(57)【要約】【課題】幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができるセンサーを提供すること。【解決手段】本発明のセンサーは、刺激応答性ゲルと、前記刺激応答性ゲル中に分散した導電性粒子と、電極と、を備えることを特徴とする。前記導電性物質として、前記刺激応答性ゲル中に分散した導電性粒子を含むものであることが好ましい。前記導電性粒子は、前記刺激応答性ゲルへの分散性が向上する表面処理が施されたものであることが好ましい。前記導電性粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺激応答性ゲルと、
前記刺激応答性ゲル中に含まれる導電性物質と、を備えることを特徴とするセンサー用ゲル。
【請求項２】
前記導電性物質として、前記刺激応答性ゲル中に分散した導電性粒子を含むものである請求項１に記載のセンサー用ゲル。
【請求項３】
前記導電性粒子は、前記刺激応答性ゲルへの分散性が向上する表面処理が施されたものである請求項２に記載のセンサー用ゲル。
【請求項４】
前記導電性粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下である請求項２または３に記載のセンサー用ゲル。
【請求項５】
前記刺激応答性ゲルが膨張した状態における前記刺激応答性ゲル１００体積部に対する前記導電性粒子の含有率は、０．１体積部以上６５体積部以下である請求項２ないし４のいずれか１項に記載のセンサー用ゲル。
【請求項６】
センサー用ゲルには、電極と接触する部位に凹部が設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のセンサー用ゲル。
【請求項７】
前記凹部において、前記導電性物質が表面に露出している請求項６に記載のセンサー用ゲル。
【請求項８】
前記導電性物質の電気抵抗率は、１．０×１０−４Ω・ｍ以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載のセンサー用ゲル。
【請求項９】
前記導電性物質は、金属材料、導電性金属酸化物、炭素材料、および、導電性高分子材料よりなる群から選択される１種または２種以上を含む材料で構成されたものである請求項１ないし８のいずれか１項に記載のセンサー用ゲル。
【請求項１０】
刺激応答性ゲルと、
前記刺激応答性ゲル中に含まれる導電性物質と、
電極と、を備えることを特徴とするセンサー。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のセンサー用ゲルと、
電極と、を備えることを特徴とするセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー用ゲルおよびセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、体内生体情報を取得する方法として、採血により得られた血液中の組成を調べる生化学検査が通常行われている。この検査は、医療機関にて実施されることがほとんどである。そのなかで、血糖値センサーは、糖尿病患者に普及しており、また簡易乳酸センサーは、アスリートに普及しつつある。
しかし、これらは、いずれも採血による侵襲的手法を用いた検査手法である。
【０００３】
これに対し、非侵襲的手法を適用したものとして、汗中成分を対象とするセンサー研究が行われている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、このような方法で用いる酵素は、一般に、高価であり、温度、湿度等の影響を受けやすく、安定した特性を発揮しにくく、定量性の信頼性が低いという問題がある。さらに、酵素は、製造ロット間やメーカーによる品質のばらつきが大きく、また、特性の経時的変化が大きいという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Wearable Technology for Bio-Chemical Analysis of Body Fluids During Exercise 30th Annual International IEEE EMBS Conference Vancouver, British Columbia, Canada, August 20-24, 2008
【非特許文献２】Novel lactate and pH biosensor for skin and sweat analysis based on single walled carbon nanotubes ／Sensors and Actuators B 117 (2006) 308-313
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができるセンサーを提供すること、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができるセンサーに好適に用いることができるセンサー用ゲルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセンサー用ゲルは、刺激応答性ゲルと、
前記刺激応答性ゲル中に分散した導電性粒子と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができるセンサーに好適に用いることができるセンサー用ゲルを提供することができる。
【０００９】
本発明のセンサー用ゲルは、前記導電性物質として、前記刺激応答性ゲル中に分散した導電性粒子を含むものであることが好ましい。
【００１０】
