JP2015140411A - 刺激応答性ゲル材料および刺激応答性ゲル材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通液性に優れ、特定成分の検出を高速に行うことができる刺激応答性ゲル材料を提供すること、また、通液性に優れ、特定成分の検出を高速に行うことができる刺激応答性ゲル材料を効率よく製造することができる刺激応答性ゲル材料の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の刺激応答性ゲル材料は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成され、複数の貫通孔を有するものである。刺激応答性ゲル材料は、前記高分子材料、前記溶媒に加え、さらに、平均粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の微粒子を含む材料で構成されたものであるのが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、刺激応答性ゲル材料および刺激応答性ゲル材料の製造方法に関する。

特定の成分に反応し、形態が変化する高分子ゲル材料は、医療機器や、光学素子材料等、幅広い分野への利用が期待されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来においては、高分子ゲル材料の応答速度が遅いという問題があった。

特表２００１−５０５２３６号公報

本発明の目的は、通液性に優れ、特定成分の検出を高速に行うことができる刺激応答性ゲル材料を提供すること、また、通液性に優れ、特定成分の検出を高速に行うことができる刺激応答性ゲル材料を効率よく製造することができる刺激応答性ゲル材料の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の刺激応答性ゲル材料は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成され、
複数の貫通孔を有することを特徴とする。

これにより、通液性に優れ、特定成分の検出を高速に行うことができる刺激応答性ゲル材料を提供することができる。

本発明の刺激応答性ゲル材料は、前記高分子材料、前記溶媒に加え、さらに、平均粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の微粒子を含む材料で構成されたものであることが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料では、前記貫通孔の幅は、前記微粒子の平均粒子径よりも大きいものであることが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料では、前記貫通孔は、当該貫通孔の軸方向から観察した際の形状が円形をなすものであることが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料は、シート状をなすシート材であることが好ましい。
本発明の刺激応答性ゲル材料は、前記シート材の厚さ方向に貫通する前記貫通孔を有していることが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料では、前記貫通孔の幅をＷ［ｍｍ］、前記シート材の厚さをＤ［ｍｍ］としたとき、１．１≦Ｄ／Ｗ≦３０の関係を満足すことが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料では、前記貫通孔は、その軸方向に沿って、断面積が変化するものであることが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料では、前記貫通孔は、観察者側の開口面積よりも、大きい断面積の部位を有するものであることが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料の製造方法は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成されたゲル状部材を製造するゲル状部材製造工程と、
前記ゲル状部材に複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程とを有することを特徴とする。

これにより、通液性に優れ、特定成分の検出を高速に行うことができる刺激応答性ゲル材料を効率よく製造することができる刺激応答性ゲル材料の製造方法を提供することができる。

本発明の刺激応答性ゲル材料の製造方法では、前記貫通孔形成工程は、前記ゲル状部材に張力をかけた状態で行うことが好ましい。

本発明の刺激応答性ゲル材料の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の好適な実施形態を説明するための模式的な断面図である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の好適な実施形態を説明するための模式的な断面図である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の好適な実施形態を説明するための模式的な断面図である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の他の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の他の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の他の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の他の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）である。 本発明の刺激応答性ゲル材料の他の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）である。

以下、添付する図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細な説明をする。

《刺激応答性ゲル材料》
まず、本発明の刺激応答性ゲル材料について説明する。

図１は、本発明の刺激応答性ゲル材料の好適な実施形態を説明するための模式的な平面図（貫通孔の軸方向から観察した図）、図２、図３、図４は、それぞれ、本発明の刺激応答性ゲル材料の好適な実施形態を説明するための模式的な断面図である。なお、以下の説明では、図２〜図４中の上側を観察者側（視点側）として説明する。

刺激応答性ゲル材料１０は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成されたものである。

そして、刺激応答性ゲル材料１０は、前記材料で構成され実体を有す実部１と、複数の貫通孔２とを有している。

このように、複数の貫通孔２を有することにより、刺激応答性ゲル材料１０と接触する液体（以下、「接触液体」ともいう）についての、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を優れたものとしつつ、前記接触液体と刺激応答性ゲル材料１０の実部１との接触面積を大きくすることができる。このため、前記液体について特定成分の検出を高速かつ安定的に行うことができる。

