다. 영역지정부(202a)는, 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 2차원 화상데이터로부터, 화상처리하는 영역을 지정하는 영역지정 수단으로서 기능하는 것이다. 화상독입부(202b)는, 영역지정부(202a)에 의해 지정된 영역에서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 화상독입 수단으로서 기능하는 것이다. 수치변환부(202c)는, 화상독입부(202b)에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 수치변환 수단으로서 기능하는 것이다. 형식변환부(202d)는, 수치변환부(202c)에 의해 변환된 체적분율의 값을, 시뮬레이션 장치(102)가 처리할 수 있는 형식으로 변환(기술)하는 형식변환 수단으로서 기능하는 것이다. 또한, 형식변환부(202d)는, 화소마다의 좌표 데이터(위치 정보)를 기술하는 것이기도 하다.
도 4에는, 가상실험 인터페이스(200)에 의해 실행되는 처리의 순서를 나타낸다. 우선, 데이터 취득부(201)가 실험계측 장치(101)로부터 고분자 재료의 구조를 관찰한 2차원 화상데이터를 취득한다(단계 S1). 다음으로, 데이터 변환처리부(202)에 있어서의 영역지정부(202a)가, 상기 2차원 화상데이터 가운데, 데이터 변환처리를 실시하는 영역을 지정한다(단계 S2). 그 다음으로, 화상독입부(202b)가, 영역지정부(202a)에 의해 지정된 영역에서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들인다(단계 S3).
계속하여, 수치변환부(202c)가, 화상독입부(202b)에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환한다(단계 S4). 다음으로, 형식변환부(202d)가, 수치변환부(202c)에 의해 변환된 체적분율의 값을, 시뮬레이션 장치(102)가 처리할 수 있는 형식으로 변환(기술)하고, 데이터 출력부(203)에 대하여 출력한다(단계 S5). 마지막으로, 데이터 출력부(203)가, 시뮬레이션 장치(102)에 대하여 데이터를 출력하고(단계 S6), 처리를 종료한다.
다음으로, 상술한 가상실험 인터페이스(200)에 의해 실행되는 처리의 상세에 대하여 설명한다.
＜단계 S1＞
단계 S1에 있어서, 데이터 취득부(201)는, 실험계측 장치(101)로부터 고분자 재료의 구조를 관찰한 2차원 화상데이터를 취득하는 처리를 실시한다. 데이터 취득부(201)가 받는 화상데이터는, 실험계측 장치(101)에 의해 고분자 재료의 구조를 관찰함으로써 얻어지는 2차원 화상데이터이다. 예를 들면, 현미경(투과형 전자현 미경 등)에 의한 고분자 재료의 관찰화상을 들 수가 있다. 이 2차원 화상데이터의 화상 포맷으로서는, 종래 공지의 것이 사용 가능하며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, JPEG, TIFF, GIF, BMP, PNG, PCX 등, 범용의 포맷을 적합하게 취급할 수가 있다. 또한, 후술하는 실시예에서는, 투과형 전자현미경에 의해, 폴리스티렌(PS)과 폴리이소프렌(PI)의 멀티블록 공중합체를 관찰한 화상파일(TIFF 형식)을, 데이터 취득부(201)가 화상 오브젝트로서 로드하고 있다(open한다).
＜단계 S2＞
단계 S2에 있어서, 데이터 변환처리부(202)에 있어서의 영역지정부(202a)는, 상기 2차원 화상데이터 가운데, 데이터 변환처리를 실시하는 영역을 지정하는 처리를 실시한다. 이 처리는, 실험계측 장치(101)로부터 데이터 취득부(201)가 취득한 화상데이터 가운데, 이하의 변환처리 등을 실시하는데 필요한 영역을 지정하는 처리이다. 영역의 지정 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래 공지의 영역지정의 방법을 적합하게 이용 가능하다. 예를 들면, 2차원 화상데이터에 있어서, 사용자가 임의의 x, y의 양축에 대한 픽셀의 절대위치의 하한치와 상한치를 지정함으로써, 영역지정을 실시할 수가 있다. 또한, 그밖에도, 예를 들면, x축상의 A의 위치, y축상의 B의 위치 등과 같은, 2차원 화상데이터의 소정의 위치를 지정하는 등의, 소정의 규칙에 따라서, 영역을 지정하는 것도 가능하다. 후술하는 실시예에서는, UDF파일에 기술되어 있는 값을 읽어 들이는 조작을 실시하고 있다. 여기서 「x, y」라는 것은, 2차원 화상의 절대위치를 나타내며, 소정의 x축, y축의 값을 말한다.
또한, 이 단계 S2에서 실시하는 영역지정의 처리는 반드시 실시할 필요가 없고, 생략하는 것도 가능하다. 이 경우, 실험계측 장치(101)로부터 얻어진 화상데이터를, 그대로 단계 S3 이후의 처리에 이용하게 된다. 이 경우, 데이터 변환처리부(202)에, 영역지정부(202a)를 마련할 필요는 없다. 다만, 이 경우, 처리량이 필요이상으로 많아지기 때문에, 처리 속도가 저하한다고 하는 문제 등도 있기 때문에, 단계 S2의 영역지정의 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
＜단계 S3＞
단계 S3에 있어서, 화상독입부(202b)는, 영역지정부(202a)에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 처리를 실시한다. 이 처리는, 이른바 계조(階調化)(양자화(量子化)) 처리라고 불리는 처리이다. 이러한 처리도 종래 공지의 방법을 적합하게 이용할 수가 있고, 구체적인 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 단계 S2에서 영역지정한 x, y의 절대픽셀 위치에서의 화상의 픽셀치를 차례차례 읽어 들임으로써, 계조화할 수가 있다. 후술하는 실시예에서는, 화상데이터가 흑백 화상이기 때문에, 그 값은, 화소마다 1개의 256계조의 숫자를 읽어 들이는 처리를 실시하고 있지만, RGB에서는, 3개의 256계조의 값을 읽어 들이게 된다. 또한, 256계조에 한정되는 것은 아니고, 보다 고계조라도 괜찮은 것은 말할 필요도 없다.