本発明のセンサー用ゲルでは、前記導電性粒子は、前記刺激応答性ゲルへの分散性が向上する表面処理が施されたものであることが好ましい。
【００１１】
本発明のセンサー用ゲルでは、前記導電性粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明のセンサー用ゲルでは、前記刺激応答性ゲルが膨張した状態における前記刺激応答性ゲル１００体積部に対する前記導電性粒子の含有率は、０．１体積部以上６５体積部以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明のセンサー用ゲルには、電極と接触する部位に凹部が設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明のセンサー用ゲルでは、前記凹部において、前記導電性粒子が表面に露出していることが好ましい。
【００１５】
本発明のセンサー用ゲルでは、前記導電性物質の電気抵抗率は、１．０×１０−４Ω・ｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明のセンサー用ゲルでは、前記導電性物質は、金属材料、導電性金属酸化物、炭素材料、および、導電性高分子材料よりなる群から選択される１種または２種以上を含む材料で構成されたものであることが好ましい。
【００１７】
本発明のセンサーは、刺激応答性ゲルと、
前記刺激応答性ゲル中に含まれる導電性物質と、
電極と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができるセンサーを提供することができる。
【００１９】
本発明のセンサーでは、本発明のセンサー用ゲルと、
電極と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができるセンサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態のセンサーを説明するための模式的な縦断面図である。
【図２】第２実施形態のセンサーを説明するための模式的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付する図面を参照しつつ、好適な実施形態について詳細な説明をする。
《センサー、センサー用ゲル》
以下、センサー（ゲルセンサー）およびセンサー用ゲルについて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態のセンサーおよびセンサー用ゲルについて説明する。
【００２４】
図１は、第１実施形態のセンサーを説明するための模式的な縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を観察者側（視点側）、図１中の下側を検体が供給される側である場合について中心的に説明する。
【００２５】
図１に示すように、センサー（ゲルセンサー）１００は、センサー用ゲル１０と、第１の電極（電極）３０と、第２の電極（電極）４０とを備えている。そして、センサー用ゲル１０は、所定の刺激に対して反応することにより、膨張、収縮する刺激応答性ゲル１と、刺激応答性ゲル１中に含まれる導電性物質２とを備えている。
【００２６】
このような構成により、刺激応答性ゲル１の膨張収縮状態に応じて、刺激応答性ゲル１中（センサー用ゲル１０中）に含まれる導電性物質２の距離を異なるものとすることができ、その結果、第１の電極３０と第２の電極４０との間の抵抗値を異なるものとすることができる。すなわち、刺激応答性ゲル１（センサー用ゲル１０）が膨張した状態（または膨張の程度が大きい状態）では、刺激応答性ゲル１が収縮した状態（または膨張の程度が小さい状態）に比べて、導電性物質２同士の距離が大きくなるため、電極（第１の電極３０および第２の電極４０）に接続するセンサー用ゲル１０の抵抗値が大きくなる。したがって、第１の電極３０と第２の電極４０との間の抵抗値を測定することにより、刺激応答性ゲル１の膨張収縮状態、すなわち、刺激の強さ（所定成分の濃度等）を容易かつ安定的に行うことができる。特に、センサー（ゲルセンサー）１００では、幅広い領域で、刺激の強さの検出を容易かつ安定的に行うことができる。
【００２７】
＜刺激応答性ゲル＞
刺激応答性ゲル１は、所定の刺激に反応することにより、膨張、収縮するものである。
【００２８】
このように、刺激応答性ゲル１が所定の刺激に対して反応するものであることにより、刺激応答性ゲル１の反応（膨張収縮）に応じて、電極（第１の電極３０および第２の電極４０）に接続するセンサー用ゲル１０の抵抗値を変化させることができる。その結果、抵抗値を測定することにより、刺激の有無、強さ（量、濃度）等を検出することができる。
【００２９】
刺激応答性ゲル１が反応する所定の刺激は、刺激応答性ゲル１の構成材料等により異なるが、例えば、タンパク質、糖、尿酸、乳酸、各種ホルモン、各種イオン物質、各種金属等の各種物質や、熱、光等が挙げられる。
【００３０】
図示の構成では、刺激応答性ゲル１、センサー用ゲル１０は、シート状をなすものである。
【００３１】
これにより、刺激応答性ゲル１の量、導電性物質２の量を比較的少ないものとしつつ、効率よく検体と接触させることができ、所定の刺激の検出も容易に行うことができる。
【００３２】
センサー１００が備える刺激応答性ゲル１の体積は、０．１ｍｍ３以上３６００ｍｍ３以下であるのが好ましく、０．２ｍｍ３以上９００ｍｍ３以下であるのがより好ましい。
【００３３】
これにより、センサー１００の小型化を図りつつ、刺激の検出精度をより優れたものとすることができる。また、省資源の観点からも好ましい。
【００３４】