［刺激応答性ゲル材料の全体形状］
刺激応答性ゲル材料１０の形状は、いかなるものであってもよく、例えば、シート状（フィルム状）、板状、ブロック状、紐状、筒状、粒子状等が挙げられるが、刺激応答性ゲル材料１０は、シート状をなすシート材であるのが好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０を様々な用途に好適に適用することができる。また、貫通孔２が好適な形状を維持した状態（例えば、貫通孔２が不本意に変形していない状態）で、刺激応答性ゲル材料１０の使用することが容易であるため、本発明の効果がより効果的に発揮される。また、刺激応答性ゲル材料１０の製造時においては、所望の形状の貫通孔２をより容易に形成することができる。

以下の説明では、刺激応答性ゲル材料１０がシート状をなすシート材である場合について中心的に説明する。

刺激応答性ゲル材料１０の厚さＤは、特に限定されないが、０．０４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、接触液体との接触時間を十分に確保することができるため、特定成分の検出の効率を特に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の不本意な変形をより効果的に防止することができ、刺激応答性ゲル材料１０の取り扱い性（取り扱いのしやすさ）が特に優れたものとなる。

刺激応答性ゲル材料１０は、検出すべき特定成分に反応し、変形するものである。例えば、変形の有無により、検出すべき特定成分の有無を確認することができ、また、変形量により、検出すべき特定成分の量（含有率）を定量することもできる。

［貫通孔］
貫通孔２は、刺激応答性ゲル材料１０を平面視した際の形状（当該貫通孔２の軸方向から観察した際の形状）がいかなるものであってもよく、その形状としては、例えば、多角形（星形多角形を含む）、円形、楕円形、十文字状等が挙げられるが、図１に示すように円形であるのが好ましい。

これにより、長期間にわたって、安定的に貫通孔２の形状を保持することができ、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の各部位での不本意な通液性のばらつきの発生をより効果的に防止することができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の製造時においては、貫通孔２の形成を容易に行うことができる。
なお、刺激応答性ゲル材料１０は、異なる形状の貫通孔２を有していてもよい。

貫通孔２の幅（平面視した際の形状が円形の場合は、その直径）Ｗは、特に限定されないが、０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０４ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を特に優れたものとしつつ、特定成分に対する反応性を十分に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の不本意な変形をより効果的に防止することができるとともに、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。

また、刺激応答性ゲル材料１０が、架橋構造を有する高分子材料、溶媒に加え、微粒子を含むものである場合、貫通孔２の幅Ｗは、当該微粒子の平均粒子径よりも大きいものであるのが好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を特に優れたものとし、特定成分に対する反応性を特に優れたものとすることができる。

なお、刺激応答性ゲル材料１０は、異なる幅の貫通孔２を有していてもよい。
貫通孔２の幅をＷ［ｍｍ］、刺激応答性ゲル材料１０の厚さをＤ［ｍｍ］としたとき、１．１≦Ｄ／Ｗ≦３０の関係を満足するのが好ましく、１．２≦Ｄ／Ｗ≦６．０の関係を満足するのがより好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を特に優れたものとしつつ、接触液体との接触時間を十分に確保することができ、特定成分の検出の効率を特に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の不本意な変形をより効果的に防止することができ、刺激応答性ゲル材料１０の取り扱い性（取り扱いのしやすさ）が特に優れたものとなるとともに、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。

隣り合う貫通孔２のピッチＰ（隣り合う貫通孔２について、貫通孔２の軸方向から観察した際の重心間の距離）は、特に限定されないが、０．０４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を特に優れたものとしつつ、特定成分に対する反応性を十分に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の不本意な変形をより効果的に防止することができるとともに、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。

なお、ピッチＰは、刺激応答性ゲル材料１０が有するすべての貫通孔２について、一定ものものであってもよいし、異なるものであってもよい。

また、図示の構成では、貫通孔２は、直線的なもの（湾曲部、屈曲部を有さないもの）である。
これにより、通液性を特に優れたものとすることができる。

貫通孔２が刺激応答性ゲル材料１０を貫通する方向は、特に限定されないが、図２〜図４に示すように、刺激応答性ゲル材料１０の厚さ方向に貫通するものであるのが好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の厚さ方向に接触液体が通液するように、刺激応答性ゲル材料１０を使用することができ、刺激応答性ゲル材料１０の取り扱いが容易となる。また、貫通孔２の形状を好適に保持することができ、本発明の効果がより安定的に発揮される。

