JP2010222465A - Array of autonomously responding gel, autonomously responding material, autonomously responding device, autonomously responding method and method for producing array of autonomously responding gel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an array of an autonomously responding gel autonomously responding by external stimulation, an autonomously responding material and a method for producing the array of the autonomously responding gel, and to provide an autonomously responding device to control autonomous response of the array of the autonomously responding gel by electric potential and an autonomously responding method. <P>SOLUTION: The array of the autonomously responding gel has a plurality of protrusions formed of the autonomously responding gel and having a diameter of 1-1,000 μm and an axial height of 20-400 μm and an autonomously responding gel layer formed of the autonomously responding gel same as the material of the protrusions and connected with the protrusion at a part of the axial direction of the protrusion. The autonomously responding material contains a reaction substrate filled in spaces of the autonomously responding gel array. The array of the autonomously responding gel is produced by ultraviolet irradiation through a photomask. The autonomous response of the autonomously responding material is controlled by application of electric potential to the autonomously responding gel. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、自律応答性ゲルの配列体、自律応答体、自律応答装置、自律応答方法、及び自律応答性ゲルの配列体の製造方法に関する。   The present invention relates to an array of autonomous responsive gel, an autonomous responder, an autonomous response device, an autonomous response method, and a method of manufacturing an array of autonomous responsive gel.

物質の特性は、構成する元素の熱力学安定構造(結晶構造などの周期構造)により決定されるため、人工的な規則構造を付与することで物質の新たな機能の発現が期待できる。超格子膜や規則配列構造は、この一例であり、様々な物質創成研究が行われている。
一方で、生体機能はその階層的な内部構造によって、様々な機能を発現させていることが知られており、人工規則構造にはない、刺激の応答により内部構造を変化させるインテリジェント機能を有している。
Since the characteristics of a substance are determined by the thermodynamically stable structure (periodic structure such as a crystal structure) of the constituent elements, a new function of the substance can be expected to appear by adding an artificial regular structure. Superlattice films and ordered structures are examples of this, and various materials creation studies are being conducted.
On the other hand, biological functions are known to express various functions due to their hierarchical internal structure, and have an intelligent function to change the internal structure by response to stimuli, which is not in the artificial rule structure. ing.

ここで、万能計算機概念として提唱されたセルオートマトン(以下、「CA」と称する場合がある)は、そのような刺激応答性を人為的に発現する原理の一つと考えられているが、未だ複雑系現象のシミュレーション手法に用いられるに留まっている。   Here, a cellular automaton (hereinafter sometimes referred to as “CA”) proposed as a universal computer concept is considered to be one of the principles for artificially expressing such stimulus responsiveness, but is still complicated. It is only used for simulation of system phenomena.

一方、Turingは、自然界に存在する様々なパターン形成原理を、反応拡散系原理(以下、「RD原理」と称する場合がある)によると予測した。反応拡散系研究は、シミュレーションによる様々なパターン予測に留まらす、実験的にも人工的パターン形成原理としての有用性が実験検証されつつある。   On the other hand, Turing predicted that various pattern formation principles existing in nature are based on the reaction diffusion system principle (hereinafter sometimes referred to as “RD principle”). In reaction-diffusion systems, the usefulness of this method as an artificial pattern formation principle is being experimentally verified.

CA及びRD原理は、超格子膜や規則配列構造などと同じく、人為的なミクロの基本構成要素の機能を基本としている。しかし、大きな違いは、隣接するミクロ要素の単純な相互作用により、このミクロ要素のサイズスケールよりも遥かに大きなパターン形成、あるいは階層的なパターン形成が行われ、更に原理的には動的な時空間パターンを形成し得る点にある。これはミクロ要素の機能をマクロな機能に結び付ける一つの典型的な仕組みであり、生体機能も多くこの仕組みを利用している。したがって、CA及びRD原理は、従来型の材料創成手法に無い「局所刺激に対しマクロ機能が変化・応答するインテリジェント性」を付与できる可能性がある。   The CA and RD principle is based on the function of an artificial micro basic constituent element as in the superlattice film and the ordered arrangement structure. However, the major difference is that the simple interaction of adjacent micro-elements results in patterning that is much larger than the micro-element size scale, or hierarchical patterning. It exists in the point which can form a spatial pattern. This is one typical mechanism for linking the functions of microelements to macro functions, and many biological functions are used. Therefore, the CA and RD principles may be able to provide “intelligentity in which the macro function changes and responds to local stimulation”, which is not found in conventional material creation methods.

ここで、セルオートマトン(CA)とは、隣り合う要素間の相互作用だけを決めて、集団現象、非線形、非平衡現象を予測する数理モデルである。計算科学の分野では、既に森林火災、交通渋滞のシミュレーション、重油の流出分布の予測などに利用されている。
例えば、(1)同じ大きさの均一なセルを有し、(2)前記セルは、有限の個数で構成され、(3)時間tにおけるある特定のセルの状態によって、時間t+1における前記特定のセルに隣接するセルの状態が決定されるという情報を与えることにより、所望の時空間パターンを示すセルオートマトンが実現される。
Here, the cellular automaton (CA) is a mathematical model that predicts collective phenomena, nonlinear phenomena, and non-equilibrium phenomena by determining only the interaction between adjacent elements. In the field of computational science, it has already been used for forest fires, simulation of traffic jams, and prediction of heavy oil spill distribution.
For example, (1) having uniform cells of the same size, (2) the cells are composed of a finite number, and (3) depending on the state of a certain cell at time t, the specific cell at time t + 1 By giving information that the state of a cell adjacent to the cell is determined, a cellular automaton that exhibits a desired spatiotemporal pattern is realized.

CA原理を用いた応用例として、熱・光・イオンなどの流れを可変的に制御できる「エネルギーフィルター」や、自律的なゲルの膨張伸縮運動により、物質を輸送できる「人工鞭毛」のようなデバイスの創製が期待される。熱の流れを可変的に制御できる技術は、廃熱利用における重要技術と考えられる。このセルオートマトン的エネルギーフィルターの利点は、(1)部分的な刺激によりマクロなエネルギーの流量を制御できること、(2)自律応答現象を利用して直流から交流へ変換できること等が挙げられ、新たなマクロ機能を発現させる。   Examples of applications that use the CA principle include “energy filters” that can variably control the flow of heat, light, ions, etc., and “artificial flagella” that can transport materials by the expansion and contraction of an autonomous gel. The creation of devices is expected. The technology that can variably control the heat flow is considered an important technology in the utilization of waste heat. Advantages of this cellular automaton energy filter include (1) the ability to control the flow of macro energy by partial stimulation, and (2) the ability to convert from direct current to alternating current using an autonomous response phenomenon. Express macro function.

上述の、外部刺激に応答してマクロ機能(階層構造)が動的変化するCA型機能材料は、大きくは次の3つの要素に分けることができる。
(1)同じ大きさのセルで構成される規則配列体の形成。
(2)前記セルに、刺激に対するスイッチ機能の付与。
(3)各セル間を相互的に作用させる機能の付与。
The above-described CA type functional material whose macro function (hierarchical structure) dynamically changes in response to an external stimulus can be roughly divided into the following three elements.
(1) Formation of a regular array composed of cells of the same size.
(2) Giving the cell a switch function for stimulation.
(3) Addition of a function for causing the cells to interact with each other.

ここで、刺激に対するスイッチ機能を有する自律応答性ゲルとして、Ru錯体を含有するゲルが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
このゲルは、ベロウソフ・ジャボチンスキ反応(Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応)を利用した、自律的かつ周期的に膨順収縮振動するゲルである。ルテニウム錯体(Ru(bpy))はBZ反応溶液中で周期的に酸化還元変化を起こし、価数が2価と3価との間で周期的に変化する。Ru錯体の酸化状態(3価)は親水性を示し、還元状態(2価)は疎水性を示す。非特許文献1に記載のポリマーゲルは、温度応答ポリマーであるため、Ru錯体の酸化還元状態の変化により、相転移温度が変化し、結果、膨順収縮振動する。
Here, a gel containing a Ru complex has been proposed as an autonomously responsive gel having a switch function for stimulation (see, for example, Non-Patent Document 1).
This gel uses the Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction), and is a gel that oscillates forward and backward in an autonomous and periodic manner. The ruthenium complex (Ru (bpy) 3 ) periodically undergoes redox changes in the BZ reaction solution, and the valence changes periodically between divalent and trivalent. The oxidation state (trivalent) of the Ru complex indicates hydrophilicity, and the reduced state (divalent) indicates hydrophobicity. Since the polymer gel described in Non-Patent Document 1 is a temperature-responsive polymer, the phase transition temperature changes due to the change in the redox state of the Ru complex, and as a result, it expands and contracts in the forward and backward directions.

また、自律応答性ゲルの規則配列体の製造方法としては、X線を用いた3次元微細加工法などが適用されており、数百μm程度のサイズに加工されている(例えば、前述の非特許文献1参照)。
また、他の製造方法としては、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔を利用した規則配列体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In addition, as a method for producing an ordered array of autonomously responsive gels, a three-dimensional micromachining method using X-rays or the like is applied, and the gel is processed to a size of about several hundred μm (for example, the above-mentioned non-reactive gel). Patent Document 1).
As another manufacturing method, a method for manufacturing an ordered array using pores of anodized porous alumina has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−62049号公報JP 2006-62049 A

坂井崇匡、吉田亮「自励振動ゲルを用いた時空間機能表面の作製」表面科学Vol.28,No.11,p647〜652,2007Takaaki Sakai, Ryo Yoshida “Fabrication of spatio-temporal functional surfaces using self-excited vibrating gels” Surface Science Vol.28, No.11, p.

上述のように、規則配列体の形成方法としては幾つか提案されているが、各セル間を効果的に相互に作用させる方法については明らかにされていない。   As described above, several methods for forming a regular array have been proposed, but a method for effectively interacting cells is not disclosed.

そこで、本発明の課題は、外部刺激によって自律応答する自律応答性ゲルの配列体、自律応答体、及び自律応答性ゲルの配列体の製造方法を提供することである。
また、本発明の課題は、自律応答性ゲルの配列体の自律応答を電位によって制御する自律応答装置、及び自律応答方法を提供することである。
Then, the subject of this invention is providing the manufacturing method of the array of the autonomous responsive gel which responds autonomously by an external stimulus, the autonomous responder, and the array of the autonomous responsive gel.
Moreover, the subject of this invention is providing the autonomous response apparatus and autonomous response method which control the autonomous response of the array of an autonomous response gel by an electric potential.

請求項1に係る発明は、
自律応答性ゲルで形成された、直径1μm〜1000μm、軸方向の高さ20μm〜400μmの複数の突起と、
前記突起の軸方向の一部で連結し、該突起と同質の自律応答性ゲルで構成される自律応答性ゲル層と、
を有する自律応答性ゲルの配列体である。
The invention according to claim 1
A plurality of protrusions having a diameter of 1 μm to 1000 μm and an axial height of 20 μm to 400 μm formed of an autonomously responsive gel;
An autonomous responsive gel layer composed of an autonomously responsive gel of the same quality as that of the protrusion, connected at a part in the axial direction of the protrusion,
An array of autonomously responsive gels having

請求項2に係る発明は、
前記自律応答性ゲル層の厚さが、前記突起の軸方向の長さに対して、1%以上30%以下である請求項1に記載の自律応答性ゲルの配列体である。
The invention according to claim 2
2. The autonomously responsive gel array according to claim 1, wherein the thickness of the autonomously responsive gel layer is 1% or more and 30% or less with respect to the axial length of the protrusion.