刺激応答性ゲル１単独での電気抵抗率は、１．０×１０−２Ω・ｍ以上であるのが好ましく、１．０×１０−１Ω・ｍ以上であるのがより好ましい。
【００３５】
これにより、導電性物質２を含むことによる効果がより顕著に発揮され、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出精度をより優れたものとすることができる。
【００３６】
刺激応答性ゲル１単独での電気抵抗率は、刺激応答性ゲル１の膨張収縮状態のうちいずれかの状態において、上記のような条件を満足するものであるのが好ましいが、刺激応答性ゲル１が収縮した状態および刺激応答性ゲル１が膨張した状態のいずれにおいても、上記のような条件を満足するものであるのが好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
【００３７】
＜導電性物質＞
刺激応答性ゲル１中には、導電性物質２が含まれている。
【００３８】
これにより、刺激応答性ゲル１が所定の刺激に対して反応（膨張収縮）することに応じて、導電性物質２間の距離が変化し、電極（第１の電極３０および第２の電極４０）に接続するセンサー用ゲル１０の抵抗値を変化させることができる。その結果、抵抗値を測定することにより、刺激の有無、強さ（量、濃度）等を検出することができる。
【００３９】
導電性物質２は、導電性を有する材料で構成されたものであればよいが、導電性物質２の構成材料としては、例えば、金属材料（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕやこれらのうち少なくとも１種を含む合金等）、導電性金属酸化物（例えば、ＩＴＯ等）、炭素材料（例えば、カーボンブラック等）、導電性高分子材料（例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェン系、ポリアセチレン系等）等が挙げられる。
【００４０】
このような材料で構成された導電性物質２を含むことにより、センサー１００の耐久性を優れたものとしつつ、刺激応答性ゲル１の膨張収縮に伴う前記抵抗値の変化率をより大きいものとすることができ、刺激の検出精度をより優れたものとすることができる。また、これらの材料は、比較的安価で、安定的に入手することが可能なので、センサー１００の生産コストの抑制、安定供給の点からも有利である。
【００４１】
導電性物質２の電気抵抗率は、１．０×１０−４Ω・ｍ以下であるのが好ましく、１．０×１０−５Ω・ｍ以下であるのがより好ましく、５．０×１０−６Ω・ｍ以下であるのがさらに好ましい。
【００４２】
これにより、刺激応答性ゲル１の膨張収縮に伴う前記抵抗値の変化率をより大きいものとすることができ、刺激の検出精度をより優れたものとすることができる。
【００４３】
本実施形態では、導電性物質２として、刺激応答性ゲル１中に分散した複数個の導電性粒子を含んでいる。
【００４４】
これにより、刺激の検出精度を容易かつより安定的に優れたものとすることができる。また、導電性物質２の構成材料の選択を広げることができる。
【００４５】
導電性粒子２は、各部位で均一な組成を有するものであってもよいし、異なる組成の部位を有するものであってもよい。
【００４６】
例えば、導電性粒子２は、第１の材料で構成されたコア部と、コア部の外表面側に設けられた少なくとも１層の被膜を有するもの等であってもよい。
【００４７】
また、導電性物質（導電性粒子）２は、刺激応答性ゲル１への分散性が向上する表面処理が施されたものであってもよい。
【００４８】
これにより、電極（第１の電極３０および第２の電極４０）に接続するセンサー用ゲル１０の各部位での不本意な組成のばらつきを抑制することができ、刺激の検出精度の安定性をより優れたものとすることができる。
【００４９】
表面処理に用いることのできる表面処理剤としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基やこれらの塩等を部分構造に有するもの等が挙げられる。
【００５０】
上記のように、導電性粒子２が異なる組成の部位を有するものである場合、導電性粒子２は、全体として、前述したような効果を発揮し得る程度の導電性を有するものであればよく、導電性粒子２の一部は、絶縁性の材料で構成されていてもよい。例えば、導電性粒子２の母粒子の少なくとも一部が導電性を有する材料で構成されたものである場合、表面処理により形成された部位（表面処理部）は絶縁性の材料で構成されたものであってもよい。
【００５１】
導電性粒子２の平均粒径は、特に限定されないが、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ以上５００μｍ以下であるのがより好ましい。
【００５２】
これにより、刺激応答性ゲル１中（センサー用ゲル１０中）において、導電性粒子２をより均一分散させることができ、刺激の検出精度をより優れたものとすることができる。また、導電性粒子２の平均粒径が比較的小さい場合（例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である場合）、特定の刺激を受けた際に（例えば、特定の成分が取り込まれた際に）、コロイド結晶による構造色または構造色の変化が容易に視認されるため、前述したような抵抗値の測定による刺激の検出とともに、光学的（視覚的）にも刺激を検出することができる。また、コロイド結晶による構造色または構造色の変化が容易に視認されるため、例えば、その色調により、特定の刺激（例えば、特定成分）の定量も、より容易に、また、より正確に行うことができる。
【００５３】
なお、本明細書において、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  ＩＮＣ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。
