刺激响应性凝胶材料及刺激响应性凝胶材料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及刺激响应性凝胶材料及刺激响应性凝胶材料的制造方法。
【背景技术】
[0002] 当前，作为获取体内生物信息的方法，通常进行调查通过采血得到的血液中的组 成的生化学检查。该检查基本上是在医疗机构实施的。
[0003] 其中，血糖值传感器在糖尿病患者中得到了普及，另外简易乳酸传感器不断在运 动员中普及。然而，这些都是使用采血的侵入式方法的检查方法。
[0004] 相对于此，作为非侵入式方法，正在进行以汗中成分为对象的传感器研宄（例如， 参照非专利文献1、非专利文献2)。
[0005] 然而，在这样的方法中，采用使用色素、酶的电极法，存在需要显示电极的测量数 据的处理部、显示部，用于电极、处理部、显示部的电源（需要电池）等的问题，存在构造变 复杂、重量也变大的问题。
[0006] 另外，酶一般是高价的，还存在易受温度、湿度等的影响且难以发挥稳定的特性、 定量性的可靠性低之类的问题。
[0007] 而且，酶因制造批次间、制造商带来的质量的偏差大，另外特性随时间的变化大， 故在使用前需要用已知浓度的标准液校正。
[0008] 现有技术文献
[0009] 非专利文献
[0010]非专利文献 1:WearableTechnologyforBio-ChemicalAnalysisofBody FluidsDuringExercise30thAnnualInternationalIEEEEMBSConference Vancouver,BritishColumbia,Canada,August20-24,2008 ;
[0011] 非专利文献 2:NovellactateandpHbiosensorforskinandsweat analysisbasedonsinglewalledcarbonnanotubes/SensorsandActuators B117(2006)308-313。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于，提供能在宽广的范围容易且稳定地进行刺激的强度（规定成 分的浓度等）的检测的刺激响应性凝胶材料，另外，提供能高效地制造能在宽广的范围容 易且稳定地进行刺激的强度（规定成分的浓度等）的检测的刺激响应性凝胶材料的制造方 法。
[0013] 这样的目的通过下述的本发明达到。本发明的刺激响应性凝胶材料的特征在于， 包含：具备0H基、具有网眼结构的第一聚合物、具有苯基硼酸结构的第二聚合物、平均粒径 为10nm以上lOOOnrn以下的微粒子以及溶剂，其中，所述第二聚合物的聚合物链进入所述第 一聚合物的网眼。
[0014] 由此，能提供能在宽广的范围容易且稳定地进行刺激的强度（规定成分的浓度 等）的检测的刺激响应性凝胶材料。
[0015] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选能够取得所述第一聚合物具有的所述OH 基和所述第二聚合物具有的所述苯基硼酸结构结合的第一状态以及所述第一聚合物具有 的所述OH基和所述第二聚合物具有的所述苯基硼酸结构的结合解除的第二状态，在所述 第一状态和所述第二状态下，刺激响应性凝胶材料的反射光的波长不同。
[0016] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选所述第二聚合物具有网眼结构。
[0017] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选所述第二聚合物具有的所述苯基硼酸结 构和乳酸发生反应而变为所述第二状态。
[0018] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选所述第一聚合物包含N-羟乙基丙烯酰 胺作为构成成分。
[0019] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选所述第二聚合物包含丙烯酰胺苯基硼酸 作为构成成分。
[0020] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选设所述第一聚合物的含有率为Xi(质 量％ )，所述第二聚合物的含有率为x2 (质量％ )时，满足0. 2g 8的关系。
[0021] 在本发明的刺激响应性凝胶材料中，优选包含水作为所述溶剂。
[0022] 本发明的刺激响应性凝胶材料的制造方法的特征在于，具有：第一聚合工序，其 中，使用包含第一单体、交联剂及平均粒径为l〇nm以上lOOOnm以下的微粒子的第一组合物 进行聚合反应，从而合成包含所述第一单体及所述交联剂作为构成成分，具备0H基、具有 网眼结构的第一聚合物，并得到混合所述第一聚合物和所述微粒子的第一凝胶材料；以及 第二聚合工序，其中，在所述第一凝胶材料的存在下，聚合包含第二单体的第二组合物，得 到第二聚合物。
