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公開番号2024078744
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2022191258
出願日2022-11-30
発明の名称予測システム、予測装置及び予測方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G16C 60/00 20190101AFI20240604BHJP(特定の用途分野に特に適合した情報通信技術)
要約【課題】樹脂を形成する分子同士の反応率を予測可能な予測システムを提供する。
【解決手段】予測システム100は、樹脂を形成する分子であるモノマーに含まれる反応基同士の反応時における反応基同士の反応率を予測する予測装置20を備え、予測装置20は、前記モノマーの、アレニウスの式で定義される活性化エネルギに関する第1指標と、前記モノマーの、アレニウスの式で定義される頻度因子に関する第2指標と、前記反応率と、を関連付けたDB222と、前記モノマーに関する分子情報から決定された前記モノマーの前記第1指標及び前記第2指標と、DB222とから、前記反応率を予測する予測部214と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
樹脂を形成する分子であるモノマーに含まれる反応基同士の反応時における反応基同士の反応率を予測する予測装置を備え、
前記予測装置は、
前記モノマーの、アレニウスの式で定義される活性化エネルギに関する第１指標と、前記モノマーの、アレニウスの式で定義される頻度因子に関する第２指標と、前記反応率と、を関連付けたデータベースと、
前記モノマーに関する分子情報から決定された前記モノマーの前記第１指標及び前記第２指標と、前記データベースとから、前記反応率を予測する予測部と、を備える
ことを特徴とする予測システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第２指標は、
前記分子情報に対応するモノマーの構造、又は、
前記分子情報に対応するモノマーの電子状態から決定され、他の前記モノマーとの反応性に影響を与える物性である分子物性、
のうちの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の予測システム。
【請求項３】
前記データベースは、前記反応率を予測する予測モデルを含み、
前記第１指標及び前記第２指標を特徴量、前記反応率を目的変数とする機械学習により前記予測モデルを構築する予測モデル構築部を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の予測システム。
【請求項４】
前記反応率は、前記モノマー同士を実際に反応させて得られた実測値を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の予測システム。
【請求項５】
前記反応率は、前記モノマー同士を反応させたと仮定した場合の分子シミュレーションによる計算値を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の予測システム。
【請求項６】
前記予測モデル構築部は、前記樹脂毎に異なる前記予測モデルを構築する
ことを特徴とする請求項３に記載の予測システム。
【請求項７】
前記分子情報に対応する情報を前記データベースから取得することで、前記予測部で使用する前記第２指標を決定する第２決定部を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の予測システム。
【請求項８】
前記分子情報に対応する情報を前記データベースから取得することで、前記予測部で使用する前記第１指標を決定する第１決定部を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の予測システム。
【請求項９】
前記第１決定部は、前記モノマーから前記樹脂の構造を決定し、前記モノマーから前記樹脂迄の反応経路を分子シミュレーションによって決定する
ことを特徴とする請求項８に記載の予測システム。
【請求項１０】
前記第２指標は、
前記モノマー同士、若しくは、前記モノマーに含まれ、他の前記モノマーと反応する反応基同士のうちの少なくとも一方に働く引力若しくは運動のうちの少なくとも一方、又は、
前記反応基に対する他の前記モノマーへの立体障害、
のうちの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の予測システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、予測システム、予測計装置及び予測方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
樹脂は、原料分子であるモノマーから樹脂を合成する反応、添加剤と樹脂とを結合する結合の生成・切断反応、等の各反応率によってその性質を変化させる。そのため、樹脂の材料設計においては、使用するモノマーが、どの程度の反応率を有するかを予測することが好ましい。また、樹脂は、同じ種類の樹脂（例えば、ポリイミド）を形成するモノマーであっても、置換基の種類及び結合位置が多数存在し得る。構造が異なる場合、反応の進行し易さが変化する可能性があるため、組成変更のたびに実験検討を行い、反応の進行度及び性能を評価することが好ましい。
【０００３】
評価のため、樹脂の組成及びプロセスを策定するにあたっては、色々なプロセスで実際に樹脂を製造することで、反応率を評価できる。このとき、アレニウスの式等を用いてフィッティングすることで、最適な組成及びプロセスを探索する試行錯誤がなされ得る。しかし、このような手法では、作業者の実験量及び材料入手に係るコストが大きい。
【０００４】
近年では、材料設計に対して、計算機シミュレーション、データベース等を用いた機械学習等のデジタル技術の活用が進んでいる。特許文献１の要約書には、「反応機構生成方法は、反応系内の各分子を構成する原子について、時間ステップ毎に分子動力学計算を行うステップと、前記時間ステップ前後で前記反応系内に化学反応が起こった場合、前記化学反応に寄与した反応分子及び生成分子を特定するステップと、前記反応分子と前記生成分子との原子の関連性に基づいて、前記関連性のある反応分子及び生成分子から構成された素反応を構築するステップと、前記構築した素反応の反応速度定数を算出するステップと、を含むものである。」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１６／１３３００２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は反応速度定数を算出する技術であり、樹脂を形成する分子同士の反応時（重合時）の分子同士の反応率を予測する技術ではない。
本開示が解決しようとする課題は、樹脂を形成する分子同士の反応率を予測可能な予測システム、予測装置及び予測方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の予測システムは、樹脂を形成する分子であるモノマーに含まれる反応基同士の反応時における反応基同士の反応率を予測する予測装置を備え、前記予測装置は、前記モノマーの、アレニウスの式で定義される活性化エネルギに関する第１指標と、前記モノマーの、アレニウスの式で定義される頻度因子に関する第２指標と、前記反応率と、を関連付けたデータベースと、前記モノマーに関する分子情報から決定された前記モノマーの前記第１指標及び前記第２指標と、前記データベースとから、前記反応率を予測する予測部と、を備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、樹脂を形成する分子同士の反応率を予測可能な予測システム、予測装置及び予測方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の予測装置のブロック図である。
一実施形態に係る入力画面の模式図である。
一実施形態に係る予測装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
一実施形態に係る、頻度因子に関する特徴量の抽出を目的とした階層構造を示す模式図である。
一実施形態に係る分子物性データベースの模式図である。
一実施形態に係る分子物性データベースの構築方法を示すフローチャートである。
一実施形態に係る第２構造データベースの模式図である。
一実施形態に係る、活性化エネルギに関する特徴量の抽出を目的とした階層構造を示す模式図である。
一実施形態に係る反応経路データベースの模式図である。
一実施形態に係る反応経路データベースの構築方法を示すフローチャートである。
一実施形態に係る第１構造データベースの模式図である。
一実施形態に係る予測モデルデータベースの模式図である。
一実施形態において予測モデルを作製したときの、予測値と実測値とを比較したグラフである。
本開示の予測方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。また、同じ実施形態で、必ずしも全ての構成を備える必要はない。
（【００１１】以降は省略されています）

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