請求項3に係る発明は、
前記自律応答性ゲルが、刺激応答性である請求項1又は請求項2に記載の自律応答性ゲルの配列体である。
The invention according to claim 3
The autonomously responsive gel according to claim 1 or 2, wherein the autonomously responsive gel is stimuli responsive.

請求項4に係る発明は、
前記自律応答性ゲルが、
N−イソプロピルアクリルアミドと、
ベロウソフ・ジャボチンスキ反応(Belousov-Zhabotinsky反応)の触媒であるルテニウム錯体、セリウム錯体、マンガン錯体、又は鉄−フェナントロリン錯体を有するモノマーと、
に由来する構成単位を有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体である。
The invention according to claim 4
The autonomously responsive gel is
N-isopropylacrylamide,
A monomer having a ruthenium complex, a cerium complex, a manganese complex, or an iron-phenanthroline complex, which is a catalyst for the Belousov-Zhabotinsky reaction,
It is the array of the autonomous responsive gel of any one of Claims 1-3 which has the structural unit derived from.

請求項5に係る発明は、
前記ルテニウム錯体を有するモノマーが、下記化学式(1)で表される化合物である請求項4に記載の自律応答性ゲルの配列体である。
The invention according to claim 5
5. The autonomously responsive gel array according to claim 4, wherein the monomer having a ruthenium complex is a compound represented by the following chemical formula (1).

請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体と、
前記配列体の間隙に充填した、反応拡散を伝達する反応基質と、
を有する自律応答体である。
The invention according to claim 6
The array of autonomously responsive gels according to any one of claims 1 to 5,
A reaction substrate for transmitting reaction diffusion, filled in a gap between the arrays;
Is an autonomous responder having

請求項7に係る発明は、
前記反応基質が、有機酸、無機酸、及び酸化剤を含む混合溶液である請求項6に記載の自律応答体である。
The invention according to claim 7 provides:
The autonomous responder according to claim 6, wherein the reaction substrate is a mixed solution containing an organic acid, an inorganic acid, and an oxidizing agent.

請求項8に係る発明は、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体と、
前記配列体の間隙に充填した、反応拡散を伝達する反応基質と、
前記配列体の一部に接続した電極と、
前記反応基質に接する電極と、
前記電極に電圧を印加する電圧印加装置と、
を有する自律応答体の自律応答装置である。
The invention according to claim 8 provides:
The array of autonomously responsive gels according to any one of claims 1 to 5,
A reaction substrate for transmitting reaction diffusion, filled in a gap between the arrays;
An electrode connected to a part of the array;
An electrode in contact with the reaction substrate;
A voltage applying device for applying a voltage to the electrode;
Is an autonomous response device of an autonomous response body having

請求項9に係る発明は、
請求項6又は請求項7に記載の自律応答体に、−0.5V〜−2.0Vの電圧を印加する自律応答体の自律応答方法である。
The invention according to claim 9 is:
It is an autonomous response method of the autonomous responder which applies the voltage of -0.5V--2.0V to the autonomous responder of Claim 6 or Claim 7.

請求項10に係る発明は、
自律応答性ゲルの前駆体を含む溶液に、
フォトマスクを介して紫外線を照射する、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体の製造方法である。
The invention according to claim 10 is:
In the solution containing the precursor of the self-responsive gel,
Irradiate ultraviolet rays through a photomask,
It is a manufacturing method of the array of the autonomous responsive gel of any one of Claims 1-5.

請求項11に係る発明は、
照射強度が10mW/cm以上5000mW/cm以下の紫外線を、50秒以上10000秒以下で照射する請求項10項に記載の自律応答性ゲルの配列体の製造方法である。
The invention according to claim 11 is:
The method for producing an array of autonomously responsive gels according to claim 10, wherein ultraviolet rays having an irradiation intensity of 10 mW / cm 2 or more and 5000 mW / cm 2 or less are irradiated for 50 seconds or more and 10,000 seconds or less.

請求項12に係る発明は、
下記式(1)を満たす照射量で前記紫外線を照射する請求項10又は請求項11に記載の自律応答性ゲルの配列体の製造方法である。
100000≧照射強度(mW/cm)×照射時間(秒)≧500 式(1)
The invention according to claim 12
It is a manufacturing method of the array of the autonomous response gel of Claim 10 or Claim 11 which irradiates the said ultraviolet-ray with the irradiation amount satisfy | filling following formula (1).
100000 ≧ irradiation intensity (mW / cm 2 ) × irradiation time (seconds) ≧ 500 Formula (1)

本発明によれば、外部刺激によって自律応答する自律応答性ゲルの配列体、自律応答体、及び自律応答性ゲルの配列体の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、自律応答性ゲルの配列体の自律応答を電位によって制御する自律応答装置、及び自律応答方法を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the array of the autonomous responsive gel which responds autonomously by an external stimulus, the autonomous responder, and the array of the autonomous responsive gel can be provided.
Moreover, according to this invention, the autonomous response apparatus and autonomous response method which control the autonomous response of the array of an autonomous response gel by an electric potential can be provided.

本発明の自律応答体の一例を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing an example of the autonomous responder of the present invention. 自律応答性ゲルの配列体の作製方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the preparation methods of the array of an autonomous responsive gel. 自律応答性ゲルを自律応答させる電圧印加方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage application method which makes an autonomous responsive gel respond autonomously. 本発明の自律応答装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the autonomous response apparatus of this invention. 実施例1で得た自律応答性ゲル配列体の断面の電子顕微鏡写真である。2 is an electron micrograph of a cross section of the autonomously responsive gel array obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得た自律応答性ゲル配列体が、電圧印加によって自律応答する様子を示す写真である。(A)は電圧印加して2分後の様子を示す写真であり、(B)は電圧印加して5分後の様子を示す写真である。It is a photograph which shows a mode that the autonomous-responsive gel arrangement | sequence obtained in Example 1 responds autonomously by voltage application. (A) is a photograph showing a state two minutes after voltage application, and (B) is a photograph showing a state five minutes after voltage application. 図6の写真を説明するための図である。図7(A)(B)は、図6(A)(B)にそれぞれ対応する。It is a figure for demonstrating the photograph of FIG. 7A and 7B correspond to FIGS. 6A and 6B, respectively.

以下、本発明の実施の形態の一例について図面を参照し説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面を通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that components having substantially the same functions are described with the same reference numerals throughout the drawings, and description thereof may be omitted in some cases.

<自律応答性ゲルの配列体、及び自律応答体>
本発明の自律応答性ゲルの配列体は、自律応答性ゲルで形成された直径1μm〜1000μm、軸方向の高さ20μm〜400μmの複数の突起と、前記突起の軸方向の一部で連結し該突起と同質の自律応答性ゲルで構成される自律応答性ゲル層と、を有する。
また、本発明の自律応答体は、前記自律応答性ゲルの配列体と、該配列体の間隙に充填した、反応拡散を伝達する反応基質と、を有する。
<Autonomous Responsive Gel Array and Autonomous Responder>
The array of autonomously responsive gels of the present invention is connected to a plurality of protrusions formed from the autonomously responsive gel and having a diameter of 1 μm to 1000 μm and an axial height of 20 μm to 400 μm, and a part of the protrusions in the axial direction. An autonomously responsive gel layer composed of an autonomously responsive gel of the same quality as the protrusions.
The autonomous responder of the present invention includes an array of the autonomously responsive gel and a reaction substrate that transmits reaction diffusion and is filled in a gap between the array.

ここでまず始めに、これまで原理的に考えられていた、規則配列体の各セル間を相互的に作用させる方法について説明する。
自律応答の一つであるBZ反応では、P.Foersterらが提唱する下記式(1)(2)の2変数のOregonatorモデル、及び実験から得た下記式(3)(4)によれば(P.Foerster, S.C.Muller, B.Hess, Proc.Natl.Acad.Sci.USA, Vol.86, p6831-6834 (1989)、 P.Foerster, J.Phys.Chem., Vol.94, Issue.26, p8859-8861 (1990))、自律応答性ゲルの大きさ(直径)に応じて、平面波速度cや拡散係数Dを調整することで、配列した自律応答体ゲルの間で化学伝播波を伝播させることができる。
Here, first, a method for interacting each cell of a regular array, which has been considered in principle, will be described.
In the BZ reaction which is one of the autonomous responses, according to the two-variable Oregonator model of the following formulas (1) and (2) proposed by P. Foerster et al. And the following formulas (3) and (4) obtained from experiments ( P. Foerster, SCMuller, B. Hess, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 86, p6831-6834 (1989), P. Foerster, J. Phys. Chem., Vol. 94, Issue. 26, p8859-8861 (1990)), by adjusting the plane wave velocity c and the diffusion coefficient D according to the size (diameter) of the autonomously responsive gel, the chemical propagation wave is propagated between the aligned autonomous responder gels. be able to.


上記式(1)(2)中、2変数(u,v)はそれぞれ、[HBrO]、[触媒:Ru2+]の濃度を表す。Dは拡散係数を表し、f、ε、gはそれぞれ興奮(=酸化)の閾値、興奮性、反応速度定数に対応するパラメータである。 In the above formulas (1) and (2), two variables (u, v) represent the concentrations of [HBrO 2 ] and [catalyst: Ru 2+ ], respectively. D represents a diffusion coefficient, and f, ε, and g are parameters corresponding to an excitability (= oxidation) threshold, excitability, and reaction rate constant, respectively.

上式(3)は、BZ反応による時空間パターンの伝播波の曲率(K)と、曲線波面の速度(N)、平面波速度(c)、拡散定数(D)との関係を表し、化学波が起こらない閾値の半径(Rcrit)を(4)式から見積もっている。なお、この実験では、2つの銀電極(ギャップ4mm、直径100mm)を浸して反応領域を制限し、BZ溶液での時空間パターンのK、N、c、Dを画像解析し、Rcritを見積もっている。 The above equation (3) represents the relationship between the curvature (K) of the propagation wave of the spatiotemporal pattern due to the BZ reaction, the velocity (N) of the curved wavefront, the plane wave velocity (c), and the diffusion constant (D). The threshold radius (R crit ) at which no occurrence occurs is estimated from equation (4). In this experiment, two silver electrodes (gap 4 mm, diameter 100 mm) were immersed to limit the reaction region, and K, N, c, and D of the spatiotemporal pattern in the BZ solution were subjected to image analysis, and R crit was estimated. ing.

ここで、上記式(4)から導かれるように、拡散係数Dおよび平面波速度cを調節することにより、化学伝播波の最小半径Rcritを変えることができる。拡散係数Dの低減は、自律応答性ゲルの配列体に充填された反応基質液の粘度を高めたり、或いは固化させたりすることで実現できる。
つまり、自律応答性ゲルの各セルの大きさに応じた化学伝播波の最小半径Rcritとなるように反応基質液の粘度等を調整すると、各セル間で化学波が伝播される。
Here, as derived from the above equation (4), the minimum radius R crit of the chemical propagation wave can be changed by adjusting the diffusion coefficient D and the plane wave velocity c. The reduction of the diffusion coefficient D can be realized by increasing the viscosity of the reaction substrate solution filled in the array of autonomously responsive gels or by solidifying it.
That is, when the viscosity of the reaction substrate solution is adjusted so that the minimum radius R crit of the chemical propagation wave corresponding to the size of each cell of the autonomous responsive gel is adjusted, the chemical wave is propagated between the cells.

