刺激響應(yīng)性凝膠材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及刺激響應(yīng)性凝膠材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，作為獲取體內(nèi)生物信息的方法，通常進(jìn)行檢查通過(guò)采血得到的血液中的組 成的生化學(xué)檢查。該檢查基本上是在醫(yī)療機(jī)構(gòu)實(shí)施的。
[0003] 其中，血糖值傳感器在糖尿病患者中得到了普及，另外簡(jiǎn)易乳酸傳感器不斷在運(yùn) 動(dòng)員中普及。然而，這些都是使用采血的侵入式方法的檢查方法。
[0004] 相對(duì)于此，作為非侵式入的方法，正在進(jìn)行以汗中成分為對(duì)象的傳感器研宄（例 如，參照非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)2)。
[0005] 然而，在這樣的方法中，采用使用色素、酶的電極法，存在需要顯示電極的測(cè)量數(shù) 據(jù)的處理部、顯示部，用于電極、處理部、顯示部的電源（需要電池）等的問(wèn)題，存在構(gòu)造變 復(fù)雜、重量也變大的問(wèn)題。
[0006] 另外，酶一般是高價(jià)的，還存在易受溫度、濕度等的影響且難以發(fā)揮穩(wěn)定的特性、 定量性的可靠性低之類的問(wèn)題。
[0007] 而且，酶因制造批次間、制造商帶來(lái)的質(zhì)量的偏差大，另外特性隨時(shí)間的變化大， 故在使用前需要用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液校正。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 非專利文獻(xiàn)
[0010] 非專利文獻(xiàn) 1:WearableTechnologyforBio-ChemicalAnalysisofBody FluidsDuringExercise30thAnnualInternationalIEEEEMBSConference Vancouver，BritishColumbia，Canada，August20-24,2008 ;
[0011] 非專利文獻(xiàn) 2:NovellactateandpHbiosensorforskinandsweat analysisbasedonsinglewalledcarbonnanotubes/SensorsandActuators B117(2006)308-313。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于，能夠在寬廣范圍上容易且穩(wěn)定地進(jìn)行刺激強(qiáng)度（規(guī)定成分的 濃度等）的檢測(cè)的刺激響應(yīng)性凝膠材料。
[0013] 這樣的目的利用下述的本發(fā)明達(dá)到。
[0014] 本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料的特征在于，包含具有0H基的第一聚合物、具有苯 基硼酸結(jié)構(gòu)的第二聚合物、平均粒徑在l〇nm以上lOOOnrn以下的微粒子以及溶劑，所述刺激 響應(yīng)性凝膠材料能夠獲得所述第一聚合物具有的所述0H基和所述第二聚合物具有的所述 苯基硼酸結(jié)構(gòu)結(jié)合的第一狀態(tài)以及所述第一聚合物具有的所述0H基和所述第二聚合物具 有的所述苯基硼酸結(jié)構(gòu)的結(jié)合解除的第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)下，所述刺 激響應(yīng)性凝膠材料的反射光的波長(zhǎng)不同。
[0015] 由此，能夠提供在寬廣范圍下容易且穩(wěn)定地進(jìn)行刺激強(qiáng)度（規(guī)定成分的濃度等） 的檢測(cè)的刺激響應(yīng)性凝膠材料。
[0016] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選通過(guò)所述第二聚合物具有的所述苯基硼 酸結(jié)構(gòu)和乳酸發(fā)生反應(yīng)而變?yōu)樗龅诙顟B(tài)。
[0017] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選所述第一聚合物包含N-羥乙基丙烯酰 胺作為結(jié)構(gòu)成分。
[0018] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選所述第二聚合物包含具有苯基硼酸結(jié)構(gòu) 的單體作為結(jié)構(gòu)成分。
[0019] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選所述第二聚合物包含3-丙烯酰胺苯基 硼酸作為構(gòu)成成分。
[0020] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選設(shè)所述第一聚合物的含有率為Xi(質(zhì) 量％ )，所述第二聚合物的含有率為x2 (質(zhì)量％ )時(shí)，滿足0. 2g 8的關(guān)系。
[0021] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選包含水作為所述溶劑。
[0022] 在本發(fā)明的刺激響應(yīng)性凝膠材料中，優(yōu)選包含硅石作為所述微粒子。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下，對(duì)本發(fā)明的合適的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]〈刺激響應(yīng)性凝膠材料〉