特に、貫通孔２の軸方向は、シート状の刺激応答性ゲル材料１０の法線と一致するものであるのが好ましい。

これにより、通液性を特に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の製造がより容易となる。

貫通孔２は、図２に示すように、貫通孔２の軸方向に沿って、一定の断面積を有するものであってもよい。これにより、刺激応答性ゲル材料１０を特に容易に製造することができる。

また、貫通孔２は、図３、図４に示すように、貫通孔２の軸方向に沿って、断面積が変化するものであってもよい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０に対する接触液体の接触量を好適に制御することができる。このため、通液性と特定成分に対する反応性とをより高いレベルで両立することができる。また、通液性（接触液体の単位時間当たりの通液量）を高いものとしつつ、刺激応答性ゲル材料１０の外観上、貫通孔２を視認しにくいものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０が微粒子を含む材料で構成されたものである場合に、コロイド結晶による構造色をより容易に視認することができる。

特に、図３、図４に示す構成では、貫通孔２は、観察者側である図中上側の面での開口部の開口面積よりも、大きい断面積の部位を有するものである。

これにより、通液性（接触液体の単位時間当たりの通液量）を高いものとしつつ、刺激応答性ゲル材料１０の外観上、貫通孔２をより視認しにくいものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０が微粒子を含む材料で構成されたものである場合に、コロイド結晶による構造色をさらに容易に視認することができる。

また、図３に示す構成では、貫通孔２の断面積が傾斜的に変化するように、傾斜部（断面積漸増部）３を有している（図中上側から下側に向かって貫通孔２の断面積が漸増している）。

これにより、貫通孔２内部での接触液体の移動をより円滑なものとすることができ、通液性を特に優れたものとすることができる。また、実部１の不本意な摩耗等をより効果的に防止することができ、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。

また、図４に示す構成では、貫通孔２の断面積が段階的に変化するように段差部４を有している。

これにより、例えば、互いに大きさの異なる貫通孔が設けられた複数のシート材を貼り合わせることにより、貫通孔２の軸方向に沿って断面積が変化する刺激応答性ゲル材料１０を、容易に製造することができる。

観察者側から刺激応答性ゲル材料１０を平面視した際の刺激応答性ゲル材料１０の面積（実部１と貫通孔２とを含む面積）に対して貫通孔２の占める面積率は、５％以上４０％以下であるのが好ましく、７％以上３０％以下であるのがより好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を特に優れたものとしつつ、特定成分に対する反応性を十分に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の不本意な変形をより効果的に防止することができるとともに、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。

また、刺激応答性ゲル材料１０の見かけ上の体積（実部１に加え、貫通孔２を含む体積）に対して貫通孔２の占める体積率は、５％以上４５％以下であるのが好ましく、７％以上４０％以下であるのがより好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０の通液性を特に優れたものとしつつ、特定成分に対する反応性を十分に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲル材料１０の不本意な変形をより効果的に防止することができるとともに、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性を特に優れたものとすることができる。

［刺激応答性ゲル材料の構成材料］
前述したように、刺激応答性ゲル材料１０は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成されたものである。

（高分子材料）
刺激応答性ゲル材料１０は、架橋構造を有する高分子材料を含むものである。

高分子材料は、刺激応答性ゲル材料１０が特定の成分を検出するうえで重要な成分であり、その構造は、検出すべき成分の種類によって異なる。

本発明において、刺激応答性ゲル材料を構成する高分子材料は、特に限定されず、検出すべき成分によって、選択することができる。

また、刺激応答性ゲル材料において特定成分を検出する高分子材料としては、種々のものが知られており、本発明では、例えば、このような公知の高分子材料も用いることができる。

以下、刺激応答性ゲル材料１０を構成する高分子材料の具体例について説明する。
刺激応答性ゲル材料１０を構成する高分子材料としては、例えば、単量体（モノマー）、重合開始剤、架橋剤等を反応させることにより得られたものを用いることができる。

単量体としては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド各種四級塩、アクリロイルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート各種四級塩、アクリル酸、各種アルキルアクリレート、メタクリル酸、各種アルキルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、スチレン、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、２，２−ビス〔４−（アクリロキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（アクリロキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、２−ヒドロキシ−１−アクリロキシ−３−メタクリロキシプロパン、２，２−ビス〔４−（アクリロキシポリプロポキシ）フェニル〕プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジメタクリロキシプロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスメタクリルアミド、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ジビニルベンゼン等が挙げられる。