センサー１００は、複数種の導電性物質２を含むものであってもよい。
【００５４】
刺激応答性ゲルが膨張した状態における１００体積部の刺激応答性ゲル１に対する導電性物質２の含有率は、０．１体積部以上５０体積部以下であるのが好ましく、０．５体積部以上４０体積部以下であるのがより好ましい。
【００５５】
これにより、刺激応答性ゲル１の状態（膨張収縮状態）による電気抵抗率の変化量をより大きいものとし、刺激の検出精度、検出感度をより優れたものとすることができる。
【００５６】
また、刺激応答性ゲルが収縮した状態における１００体積部の刺激応答性ゲル１に対する導電性粒子２の含有率は、３０体積部以上９８体積部以下であるのが好ましく、４５体積部以上９０体積部以下であるのがより好ましい。
【００５７】
これにより、刺激応答性ゲル１の状態（膨張収縮状態）による電気抵抗率の変化量をより大きいものとし、刺激の検出精度、検出感度をより優れたものとすることができる。
【００５８】
センサー用ゲル１０についての、膨張状態での電気抵抗率（最大電気抵抗率）と収縮状態での電気抵抗率（最小電気抵抗率）との差は、１．０×１０−５Ω・ｍ以上であるのが好ましく、１．０×１０−２Ω・ｍ以上であるのがより好ましい。
これにより、刺激の検出精度をより優れたものとすることができる。
【００５９】
刺激応答性ゲル１が膨張した状態でのセンサー用ゲル１０の厚さは、特に限定されないが、５μｍ以上５０００μｍ以下であるのが好ましく、７μｍ以上１０００μｍ以下であるのがより好ましい。
【００６０】
これにより、センサー１００の耐久性、信頼性を十分に優れたものとしつつ、センサー１００の薄型化、小型化を図ることができる。また、センサー１００の柔軟性をより優れたものとすることができ、例えば、センサー１００を生体等に密着させて用いる場合等であっても、センサー１００の密着性を好適に保持することができ、刺激の検出精度を安定的に優れたものとすることができる。
【００６１】
＜電極＞
刺激応答性ゲル１と導電性粒子２とを含むセンサー用ゲル１０には、第１の電極３０（電極）および第２の電極（電極）４０が接続されている。
【００６２】
これにより、センサー用ゲル１０についての抵抗値を好適に測定することができ、個の測定結果から、刺激応答性ゲル１が受けている所定の刺激の有無、強さを求めることができる。
【００６３】
電極３０、４０は、導電性を有する材料で構成されたものである。
電極３０、４０の構成材料としては、例えば、金属材料（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕやこれらのうち少なくとも１種を含む合金等）、導電性金属酸化物（例えば、ＩＴＯ等）、炭素材料（例えば、カーボンブラック等）、導電性高分子材料（例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェン系、ポリアセチレン系等）等が挙げられる。
【００６４】
中でも、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物は、透明性を有するとともに、耐久性にも優れているため、センサー用ゲル１０の様子を好適に観察することができる。
【００６５】
電極３０、４０の厚さは、特に限定されないが、５μｍ以上５０００μｍ以下であるのが好ましく、７μｍ以上１０００μｍ以下であるのがより好ましい。
【００６６】
これにより、センサー１００の耐久性、信頼性を十分に優れたものとしつつ、センサー１００の薄型化、小型化を図ることができる。また、センサー１００の柔軟性をより優れたものとすることができ、例えば、センサー１００を生体等に密着させて用いる場合等であっても、センサー１００の密着性を好適に保持することができ、刺激の検出精度を安定的に優れたものとすることができる。
【００６７】
本実施形態では、センサー用ゲル１０の電極３０、４０と接触する部位に凹部１１が設けられている。
【００６８】
これにより、センサー用ゲル１０と電極３０、４０との位置合わせが容易となり、刺激の検出の安定性、センサー１００の信頼性をさらに優れたものとすることができる。
【００６９】
また、図示の構成では、電極３０、４０が、センサー用ゲル１０の表面に露出している導電性粒子２と接触するように設けられている。
【００７０】
これにより、刺激の検出の安定性、センサー１００の信頼性をより優れたものとすることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、センサー用ゲル１０の検体が供給される側とは反対側の面に、電極３０、４０が設けられている。
【００７２】
これにより、例えば、検体が汗等の導電性を有する液体である場合であっても、センサー用ゲル１０の外部に存在する検体により短絡が生じることをより効果的に防止することができ、刺激の検出の信頼性をより優れたものとすることができる。
【００７３】
また、図中Ｌで示す電極３０と電極４０との間の距離（電極間距離）は、０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるのがより好ましい。
【００７４】
これにより、センサー１００の大型化を抑制しつつ、刺激の検出の信頼性をより優れたものとすることができる。
【００７５】
また、センサー１００は、検体を吸収する吸収部材（図示せず）を備えるものであってもよい。
【００７６】