＜단계 S4＞
단계 S4에 있어서, 수치변환부(202c)는, 화상독입부(202b)에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 처리를 실시한다. 「체적분율의 값」이라는 것 은, 어느 특정의 공간내의 각각의 성분이 점유하는 체적의 비율의 값을 말한다. 다시 말하면, 예를 들면 몇 개의 성분 중에서의 하나 A성분의 체적분율은, 아래와 같이 수식 (1)에 의해 나타내어진다.
ΦA = (일정 체적 V내의 A성분의 점유 체적)/(일정 체적 V) ··· (1)
예를 들면, A, B의 2 종류의 성분이 있는 경우, 각각의 체적분율을 ΦA, ΦB로 하면, 아래와 같은 수식 (2)이 성립된다.
ΦA ＋ ΦB = 1 ··· (2)
이러한 화상의 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 처리는, 시뮬레이션 장치 등의 가상실험 장치에 대하여, 그대로 데이터를 이행 할 수 있도록 하기 위함이다. 이 목적의식이 없으면, 256계조의 값 그대로도 좋다.
이 체적분율의 값으로의 변환처리로서는, 예를 들면, 이하와 같이 실시할 수가 있다. 이해를 용이하게 하기 위해, 후술하는 실시예에 입각해서 구체적으로 설명한다.
후술하는 실시예에서 처리를 실시한 화상데이터는, 흑백모드의 256계조의 화상을 이용하였다. 폴리스티렌(PS)과 폴리이소프렌(PI)으로 이루지는 멀티블록 공중합체를 투과형 전자현미경에서 관찰해 얻어지는 화상에서는, 크게 보면 흰색의 영역과 흑색의 영역이 존재한다. 그리고, 본 화상에서는, 흰색의 영역이 PS의 농도(체적분율)가 높은 영역에 해당하고, 흑색의 영역이 PI의 농도(체적분율)가 높은 영역에 해당된다.
그렇지만, 각각의 진함이라고하는 것은, 이미지상의 진함이기 때문에, 측정의 조건에서 변할 수 있다. 여기서, 후에 시뮬레이션 장치(102)에서 실시하는 가상실험(시뮬레이션)에서는, 이 PS와 PI의 블록 공중합체가 상분리하였을 때의 PS, PI 각각의 최대(또는 최소)의 체적분율을, 폴리머의 종류에 따라서 정할 수가 있다. 예를 들면, 이번 경우는, PS, PI의 각각의 상에 있어서의 최대 체적분율은, 각각 0.8이 된다.
그래서, 수치변환부(202c)는, 이 시뮬레이션 장치(102)에서 설정하는 각 폴리머의 최대(또는 최소) 체적분율에 맞추어 화상의 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환처리한다. 예를 들면, 화상상의 256계조의 값이 100∼240의 사이에 분포하고 있는 경우에는, 픽셀치의 하한치인 100을 체적분율의 값의 하한치인 0.2에, 또 픽셀치의 상한치인 240을 체적분율의 값의 상한치인 0.8에, 각각 선형관계로 대응시켜 변환한다. 구체적인 식으로 나타내면, 어느 위치의 데이터가 256계조에서 x인 경우, 체적분율의 값은 아래와 같이 수식 (3)으로 나타내진다.
체적분율치 = (x-100)/(240-100)×(0.8-0.2)+0.2 ··· (3)
이 때문에, 수치변환부(202c)는, 화상의 픽셀치에 있어서의 상한치 및 하한치를, 시뮬레이션 장치에서 설정하는 체적분율의 상한치 및 하한치에 대응시키는 처리를 실시하는 것인 것이 바람직하다. 이 경우, 체적분율의 상한·하한의 값은 실험으로 실시하고 있는 재료의 벌크(bulk) 시뮬레이션에 의해 결정할 수 있다. 이 체적분율의 상한·하한의 값을 화상의 상한·하한의 픽셀치로 설정하고, 이전의 픽셀치가 이전의 체적분율이 되도록 선형으로 변환하게 된다.
＜단계 S5＞
단계 S5에 있어서, 형식변환부(202d)는, 수치변환부(202c)에 의해 변환된 체적분율의 값을, 시뮬레이션 장치(102)가 처리할 수 있는 형식으로 변환(기술)하고, 데이터 출력부(203)에 대하여 출력하는 처리를 실시한다. 여기서 「시뮬레이션 장치(가상실험 장치)가 처리할 수 있는 형식으로 변환」이라는 것은, 시뮬레이션 장치에서 처리할 수 있는 데이터 형식으로서는 다양한 형식이 존재하지만, 형식변환부(202d)는 이러한 임의의 시뮬레이션 장치가 처리 가능한 임의의 형식으로 데이터의 형식을 변환하는 것을 의미한다.
예를 들면, 본 단계 S5에 있어서의 처리는, 수치변환부(202c)에 의해 체적분율의 값으로 변환된 데이터를, 실험계측 장치(101)와 연동시키고 싶은 시뮬레이션 장치(102)가 처리 가능한 형식으로 기술하는 처리라고 말할 수 있다. 또한, 이 때, 각 화소에 대응한 좌표 데이터(위치 정보)도 동시에 기술한다. 즉, x, y의 값을 기술한다.
여기서의, x, y의 값은, 상기 단계 S2에서 말하는 x, y와 동일한 의미이며, 절대픽셀 위치의 값을 말한다. 또한, 후술하는 실시예에서는, 시뮬레이션 장치로서 "OCTA"를 이용하고 있고, "OCTA"는 UDF파일 형식의 데이터를 처리 가능하기 때문에, 형식변환부(202d)는 수치변환부(202c)에 의해 변환된 데이터를 UDF파일 형식으로 기술하는 처리를 실시하고 있다.