[0025] 刺激響應(yīng)性凝膠材料包括高分子材料（聚合物）、微粒子以及溶劑。如后詳述的那 樣，作為高分子材料，構(gòu)成為使得包括滿足規(guī)定的條件的第一聚合物及第二聚合物，因?yàn)橹?圍的環(huán)境的變化（規(guī)定的刺激的有無(wú)或刺激的強(qiáng)度等的變化）改變其結(jié)合狀態(tài)。這樣，通 過(guò)周圍的環(huán)境的變化獲取不同狀態(tài)，刺激響應(yīng)性凝膠材料發(fā)生變形。通過(guò)包括微粒子，這樣 的變形可檢測(cè)為由微粒子形成的膠體結(jié)晶的構(gòu)造色的變化。
[0026] 這樣，在本實(shí)施方式中，可檢測(cè)規(guī)定的刺激，但因?yàn)槭悄z材料，與現(xiàn)有的使用酶 的方式相比，穩(wěn)定性優(yōu)異且批次間等的特性的偏差小。而且，因?yàn)槭且詽M足規(guī)定的條件的第 一聚合物及第二聚合物為構(gòu)成成分的凝膠材料（顯示膠體結(jié)晶的構(gòu)造色的凝膠材料），故 能在寬廣的范圍容易且可靠地進(jìn)行規(guī)定的刺激的檢測(cè)。另外，伴隨著刺激的強(qiáng)度（規(guī)定成 分的濃度等）的變化的構(gòu)造色的變化可靠地發(fā)生，故在刺激的強(qiáng)度的定量性方面也是優(yōu)異 的。另外，不使用電源，即使不采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也能容易且可靠地識(shí)別檢測(cè)使用者等的刺 激的強(qiáng)度。另外，不需要使用酶那樣的高價(jià)的材料，故在成本方面也是有利的。
[0027][高分子材料（聚合物）]
[0028]刺激響應(yīng)性凝膠材料包括具有OH基（與碳原子結(jié)合的羥基）的第一聚合物以及 具有苯基硼酸結(jié)構(gòu)的第二聚合物作為高分子材料。
[0029] 刺激響應(yīng)性凝膠材料能夠取得第一聚合物具有的OH基和第二聚合物具有的苯基 硼酸結(jié)構(gòu)結(jié)合的第一狀態(tài)，第一聚合物具有的OH基和第二聚合物具有的苯基硼酸結(jié)構(gòu)的 結(jié)合解除的第二狀態(tài)。
[0030] 這樣的狀態(tài)的變化因周圍的環(huán)境的變化（規(guī)定的刺激的有無(wú)，刺激的強(qiáng)度等的變 化）而發(fā)生。刺激響應(yīng)性凝膠材料中所含有的多個(gè)分子（第一聚合物分子及第二聚合物分 子）中的處于第一狀態(tài)的分子與處于第二狀態(tài)的分子的比率，隨該刺激的強(qiáng)度而傾斜地變 化。因此，能夠定量地檢測(cè)刺激的強(qiáng)度。
[0031] 優(yōu)選刺激響應(yīng)性凝膠材料通過(guò)第二聚合物具有的苯基硼酸結(jié)構(gòu)和乳酸發(fā)生反應(yīng) 而成為第二狀態(tài)。
[0032] 刺激響應(yīng)性凝膠材料，在各種刺激中，可對(duì)乳酸在特別寬廣的濃度范圍中、以特別 高的靈敏度進(jìn)行檢測(cè)、定量。另外，在現(xiàn)有的技術(shù)中，乳酸的檢測(cè)、定量幾乎都使用酶，沒(méi)有 能夠合適地適用于乳酸的檢測(cè)、定量的刺激響應(yīng)性凝膠材料。從以上可知，通過(guò)將本實(shí)施方 式中的刺激響應(yīng)性凝膠材料用于乳酸的檢測(cè)、定量，能夠更顯著地發(fā)揮效果。
[0033] 本實(shí)施方式中的刺激響應(yīng)性凝膠材料對(duì)乳酸表示出高靈敏度，可認(rèn)為是因?yàn)橐韵?的理由。即，在刺激響應(yīng)性凝膠材料是檢測(cè)乳酸的材料時(shí)，在乳酸的濃度低的情況下，處于 第一聚合物具有的OH基和第二聚合物具有的苯基硼酸結(jié)構(gòu)結(jié)合的第一狀態(tài)的物質(zhì)的比例 變高。另一方面，乳酸的濃度高時(shí)，反應(yīng)性極好，第一聚合物具有的OH基和苯基硼酸結(jié)構(gòu)的 結(jié)合，置換為乳酸和苯基硼酸結(jié)構(gòu)的結(jié)合?？烧J(rèn)為這是因?yàn)椋樗崾蔷哂辛u基羧酸結(jié) 構(gòu)、與苯基硼酸結(jié)構(gòu)具有特別高的反應(yīng)性的化合物，且因?yàn)榉肿拥拇笮≥^小，在刺激響應(yīng)性 凝膠材料中中，能夠容易地接近第二聚合物具有的苯基硼酸結(jié)構(gòu)。
[0034] 在以下的說(shuō)明中，以刺激響應(yīng)性凝膠材料是因第二聚合物具有的苯基硼酸結(jié)構(gòu)和 乳酸發(fā)生反應(yīng)而成為第二狀態(tài)而用于的乳酸的檢測(cè)、定量的刺激響應(yīng)性凝膠材料的情況為 中心進(jìn)行說(shuō)明：。
[0035](第一聚合物）
[0036] 第一聚合物是具有OH基（羥基）的聚合物。
[0037] OH基可在聚合作為聚合物的構(gòu)成成分的聚合性化合物（單體等）后引入，優(yōu)選是 作為聚合物的構(gòu)成成分的聚合性化合物所具有的。
[0038] 由此，能容易且可靠地進(jìn)行第一聚合物具有的OH基的比例等的調(diào)整。
[0039] 作為構(gòu)成第一聚合物的、具有OH基的單體，可例舉出N-羥乙基丙烯酰胺、2-羥乙 基（甲基）丙烯酸酯、甘油單（甲基）丙烯酸酯、2-羥基-1-丙烯酰氧基_3_(甲基）丙烯 酰氧基丙烷、2-羥基-1，3-二（甲基）丙烯酰氧基丙烷等，能夠組合從其中選擇的1種或2 種以上，但優(yōu)選第一聚合物包括N-羥乙基丙烯酰胺作為構(gòu)成成分。
[0040] 由此，更合適地進(jìn)行與刺激響應(yīng)性凝膠材料的放置環(huán)境的變化（特別是乳酸濃度 的變化）對(duì)應(yīng)的、第一狀