また、糖と相互作用可能な官能基としては、例えば、ボロン酸基（特に、フェニルボロン酸基）が挙げられるため、ボロン酸基を有する単量体を用いてもよい。このようなボロン酸基含有モノマーとしては、例えば、アクリロイルアミノベンゼンボロン酸、メタクリロイルアミノベンゼンボロン酸、４−ビニルベンゼンボロン酸等が挙げられる。

また、イオン物質（特に、カルシウムイオンを含むもの）を特定成分として検出する場合には、単量体として、４−アクリルアミドベンゾ１８−クラウン−６−エーテル、アクリロイルアミノベンゾクラウンエーテル、メタクリロイルアミノベンゾクラウンエーテル、４−ビニルベンゾクラウンエーテル等のクラウンエーテル基含有モノマー（特に、ベンゾクラウンエーテル基含有モノマー）を好適に用いることができる。

また、塩化ナトリウム等のイオン物質を特定成分として検出する場合には、単量体として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルフェニルボロン酸、アクリロイロキシフェニルボロン酸、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、エチレンビスアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド等を好適に用いることができる。特に、塩化ナトリウム等のイオン物質を特定成分として検出する場合には、単量体として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルフェニルボロン酸およびアクリロイロキシフェニルボロン酸よりなる群から選択される１種または２種以上の単量体と、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、エチレンビスアクリルアミドおよびＮ−ヒドロキシエチルアクリルアミドよりなる群から選択される１種または２種以上の単量体とを組み合わせて用いるのが好ましい。

また、乳酸を特定成分として検出する場合には、単量体として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルフェニルボロン酸、アクリロイロキシフェニルボロン酸、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、エチレンビスアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド等を好適に用いることができる。特に、乳酸を特定成分として検出する場合には、単量体として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルフェニルボロン酸およびアクリロイロキシフェニルボロン酸よりなる群から選択される１種または２種以上の単量体と、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、エチレンビスアクリルアミドおよびＮ−ヒドロキシエチルアクリルアミドよりなる群から選択される１種または２種以上の単量体とを組み合わせて用いるのが好ましい。

重合開始剤としては、例えば、その重合様式によって、適宜選択することができるが、具体的には、過酸化水素、過硫酸塩、例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等、アゾ系開始剤、例えば２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩、２，２’−アゾビス（Ｎ，Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジン）２塩酸塩、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−〔１，１，−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス〔２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕２塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４’−ジメチルバレロニトリル）、ベンゾフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスホンオキサイド、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン等の紫外光によってラジカルを発生する化合物、２，４−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン、２−（３−ジメチルアミノ−２−ヒドロキシプロポキシ）−３，４−ジメチル−９Ｈ−チオキサントン−９−オンメソクロライド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ピル−１−イル）チタニウム、１，３−ジ（ｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゼンや３，３’，４，４’−テトラ−（ｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のパーオキシエステルに、チオピリリウム塩、メロシアニン、キノリン、スチルキノリン系色素を混合した物質等の３６０ｎｍ以上の波長の光によってラジカルを発生する化合物等が挙げられる。また、過酸化水素あるいは過硫酸塩は、例えば、亜硫酸塩、Ｌ−アスコルビン酸等の還元性物質やアミン塩等を組み合わせてレドックス系の開始剤としても使用することができる。

架橋剤としては、重合性官能基を２個以上有する化合物を用いることができ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリン、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレン−ビス−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ブチレン−ビス−Ｎ−ビニルアセトアミド、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、アリル化デンプン、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、テトラアリロキシエタン、ペンタエリストールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメリテート等が挙げられる。

刺激応答性ゲル材料１０は、異なる複数種の高分子材料を含むものであってもよい。
刺激応答性ゲル材料１０中における高分子材料の含有率は、０．７質量％以上３６．０質量％以下であるのが好ましく、２．４質量％以上２７．０質量％以下であるのがより好ましい。

（溶媒）
刺激応答性ゲル材料１０は、溶媒を含むものである。
これにより、前述した高分子材料をゲル化させることができる。

溶媒としては、各種有機溶媒や無機溶媒を用いることができ、より具体的は、例えば、水；メタノール、エタノール等の各種アルコール；アセトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン等の鎖状脂肪族炭化水素；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族類等が挙げられるが、特に、水を含むものであるのが好ましい。

刺激応答性ゲル材料１０は、溶媒として異なる複数種の成分を含むものであってもよい。

刺激応答性ゲル材料１０中における溶媒の含有率は、３０質量％以上９５質量％以下であるのが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であるのがより好ましい。