このように、配列した自律応答性ゲルの各セル間で相互に作用させるには、自律応答性ゲルの配列体の間隙に充填する反応基質の拡散係数D及び平面波速度cを上記式から算出し、その拡散係数D及び平面波速度cとなるよう反応基質液の粘度を調整する等の煩雑な操作が必要であった。また、反応基質液の粘度を調整しても、化学伝播波の距離が短い、或いは応答速度が遅い等という場合があった。
特に、配列した自律応答性ゲルのそれぞれの径を数百μm以下に小さくすると、ゲルの自励振動が発生し難くなることが明らかとなった。
Thus, in order to make each cell of the arranged autonomous responsive gel interact with each other, the diffusion coefficient D and plane wave velocity c of the reaction substrate filled in the gap of the array of the autonomous responsive gel are calculated from the above formula. Therefore, complicated operations such as adjusting the viscosity of the reaction substrate solution so as to obtain the diffusion coefficient D and plane wave velocity c are necessary. Moreover, even if the viscosity of the reaction substrate solution is adjusted, there are cases where the distance of the chemical propagation wave is short or the response speed is slow.
In particular, it has been clarified that the self-excited vibration of the gel hardly occurs when the diameter of each of the arranged autonomous responsive gels is reduced to several hundred μm or less.

これに対して、本発明の自律応答体は、前記式(1)〜(4)に基づく平面波速度cや拡散係数Dの調節を行なうことなく、また、配列したゲルの各径が小さい場合や、35℃以下と温度が低い場合であっても、化学伝播波を効果的に伝播させることができる。   On the other hand, the autonomous responder of the present invention does not adjust the plane wave velocity c and the diffusion coefficient D based on the formulas (1) to (4), and the case where the diameters of the arranged gels are small or Even when the temperature is as low as 35 ° C. or lower, chemical propagation waves can be propagated effectively.

(自律応答性ゲル)
本発明に係る「自律応答性ゲル」とは、外部刺激に対して判断しその反応を決定し、反応基質の存在によって自律応答を発現するゲルをいう。
本発明の自律応答性ゲルの配列体に用いる自律応答性ゲルは、反応基質の存在によって自律応答性を示す。ここで、「自律性」とは、自ら時間的、空間的な秩序を形成し得る性質をいう。自律応答性ゲルは、その内部に周期的な反応系を内包することによって、自律的な応答を可能とする。このような周期的な反応としては、例えば、周期的な酸化還元反応を示すベロウソフ・ジャボチンスキ反応(Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応)や、周期的な化学反応を示す、沃素(I)、塩化酸化物(ClO)及びマロン酸の反応(CDIMA反応)等を挙げることができる。また、「応答性」とは、熱や光などの外部刺激に応答する性質をいう。
したがって、本発明の自律応答性ゲルは、少なくとも、自律性を有する部位、及び刺激に対するスイッチ機能(感応性)を有する部位、を有する。
(Autonomous responsive gel)
The “autonomous responsive gel” according to the present invention refers to a gel that determines an external stimulus, determines its reaction, and develops an autonomous response by the presence of a reaction substrate.
The autonomous responsive gel used for the array of autonomous responsive gels of the present invention exhibits autonomous responsiveness due to the presence of the reaction substrate. Here, “autonomy” refers to the property of being able to form a temporal and spatial order. Autonomously responsive gel enables an autonomous response by enclosing a periodic reaction system therein. Examples of such a periodic reaction include a Belousov-Zhabotinsky reaction (Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction), which shows a periodic redox reaction, and iodine (I 2 ), chloride, which shows a periodic chemical reaction. A reaction of an oxide (ClO 2 ) and malonic acid (CDIMA reaction) can be exemplified. Further, “responsiveness” refers to the property of responding to external stimuli such as heat and light.
Therefore, the autonomously responsive gel of the present invention has at least a part having autonomy and a part having a switch function (sensitivity) to stimulation.

以下では、自律応答性ゲルの一例として、ベロウソフ・ジャボチンスキ反応(Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応)を用いた温度応答性ポリマーについて説明する。   Hereinafter, a temperature-responsive polymer using the Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction will be described as an example of an autonomously responsive gel.

BZ反応の触媒であるルテニウム錯体(Ru(bby))(以下「Ru錯体」と称する場合がある)は、時間の経過とともに自発的かつ周期的に酸化還元反応を起こし、3価の酸化状態と2価の還元状態との間で自発的かつ周期的に変化する。ここで、酸化状態のRu錯体(Ru3+)は親水性を示し、還元状態のRu錯体(Ru2+)は疎水性を示す。 The ruthenium complex (Ru (bby) 3 ) (hereinafter sometimes referred to as “Ru complex”), which is a catalyst for the BZ reaction, undergoes a redox reaction spontaneously and periodically with the passage of time, resulting in a trivalent oxidation state. Spontaneously and periodically between the divalent and divalent reduction states. Here, Ru complexes in the oxidation state (Ru 3+) represents a hydrophilic, Ru complex of a reduced state (Ru 2+) indicates hydrophobicity.

よって、このRu錯体を温度応答性ポリマーの一部に導入したゲルは、Ru錯体の酸化還元状態の変化により、相転移温度が変化する。具体的には、Ru錯体が酸化状態(Ru3+)の場合には、組み合わせた元の温度応答性ポリマーの相転移温度(下限臨界相転移温度:LCST)よりも高い相転移温度を示し、逆にRu錯体が還元状態(Ru2+)の場合には、元の温度応答性ポリマーの相転移温度よりも低い相転移温度を示す。 Therefore, the gel in which this Ru complex is introduced into a part of the temperature-responsive polymer changes in phase transition temperature due to a change in the redox state of the Ru complex. Specifically, when the Ru complex is in the oxidation state (Ru 3+ ), it exhibits a phase transition temperature higher than the phase transition temperature (lower critical phase transition temperature: LCST) of the original combined temperature-responsive polymer, and the reverse in the case Ru complexes of a reduced state (Ru 2+) indicates a phase transition temperature lower than the phase transition temperature of the original temperature-responsive polymer.

そのため、一定温度にしてこのゲルをBZ反応溶液(マロン酸、臭素酸ナトリウム、硝酸の混合溶液)に浸すと、Ru錯体の周期的な価数の変化に対応して、ポリマー鎖の親水性/疎水性が周期的に変化し、膨張・伸縮運動が自発的に起こる。   Therefore, when this gel is immersed in a BZ reaction solution (mixed solution of malonic acid, sodium bromate and nitric acid) at a constant temperature, the hydrophilicity / Hydrophobic properties change periodically, and expansion / contraction motion occurs spontaneously.

また、Ru錯体は価数によって色調が異なる。酸化状態(Ru3+)では淡緑色であり、還元状態(Ru2+)では橙色を呈する。したがって、Ru錯体を有するゲルは、時間の経過とともに自発的かつ周期的に色調を変化させる。 The Ru complex has a different color tone depending on the valence. It is light green in the oxidized state (Ru 3+ ) and orange in the reduced state (Ru 2+ ). Therefore, the gel having a Ru complex spontaneously and periodically changes color with time.

BZ反応の周期や振幅は反応基質の濃度や温度に依存するため、濃度や温度を変化させることによりゲルの振動リズムや色調変化を制御できる。
その他、BZ反応を利用した温度応答性の自律応答性ゲルに関しては、坂井崇匡、吉田亮「自励振動ゲルを用いた時空間機能表面の作製」表面科学Vol.28,No.11,p647〜652,2007を参照できる。
Since the period and amplitude of the BZ reaction depend on the concentration and temperature of the reaction substrate, the vibration rhythm and color change of the gel can be controlled by changing the concentration and temperature.
In addition, regarding the temperature-responsive self-responsive gel using the BZ reaction, Takaaki Sakai and Ryo Yoshida “Fabrication of spatio-temporal functional surfaces using self-excited vibration gel” Surface Science Vol.28, No.11, p647 ~ 652, 2007.

なお、前記温度応答性のゲルとしては、N−イソプロピルアクリルアミドポリマー、ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合体、ポリエーテル、セルロース誘導体、N−置換アクリルアミド誘導体ポリマーで構成するゲルを挙げることができ、より低温で相転移するという観点からは、N−イソプロピルアクリルアミドに由来する構造単位を有するゲルであることが好ましい。   Examples of the temperature-responsive gel include gels composed of N-isopropylacrylamide polymer, polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymer, polyether, cellulose derivative, and N-substituted acrylamide derivative polymer. From the viewpoint of phase transition at a gel, a gel having a structural unit derived from N-isopropylacrylamide is preferable.

また、BZ反応の触媒としては、Ru錯体のほかに、セリウム(Ce)錯体、マンガン(Mn)錯体、又は鉄−フェナントロリン(Fe(phen))錯体が挙げられ、このなかでRu錯体が好ましい。 Examples of the catalyst for the BZ reaction include a cerium (Ce) complex, a manganese (Mn) complex, and an iron-phenanthroline (Fe (phen) 3 ) complex in addition to a Ru complex, and among these, a Ru complex is preferable. .

したがって、温度応答性の自律応答性ゲルとしては、少なくとも、N−イソプロピルアクリルアミドに由来する構造単位と、前記Ru錯体を有するモノマーに由来する構成単位とを有するゲルが好適である。温度応答性の自律応答性ゲルは、その他のモノマーに由来する構成単位を含んでもよい。   Therefore, a gel having at least a structural unit derived from N-isopropylacrylamide and a structural unit derived from a monomer having the Ru complex is suitable as the temperature-responsive autonomously responsive gel. The temperature-responsive self-responsive gel may include a structural unit derived from another monomer.

前記Ru錯体を有するモノマーとしては、ゲルの合成の容易さの観点から、下記化学式(1)で表される化合物が好適である。
The monomer having the Ru complex is preferably a compound represented by the following chemical formula (1) from the viewpoint of ease of gel synthesis.

また、前記温度応答性の自律応答性ゲルはゲル状を呈するため、N−イソプロピルアクリルアミドに由来する構成単位の少なくとも1部において架橋している。
以上から、本発明における温度応答性の自律応答性ゲルは、以下の構造を有するゲルであることが好適である。
In addition, since the temperature-responsive self-responsive gel has a gel shape, it is crosslinked in at least a part of a structural unit derived from N-isopropylacrylamide.
From the above, the temperature-responsive self-responsive gel in the present invention is preferably a gel having the following structure.

なお、本発明の自律応答性ゲルの配列体における自律応答性ゲルは、上記のような温度に応答するゲルのほか、光、水素イオン濃度(pH)、電圧、電位、圧力等の刺激に応答する刺激応答性ゲルであってもよい。この中でも、応答の制御の容易さや、後述の製造方法の観点から、温度応答性のゲルであることが好ましい。   In addition, the autonomously responsive gel in the array of autonomously responsive gels of the present invention is responsive to stimuli such as light, hydrogen ion concentration (pH), voltage, potential, pressure, etc. in addition to the gel that responds to the above temperature It may be a stimulus-responsive gel. Among these, it is preferable that the gel is a temperature-responsive gel from the viewpoint of easy control of response and the viewpoint of the manufacturing method described later.