＜단계 S6＞
단계 S6에 있어서, 데이터 출력부(203)는, 시뮬레이션 장치(102)에 대하여 데이터를 출력하는 처리를 실시한다. 단계 S5에 있어서 이미 시뮬레이션 장치(102)가 이용 가능한 형식으로 기술되고 있기 때문에, 데이터 출력부(203)는, 데이터를 시뮬레이션 장치(102)에 대하여 출력하는 것만으로도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 관련된 가상실험 인터페이스를 이용함으로써, 실험계측 장치와 시뮬레이션 장치를 간편하고 확실히 연동시킬 수가 있다. 이 때문에, 실험계측 장치에서 얻어진 실험구조(2차원 화상데이터)를 이용하여, 가상실험을 실시하는 것이 가능해지고, 보다 현실계를 반영한 시뮬레이션을 실시할 수가 있다. 게다가 현실의 실험장치에서는 할 수 없는, 상세한 해석을 실시할 수 있게 된다.
〔실시의 형태 2〕
본 발명의 다른 일 실시형태에 대하여 도 5 ∼ 도 7에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서, 상기 실시형태 1에 있어서의 구성요소와 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 본 실시의 형태에서는, 상기 실시의 형태 1과의 차이점에 대하여 설명하는 것으로 한다.
본 실시의 형태에서는, 고분자 재료의 구조를 3차원 화상데이터로서 관찰할 수 있는 실험계측 장치를, 가상실험 인터페이스를 이용하여 시뮬레이션 장치와 연동시킨 가상실험 시스템(100')에 대하여 설명한다.
도 5에, 본 실시의 형태에 관련된 가상실험 시스템의 하드웨어 구성을 모식 적으로 나타내는 도이다. 가상실험 시스템(100')은, 3차원 해석용 실험계측 장치(101'), 가상실험 인터페이스(200'), 시뮬레이션 장치(102')를 갖추고 있다.
본 실시의 형태에 있어서, 3차원 해석용 실험계측 장치(101')는, 고분자 재료의 구조를 3차원에서 해석할 수 있는 3차원 투과형 전자현미경, 3차원 X선 현미경, 및 공초점 레이저 현미경 등이 적합하다. 또한, 3차원 해석용 실험계측 장치(101')로서는, 고분자 재료의 구조를 3차원에서 해석 가능한 실험계측 장치이면 좋고, 여기서 예를 들은 현미경에 한정되지 않는다.
3차원 투과형 전자현미경을 예로 들어 그 기본 원리를 간단하게 설명한다. 우선, 서브나노미터(1000만 분의 1밀리) 단위로 가늘게 좁힌 전자선을 가속하여 시료면에 주사하면서 조사한다. 전자선은 시료를 구성하는 원자와 상호 작용한 후에 관통하므로, 그 전자선의 강도를 검출기로 측정하고, 시료면상에서의 주사위치와 동기시켜 모니터에 표시하면 2차원의 전자현미경 상을 얻을 수 있다. 여기까지는 통상의 TEM과 같다. 그 후, 이 조작을, 시료를 조금씩 기울이면서 반복하고, 얻어진 다수의 2차원 화상을 컴퓨터로 화상처리하는 것에 의해 입체상, 즉 3차원 화상을 작성한다. 또한, 이와 같이 하여 작성된 3차원 화상은, 2차원 화상을 층상으로 몇 개라도 모아서 구성되어 있는 것이다.
즉, 3차원 화상데이터는, 복수(다수)의 2차원 화상데이터를 재구성하여 얻어지는 것이기 때문에, 다수의 2차원 화상데이터로 구성되어 있다(예를 들면, 2차원 화상을 층상으로 몇 개라도 모아서 구성되어 있다)라고 할 수 있다. 이상의 점을 근거로 하여, 본 실시의 형태에 관련된 가상실험 인터페이스(200')에 대하여 설명 한다.
이하, 상술한 복수의 2차원 화상데이터로 구성되는 3차원 화상데이터를 처리 가능한, 본 실시의 형태에 관련된 가상실험 인터페이스(200')에 대하여 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 가상실험 인터페이스(200')는, 데이터 취득부(201'), 데이터 변환처리부(202'), 데이터 출력부(203')을 갖추고 있다.
우선, 데이터 취득부(201')는, 3차원 해석용 실험계측 장치(101')로부터 3차원 화상데이터를 구성하는 복수의 2차원 화상데이터를 취득한다. 다음으로, 데이터 취득부(201')에 의해 취득된 복수의 2차원 화상데이터는, 데이터 변환처리부(202')에 보내진다. 데이터 변환처리부(202')에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6은, 가상실험 인터페이스(200')에 있어서의 데이터 변환처리부(202')의 기능 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 데이터 변환처리부(202')는, 영역지정부(202a'), 화상독입부(202b'), 수치변환부(202c'), 형식변환부(202d'), 판단부(202e'), 3차원처리부(202f')를 갖추고 있다.
영역지정부(202a')는, 데이터 취득부(201')가 취득한 복수의 2차원 화상데이터 가운데, 임의의 2차원 화상데이터에 대하여, 화상처리하는 영역을 지정하는 영역지정 수단으로서 기능하는 것이다. 화상독입부(202b')는, 영역지정부(202a')에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 화상독입 수단으로서 기능하는 것이다. 수치변환부(202c')는, 화상독입부(202b')에 의해 읽힌 픽셀 치를 체적분율의 값으로 변환하는 수치변환 수단으로서 기능하는 것이다. 형식변환부(202d')는, 수치변환부(202c')에 의해 변환된 체적분율의 값을, 시뮬레이션 장치(102')가 처리할 수 있는 형식으로 변환(기술)하는 형식변환 수단으로서 기능하는 것이다. 또한, 형식변환부(202d')는, 화소마다의 좌표 데이터(위치 정보)를 기술하는 것이기도 하다.