（微粒子）
刺激応答性ゲル材料１０は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含むものであればよいが、さらに、微粒子を含むものであってもよい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０に特定成分が取り込まれた際に、コロイド結晶による構造色が容易に視認されるため、特定成分の検出をより容易に、また、より確実に行うことができる。また、コロイド結晶による構造色が容易に視認されるため、例えば、その色調により、特定成分の定量も、より容易に、また、より精確に行うことができる。

微粒子の構成材料としては、シリカ、酸化チタン等の無機材料；ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機材料（ポリマー）等が挙げられるが、微粒子は、シリカ微粒子であるのが好ましい。これにより、微粒子の形状の安定性等を特に優れたものとし、刺激応答性ゲル材料１０の耐久性、信頼性等を特に優れたものとすることができる。また、シリカ微粒子は、粒度分布がシャープなもの（単分散微粒子）として入手が比較的容易であるため、刺激応答性ゲル材料１０の安定的な生産、供給の観点からも有利である。

微粒子の形状は、特に限定されないが、球状であるのが好ましい。これにより、コロイド結晶による構造色がより確実に視認され、特定成分の検出をより容易に、また、より確実に行うことができる。

微粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、刺激応答性ゲル材料１０に特定成分が取り込まれた際に、コロイド結晶による構造色がより容易に視認されるため、特定成分の検出をさらに容易に、また、さらに確実に行うことができる。また、コロイド結晶による構造色がより容易に視認されるため、例えば、その色調により、特定成分の定量も、さらに容易に、また、さらに精確に行うことができる。

本発明において、平均粒径とは、体積基準の平均粒径を言い、例えば、サンプルをメタノールに添加し、超音波分散器で３分間分散した分散液をコールターカウンター法粒度分布測定器（ＣＯＵＬＴＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＩＮＳ製ＴＡ−ＩＩ型）にて、５０μｍのアパチャーを用いて測定することにより求めることができる。

刺激応答性ゲル材料１０は、異なる複数種の微粒子を含むものであってもよい。
刺激応答性ゲル材料１０中における微粒子の含有率は、１．６質量％以上３６質量％以下であるのが好ましく、４．０質量％以上２４質量％以下であるのがより好ましい。

（その他の成分）
刺激応答性ゲル材料１０は、前述した以外の成分（その他の成分）を含むものであってもよい。

［刺激応答性ゲル材料の用途］
本発明の刺激応答性ゲル材料は、特定成分の検出を高速かつ安定的に行うことができるため、例えば、被検物（接触液体）中に特定物質が含まれるか否か、または、被検物中に含まれる特定物質の濃度を測定するセンサー（検出手段）として用いることができる。

また、刺激応答性ゲル材料に取り込まれた特定成分の量を高速かつ安定的に識別することができるので、被検物中に含まれる特定物質を分離・抽出する分離・抽出手段として好適に用いることもできる。すなわち、刺激応答性ゲル材料に取り込まれた特定成分の量が飽和した段階または飽和しそうな段階で、接触液体との接触を中止し、必要に応じて別の刺激応答性ゲル材料に交換することができる。これにより、接触液体から、無駄なく特定成分を回収することができる。

本発明の刺激応答性ゲル材料のより具体的な用途としては、例えば、生体物質（例えば、がん細胞、血液細胞等の各種細胞、抗体等のタンパク質（糖タンパク質等を含む）等）の検出手段、体液または体外分泌物（例えば、血液、唾液、汗、尿等）中に含まれる成分（例えば、乳酸、尿酸、糖等）の検出手段、生体物質（特に、ホルモン等の微量生体物質等）の分離・抽出手段、金属（特に、希少金属、貴金属等）の分離・抽出手段、花粉等の抗原（アレルギー物質）の検出手段、毒物、有害物質、環境汚染物質等の分離・抽出手段、ウイルス、細菌等の検出手段、土壌に含まれる成分の検出手段、廃液（排水を含む）に含まれる成分の検出手段、食品に含まれる成分の検出手段、水中に含まれる成分（例えば、汽水域、河川、水田等に含まれる塩分等）の検出手段、細胞培養モニター等が挙げられる。

《刺激応答性ゲル材料の製造方法》
次に、本発明の刺激応答性ゲル材料の製造方法について説明する。

本発明の刺激応答性ゲル材料の製造方法は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成されたゲル状部材を製造するゲル状部材製造工程（１ａ）と、前記ゲル状部材に複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程（１ｂ）とを有している。