上述の例で示した温度応答性の自律応答性ゲルのほか、例えば、原雄介, 機械材料, 2007年2月号, Vol.27, No.2, p40-p49に記載されるように、BZ反応に必要不可欠な酸性環境を自ら作り出す部位(アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸:AMPS)を内包した自律応答型高分子(ポリ−Nイソプロピルアクリルアミド−Ru(bpy)錯体−AMPS)と酸化剤の臭素酸を自ら共有する部位(4級カチオンであるメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド:MAPTAC)を内包した自律応答型高分子ポリ−Nイソプロピルアクリルアミド−(Ru(bpy)錯体−AMPS−MAPTAC)も適用できる。 In addition to the temperature-responsive self-responsive gel shown in the above example, as described in, for example, Yusuke Hara, Mechanical Materials, February 2007, Vol. 27, No. 2, p40-p49, BZ Autonomous polymer (poly-N isopropylacrylamide-Ru (bpy) 3 complex-AMPS) encapsulating a site (acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid: AMPS) that creates an acidic environment indispensable for the reaction and an oxidizing agent There is also a self-responsive polymer poly-N isopropylacrylamide (Ru (bpy) 3 complex-AMPS-MAPTAC) that encapsulates the bromine acid itself (quaternary cation methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride: MAPTAC). Applicable.

(構造)
本発明の自律応答性ゲルの配列体は、自律応答性ゲルで形成された直径1μm〜1000μm、軸方向の高さ20μm〜400μmの複数の突起と、前記突起の軸方向の一部で連結し該突起と同質の自律応答性ゲルで構成される自律応答性ゲル層と、を有する。また、本発明の自律応答体は、前記自律応答性ゲルの配列体と、該配列体の間隙に充填した、反応拡散を伝達する反応基質と、を有する。
(Construction)
The array of autonomously responsive gels of the present invention is connected to a plurality of protrusions formed from the autonomously responsive gel and having a diameter of 1 μm to 1000 μm and an axial height of 20 μm to 400 μm, and a part of the protrusions in the axial direction. An autonomously responsive gel layer composed of an autonomously responsive gel of the same quality as the protrusions. The autonomous responder of the present invention includes an array of the autonomously responsive gel and a reaction substrate that transmits reaction diffusion and is filled in a gap between the array.

図1は、本発明の自律応答体の一例を表す模式断面図である。
本発明の自律応答性ゲルの配列体10は、自律応答性ゲルで形成された複数の突起12と、この複数の突起12を連結する自律応答性ゲル層14と、を有する。自律応答性ゲル層14は、突起12の軸方向の一部において連結するように設けられる。自律応答性ゲル層14で連結する位置は限定されないが、突起12の軸方向における一方の端部で連結されていることが、アクチュエーター等の用途で用いる際に好適であり、また製造する際にもより簡易に作製できる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the autonomous responder of the present invention.
The array 10 of the autonomously responsive gel of the present invention has a plurality of protrusions 12 formed of the autonomously responsive gel and an autonomously responsive gel layer 14 that connects the plurality of protrusions 12. The autonomously responsive gel layer 14 is provided so as to be connected to a part of the protrusion 12 in the axial direction. The position to be connected by the autonomous responsive gel layer 14 is not limited, but it is preferable that the connection is made at one end in the axial direction of the protrusion 12 when used for an application such as an actuator, or when manufacturing. Can be produced more easily.

本発明の自律応答体20は、自律応答性ゲルの配列体10の間隙に反応基質16が充填される。反応基質16としては、例えば、BZ反応を利用する自律応答性ゲルを用いる場合には、BZ反応を起こすマロン酸などの有機酸、硝酸などの無機酸、酸化剤の臭素酸(NaBrO)を含む媒質を用いる。反応基質16は水などの溶媒に添加して配列体10の間隙に充填される。 In the autonomous responder 20 of the present invention, the reaction substrate 16 is filled in the gap of the array 10 of the autonomously responsive gel. As the reaction substrate 16, for example, when an autonomously responsive gel using a BZ reaction is used, an organic acid such as malonic acid that causes a BZ reaction, an inorganic acid such as nitric acid, and an oxidizing agent bromic acid (NaBrO 3 ) are used. Use medium to contain. The reaction substrate 16 is added to a solvent such as water to fill the gaps in the array 10.

突起12及び自律応答性ゲル層14は、自律応答反応を起こす触媒18を含有する。例えば、BZ反応を利用した自律応答性ゲルにおける触媒18としては、時間の経過とともに自発的かつ周期的に酸化還元反応を起こす、ルテニウム(Ru)錯体、セリウム(Ce)錯体、マンガン(Mn)錯体、又は鉄−フェナントロリン(Fe(phen))錯体が挙げられる。 The protrusion 12 and the autonomously responsive gel layer 14 contain a catalyst 18 that causes an autonomously responsive reaction. For example, as the catalyst 18 in the autonomously responsive gel using the BZ reaction, a ruthenium (Ru) complex, a cerium (Ce) complex, a manganese (Mn) complex that causes a redox reaction spontaneously and periodically over time. Or an iron-phenanthroline (Fe (phen) 3 ) complex.

ここで、自律応答性ゲル層14は、突起12と同質の自律応答性ゲルで構成される。ここでいう同質とは、ゲルを構成するモノマー単位が同じであることを意味する。後述のように紫外線照射により自律応答性ゲルの前駆体(モノマー)を重合させゲルを作製する場合、突起12と自律応答性ゲル層14とは、同じ自律応答性ゲル前駆体から作製される。   Here, the autonomous responsive gel layer 14 is composed of an autonomous responsive gel of the same quality as the protrusions 12. The term “same quality” as used herein means that the monomer units constituting the gel are the same. As described later, when a gel is prepared by polymerizing an autonomously responsive gel precursor (monomer) by ultraviolet irradiation, the protrusion 12 and the autonomously responsive gel layer 14 are prepared from the same autonomously responsive gel precursor.

突起12の軸方向の一部において、突起12と同質の自律応答性ゲルで連結する自律応答性ゲル層14を設けることで、複数の突起12間を効果的に相互作用させることができる。この理由については以下のように推測されるが、該推測によって本発明が限定されることはない。   Providing an autonomously responsive gel layer 14 connected by an autonomously responsive gel of the same quality as the protrusion 12 in a part of the protrusion 12 in the axial direction makes it possible to effectively interact the plurality of protrusions 12. The reason is estimated as follows, but the present invention is not limited by the estimation.

突起12と同質の自律応答性ゲル層14で、複数の突起12を連結することで、突起12中に含まれる反応基質16が自律応答性ゲル層14を通じて拡散するため(図1における矢印)、反応基質16の拡散流束が大きくなり、比較的小さな外部刺激(例えば、比較的低い電圧)によっても自律応答現象を誘発するトリガーとなり得る。また、ゲルの配列体に外部刺激を付与(例えば、ゲルの配列体に接続した電極間に電位差を与えて電圧を印加する)ことにより、自律的には応答しにくい場合(例えば、配列したゲルの各径が小さい場合や、35℃以下と温度が低い場合)でも、自律応答現象を誘発できる。   Since the reaction substrate 16 contained in the protrusion 12 diffuses through the autonomous responsive gel layer 14 by connecting the plurality of protrusions 12 with the autonomous responsive gel layer 14 of the same quality as the protrusion 12 (arrow in FIG. 1), The diffusion flux of the reaction substrate 16 is increased, and a relatively small external stimulus (for example, a relatively low voltage) can trigger an autonomous response phenomenon. In addition, when an external stimulus is applied to the gel array (for example, a voltage is applied by applying a potential difference between electrodes connected to the gel array), it is difficult to respond autonomously (for example, an arrayed gel Autonomous response can be induced even when the diameters of each are small or when the temperature is as low as 35 ° C. or less.

一方で、複数の突起12の間に自律応答性ゲル層14が存在せず、反応基質16で充填されている場合には、突起12と反応基質16との間で拡散抵抗が存在する。また突起12の間隙に存在する反応基質16の拡散速度を適切に調節しなければ、複数の突起12の間で化学伝播波が伝播しない。   On the other hand, when the autonomously responsive gel layer 14 does not exist between the plurality of protrusions 12 and is filled with the reaction substrate 16, diffusion resistance exists between the protrusions 12 and the reaction substrate 16. Further, unless the diffusion rate of the reaction substrate 16 existing in the gaps between the protrusions 12 is appropriately adjusted, chemical propagation waves do not propagate between the plurality of protrusions 12.

特に、反応基質の拡散流束や、複数の突起12の応答現象の発生を電圧印加によって制御することを考慮すると、自律応答性ゲル層14の厚さTは、軸方向の長さLに対して、1%以上30%以下であることが好ましく、2%以上25%以下であることがより好ましく、5%以上20%以下であることが更に好ましい。例えば、突起12の高さ(軸方向の長さL)が50μmの場合には、自律応答性ゲル層14の厚さは、0.5μm以上15μm以下であることが好ましい。   In particular, considering that the diffusion flux of the reaction substrate and the occurrence of the response phenomenon of the plurality of protrusions 12 are controlled by voltage application, the thickness T of the autonomously responsive gel layer 14 is smaller than the length L in the axial direction. It is preferably 1% or more and 30% or less, more preferably 2% or more and 25% or less, and still more preferably 5% or more and 20% or less. For example, when the height of the protrusion 12 (the length L in the axial direction) is 50 μm, the thickness of the autonomous responsive gel layer 14 is preferably 0.5 μm or more and 15 μm or less.

自律応答性ゲル層14の厚さTが、軸方向の長さLに対して30%を超えると、ゲル配列体の性質が、軸方向の長さLを膜厚とするゲル連続膜の性質と略等しくなり、電圧を印加しなくても自律的に応答現象を示す。この現象は実験によって確認されている。よって、電圧印加によって自律応答(振動)現象を制御する場合には、自律応答性ゲル層14の厚さTを上記範囲内とすることが好適である。   When the thickness T of the self-responsive gel layer 14 exceeds 30% with respect to the axial length L, the properties of the gel array are the properties of a gel continuous film having the axial length L as the film thickness. It shows a response phenomenon autonomously even when no voltage is applied. This phenomenon has been confirmed by experiments. Therefore, when the autonomous response (vibration) phenomenon is controlled by voltage application, it is preferable that the thickness T of the autonomously responsive gel layer 14 is within the above range.

自律応答性ゲル層14の厚さTは、後述の作製工程において、紫外線照射の照射時間を変えることで調整できる。   The thickness T of the self-responsive gel layer 14 can be adjusted by changing the irradiation time of ultraviolet irradiation in the manufacturing process described later.

突起12の直径は、マイクロメーターサイズであって1μm〜1000μmであり、好適には10μm〜1000μmであり、より好適には40μm〜1000μmである。   The diameter of the protrusion 12 is a micrometer size and is 1 μm to 1000 μm, preferably 10 μm to 1000 μm, and more preferably 40 μm to 1000 μm.