판단부(202e')는, 상기 3차원 화상데이터를 구성하는 모든 2차원 화상데이터에 대하여, 영역지정부(202a'), 화상독입부(202b'), 수치변환부(202c'), 형식변환부(202d')에 의한 각 처리가 종료하였는지 아닌지를 판단하는 판단 수단으로서 기능하는 것이며, 모든 2차원 화상데이터에 대하여 처리가 종료되어 있지 않다고 판단하였을 경우는, 처리가 종료되어 있지 않은 2차원 화상데이터에 대하여 상기 화상독입 수단, 수치변환 수단, 형식변환 수단에 의한 각 처리를 실시하도록 제어하는 것이며, 모든 2차원 화상데이터에 대하여 처리가 종료하였다고 판단하였을 경우에는, 처리가 종료된 데이터를 3차원처리부(202f')에 대하여 출력하는 것이다. 3차원처리부(202f')는, 판단부(202e')가 상기 3차원 화상데이터를 구성하는 모든 2차원 화상데이터의 변환처리가 종료하였다고 판단하였을 경우, 형식변환부(202d')에 의해 시뮬레이션 장치(102')가 처리 가능한 형식으로 기술된 복수의 2차원 데이터를 이용하여, 3차원 데이터로서 재구성하는 3차원처리 수단으로서 기능하는 것이다.
데이터 출력부(203')는, 상기 3차원처리부(202f')가 재구성한 3차원 데이터를 시뮬레이션 장치(102')에 대하여 출력하는 것이다.
시뮬레이션 장치(102')는, 3차원 데이터에 기초하여, 고분자 재료에 대하여 시뮬레이션을 실시할 수 있는 것이다. 예를 들면, 상기 실시형태 1에서 설명한 "OCTA"를 적합하게 이용할 수가 있다.
도 7은, 가상실험 인터페이스(200')에 의해 실행되는 처리의 순서를 나타내는 도이다. 우선, 3차원 화상데이터를 구성하는 복수의 2차원 화상데이터를 취득한다(단계 S11). 다음으로, 데이터 변환처리부(202')에 있어서의 영역지정부(202a')가, 상기 복수의 2차원 화상데이터 가운데 임의의 2차원 화상데이터에 있어서, 데이터 변환처리를 실시하는 영역을 지정한다(단계 S12). 다음으로, 화상독입부(202b')가, 영역지정부(202a')에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들인다(단계 S13).
계속하여, 수치변환부(202c')가, 화상독입부(202b')에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환한다(단계 S14). 다음으로, 형식변환부(202d')가, 수치변환부(202c')에 의해 변환된 체적분율의 값을, 시뮬레이션 장치(102')가 처리할 수 있는 형식으로 변환(기술)한다(단계 S15). 이 단계 S12∼S15의 처리를 2차원 화상데이터의 양(개수 분) 만큼 실시하고, 모든 2차원 화상데이터에 대하여 변환처리를 실시한다.
그리고, 판단부(202f')가, 상기 3차원 화상데이터를 구성하는 복수의 2차원 화상데이터의 모두에 대하여, 단계 S12∼단계 S15까지의 변환처리가 종료하였는지 아닌지를 판단한다(단계 S16). 다음으로, 3차원처리부(202f')는, 단계 S12∼단계 S15까지의 변환처리가 실시된 모든 2차원 데이터를 이용하여, 3차원 데이터를 구성 하고, 데이터 출력부(203')에 보낸다(단계 S17). 데이터 출력부(203')은, 3차원처리부(202f')에 의해 구성된 3차원 데이터를, 시뮬레이션 장치(102')에 대하여 출력하고, 처리를 종료한다(단계 S18).
다음으로, 상술한 가상실험 인터페이스(200')에 의해 실행되는 처리의 상세에 대하여 설명한다.
＜단계 S11＞
단계 S11에 있어서, 데이터 취득부(201')는, 3차원 해석용 실험계측 장치(101')로부터 고분자 재료의 구조를 관찰한 3차원 화상데이터를 취득하는 처리를 실시한다. 상술한 바와 같이, 이러한 3차원 화상데이터는, 고분자 재료의 구조의 2차원 화상데이터를 복수 이용하여, 컴퓨터 등의 연산 장치 상에서 재구성하여 얻어지는 것이다. 이 때문에, 복수의 2차원 화상데이터의 집합이라고 파악할 수가 있다.
따라서, 데이터 취득부(201')는, 고분자 재료의 구조의 3차원 화상데이터를 2차원 화상데이터의 집합으로서 취득하게, 즉 복수의 2차원 화상데이터를 취득하게 된다. 또한, 이 처리는, 취득하는 2차원 화상데이터의 양(개수)이 증가할 뿐이며, 상술의 실시형태 1에서 설명한 2차원 화상데이터를 취득하는 경우와 같이 실시할 수가 있다.
＜단계 S12＞
단계 S12에 있어서, 영역지정부(202a')는, 상기 복수의 2차원 화상데이터 가운데 임의의 2차원 화상데이터에 있어서, 데이터 변환처리를 실시하는 영역을 지정 하는 처리를 실시한다. 여기서, 영역지정부(202a')는, 복수의 2차원 화상데이터 가운데, 임의의 화상데이터에 대하여 처리를 실행할 수 있지만, 특정의 규칙, 예를 들면, 3차원 화상데이터에 있어서의 z축 방향의 좌표 위치의 순서에 따라서, 2차원 화상데이터를 처리하도록 설정되어 있어도 괜찮다. 또한, 구체적인 처리는, 상술한 실시형태 1의 처리와 동일하게 실시할 수가 있다.