これにより、例えば、過剰な検体がセンサー用ゲル１０の外部に存在する場合に、当該過剰な検体を吸収部材に吸収させることができ、検体が汗等の導電性を有する液体である場合であっても、短絡が生じることをより効果的に防止することができ、刺激の検出の信頼性をより優れたものとすることができる。また、検体が順次供給される場合（連続的または断続的に供給される場合）に、先に供給されていた検体を排出し、新たに供給された検体を刺激応答性ゲル１に供給することができるため、経時的な刺激量の変化を知ることができる。すなわち、先に供給されていた検体と、新たに供給された検体とが混合し、正確な刺激量の検出が妨害されてしまうことを抑制することができる。また、例えば、液状の検体の供給が停止した場合や検体の供給量が著しく低下した場合、センサー１００の使用環境が低湿度である場合等に、刺激応答性ゲル１の乾燥を抑制することができる。その結果、刺激応答性ゲル１が乾燥しやすい環境下においても、比較的長時間にわたって、高い信頼性で所定の刺激の検出を安定的に行うことができる。
【００７７】
吸収部材は、いかなる部位に配されていてもよいが、センサー用ゲル１０の検体が供給される側の面とは異なる部位に配されているのが好ましい。
【００７８】
これにより、刺激応答性ゲル１への検体の供給が阻害されることをより好適に防止しつつ、前述したような効果を発揮させることができる。
【００７９】
特に、吸収部材は、センサー用ゲル１０の検体が供給される側とは反対側の面に配されているのが好ましい。
【００８０】
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮され、特に、検体が順次供給される場合（連続的または断続的に供給される場合）に、先に供給されていた検体を排出し、新たに供給された検体を好適に刺激応答性ゲル１に供給することができ、経時的な刺激量の変化を好適に知ることができる。
また、吸収部材は、複数の電極に接触しないように配されているのが好ましい。
【００８１】
これにより、上述したような効果を発揮しつつ、例えば、検体が汗等の導電性を有する液体である場合であっても、センサー用ゲル１０の外部に存在する検体により短絡が生じることをより効果的に防止することができ、刺激の検出の信頼性をより優れたものとすることができる。
【００８２】
吸収部材としては、例えば、織物、不織布、フェルト等の布状材料や、多孔質材料等で構成されたものが挙げられる。
【００８３】
吸収部材の好ましい構成成分としては、セルロース材料や吸水性ポリマー等が挙げられるが、セルロース材料が特に好ましい。このような材料は、適度な親水性を有しているため、例えば、検体が水を含むもの（例えば、汗等の体液）である場合、検体を好適に吸収するとともに、吸収した検体中に含まれる水を好適に蒸発させることができる。
【００８４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のセンサーについて説明する。
【００８５】
図２は、第２実施形態のセンサーを説明するための模式的な縦断面図である。以下の説明では、前述した実施形態との相違点について中心的に説明し、同様の事項についての説明は省略する。
【００８６】
本実施形態のセンサー（ゲルセンサー）１００は、電極３０、４０の設置部位が異なる以外は、前述した実施形態と同様の構成を有している。すなわち、前述した実施形態では、電極３０、４０が、センサー用ゲル１０の検体が供給される面とは反対側の面に設けられていたのに対し、本実施形態のセンサー（ゲルセンサー）１００では、電極３０、４０が、センサー用ゲル１０の側面部に設けられている。このように、電極の設置部位はいかなる部位であってもよい。特に、本実施形態のように、電極３０、４０が、刺激応答性ゲル１と導電性物質２とを含むシート状のセンサー用ゲル１０の側面部に設けられていることにより、センサー１００の薄型化を図ることができる。
【００８７】
なお、図２に示す構成では、電極３０、４０は、センサー用ゲル１０の厚さ方向の一部のみに設けられているが、電極３０、４０は、センサー用ゲル１０の厚さ方向全体にわたって設けられていてもよい。
【００８８】
《刺激応答性ゲルの構成材料》
次に、センサーを構成する刺激応答性ゲルの構成材料について説明する。
【００８９】
刺激応答性ゲルは、所定の刺激に対して反応するものであれば、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、通常、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。
【００９０】
（高分子材料）
刺激応答性ゲルを構成する高分子材料は、特定の刺激を検出するうえで重要な成分であり、その構造は、検出すべき刺激の種類によって異なる。
【００９１】
刺激応答性ゲルを構成する高分子材料は、特に限定されず、検出すべき刺激によって、選択することができる。
【００９２】
以下、刺激応答性ゲル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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、イオン物質（特に、カルシウムイオンを含むもの）を刺激（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。
【００９６】
また、塩化ナトリウム等のイオン物質を刺激（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刺激（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。
【００９７】
また、乳酸を刺激（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、乳酸を刺激（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。