突起12の軸方向の長さLは、20μm〜400μmであり、40μm〜200μmとすることがより好ましく、50μm〜100μmとすることが更に好ましい。
突起12の軸方向の長さLが20μm未満の場合には、自律応答ゲルに含まれる触媒の酸化状態と還元状態における色調変化、光学的コントラストが小さくなり、時間の経過に伴う構造変化(時空間パターン)の自律応答性の観察が容易でなくなる。一方、400μmを超える場合には、ゲルの突起パターンを形成するのが困難になる。ゆえに、自律応答性ゲルの配列体の自律応答(振動)現象を抑制する場合は、軸方向の長さLを上記範囲内とすることが好適である。
The axial length L of the protrusion 12 is 20 μm to 400 μm, more preferably 40 μm to 200 μm, and still more preferably 50 μm to 100 μm.
When the length L in the axial direction of the protrusion 12 is less than 20 μm, the color change in the oxidation state and reduction state of the catalyst contained in the autonomous response gel and the optical contrast become small, and the structural change (time) Observation of the autonomous responsiveness of the (space pattern) becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 400 μm, it becomes difficult to form a gel projection pattern. Therefore, in order to suppress the autonomous response (vibration) phenomenon of the array of autonomous responsive gels, it is preferable to set the length L in the axial direction within the above range.

なお突起12の形状は限定されず、棒状、柱状、円錐状、多角錐状等いずれであってもよい。また、突起12の断面形状も限定されず、円、楕円、多角形等いずれであってもよい。   The shape of the protrusion 12 is not limited, and may be any of a rod shape, a column shape, a conical shape, a polygonal pyramid shape, and the like. Further, the cross-sectional shape of the protrusion 12 is not limited, and may be any one of a circle, an ellipse, a polygon, and the like.

突起12の軸方向の長さLは、後述の作製工程において、紫外線を照射する前駆体溶液の深さを変えることで調整できる。なお、突起12の軸方向の長さLは、ゲル前駆体の紫外線によるパターニング容易性に関係する。パターニング容易性とは、光照射時のゲル前駆体溶液における光の屈折や拡散による広がりによって隣接するパターンとの分離の限界が存在することを意味する。パターニング容易性は、紫外線に対するゲル前駆体の重合感度にも影響される。また、突起12の軸方向の長さLは、後述の図2に示すように、ゲル前駆体溶液34が注入されたシール(スペーサ)32で囲われた容器部分の厚さによっても調整される。   The length L in the axial direction of the protrusion 12 can be adjusted by changing the depth of the precursor solution irradiated with ultraviolet rays in the manufacturing process described later. Note that the axial length L of the protrusion 12 is related to the ease of patterning of the gel precursor by ultraviolet rays. The ease of patterning means that there is a limit of separation from adjacent patterns due to light refraction or diffusion due to diffusion in the gel precursor solution during light irradiation. The ease of patterning is also affected by the polymerization sensitivity of the gel precursor to ultraviolet light. Further, the axial length L of the protrusion 12 is also adjusted by the thickness of the container portion surrounded by the seal (spacer) 32 into which the gel precursor solution 34 is injected, as shown in FIG. .

(反応基質)
本発明の自律応答体20は、反応拡散を伝達する反応基質16を含む。反応基質16の存在により自律応答性ゲルが自律応答する。
反応拡散を伝達する反応基質16としては、BZ反応を利用する自律応答性ゲルを用いる場合には、BZ反応を起こすマロン酸などの有機酸、硝酸などの無機酸、酸化剤の臭素酸(NaBrO)を含む媒質を用いる。
(Reaction substrate)
The autonomous responder 20 of the present invention includes a reaction substrate 16 that transmits reaction diffusion. The presence of the reaction substrate 16 causes the autonomously responsive gel to respond autonomously.
When an autonomously responsive gel using the BZ reaction is used as the reaction substrate 16 for transmitting the reaction diffusion, an organic acid such as malonic acid that causes the BZ reaction, an inorganic acid such as nitric acid, an oxidizing agent bromic acid (NaBrO) 3 ) The medium containing is used.

本発明の自律応答体20は、前述のような、前記式(1)〜(4)に基づく平面波速度cや拡散係数Dの調節を行なうことなく、化学伝播波を効果的に伝播させることができる。よって、前記式(4)における拡散係数Dの調節のために、反応基質16にゲル化剤や増粘剤を添加してゲル化し或いは粘度を高めるような調整は特段必要ないが、このような調整を行なってもかまわない。前記ゲル化剤としては、公知のものを適宜選択して用いることができる。また、増粘剤は公知のものを適宜選択して用いることができる。   The autonomous responder 20 of the present invention can effectively propagate a chemical propagation wave without adjusting the plane wave velocity c and the diffusion coefficient D based on the above-described formulas (1) to (4). it can. Therefore, in order to adjust the diffusion coefficient D in the above formula (4), it is not particularly necessary to adjust the gelation or the viscosity by adding a gelling agent or a thickening agent to the reaction substrate 16. Adjustments can be made. As the gelling agent, known ones can be appropriately selected and used. A known thickener can be appropriately selected and used.

<自律応答性ゲルの配列体の製造方法>
次に、自律応答性ゲルの配列体10の製造方法について説明する。
本発明の自律応答性ゲルの配列体10の製造方法は、自律応答性ゲルの前駆体を含む溶液に、フォトマスクを介して紫外線を照射する工程を有する。その他の工程を含んでもよい。
<Method for producing array of autonomous responsive gel>
Next, the manufacturing method of the array 10 of an autonomous responsive gel is demonstrated.
The method for producing an autonomously responsive gel array 10 of the present invention includes a step of irradiating a solution containing a precursor of an autonomously responsive gel with ultraviolet rays through a photomask. Other steps may be included.

本発明では上述の自律応答性ゲルを用いるため、光や熱などの外部刺激に対して自発的かつ周期的に変動する。したがって一般的なポリマーの製造方法をそのまま転用できるとは限らない。   In the present invention, since the above-mentioned autonomously responsive gel is used, it varies spontaneously and periodically with respect to external stimuli such as light and heat. Therefore, it is not always possible to divert a general polymer production method as it is.

ここで、自律応答性ゲルの配列体はセルオートマトンへの適用を考慮するものであり、規則的に配列する構造体である。効率的に化学伝播が起こる自律応答性ゲルの配列体の製造方法を種々検討した結果、フォトマスクを介して紫外線照射し、配列体を作製することが好適であった。   Here, the array of autonomously responsive gels is a structure that is regularly arranged in consideration of application to cellular automata. As a result of various investigations on a method for producing an array of autonomously responsive gels in which chemical propagation efficiently occurs, it was preferable to produce arrays by irradiating with ultraviolet rays through a photomask.

なお、前述の特許文献1における自律応答性ゲルの配列体の製造方法の1つは、ポリマーを準備し、このポリマーを溶媒に溶解して、これを陽極酸化アルミナの細孔に充填し、溶媒を蒸発させるという方法である。
しかし、自律応答性ゲルのようなゲル状の物質の場合、上記の方法で細孔に充填することは極めて困難である。また、自律応答性ゲル自体を均質に溶解する適切な溶媒を選択することも極めて困難である。
また、陽極酸化アルミナの細孔をゲルの鋳型として用いる方法では、複数の自律応答性ゲルの突起12を連結する自律応答性ゲル層14を設けることは困難であった。
One method for producing an array of autonomously responsive gels in Patent Document 1 described above is to prepare a polymer, dissolve the polymer in a solvent, fill the pores of anodized alumina, It is a method of evaporating.
However, in the case of a gel-like substance such as an autonomously responsive gel, it is extremely difficult to fill the pores with the above method. It is also extremely difficult to select an appropriate solvent that dissolves the autonomously responsive gel itself.
Further, in the method using the pores of the anodized alumina as the gel template, it is difficult to provide the autonomously responsive gel layer 14 that connects the plurality of autonomously responsive gel protrusions 12.

自律応答性ゲルの配列体の他の製造方法として、前述の非特許文献1のようなX線を用いた3次元微細加工(LIGA)がある。しかしこの方法でも、自律応答性ゲルで形成される複数の突起12を連結する自律応答性ゲル層14を設けることは困難であった。また、X線加工法(LIGA)によるゲルの配列体の作製は非常に難しく、生産効率が低い。更に、加工精度も最小サイズが200μm程度であり、これよりも小さなゲル配列体は形成されていない。   As another method for producing an array of autonomous responsive gels, there is a three-dimensional micromachining (LIGA) using X-rays as described in Non-Patent Document 1 above. However, even with this method, it is difficult to provide the autonomously responsive gel layer 14 that connects the plurality of protrusions 12 formed of the autonomously responsive gel. Moreover, it is very difficult to produce an array of gels by X-ray processing (LIGA), and the production efficiency is low. Furthermore, the processing accuracy has a minimum size of about 200 μm, and a gel array smaller than this is not formed.

以上のように従来の自律応答性ゲルの配列体の製造方法では、自律応答性ゲル層14を設けるような実状になかった。また、操作も煩雑であり生産効率も低い。   As described above, in the conventional method for producing an array of autonomous responsive gels, there is no actual situation in which the autonomous responsive gel layer 14 is provided. Further, the operation is complicated and the production efficiency is low.

これに対し、本発明の自律応答性ゲルの配列体の製造方法は、自律応答性ゲルの前駆体を含む溶液に、フォトマスクを介して紫外線を照射する方法である。   In contrast, the method for producing an array of autonomously responsive gels according to the present invention is a method of irradiating a solution containing a precursor of an autonomously responsive gel with ultraviolet rays through a photomask.

図2に、本発明に係る自律応答性ゲルの配列体の作製方法を説明する模式図を示す。ガラス基板30上に熱融着シール32によって枠を作製し、この中に、前記前駆体溶液34を注入する。この状態でフォトマスク36を介して紫外線UVを照射し、前記前駆体を重合させる。   In FIG. 2, the schematic diagram explaining the preparation methods of the array of the autonomous response gel which concerns on this invention is shown. A frame is prepared on the glass substrate 30 by a heat seal 32, and the precursor solution 34 is injected into the frame. In this state, ultraviolet rays are irradiated through the photomask 36 to polymerize the precursor.

本発明の自律応答性ゲルの配列体の製造方法では、自律応答性ゲル層14を形成できることに加え、微細な突起12を作製でき、操作も簡易であり、生産効率も高い。   In the method for producing an array of autonomously responsive gels according to the present invention, in addition to being able to form the autonomously responsive gel layer 14, fine protrusions 12 can be produced, the operation is simple, and the production efficiency is high.

本発明の製造方法で自律応答性ゲル層14が形成される理由については明らかとなっていないが、以下のような理由が推測される。しかし、本発明はこのような理由によって限定されることはない。
自律応答性ゲル層14の形成は、紫外線がフォトマスクの遮蔽部分に回り込んだり、或いは照射によって自律応答性ゲルの前駆体を含む溶液の温度が上昇したりすることで、フォトマスクで遮蔽された部分でも重合反応が進むためではないかと推測される。
以下、自律応答性ゲルの配列体の製造方法を工程毎に説明する。
Although the reason why the autonomously responsive gel layer 14 is formed by the manufacturing method of the present invention is not clear, the following reason is presumed. However, the present invention is not limited for these reasons.
The formation of the autonomously responsive gel layer 14 is shielded by the photomask when ultraviolet rays wrap around the masked portion of the photomask or when the temperature of the solution containing the precursor of the autonomously responsive gel is increased by irradiation. It is speculated that the polymerization reaction may proceed even in the portion.
Hereinafter, the manufacturing method of the array of autonomous responsive gel is demonstrated for every process.