これにより、通液性に優れ、特定成分の検出を高速かつ安定的に行うことができる刺激応答性ゲル材料を効率よく製造することができる。

［ゲル状部材製造工程］
ゲル状部材は、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成され、貫通孔２を有さないものである。

このようなゲル状部材は、前述したような刺激応答性ゲル材料１０の構成材料（原料）を反応させることにより得ることができる。

また、ゲル状部材としては、反応生成物をそのまま用いてもよいし、上記のようにして得られた生成物を切断等の加工を施したものであってもよい。

［貫通孔形成工程］
上記のようにして得られたゲル状部材に、貫通孔２を形成する。これにより、刺激応答性ゲル材料１０が得られる。

貫通孔２の形成は、例えば、レーザー加工、カッターによる切断、ポンチ加工、打ち抜き加工等の機械加工、エッチング等の化学処理により行うことができる。

本工程は、例えば、ゲル状部材に張力をかけた状態で行ってもよい。
これにより、形成すべき貫通孔２の大きさが比較的小さいものであっても、容易かつ精度よく形成することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、前述した実施形態（図１参照）では、平面視した際に、複数の貫通孔が格子状（正方格子状）に配置されたものであったが、貫通孔の配置パターンはこれに限定されず、例えば、千鳥状や、ハニカム状、同心円状、渦巻き状等、いかなるパターンで配置されたものであってもよい（図５、図６、図７、図８参照）。また、複数の貫通孔は、ランダムに配置されたものであってもよい（図９参照）。

また、前述した実施形態では、複数の貫通孔の軸方向が同一の方向である場合について代表的に説明したが、本発明において、複数の貫通孔の軸方向は、互いに異なる方向であってもよい。また、複数の貫通孔は、交わり合うものであってもよい。

また、前述した実施形態では、各貫通孔が、いずれも、直進したものである場合について説明したが（図２〜図４参照）、刺激応答性ゲル材料が有する貫通孔のうち少なくとも１つは、屈曲または湾曲したものであってもよい。

また、本発明の刺激応答性ゲル材料は、前述したような方法で製造されたものでなくてもよい。例えば、貫通孔に対応する凸部を有する成形型に刺激応答性ゲル材料を入れ、当該成形型で反応を行うことにより、成形後に、貫通孔を形成する処理を行わずに、刺激応答性ゲル材料を製造することができる。

また、本発明の製造方法においては、必要に応じて、前処理工程、中間処理工程、後処理工程を行ってもよい。

１０…刺激応答性ゲル材料 １…実部 ２…貫通孔 ３…傾斜部（断面積漸増部） ４…段差部 Ｗ…幅 Ｄ…厚さ Ｐ…ピッチ

Claims (11)

1. 架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成され、
   複数の貫通孔を有することを特徴とする刺激応答性ゲル材料。
2. 前記高分子材料、前記溶媒に加え、さらに、平均粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の微粒子を含む材料で構成されたものである請求項１に記載の刺激応答性ゲル材料。
3. 前記貫通孔の幅は、前記微粒子の平均粒子径よりも大きいものである請求項２に記載の刺激応答性ゲル材料。
4. 前記貫通孔は、当該貫通孔の軸方向から観察した際の形状が円形をなすものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の刺激応答性ゲル材料。
5. 刺激応答性ゲル材料は、シート状をなすシート材である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の刺激応答性ゲル材料。
6. 前記シート材の厚さ方向に貫通する前記貫通孔を有している請求項５に記載の刺激応答性ゲル材料。
7. 前記貫通孔の幅をＷ［ｍｍ］、前記シート材の厚さをＤ［ｍｍ］としたとき、１．１≦Ｄ／Ｗ≦３０の関係を満足する請求項５または６に記載の刺激応答性ゲル材料。
8. 前記貫通孔は、その軸方向に沿って、断面積が変化するものである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の刺激応答性ゲル材料。
9. 前記貫通孔は、観察者側の開口面積よりも、大きい断面積の部位を有するものである請求項１ないし８のいずれか１項に記載の刺激応答性ゲル材料。
10. 架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料で構成されたゲル状部材を製造するゲル状部材製造工程と、
    前記ゲル状部材に複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程とを有することを特徴とする刺激応答性ゲル材料の製造方法。
11. 前記貫通孔形成工程は、前記ゲル状部材に張力をかけた状態で行う請求項１０に記載の刺激応答性ゲル材料の製造方法。

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