[0023] 由此，能够提供能高效率地制造能在宽广的范围容易且稳定地进行刺激的强度 (规定成分的浓度等）的检测的刺激响应性凝胶材料的制造方法。
[0024] 在本发明的刺激响应性凝胶材料的制造方法中，优选所述第二组合物包含交联 剂。
【具体实施方式】
[0025] 以下，详细说明本发明的合适的实施方式。
[0026] 〈刺激响应性凝胶材料〉
[0027] 首先，说明刺激响应性凝胶材料。
[0028] 刺激响应性凝胶材料包含高分子材料（聚合物）、微粒子以及溶剂。而且，如后所 述，作为高分子材料，包含满足规定的条件的第一聚合物及第二聚合物，第二聚合物的聚合 物链进入第一聚合物的网眼。
[0029] 由于这样的结构，第一聚合物和第二聚合物的结合状态随周围的环境的变化（规 定的刺激的有无、刺激的强度等的变化）而变化，刺激响应性凝胶材料发生变形。而且，由 于包含微粒子，这样的变形可作为由微粒子形成的胶体结晶的构造色的变化检测出来。
[0030] 另外，在本实施方式中，可检测规定的刺激，但由于是凝胶材料，与现有的使用酶 的材料相比，稳定性优异、且批次间等的特性的偏差小。另外，不使用电源、无需复杂的结 构，使用者等也能容易且可靠地识别检测的刺激的强度。另外，不需要使用酶那样的高价的 材料，故从成本面来看也是有利的。
[0031] 在刺激响应性凝胶材料中，第二聚合物是否进入第一聚合物的网眼，例如，能利 用采用显微镜的观察来确认。另外，也能够利用融点测量（例如，采用示差扫描热量分析 (DSC)的融点的吸热峰值的测量）进行判断。更具体而言，在第一聚合物及第二聚合物在独 立的状态下带有互不相同的融点的情况下，在融点测量中，在第一聚合物的融点的峰值及 第二聚合物的融点的峰值确认为不同融点的峰值（第二聚合物进入第一聚合物的网眼，第 一聚合物和第二聚合物具有微观上一体化的构造而导致的融点的峰值）的情况下，也能判 断为第二聚合物进入了第一聚合物的网眼。
[0032] 另外，利用第一聚合物和第二聚合物的溶解度的不同，也能确认第二聚合物是否 加入第一聚合物的网眼。更具体而言，例如，对刺激响应性凝胶材料，在存在仅溶解第一聚 合物、第二聚合物的一个的有机溶剂（例如，第一聚合物、第二聚合物中的一个的25°C中的 溶解度（对溶剂l〇〇g可溶解的量）为lg/l〇〇g以上，第一聚合物、第二聚合物中的另一个 的25°C中的溶解度（对溶剂100g可溶解的量）为0.01g/100g以下的溶剂）的情况下，在 25°C下以相对于刺激响应性凝胶材料10g的添加量为1000g的方式添加该有机溶剂，进而 在该温度下充分地搅拌后进行过滤，进而以理论上的提取液的总量（假定过滤时没有溶剂 的挥发的情况下的提取液的总量）为使用的刺激响应性凝胶材料的200倍量（质量基准） 的方式用所述有机溶剂清洗残渣的情况下，若能确认提取液中所含有的第一聚合物及第二 聚合物中对所述有机溶剂可溶的成分的量（W2(g))与提取液中所含有的与所述有机溶剂混 合的刺激响应性凝胶材料中所含有的第一聚合物及第二聚合物中对所述有机溶剂可溶的 成分的含有量（wjg))的比例（(wywjx100)在规定值以下（优选10质量％以下，更优选 1质量％以下），则能判断第二聚合物加入了第一聚合物的网眼。
[0033] 另外，通过对第一聚合物和第二聚合物的构造进行显微镜观察，也能够确认第二 聚合物是否进入了第一聚合物的网眼。更具体而言，例如，对刺激响应性凝胶材料，在用液 体氮冻结的状态下割断刺激响应性凝胶或者用低温FIB制作刺激响应性凝胶材料的截面 样品，用低温SEM观察。此时，若没有观察到岛状构造、颗粒，则能判断第二聚合物进入了第 一聚合物的网眼。而且，通过用能量分散型X线分光装置（EDX)，对碳、氧、硼的元素进行映 射分析，可进行更详细的观察，能判断第二聚合物是否进入了第一聚合物的网眼。
[0034] [高分子材料（聚合物）]
[0035] 刺激响应性凝胶材料包括具备0H基（与碳原子结合的羟基）、具有网眼结构的第 一聚合物以及具有苯基硼酸结构的第二聚合物作为高分子材料。
[0036] 这样，由于包含具备0H基、具有网眼结构的第一聚合物和具有苯基硼酸结构的第 二聚合物，刺激响应性凝胶材料获得第一聚合物具有的0H基和第二聚合物具有的苯基硼 酸结构结合的第一状态以及第一聚合物具有的0H基和第二聚合物具有的苯基硼酸结构的 结合解除的第二状态。而且，这样的状态的变化导致刺激响应性凝胶材料的变形，其结果 是，反射光的波长对刺激响应性凝胶材料各不相同。
[0037] 这样的状态的变化因周围的环境的变化（规定的刺激的有无、刺激的强度等的变 化）而发生。而且，刺激响应性凝胶材料中所含有的多个分子（第一聚合物分子及第二聚 合物分子）中的、取第一状态和取第二状态的比率，随该刺激的强度而倾斜地变化。因此， 能以更高的可靠性定量地检测刺激的强度。