(前駆体溶液の準備)
自律応答性ゲルの前駆体を含む溶液(以下「前駆体溶液」と称する場合がある)を準備する。前駆体溶液は、少なくとも自律応答性ゲルの前駆体と重合開始剤と架橋剤とを含む。更に、前駆体溶液は溶媒などを含んでもよい。
(Preparation of precursor solution)
A solution containing a precursor of an autonomously responsive gel (hereinafter may be referred to as “precursor solution”) is prepared. The precursor solution contains at least a precursor of an autonomously responsive gel, a polymerization initiator, and a crosslinking agent. Further, the precursor solution may contain a solvent and the like.

自律応答性ゲルの前駆体は、自律応答性ゲルを形成するためのモノマー又はオリゴマーであり、自律性を付与するための部位、及び刺激に対するスイッチ機能(感応性)を付与するための部位を少なくとも含む。   The precursor of an autonomously responsive gel is a monomer or oligomer for forming an autonomously responsive gel, and includes at least a site for imparting autonomy and a site for imparting a switch function (sensitivity) to a stimulus. Including.

ゲルに自律性を付与するためのモノマーとしては、前述の通り、好ましくは前記Ru錯体を有するモノマーであり、より好ましくは、前記化学式(1)で表される化合物である。
また、ゲルに感応性を付与するためモノマーとしては、温度応答性ゲルが得られるN−イソプロピルアクリルアミドが好ましい。
更に、前駆体溶液には他のモノマーを加えてもよい。
As described above, the monomer for imparting autonomy to the gel is preferably a monomer having the Ru complex, and more preferably a compound represented by the chemical formula (1).
Further, as a monomer for imparting sensitivity to the gel, N-isopropylacrylamide capable of obtaining a temperature-responsive gel is preferable.
Further, other monomers may be added to the precursor solution.

前駆体溶液中の自律応答性ゲルの前駆体の含有率(濃度)は、作業性及び重合度の観点から、0.1質量%以上100質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、16質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。   The content (concentration) of the precursor of the autonomously responsive gel in the precursor solution is preferably 0.1% by mass or more and 100% by mass or less from the viewpoint of workability and degree of polymerization. More preferably, it is at most 16 mass%, more preferably at least 16 mass% but at most 20 mass%.

前駆体溶液に添加する重合開始剤は公知のものを適用でき、有機過酸化物等が挙げられる。有機過酸化物としては、例えば、クメンヒドロペルオキシド、第3ブチルヒドロペルオキシド、ジクロルペルオキシド、ジ第3ブチルペルオキシド、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等が挙げられる。   A known polymerization initiator can be applied to the precursor solution, and examples thereof include organic peroxides. Examples of the organic peroxide include cumene hydroperoxide, tertiary butyl hydroperoxide, dichloroperoxide, ditertiary butyl peroxide, benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, 2,2-dimethoxy-1,2 -Diphenylethane-1-one, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, etc. are mentioned.

なお、光重合開始剤は、極大吸収波長が450nm以下であることが好ましく、更に360nm以下であることが好ましい。このように吸収波長を紫外線領域にすることにより、照射前の前駆体溶液を白灯下で取り扱える。   The photopolymerization initiator preferably has a maximum absorption wavelength of 450 nm or less, and more preferably 360 nm or less. Thus, by setting the absorption wavelength to the ultraviolet region, the precursor solution before irradiation can be handled under white light.

市販の光重合開始剤としては、例えば、チバスペシャルケミカルズ製のIrgacure 651、Irgacure 184、Irgacure 127、Irgacure 907等が挙げられる。   Examples of commercially available photopolymerization initiators include Irgacure 651, Irgacure 184, Irgacure 127, and Irgacure 907 manufactured by Ciba Special Chemicals.

本発明における光重合開始剤としては、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   As a photoinitiator in this invention, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.

光重合開始剤の含有率は、自律応答性ゲルの前駆体の全量に対して(重合開始剤/自律応答性ゲルの前駆体の全量)、0.1質量%以上100質量%以下であることが好ましく、10質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、30質量%以上40質量%以下であることが更に好ましい。   The content of the photopolymerization initiator is 0.1% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the precursor of the autonomous responsive gel (total amount of polymerization initiator / autonomous responsive gel precursor). Is preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably 30% by mass or more and 40% by mass or less.

前駆体溶液に添加する架橋剤は公知のものを適用でき、例えば、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBAAm)、N−スクシンイミジルアクリル酸、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)等が挙げられる。
本発明における架橋剤としては、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
A known crosslinking agent can be applied to the precursor solution, such as N, N′-methylenebisacrylamide (MBAAm), N-succinimidylacrylic acid, acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS). Etc.
As a crosslinking agent in this invention, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.

架橋剤の含有率は、自律応答性ゲルの前駆体の全量に対して(架橋剤/自律応答性ゲルの前駆体の全量)、10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。   The content of the crosslinking agent is preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the precursor of the autonomously responsive gel (total amount of the precursor of the crosslinking agent / autonomously responsive gel).

前駆体溶液に用いる溶媒は、前記自律応答性ゲルの前駆体を溶解するものであれば特に制限されない。エタノール、メタノール、ジメチルスルホキシド(DMSO)等を例示することができる。   The solvent used in the precursor solution is not particularly limited as long as it dissolves the autonomously responsive gel precursor. Examples include ethanol, methanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), and the like.

(紫外線の照射)
ガラス基板30上に熱融着シール32によって枠を作製し、この中に、前記前駆体溶液34を注入する。この状態でフォトマスク36を介して紫外線を照射し、前記前駆体を重合させる。
重合のための照射には、波長200nm以上500nm以下の紫外線を用いることが好ましく、波長250nm以上360nm以下の紫外線がより好ましい。
(UV irradiation)
A frame is prepared on the glass substrate 30 by a heat seal 32, and the precursor solution 34 is injected into the frame. In this state, ultraviolet rays are irradiated through the photomask 36 to polymerize the precursor.
For the irradiation for polymerization, ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm to 500 nm are preferably used, and ultraviolet rays having a wavelength of 250 nm to 360 nm are more preferable.

紫外線は、両面マスクアライナー、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、高輝度紫外線スポット光源装置、紫外線レーザ、メタルハライドランプ等を用いて照射することができる。   Ultraviolet rays can be irradiated using a double-sided mask aligner, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a high-intensity ultraviolet spot light source device, an ultraviolet laser, a metal halide lamp, or the like.

紫外線の照射強度は、10mW/cm以上5000mW/cm以下であることが好ましく、10mW/cm以上2500mW/cm以下であることがより好ましく、10mW/cm以上2000mW/cm以下であることが更に好ましい。 The irradiation intensity of ultraviolet light is preferably at 10 mW / cm 2 or more 5000 mW / cm 2 or less, more preferably 10 mW / cm 2 or more 2500 MW / cm 2 or less, 10 mW / cm 2 or more 2000 mW / cm 2 or less More preferably it is.

紫外線の照射時間は、50秒以上10000秒以下であることが好ましく、50秒以上500秒以下であることがより好ましく、80秒以上180秒以下であることが更に好ましい。
照射により得られるゲルは自律性を示し、環境によっては時間の経過とともに自発的かつ周期的に変化するため、上記範囲の照射時間とすることが望ましい。
The irradiation time of the ultraviolet rays is preferably from 50 seconds to 10,000 seconds, more preferably from 50 seconds to 500 seconds, and further preferably from 80 seconds to 180 seconds.
Since the gel obtained by irradiation shows autonomy and changes spontaneously and periodically with the passage of time depending on the environment, it is desirable to set the irradiation time in the above range.

紫外線の照射量は、下記式(2)を満たすことが好ましい。式(2)を満たす照射量で紫外線を照射すると、自律応答性ゲルの形状性に優れる。   The irradiation amount of ultraviolet rays preferably satisfies the following formula (2). When ultraviolet rays are irradiated with an irradiation amount satisfying the formula (2), the shape of the autonomously responsive gel is excellent.

100000≧照射強度(mW/cm)×照射時間(秒)≧500 式(2) 100000 ≧ irradiation intensity (mW / cm 2 ) × irradiation time (seconds) ≧ 500 Formula (2)

「照射強度(mW/cm)×照射時間(秒)」で表される照射量は、500以上90000以下であることがより好ましく、1200以上65000以下であることが更に好ましい。 The irradiation amount represented by “irradiation intensity (mW / cm 2 ) × irradiation time (seconds)” is more preferably 500 or more and 90000 or less, and further preferably 1200 or more and 65000 or less.

(洗浄)
照射によって得たゲルを洗浄する。洗浄液としては、未反応のモノマーを洗い流すよう、未反応モノマーが溶解する溶媒を用いることが好ましい。このような溶媒としては、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド(DMSO)などが挙げられる。
(Washing)
The gel obtained by irradiation is washed. As the cleaning liquid, it is preferable to use a solvent in which the unreacted monomer is dissolved so that the unreacted monomer is washed away. Examples of such a solvent include methanol, ethanol, dimethyl sulfoxide (DMSO) and the like.

<自律応答体の製造方法>
上記方法によって得た自律応答性ゲルの配列体10の間隙に、前記反応基質16を充填する。反応基質16は、水、エタノール、メタノールなどの極性溶媒に含有して、自律応答性ゲルの配列体10の間隙に充填する。
更に反応基質16を含む溶媒には、寒天などのゲル化剤、増粘剤、重合促進剤などの添加剤を添加してもよい。
反応基質16を含む溶媒は、自律応答性ゲルの配列体10の全体が浸漬するように充填しても、一部が浸漬するように充填してもよい。
<Manufacturing method of autonomous responder>
The reaction substrate 16 is filled in the gap between the array 10 of the autonomously responsive gel obtained by the above method. The reaction substrate 16 is contained in a polar solvent such as water, ethanol, or methanol, and filled in the gaps of the array 10 of the autonomously responsive gel.
Furthermore, an additive such as a gelling agent such as agar, a thickener, or a polymerization accelerator may be added to the solvent containing the reaction substrate 16.
The solvent containing the reaction substrate 16 may be filled so that the entire autonomously responsive gel array 10 is immersed, or may be filled so that a part is immersed.

<自律応答方法、及び自律応答装置>
本発明の自律応答体は、時間の経過とともに自発的かつ周期的に変化する。
例えば、前記Ru錯体等を有する自律応答性ゲルは、前記BZ反応溶液中で周期的に酸化還元変化するため、自律的かつ周期的に膨潤収縮運動し得る。よって配列体として形成した自律応答性ゲルは、BZ反応溶液による化学反応波の伝播を制御することで、自律応答性ゲルの突起12間で時間の経過とともに膨潤・収縮運動が伝播し、人工鞭毛のような働きが期待できる。
<Autonomous response method and autonomous response device>
The autonomous responder of the present invention changes spontaneously and periodically over time.
For example, since the autonomously responsive gel having the Ru complex or the like periodically undergoes redox changes in the BZ reaction solution, it can autonomously and periodically swell and contract. Therefore, the autonomously responsive gel formed as an array controls the propagation of the chemical reaction wave by the BZ reaction solution, so that the swelling / contraction motion propagates over time between the protrusions 12 of the autonomously responsive gel, and the artificial flagella Can be expected.

また、前記Ru錯体を有する自律応答性ゲルは、前記BZ反応溶液中で周期的に色調も変化し得るため、オートマトン的エネルギーフィルター等への応用も期待される。   In addition, since the autonomously responsive gel having the Ru complex can periodically change its color tone in the BZ reaction solution, application to an automatonic energy filter or the like is also expected.