＜단계 S13, S14＞
단계 S13, S14는, 상술한 실시형태 1의 처리와 동일하게 실시할 수가 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
＜단계 S15＞
단계 S15에 있어서, 형식변환부(202d')가, 수치변환부(202c')에 의해 변환된 체적분율의 값을, 시뮬레이션 장치(102')가 처리할 수 있는 형식으로 변환(기술)하는 처리를 실시한다. 또한, 이 때, 각 화소에 대응한 좌표 데이터(위치 정보)도 동시에 기술한다. 특히, 실시형태 1의 처리와 달리, x, y의 값뿐만이 아니라, z축의 좌표도 기술할 필요가 있다.
예를 들면, 상기 3차원 화상데이터는, 복수의 2차원 화상데이터를 층상으로 겹침에 의해 얻어지는 것인 경우, 본 단계 S15에서는, 픽셀 데이터로부터 데이터를 체적분율의 값으로 변환한다. 그리고, 그 체적분율의 값은, 3차원의 시뮬레이션 상자 안에서의, 어느 임의의 점의 값으로서 데이터 보존한다. 그 때의 3차원 시뮬레이션상자 안에 있어서의 절대위치를 x, y, z로 한다. 그 절대위치로서, x, y는 상기 2차원 상의 x, y에 그대로 대응시키고, z는, 층상으로 되어 있는 방향으로서 대응시킨다. 따라서, x, y에 관해서는, 절대픽셀 위치의 값, z는, z개째×(화상간 거리)가 된다. 이 「화상간 거리」는, 3차원 화상데이터가 복수의 2차원 화상데이터를 층상으로 겹침에 의해 얻어지는 것인 경우의 층간 거리라고 표현하는 것도 가능하다.
후술하는 실시예에서는, 시뮬레이션 장치로서 "OCTA"를 이용하고 있고, "OCTA"는 UDF파일 형식의 데이터를 처리 가능하기 때문에, 형식변환부(202d')는, 수치변환부(202c')에 의해 변환된 데이터를 UDF파일 형식으로 기술하는 처리를 실시하고 있다.
또한, 이 단계 S12 ∼ S15의 처리를 2차원 화상데이터의 양(개수 분)에 따라서 여러 차례 반복하고, 모든 2차원 화상데이터에 대하여 변환처리를 실시하게 된다.
＜단계 S16＞
단계 S16에 있어서, 판단부(202f')는, 상기 3차원 화상데이터를 구성하는 복수의 2차원 화상데이터의 전부에 있어서, 단계 S2 ∼ 단계 S5까지의 변환처리가 종료하였는지 아닌지를 판단하는 처리를 실시한다. 판단부(202f')가, 모든 2차원 화상데이터에 대하여 변환처리가 종료되어 있지 않다고 판단하였을 경우, 판단부(202f')는, 처리가 종료되어 있지 않은 2차원 화상데이터에 대하여, 단계 S2 ∼ 단계 S5까지의 변환처리를 실시하도록 명령한다. 한편, 판단부(202f')가, 모든 2차원 화상데이터에 대하여 변환처리가 종료되어 있다고 판단하였을 경우, 판단부(202f')는, 3차원처리부(202f')에 대하여, 단계 S2∼단계 S5까지의 변환처리가 실시된 모든 2차원 데이터를 이용하여, 3차원 데이터를 구성하도록 지시한다.
또한, 3차원 화상데이터를 구성하는 모든 2차원 화상데이터의 처리가 종료하지 않아도, 어느 정도의 양의 2차원 화상데이터의 처리가 종료한 시점에서도, 3차원처리부(202f')에 의해 3차원화 처리하는 것은 가능하다. 그러나, 보다 정확한 실험구조에 기초하여 시뮬레이션을 실시하기 위해서는, 3차원 화상데이터를 구성하는 모든 2차원 화상데이터에 대하여 처리가 종료된 후, 처리된 모든 2차원 데이터를 이용하여 3차원화 처리하는 것이 바람직하다.
＜단계 S17＞
단계 S17에 있어서, 3차원처리부(202f')는, 단계 S12∼단계 S15까지의 변환처리가 실시된 모든 2차원 데이터(상기 3차원 화상데이터를 구성하는 복수의 2차원 화상데이터의 모두에 대하여, 단계 S12∼단계 S15까지의 변환처리가 종료한 2차원 데이터)를 이용하여, 3차원 데이터를 구성하고, 데이터 출력부(203')에 보내는 처리를 실시한다.
예를 들면, 화상을 흑-백 간의 256계조의 수치로부터, 체적분율의 숫자로 변환하고, 그것을 UDF라는 시뮬레이션 계산에 사용하는 입출력 파일 중의 데이터로서 출력하게 된다.
＜단계 S18＞
단계 S18에 있어서, 데이터 출력부(203')는, 3차원처리부(202f')에 의해 구성된 3차원 데이터를, 시뮬레이션 장치(102')에 대하여 출력하고, 처리를 종료한다. 본 실시의 형태에 관련된 시뮬레이션 장치(102')는, 3차원 데이터에 기초하여 시뮬레이션을 실행 가능한 장치이기 때문에, 데이터 출력부(203')는 시뮬레이션 장치(102')에 대하여 3차원 데이터를 출력하는 것만으로도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에 관련된 가상실험 인터페이스를 이용함으로써, 실험계측 장치와 시뮬레이션 장치를 간편하고 확실히 연동시킬 수가 있다. 이 때문에, 3차원 해석용 실험계측 장치에서 얻어진 실험구조(3차원 화상데이터)를 이용하여, 가상실험을 실시하는 것이 가능해지고, 보다 현실계를 반영한 시뮬레이션을 실시할 수가 있다. 게다가, 현실의 실험장치에서는 할 수 없는 상세한 해석을 실시할 수 있게 된다.
