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METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING DYNAMIC HIERARCHY STRUCTURE

Patent code P09A015050
File No. P2004-298-JP01
Posted date Feb 19, 2010
Application number P2005-224735
Publication number P2007-040807A
Patent number P4621916
Date of filing Aug 2, 2005
Date of publication of application Feb 15, 2007
Date of registration Nov 12, 2010
Inventor
  • (In Japanese)八木 駿郎
  • (In Japanese)グン チェンピン
  • (In Japanese)長田 義仁
  • (In Japanese)武貞 正樹
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING DYNAMIC HIERARCHY STRUCTURE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means capable of analyzing a dynamic structure of a complex system in a wide range with high sensitivity at a high frequency region originating from a material, in order to solve a problem of a method which measures frequency dependent dielectric susceptibility for analyzing the dynamic structure (dynamic susceptibility) of a complex-system material such as a soft material, e.g., a polymer gel or the like.
SOLUTION: Spectra of thermal fluctuations in an inhomogeneous complex-system material are observed by using visible light in a light scattering spectroscopy and a time-resolved spectroscopy respectively, which are used at the same time. Then a model is applied for obtained spectral data, wherein the total relaxation process in the electrostatic dynamic susceptibility of the inhomogeneous complex-system material is composed of a plurality of superimposed relaxation processes corresponding to dynamic hierarchies, and the relaxation processes have respective characteristic relaxation times, and each relaxation process can be expressed by a single exponential function. Respective relaxation times of the relaxation processes are acquired, thereby analyzing the dynamic hierarchy structure of the inhomogeneous complex-system material as a frequency dependency of the electrostatic dynamic susceptibility.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


生体代替物質等のソフトマテリアルにおける新規物性の開拓は、時代の要請により緊急かつ重要な課題であるが、ソフトマテリアルは一般にその構造を原子の空間座標で記述することが困難な不均一な複雑系物質である。このような不均一複雑系物質の構造については、従来、中性子散乱等で最近接、第2近接原子に対する平均距離をハロー状の構造因子の観測より推論することが多く行われてきている。しかしながら、物質全体に渡るマクロな構造に関しては、動的な構造（動的感受率）の探求が不可欠であった。そこで従来よりその動的構造の解析についての検討が行われてきている。



この解析は、主に周波数依存誘電感受率の測定で行われてきている（非特許文献1－2）。だが、この方法には、（1）電極接着の影響や、（2）高振動数領域（109Hz以上）での測定感度低下にともなう測定精度の劣化、（3）ゆらぎの波長に関する情報を含むことができない、などの欠点がある。
【非特許文献1】
P.Pissis, et al., Colloid and Surface A:Physicochem. Eng. Aspects, 149, 253 (1999)
【特許文献2】
J. Mijovic, et al., Macromolecules, 36, 4589 (2003)
Field of industrial application (In Japanese)


本願発明は、生体代替材料等としてのソフトマテリアル、その一つの代表例としての高分子ゲル等の不均一複雑系物質の全般に係わるマクロな動的構造（動的感受率）を解析することのできる動的階層構造の解析方法とその装置に関するものである。
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
可視光による光散乱分光法と時間分解分光法との併用によって不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトルをそれぞれ観測し、得られたスペクトルデータに対して、不均一複雑系物質の静電動的感受率における全体の緩和過程は動的階層に対応する複数の緩和過程の重ね合わせよりなり且つ各緩和過程はそれぞれ特徴的な緩和時間を有するとともに各緩和過程はそれぞれ単一の指数関数により表すことができるというモデルを適用し、各緩和過程が有する緩和時間を求めることにより、不均一複雑系物質の動的階層構造を静電動的感受率の振動数依存性として解析することを特徴とする動的階層構造の解析方法。

【請求項2】
 
1Hz～1013Hzに及ぶ広帯域でスペクトルを観測することを特徴とする請求項1の解析方法。

【請求項3】
 
不均一複雑系物質に吸収端を持たない可視レーザー光をプローブとすることを特徴とする請求項1の解析方法。

【請求項4】
 
光散乱分光と時間分解分光との併用は、高分解能光散乱分光法とパルス誘起熱散乱分光法とにより行うことを特徴とする請求項1の解析方法。

【請求項5】
 
処理部が、可視光による光散乱分光法による不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトル観測データの入力を受け付ける手順、
前記処理部が、可視光による時間分解分光法による不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトル観測データの入力を受け付ける手順、
前記処理部が、入力された前記光散乱分光法による不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトル観測データに対し、不均一複雑系物質の静電動的感受率における全体の緩和過程は動的階層に対応する複数の緩和過程の重ね合わせよりなり且つ各緩和過程はそれぞれ特徴的な緩和時間を有するとともに各緩和過程はそれぞれ単一の指数関数により表すことができるというモデルを適用して、第1の周波数帯域にわたって各緩和過程が有する緩和時間を求める手順、
前記処理部が、入力された前記時間分解分光法による不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトル観測データに対し、前記モデルを適用して、第2の周波数帯域にわたって各緩和過程が有する緩和時間を求める手順、
前記処理部が、第1の周波数帯域にわたって求めた各緩和過程が有する緩和時間と第1の周波数帯域にわたって求めた各緩和過程が有する緩和時間とを組み合わせて、第1の周波数帯域と第2の周波数帯域を合わせた周波数帯域における各緩和時間を求める手順、および
求めた第1の周波数帯域と第2の周波数帯域を合わせた周波数帯域における各緩和時間のデータに基づき不均一複雑系物質の動的階層構造を静電動的感受率の振動数依存性として解析する手順
を備えることを特徴とする動的階層構造の解析方法。

【請求項6】
 
請求項5の各手順をコンピュータで実行させる解析プログラム。

【請求項7】
 
請求項6の解析プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

【請求項8】
 
可視光による光散乱分光法により不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトルを観測する第1の分光装置、
可視光による時間分解分光法により不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトルを観測する第2の分光装置、
第1の分光装置から不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトル観測データを受け取り、そのスペクトル観測データに対し、不均一複雑系物質の静電動的感受率における全体の緩和過程は動的階層に対応する複数の緩和過程の重ね合わせよりなり且つ各緩和過程はそれぞれ特徴的な緩和時間を有するとともに各緩和過程はそれぞれ単一の指数関数により表すことができるというモデルを適用して、第1の周波数帯域にわたって各緩和過程が有する緩和時間を求める第1の手段、第2の分光装置から不均一複雑系物質の熱ゆらぎのスペクトル観測データを受け取り、そのスペクトル観測データに対し、前記モデルを適用して、第2の周波数帯域にわたって各緩和過程が有する緩和時間を求める第2の手段、ならびに、第1の手段および第2の手段からのデータを受け取り、第1の周波数帯域と第2の周波数帯域を合わせた周波数帯域における各緩和時間を求め、不均一複雑系物質の動的階層構造を静電動的感受率の振動数依存性として解析する第3の手段を有する処理装置を備えることを特徴とする動的階層構造の解析装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
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