このように、本発明の自律応答体は、微小物質の輸送に適した小型アクチュエーターや、セルオートマトン型のエネルギーフィルターへの応用が期待されるものである。   Thus, the autonomous responder of the present invention is expected to be applied to small actuators suitable for transport of minute substances and cellular automaton type energy filters.

なお本発明の自律応答体は、部分的な外部刺激により自律応答現象が誘起される。例えば、外部刺激として電圧を印加すると、電圧信号をトリガーとして自律応答現象が誘起される。この場合、応答現象の発生と停止を電圧の印加によって制御することが可能となる。   In the autonomous responder of the present invention, an autonomous response phenomenon is induced by a partial external stimulus. For example, when a voltage is applied as an external stimulus, an autonomous response phenomenon is induced using a voltage signal as a trigger. In this case, the occurrence and stop of the response phenomenon can be controlled by applying a voltage.

電圧の印加方法としては、図3に示すような、電圧電源に接続した金属プローブを用いる方法を挙げることができる。図3の方法では、一方の金属プローブ40を自律応答性ゲルの配列体10に接続し、他方の金属プローブ42を反応基質16に接触させて、電圧印加装置44によって金属プローブ40,42の間に電圧を印加する。   As a method for applying the voltage, a method using a metal probe connected to a voltage power source as shown in FIG. In the method of FIG. 3, one metal probe 40 is connected to the array 10 of autonomously responsive gel, the other metal probe 42 is brought into contact with the reaction substrate 16, and the voltage application device 44 is connected between the metal probes 40, 42. Apply voltage to

本発明の自律応答体は、下記のように、電極及び電圧印加装置を組み込んだ自律応答装置としてもよい。
本発明の自律応答装置は、前記自律応答性ゲルの配列体と、前記配列体の間隙に充填した前記反応基質と、前記配列体の一部に接続した電極と、前記電極に電圧を印加する電圧印加装置と、を有する。
The autonomous responder of the present invention may be an autonomous response device incorporating an electrode and a voltage application device as described below.
The autonomous response device of the present invention applies the voltage to the array of the autonomous response gel, the reaction substrate filled in the gap of the array, an electrode connected to a part of the array, and the electrode. A voltage applying device.

図4は、本発明の自律応答装置50の一例を示す模式図である。
図4に示す自律応答装置50では、自律応答性ゲルの配列体10と、配列体10の一部に接続した電極52,53,54,55と、電極に電圧を印加する電圧印加装置(図示せず)とを有する。自律応答性ゲルの配列体10の間隙には反応基質16(図示せず)が充填される。また、自律応答性ゲルの配列体10では、複数の突起12が自律応答性ゲル層14によって連結されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the autonomous response device 50 of the present invention.
In the autonomous response device 50 shown in FIG. 4, an array 10 of autonomous response gels, electrodes 52, 53, 54, 55 connected to a part of the array 10, and a voltage application device (Fig. Not shown). A reaction substrate 16 (not shown) is filled in the gap between the autonomously responsive gel arrays 10. In the autonomously responsive gel array 10, a plurality of protrusions 12 are connected by an autonomously responsive gel layer 14.

電極52,53,54,55は、反応基質16によって劣化しないよう、金やプラチナなどの貴金属で構成されていることが望ましい。   The electrodes 52, 53, 54, and 55 are preferably made of a noble metal such as gold or platinum so as not to be deteriorated by the reaction substrate 16.

図3のように金属プローブを用いた場合でも、図4のように自律応答装置を用いた場合でも、自律応答体に印加する電圧は、自律応答性ゲルの酸化還元電位に応じて適宜設定することが好ましい。
例えば、Ru錯体を有する自律応答性ゲルでBZ反応によって自律応答させる場合、自律応答体に印加する電圧は−2V〜−0.5Vであることが好ましく、−1.5V〜−0.5Vであることがより好ましく、−1.5V〜−1.0Vであることが更に好ましい。
Whether the metal probe is used as shown in FIG. 3 or the autonomous response device is used as shown in FIG. 4, the voltage applied to the autonomous responder is appropriately set according to the oxidation-reduction potential of the autonomous responsive gel. It is preferable.
For example, when making an autonomous response by BZ reaction in an autonomously responsive gel having a Ru complex, the voltage applied to the autonomous responder is preferably −2V to −0.5V, and −1.5V to −0.5V. More preferably, it is more preferably -1.5V to -1.0V.

本発明の効果により、ゲル配列体の酸化状態と還元状態の変化による自律応答現象が、外部電位によって制御可能になる。自律応答現象が起きない場合でも、一部に電圧を印加すると、局所的にゲルに含まれる触媒の酸化還元反応が誘起され、触媒金属の電子価を変化させる。その後、ゲル突起を連結している自律応答性ゲル層を介して反応基質が拡散することで、隣接するゲル突起の触媒の酸化還元反応が誘発される。これが時間の経過により、更に隣接するゲルの突起に相互作用し、連鎖的に自律応答現象を発現する。   By the effect of the present invention, the autonomous response phenomenon due to the change of the oxidation state and the reduction state of the gel array can be controlled by the external potential. Even when the autonomous response phenomenon does not occur, when a voltage is applied to a part, a redox reaction of the catalyst contained in the gel is induced locally, and the valence of the catalyst metal is changed. Thereafter, the reaction substrate diffuses through the autonomously responsive gel layer connecting the gel protrusions, thereby inducing an oxidation-reduction reaction of the catalyst of the adjacent gel protrusion. This further interacts with the adjacent gel protrusions over time, and causes an autonomous response phenomenon in a chained manner.

以下では実施例により本発明を説明するが、本発明の自律応答体及びその製造方法の一例について述べるものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the autonomous responder of the present invention and an example of a manufacturing method thereof will be described, and the present invention is not limited to these examples.

尚、実施例において記載した寸法は、日立ハイテクノロジーズ社製の走査型電子顕微鏡S-5500によって測定した値である。   In addition, the dimension described in the Example is a value measured with a scanning electron microscope S-5500 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.

[実施例1]
<ゲルの作製>
(ゲル前駆体溶液の調製)
・N−イソプロピルアクリルアミド 168mg
・下記化学式(3)で表される化合物(Ru(bby))を有する化合物) 10mg
・N,N'-メチレンビスアクリルアミド(MBAAm)(架橋剤) 12mg
・Irgacure 651(重合開始剤) 19mg
・エタノール 540μl
・ジメチルスルホキシド(DMSO) 60μl
[Example 1]
<Production of gel>
(Preparation of gel precursor solution)
・ N-isopropylacrylamide 168mg
・ Compound represented by the following chemical formula (3) (compound having Ru (bby) 3 ) 10 mg
・ N, N'-methylenebisacrylamide (MBAAm) (crosslinking agent) 12mg
・ Irgacure 651 (polymerization initiator) 19mg
・ Ethanol 540μl
・ Dimethyl sulfoxide (DMSO) 60μl

上記配合で混合したものを、脱気および窒素置換して酸素を除去し、ゲル前駆体溶液を調製した。   What was mixed by the said mixing | blending was deaerated and nitrogen-substituted, oxygen was removed, and the gel precursor solution was prepared.

(紫外線照射)
ガラス板上にポリマーシート(厚さ50μm〜100μm)をスペーサーとして設け、その空隙に上記ゲル前駆体溶液を注入し、更にその上にガラス板を配置した。
ここに、両面マスクアライナー(PEM−800、ユニオン光学株式会社製)によって、15W/cm、波長405nmの紫外線を100秒間照射した。
(UV irradiation)
A polymer sheet (thickness 50 μm to 100 μm) was provided as a spacer on the glass plate, the gel precursor solution was poured into the gap, and a glass plate was further disposed thereon.
Here, ultraviolet rays having a wavelength of 405 nm and 15 W / cm 2 were irradiated for 100 seconds by a double-sided mask aligner (PEM-800, manufactured by Union Optics Co., Ltd.).

(洗浄)
照射によって得られたゲルをエタノールでよく洗い、未反応モノマーを洗い流した。得られたゲルの配列体はエタノール中で保存した。
(Washing)
The gel obtained by irradiation was thoroughly washed with ethanol to wash away unreacted monomers. The resulting gel array was stored in ethanol.

<観察>
図5に、得られた自律応答性ゲル配列体の断面の電子顕微鏡写真を示す。図5の電子顕微鏡写真に示されるように、直径約60μm、軸方向の長さ(高さ)約50μmの自律応答性ゲルの突起が、厚さ8μmの自律応答性ゲル層で連結された自律応答性ゲル配列体が得られた。
<Observation>
FIG. 5 shows an electron micrograph of a cross section of the obtained autonomously responsive gel array. As shown in the electron micrograph of FIG. 5, an autonomously responsive gel protrusion having a diameter of about 60 μm and an axial length (height) of about 50 μm is connected by an autonomously responsive gel layer having a thickness of 8 μm. A responsive gel array was obtained.

[実施例2〜6]
実施例1における紫外線の照射時間を80秒、90秒、95秒、110秒、120秒に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、自律応答性ゲルの配列体を作製した。
得られた自律応答性ゲルの配列体を実施例1と同様に電子顕微鏡写真で観察し、軸方向の長さ(高さ)と自律応答性ゲル層の厚さを測定した。その結果を表1に示す。
[Examples 2 to 6]
An array of autonomously responsive gels was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet irradiation time in Example 1 was changed to 80 seconds, 90 seconds, 95 seconds, 110 seconds, and 120 seconds.
The obtained array of autonomous responsive gel was observed with an electron micrograph in the same manner as in Example 1, and the length (height) in the axial direction and the thickness of the autonomous responsive gel layer were measured. The results are shown in Table 1.

実施例1〜6の結果から、照射時間(総照射量)を変えることで、自律応答性ゲル層の厚さを調節できることがわかった。   From the results of Examples 1 to 6, it was found that the thickness of the autonomous responsive gel layer can be adjusted by changing the irradiation time (total irradiation amount).

[実施例7]
<BZ振動現象の観察>
(ゲルの準備)
実施例1で得たゲルをエタノール中に浸漬し、密封して室温保存し、その後室温にて1時間乾燥した。
[Example 7]
<Observation of BZ vibration phenomenon>
(Preparation of gel)
The gel obtained in Example 1 was immersed in ethanol, sealed, stored at room temperature, and then dried at room temperature for 1 hour.

上記乾燥したゲルに、硝酸7000μL(1.4M)と水1952μLを付与した。
ここに、臭素酸ナトリウム840μL(0.084M)を加えてゲルを酸化させ、ゲルが橙色から緑色に変化するのを待った。ゲルが緑色に変化した後、マロン酸208μL(0.0625)を加えた。
Nitric acid 7000 μL (1.4 M) and water 1952 μL were applied to the dried gel.
To this, 840 μL (0.084 M) of sodium bromate was added to oxidize the gel and waited for the gel to change from orange to green. After the gel turned green, 208 μL (0.0625) of malonic acid was added.