현재, 새로운 재료로서 주목받고 있는 「나노재료」를 개발하기 위해서는, 그 3차원 입체 구조를 나노미터 레벨로 관찰, 계측하는 것이 가장 중요하다. 그 때문에 3차원 전자현미경의 개발이 진행되어 왔다. 그러나, 3차원 전자현미경의 해상도에는 한계가 있고, 예를 들면, 멀티블록 공중합체의 3차원 전자현미경 화상에서는, 농도 분포까지 밖에 해석할 수 없었다. 그런데, 본 발명의 가상실험 인터페이스를 이용하여 3차원 전자현미경과 시뮬레이션 장치를 연동시킴으로써, 예를 들면, 고분자 사슬의 1개의 분포 상태에 관한 정보 등의 보다 상세한 해석 결과를 얻을 수 있게 된다. 나노구조를 정확하게 파악함으로써 새로운 나노재료 개발을 추진할 수 있다고 기대되고 있다. 본 발명을 이용함으로써, 많은 사람들에게 지금까지 없는 새로운 정보를 전할 수가 있다. 그리고, 나노재료의 응용 분야는 일렉트로닉스·바이오·포토닉스·머터리얼 등 광범위하게 미치기 때문에, 생물관계, 의학관계에도 넓게 활용할 수 있다고 생각된다.
또한, 본 명세서에서는, 가상실험 인터페이스는 실험계측 장치 또는 시뮬레이션 장치와 별개의 장치로서 설명하고 있지만, 가상실험 인터페이스와 실험계측 장치 또는 시뮬레이션 장치가 일체적으로 구성되어 있어도 괜찮은 것은 말할 필요도 없다. 즉, 본 발명과 관련되는 가상실험 인터페이스는, 컴퓨터 등의 연산 장치에 의해 구현화할 수 있는 것이기 때문에, 실험계측 장치 또는 시뮬레이션 장치와 일체화하는 것은 당업자에게 있어 용이한 것이다.
마지막으로, 가상실험 인터페이스(200 또는 200')의 각 블록, 특히 데이터 변환처리부(202 또는 202')는, 하드웨어 로직에 의해 구성해도 좋고, 다음과 같이 CPU를 이용하여 소프트웨어에 의해 실현하여도 좋다.
즉, 가상실험 인터페이스(200 또는 200')는, 각 기능을 실현하는 제어 프로그램의 명령을 실행하는 CPU(central processing unit), 상기 프로그램을 저장한 ROM(read-only memory), 상기 프로그램을 전개하는 RAM(random access memory), 상기 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 메모리 등의 기억장치(기록매체) 등을 갖추고 있다. 그리고, 본 발명의 목적은, 상술한 기능을 실현하는 소프트웨어인 가상실험 인터페이스(200 또는 200')의 제어 프로그램의 프로그램 코드(실행형식 프로그램, 중간코드 프로그램, 소스 프로그램)를 컴퓨터로 독취 가능하게 기록한 기록매체를, 상기 가상실험 인터페이스(200 또는 200')에 공급하고, 그 컴퓨터(또는 CPU나 MPU)가 기록매체에 기록되어 있는 프로그램 코드를 읽어내 실행하는 것에 의해서도 달성 가능하다.
상기 기록매체로서는, 예를 들면, 자기테이프나 카셋트데이프 등의 테이프 계, 플로피(등록상표) 디스크/하드디스크 등의 자기디스크나 CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R등의 광디스크를 포함한 디스크계, IC카드(메모리 카드를 포함한다)/광카드 등의 카드계, 혹은 마스크ROM/EPROM/EEPROM/플래시 ROM 등의 반도체 메모리계 등을 이용할 수가 있다.
또한, 가상실험 인터페이스(200 또는 200')를 통신 네트워크와 접속 가능하게 구성하고, 상기 프로그램 코드를, 통신 네트워크를 통하여 공급해도 좋다. 이 통신 네트워크로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 인터넷, 인트라넷, 엑스트라넷, LAN, ISDN, VAN, CATV 통신망, 가상 전용망(virtual private network), 전화회선망, 이동통신망, 위성통신망 등이 이용 가능하다. 또한, 통신 네트워크를 구성하는 전송매체로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, IEEE1394, USB, 전력선 반송, 케이블TV회선, 전화선, ADSL회선 등의 유선이라도 이용 가능하고, IrDA나 리모콘과 같은 적외선, Bluetooth(등록상표), 802.11 무선, HDR, 휴대전화망, 위성회선, 지상파 디지털망 등의 무선이라도 이용 가능하다. 또한, 본 발명은, 상기 프로그램 코드가 전자적인 전송으로 구현화된, 반송파에 파묻힌 컴퓨터 데이터 신호의 형태로도 실현 될 수 있다.
이하 실시예를 나타내며, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 더욱 자세하게 설명한다. 물론, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 세부에 대하여는 여러 가지 태양이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다. 게다가, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 각각 개시된 기술적 수단을 적당 조합해 얻어지는 실시형태에 대하여 도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[실시예]
이하, 본 발명을 구체화한 실시예로서, 폴리스티렌(PS)과 폴리이소프렌(PI)으로 이루지는 고분자 재료(PS-PI block)를 3차원 전자현미경(3차원 투과형 전자현미경, 3DTEM)으로 관찰한 실험구조를, 가상실험 인터페이스를 통하여 시뮬레이션 장치 "OCTA"에 입력하고, 실험구조에 기초한 시뮬레이션을 실시한 결과를 나타낸다. 또한, 상기 PS-PI block은 네트워크상의 마이크로 상분리 구조를 형성하고 있다.
도 8은, PS와 PI로 이루지는 고분자 재료의 3DTEM의 3차원 화상을 구성하는 복수의 2차원 화상데이터이다. 도 8에 나타내는 화상데이터는, 3DTEM에 의해 작성된 화상데이터이며, 2차원 상을 층상으로 몇 개라도 모은 것이며, 256×256 픽셀(pixel)이며, 1.8μm평방의 화상데이터(TIFF 형식)이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 3DTEM에 의한 관찰화상은, 변형된 라메라(lamellar) 구조를 나타내지만, PS나 PI라는 고분자 성분의 전농도 분포를 농담표시할 수 있는 정도의 해상도였다. 또한, 희게 보이는 영역이 PS의 농도가 높은 부분이며, 검게 보이는 영역이 PI의 농도가 높은 부분이다.
도 9는, 상기 실험 데이터를 시뮬레이션 장치에서 이용 가능한 형식으로 변환하는 처리화면을 나타내는 도이다. 즉, 상기 2차원 화상데이터를 가상실험 인터페이스에 의해 변환처리하고, 시뮬레이션 장치 "OCTA"에서 처리 가능한 형식으로 변환처리를 실시하고 있다. 구체적으로는, 이하의 처리 (i) ∼ (vi)를 실시하고 있다.
(i) 화상파일을 화상 오브젝트로서 로드한다. (open한다)
(ii) x, y의 양축에 대한 픽셀의 절대위치의 하한치와 상한치를 지정한다. 현재상태는, UDF파일에 기술되어 있는 값을 읽어 들인다는 조작이 된다.
(iii) (ii)의 처리에서 지정한 x, y의 절대픽셀 위치에서의 화상의 픽셀치를 차례차례 읽어 들인다. 현재상태는, 흑백 화상이므로, 그 값은 1개의 256계조의 숫자를 읽어 들이게 된다.
(iv) 읽어 들인 값을, 0.0∼1.0의 체적분율의 값으로 변환을 실시한다. 또한, 체적분율의 상한·하한의 값은 실험으로 실시하고 있는 재료의 벌크의 시뮬레이션에 의해 결정할 수 있다. 이 체적분율의 상한·하한의 값을 화상의 상한·하한의 픽셀치로 설정하고, 이전의 픽셀치가 이전의 체적분율이 되도록, 선형으로 변환한다.
(v) 체적분율로 변환한 값을, UDF에 기술한다. 또한, 그 때에, x, y, z의 값을 기술한다. 여기서의, x, y의 값은, 상기의 절대픽셀 위치의 값, z의 값은, (i)에 있어서의 z개째×(화상간 거리)을 의미한다.
(vi) 이상의 (i) ∼ (v)의 처리를 화상의 개수만큼 반복하고, 3차원 데이터로서 처리한다.
도 10에, 상기 변환처리를 실시하고, 시뮬레이션 장치 "OCTA"의 화면상에 3DTEM 화상에 기초한 실험구조를 표시한 도면을 나타낸다. 본 도면은, 32pixel× 32pixel×32pixel의 데이터를 323의 데이터로서 처리한 것이며, 230 nm입방의 화상이다.
다음으로, 상기 실험구조에 기초한 각종의 시뮬레이션을, 시뮬레이션 장치 "OCTA"를 이용하여 실시하였다. 우선, 평균장 엔진("OCTA"에 있어서의 명칭; "SUSHI")으로의 변환 실행을 나타낸다. 구체적으로는, 이하의 (i) ∼ (vi)와 같이 실시하였다.
(i) 평균장(SUSHI) 엔진의 UDF를 작성한다.
(ii) 초기 구조로서 앞의 실험 데이터 UDF를 세트한다.
(iii) Total density, PS-PI 각 블록의 밀도를 fit 시킨다.
(iv) 사슬길이, x를 결정한다(현재 상태 적당)
(v) 평균장 엔진 run, 시간 발전을 1 iteration 시킨다.
(vi) Density Φ(r, n)를 얻는다.
평균장 엔진의 결과를 도 11에 나타낸다. 본 결과와 3DTEM 화상의 결과가 같은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 시스템은 323, A10-B10, xAB=0.6, ΦA=0.5 로 설정하였다.
다음으로, Φ(r,n)의 결과해석을 실시하였다. 그 결과를 도 12에 나타낸다. 도 12에는, A성분의 전밀도분포, A성분 말단의 밀도분포, A성분의 접속부의 밀도분포를 나타낸다.
계속하여, 실험에 의한 라메라 구조에서의 해석 시뮬레이션을 실시하였다. 구체적으로는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 3DTEM의 화상의 일부의 영역을 지정하고, 그 도면으로부터 회전·확대·축소를 거쳐, A-B block polymer의 구조를 시뮬레이션 장치 상에 표시하였다.
또한, 도 14에, 상기 A-B block polymer의 구조에 기초하여, Junction 분포 해석을 실시한 결과를 나타낸다. 또한, 시뮬레이션 엔진으로서는, "OCTA"의 "COGNAC"를 이용하였다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 본 해석의 결과, ordered 라메라 구조의 추출과 해석을 실시할 수가 있다. 구체적으로는, A의 분포, A-B계면, A결합부의 분포를 표시할 수가 있었다.
다음으로, 평균장으로부터 분자동역학법(MD)으로의 zooming을 실시하였다. 구체적으로는, 이하의 (i) ∼ (iii)와 같이 실시하였다.
(i) 계의 크기를 평균장의 계산에 Fit시키고, 사슬의 갯수를 결정한다. (대략적으로 T를 결정하는 것으로 밀도가 정해지고, 갯수도 결정된다.)
(ii) 엔진 run
ㅇDensity Φ(r,n)를 이용하여 사슬을 생성한다. (Density biased Monte Carlo법)
ㅇ조금 Relaxation 시킨다
(iii) (ii)를 여러 차례 반복하고, 검증한다.
또한, 시스템은, 323, A10-B10, beads-spring 사슬×1250개, potential: LJ로 설정하였다.