よって、ゲルに付与したBZ反応溶液の組成は、以下の通りである。
(BZ反応溶液の組成)
・硝酸 7000μL(1.4M)
・水 1952μL
・臭素酸ナトリウム 840μL(0.084M)
・マロン酸 208μL(0.0625M)
Therefore, the composition of the BZ reaction solution applied to the gel is as follows.
(BZ reaction solution composition)
・ Nitric acid 7000μL (1.4M)
・ Water 1952μL
-Sodium bromate 840μL (0.084M)
・ Malonic acid 208μL (0.0625M)

この状態で、20℃において、図3に示すように金属プローブを用いてゲルに−0.8Vの直流電圧を印加すると、金属プローブの接した部分を中心に緑色(酸化状態)から橙色(還元状態)に変化し、更に、その橙色に変化した領域(還元領域)が、金属プローブの接触した部分を中心に反時計回りに回転するように移動した。   In this state, when a direct current voltage of −0.8 V is applied to the gel using a metal probe as shown in FIG. 3 at 20 ° C., green (oxidized state) to orange (reduced) centering on the contacted portion of the metal probe. The region changed to orange (reduction region) moved so as to rotate counterclockwise around the contacted portion of the metal probe.

その様子を表す写真を図6(A)(B)に示す。図6(A)は、−0.8Vの直流電圧を印加してから2分経過したときのゲル配列体の様子を表す写真である。図(A)は、−0.8Vの直流電圧を印加してから5分経過したときのゲル配列体の様子を表す写真である。   The photograph showing the state is shown in FIGS. FIG. 6 (A) is a photograph showing the appearance of the gel array when 2 minutes have elapsed since the DC voltage of −0.8 V was applied. FIG. (A) is a photograph showing the state of the gel array when 5 minutes have elapsed since the application of the -0.8 V DC voltage.

なお、図6(A)(B)の写真に示される橙色に変化した領域(還元領域)を識別しやすいよう、図6(A)(B)を説明する図として図7(A)(B)を示す。図7(A)(B)は、図6(A)(B)にそれぞれ対応する。図7(A)(B)において、符号60は、橙色に変化した領域(還元領域)であり、符号62は、緑色を示した領域(酸化領域)である。
図6及び図7に示されるように、電圧の印加によってゲルの還元領域が自律的に移動し、ゲルの自律応答現象が確認された。なお、実施例1で作成したゲルの配列体は、35℃以下では電圧を印加しないと自律応答現象を発現しなかった。
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining FIGS. 6A and 6B so that the orange-colored regions (reduction regions) shown in the photographs of FIGS. 6A and 6B can be easily identified. ). 7A and 7B correspond to FIGS. 6A and 6B, respectively. In FIGS. 7A and 7B, reference numeral 60 denotes an orange area (reduction area), and reference numeral 62 denotes a green area (oxidation area).
As shown in FIGS. 6 and 7, the reduction region of the gel moved autonomously by application of voltage, and the autonomous response phenomenon of the gel was confirmed. The gel array prepared in Example 1 did not develop an autonomous response phenomenon unless a voltage was applied at 35 ° C. or lower.

[実施例8]
実施例7と同様の方法で、但し、実施例1で作製したゲルに変えて実施例3,4で作製したゲルを用い、或いは印加電圧を変えて、BZ振動現象を観察した。結果を表2に示す。表2中、○は自律応答現象を示したことを表し、×は自律応答現象が見られなかったことを示す。
[Example 8]
The BZ vibration phenomenon was observed in the same manner as in Example 7, except that the gel prepared in Examples 3 and 4 was used instead of the gel prepared in Example 1, or the applied voltage was changed. The results are shown in Table 2. In Table 2, ◯ represents that an autonomous response phenomenon was exhibited, and x represents that no autonomous response phenomenon was observed.

表2に示されるように、実施例1,3,4で作製されたいずれのゲルも電圧の印加によって自律応答し、且つその自律応答が電圧の印加によって制御された。なお、これらのゲルの配列体は、35℃以下では電圧を印加しないと自律応答現象を発現しなかった。   As shown in Table 2, all the gels produced in Examples 1, 3, and 4 responded autonomously by application of voltage, and the autonomous response was controlled by application of voltage. These gel arrays did not develop an autonomous response phenomenon unless a voltage was applied at 35 ° C. or lower.

10 配列体
12 自律応答性ゲル
14 自律応答性ゲル層
16 反応基質
18 触媒
20 自律応答体
30 ガラス基板
32 熱融着シール
34 前駆体溶液
36 フォトマスク
40,42 金属プローブ
44 電圧印加装置
50 自律応答装置
52,53,54,55 電極
60 橙色に変化した領域(還元領域)
62 緑色を示した領域(酸化領域)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Array 12 Autonomously responsive gel 14 Autonomously responsive gel layer 16 Reaction substrate 18 Catalyst 20 Autonomous responder 30 Glass substrate 32 Thermal fusion seal 34 Precursor solution 36 Photomask 40, 42 Metal probe 44 Voltage application device 50 Autonomous response Apparatus 52, 53, 54, 55 Electrode 60 Area changed to orange (reduction area)
62 Region showing green color (oxidation region)

Claims (12)

自律応答性ゲルで形成された、直径1μm〜1000μm、軸方向の高さ20μm〜400μmの複数の突起と、
前記突起の軸方向の一部で連結し、該突起と同質の自律応答性ゲルで構成される自律応答性ゲル層と、
を有する自律応答性ゲルの配列体。
A plurality of protrusions having a diameter of 1 μm to 1000 μm and an axial height of 20 μm to 400 μm formed of an autonomously responsive gel;
An autonomous responsive gel layer composed of an autonomously responsive gel of the same quality as that of the protrusion, connected at a part in the axial direction of the protrusion,
An array of autonomously responsive gels.
前記自律応答性ゲル層の厚さが、前記突起の軸方向の長さに対して、1%以上30%以下である請求項1に記載の自律応答性ゲルの配列体。   The array of autonomous responsive gel according to claim 1, wherein the thickness of the autonomous responsive gel layer is 1% or more and 30% or less with respect to the axial length of the protrusion. 前記自律応答性ゲルが、刺激応答性である請求項1又は請求項2に記載の自律応答性ゲルの配列体。   The array of autonomous responsive gels according to claim 1 or 2, wherein the autonomously responsive gel is stimuli responsive. 前記自律応答性ゲルが、
N−イソプロピルアクリルアミドと、
ベロウソフ・ジャボチンスキ反応(Belousov-Zhabotinsky反応)の触媒であるルテニウム錯体、セリウム錯体、マンガン錯体、又は鉄−フェナントロリン錯体を有するモノマーと、
に由来する構成単位を有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体。
The autonomously responsive gel is
N-isopropylacrylamide,
A monomer having a ruthenium complex, a cerium complex, a manganese complex, or an iron-phenanthroline complex, which is a catalyst for the Belousov-Zhabotinsky reaction,
The array of autonomously responsive gels according to any one of claims 1 to 3, which has a structural unit derived from.
前記ルテニウム錯体を有するモノマーが、下記化学式(1)で表される化合物である請求項4に記載の自律応答性ゲルの配列体。
5. The autonomously responsive gel array according to claim 4, wherein the monomer having a ruthenium complex is a compound represented by the following chemical formula (1).
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体と、
前記配列体の間隙に充填した、反応拡散を伝達する反応基質と、
を有する自律応答体。
The array of autonomously responsive gels according to any one of claims 1 to 5,
A reaction substrate for transmitting reaction diffusion, filled in a gap between the arrays;
An autonomous responder with
前記反応基質が、有機酸、無機酸、及び酸化剤を含む混合溶液である請求項6に記載の自律応答体。   The autonomous responder according to claim 6, wherein the reaction substrate is a mixed solution containing an organic acid, an inorganic acid, and an oxidizing agent. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体と、
前記配列体の間隙に充填した、反応拡散を伝達する反応基質と、
前記配列体の一部に接続した電極と、
前記反応基質に接する電極と、
前記電極に電圧を印加する電圧印加装置と、
を有する自律応答体の自律応答装置。
The array of autonomously responsive gels according to any one of claims 1 to 5,
A reaction substrate for transmitting reaction diffusion, filled in a gap between the arrays;
An electrode connected to a part of the array;
An electrode in contact with the reaction substrate;
A voltage applying device for applying a voltage to the electrode;
An autonomous response device having an autonomous response body.
請求項6又は請求項7に記載の自律応答体に、−0.5V〜−2.0Vの電圧を印加する自律応答体の自律応答方法。   An autonomous response method for an autonomous responder, wherein a voltage of -0.5 V to -2.0 V is applied to the autonomous responder according to claim 6 or 7. 自律応答性ゲルの前駆体を含む溶液に、
フォトマスクを介して紫外線を照射する、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の自律応答性ゲルの配列体の製造方法。
In the solution containing the precursor of the self-responsive gel,
Irradiate ultraviolet rays through a photomask,
The manufacturing method of the array of the autonomous responsive gel of any one of Claims 1-5.
照射強度が10mW/cm以上5000mW/cm以下の紫外線を、50秒以上10000秒以下で照射する請求項10項に記載の自律応答性ゲルの配列体の製造方法。 The manufacturing method of the array of the autonomous response gel of Claim 10 which irradiates the ultraviolet-ray whose irradiation intensity | strength is 10 mW / cm < 2 > -5000 mW / cm < 2 > for 50 second or more and 10,000 second or less. 下記式(1)を満たす照射量で前記紫外線を照射する請求項10又は請求項11に記載の自律応答性ゲルの配列体の製造方法。
100000≧照射強度(mW/cm)×照射時間(秒)≧500 式(1)
The manufacturing method of the array of the autonomous response gel of Claim 10 or Claim 11 which irradiates the said ultraviolet-ray with the irradiation amount satisfy | filling following formula (1).
100000 ≧ irradiation intensity (mW / cm 2 ) × irradiation time (seconds) ≧ 500 Formula (1)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010058185A (en) * 2008-09-01 2010-03-18 Toyota Central R&D Labs Inc Array of autonomic responsive gel and production method of the same, and autonomic responsive material and production method of the same
JP2014210915A (en) * 2013-04-01 2014-11-13 独立行政法人産業技術総合研究所 New self-excited vibration gel without strong acid
JP2021529233A (en) * 2018-06-27 2021-10-28 ユニヴァーシティ・オヴ・ニューカッスル・アポン・タイン Vibration gel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170469A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Kawamura Inst Of Chem Res Temperature responsive valve and its manufacturing method
WO2008053810A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-08 Mitsui Chemicals, Inc. pH-RESPONSIVE GEL, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND pH-RESPONSIVE VALVE
WO2008139902A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-20 Japan Science And Technology Agency Molecule-responsive gel fine particles, process for production of the same and use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170469A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Kawamura Inst Of Chem Res Temperature responsive valve and its manufacturing method
WO2008053810A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-08 Mitsui Chemicals, Inc. pH-RESPONSIVE GEL, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND pH-RESPONSIVE VALVE
WO2008139902A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-20 Japan Science And Technology Agency Molecule-responsive gel fine particles, process for production of the same and use thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012028049; R. Yoshida, Ryo, M. Kinoshita, T. Sakai, Y. Hara, S. Maeda, S. Hashimoto: 'Design of self-oscillating polymer and gel for biomimetic materials' Polymer Preprints (American Chemical Society, Division of Polymer Chemistry) Vol. 49, No. 1, 2008, pp. 759, American Che&#xFF4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010058185A (en) * 2008-09-01 2010-03-18 Toyota Central R&D Labs Inc Array of autonomic responsive gel and production method of the same, and autonomic responsive material and production method of the same
JP2014210915A (en) * 2013-04-01 2014-11-13 独立行政法人産業技術総合研究所 New self-excited vibration gel without strong acid
JP2021529233A (en) * 2018-06-27 2021-10-28 ユニヴァーシティ・オヴ・ニューカッスル・アポン・タイン Vibration gel
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