그 결과를 도 15에 나타낸다. 도 15a는 3DTEM의 실험구조를 나타내는 도이며, 도 15b는 MD해석에 의해 얻어진 사슬의 구조를 나타내는 도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 3DTEM에서는, 고분자의 성분의 전농도 분포를 농담표시할 수 있는 정도이지만, 본 발명과 관련되는 가상실험 인터페이스를 이용하여, 실험구조에 기초하여 시뮬레이션을 실시함으로써, 고분자의 1개의 분포 상태에 관한 정보를 추출할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 도 16에, 3DTEM에 의한 화상과 분자동역학법에 따른 사슬의 화상을 조합한 화상을 나타낸다. 이 도에 나타내는 바와 같이, 본 발명과 관련되는 가상실험 인터페이스를 이용하여, 실험구조에 기초하여 시뮬레이션을 실시함으로써, 고분자사슬의 말단 분포 등을 요구할 수 있는 것을 알 수 있었다.
게다가, 도 17에 본 실시예에서 이용한 고분자 재료를 탄성체로서 취급하였을 때의 변형예측 시뮬레이션(FDM)을 실시한 결과를 나타낸다. 또한, 시뮬레이션 엔진으로서는, "OCTA"의 "MUFFIN"를 이용하였다. 도 17에 나타내는 바와 같이, Blend계의 구조의 해석을 실시한 바, 3DTEM에 의해 얻어진 실험구조에 기초하여, 외력(전단, 신장) 등을 가하였을 때의 내부 구조의 변화를 예측할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상의 본 실시예로부터, 본 발명과 관련되는 가상실험 인터페이스를 이용함으로써, 3차원 실험구조를 시뮬레이션 장치("OCTA") 상에서 디지털 데이타로서 처리할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 시뮬레이터를 실험 해석 툴로서 이용하여, 3차원 실험구조를 기초로 한, 상분리 구조 중의 말단 분포 등의 해석이나 사슬 구조의 생성 등의 해석을 실시할 수 있는 것이 분명해졌다. 게다가, 3차원 실험구조를 기초로서 외력 등을 가하였을 때의 변형 구조를 시뮬레이션에 의해 예측할 수 있는 것이 분명해졌다.
또한, 발명을 실시하기 위한 최량의 형태의 항에서 이룬 구체적인 실시태양 또는 실시예는, 어디까지나 본 발명의 기술내용을 명확히 하는 것으로서, 그러한 구체예에만 한정하여 협의로 해석될 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허범위 내에서, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명은, 나노스케일로 물질의 구조를 매우 정밀하게 제어하고, 완전히 새로운 물성·기능의 발현을 모색하여 실용화에 연결하려고 하는 나노테크놀로지에 이용 가능하며, 그 응용 분야는 일렉트로닉스·바이오·포토닉스·머터리얼 등 광범위하게 미친다.

Claims (14)

  1. 고분자 재료의 구조의 화상데이터를 취득하는 데이터 취득 수단;
    상기 데이터취득 수단이 취득한 화상데이터를, 고분자 재료의 구조해석 시뮬레이션을 실시하는 가상실험 장치가 처리할 수 있도록 변환하는 데이터 변환처리 수단; 및,
    상기 데이터 변환처리 수단에 의해 변환된 데이터를 가상실험 장치에 대하여 출력하는 데이터 출력 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상데이터는 실험계측 장치에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 변환처리 수단은 상기 화상데이터를 체적분율의 값으로 변환하는 처리를 수행하는 것을 특징으로 가상실험 인터페이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화상데이터는 2차원 화상데이터이며,
    상기 데이터 변환처리 수단은,
    상기 2차원 화상데이터에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 화상독입 수단;
    상기 화상독입 수단에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 수치변환 수단; 및,
    상기 수치변환 수단에 의해 변환된 체적분율의 값을, 가상실험 장치가 처리할 수 있는 형식으로 변환하는 형식변환 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 변환처리 수단은 상기 데이터 취득 수단에 의해 취득된 2차원 화상데이터로부터 화상처리하는 영역을 지정하는 영역지정 수단을 더 포함하고,
    상기 화상독입 수단은 상기 영역지정 수단에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 화상데이터는 복수의 2차원 화상데이터로 구성되는 3차원 화상데이터이며,
    상기 데이터 변환처리 수단은,
    상기 2차원 화상데이터에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 화상독입 수단;
    상기 화상독입 수단에 의해 읽힌 픽셀치를 체적분율의 값으로 변환하는 수치변환 수단;
    상기 수치변환 수단에 의해 변환된 체적분율의 값을, 가상실험 장치가 처리할 수 있는 형식으로 변환하는 형식변환 수단; 및,
    상기 형식변환 수단에 의해 처리된 복수의 2차원 데이터를 이용하여, 3차원 데이터로서 재구성하는 3차원 처리 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3차원 화상데이터는 복수의 층상의 2차원 화상데이터로 이루어지며,
    상기 3차원 처리 수단은 상기 형식변환 수단에 의해 변환된 복수의 2차원 데이터를, 층상으로 겹침에 의해 3차원 데이터로서 구성하는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 변환처리 수단은 상기 데이터 취득 수단에 의해 취득된 2차원 화상데이터로부터 화상처리하는 영역을 지정하는 영역지정 수단을 더 포함하고,
    상기 화상독입 수단은 상기 영역지정 수단에 의해 지정된 영역에 있어서의 각 화소의 픽셀치를 읽어 들이는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 수치변환 수단은 화상의 픽셀치에 있어서의 상한치 및 하한치를, 상기 가상실험 장치에서 설정하는 체적분율의 상한치 및 하한치에 대응시키는 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 실험계측 장치는 현미경인 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  11. 제 6 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 실험계측 장치는 3차원 투과형 전자현미경 또는 공초점 레이저 현미경인 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자 재료는 멀티블록 공중합체로 이루지는 고분자 재료인 것을 특징으로 하는 가상실험 인터페이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 멀티블록 공중합체는 네트워크상의 마이크로 상분리 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 가상실험 인터페이스.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 기재된 가상실험 인터페이스;
    고분자 재료의 구조의 화상데이터를 취득하는 실험계측 장치; 및,
    고분자 재료의 구조해석 시뮬레이션을 실시하는 가상실험 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상실험 시스템.
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