【００９８】
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フィンオキサイド、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、スチリ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。
【００９９】
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。
【０１００】
刺激応答性ゲルは、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。
【０１０１】
（溶媒）
刺激応答性ゲルが、溶媒を含むものであることにより、前述した高分子材料を好適にゲル化させることができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
刺激応答性ゲルは、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。
【０１０４】
（その他の成分）
刺激応答性ゲルは、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。
【０１０５】
例えば、所定の大きさの絶縁性粒子を含むものであってもよい。これにより、特定の刺激を受けた際に（例えば、特定の成分が取り込まれた際に）、コロイド結晶による構造色または構造色の変化が容易に視認されるため、前述したような抵抗値の測定による刺激の検出とともに、光学的（視覚的）にも刺激を検出することができる。また、コロイド結晶による構造色または構造色の変化が容易に視認されるため、例えば、その色調により、特定の刺激（例えば、特定成分）の定量も、より容易に、また、より正確に行うことができる。
【０１０６】
絶縁性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、絶縁性粒子は、シリカ微粒子であるのが好ましい。これにより、絶縁性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、刺激応答性ゲルの安定的な生産、供給の観点からも有利である。
【０１０７】
絶縁性粒子の形状は、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または構造色の変化が視認され、特定の刺激の検出をより容易に行うことができる。
【０１０８】
絶縁性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。
【０１０９】
これにより、コロイド結晶による構造色または構造色の変化がより容易に視認されるため、特定の刺激の光学的（視覚的）な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または構造色の変化がより容易に視認されるため、例えば、その色調の変化の程度により、特定の刺激の定量も、さらに容易に、また、さらに正確に行うことができる。
【０１１０】
刺激応答性ゲルは、異なる複数種の絶縁性粒子を含むものであってもよい。
刺激応答性ゲル中における絶縁性粒子の含有率は、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。
【０１１１】
《センサーの用途》
センサーは、所定の刺激（例えば、特定成分）を容易に検出することができるため、例えば、被検物（検体）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として用いることができる。
【０１１２】
また、刺激応答性ゲルに取り込まれた特定成分の量を容易に検出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、被検物との接触を中止し、必要に応じて別のセンサーに交換することができる。これにより、被検物から、無駄なく特定成分を回収することができる。
【０１１３】
センサー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）のセンサー、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）のセンサー、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）のセンサー、毒物、有害物質、環境汚染物質等の分離・抽出手段、ウイルス、細菌等のセンサー、土壌に含まれる成分のセンサー、廃液（排水を含む）に含まれる成分のセンサー、食品に含まれる成分のセンサー、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）のセンサー、細胞培養モニター等が挙げられる。
【０１１４】
また、センサーは、生体の皮膚に密着させて用いるものであるのが好ましい。
生体の皮膚は、一般に複雑な凹凸形状を有しているが、前述したように、センサーは、形状の追従性に優れているため、生体の皮膚に好適に密着させることができる。また、生体の皮膚に密着して用いる場合（例えば、運動時の汗に含まれる成分を刺激（特定成分）として検出する場合等）、センサーに振動や衝撃等の大きな外力が加わることが想定されるが、このような比較的大きな外力が加わった場合であっても、正確に特定成分（所定の刺激）を検出することができる。したがって、センサーが生体の皮膚に密着させて用いられるものである場合に、効果がより顕著に発揮される。
【０１１５】
また、センサーは、小型化、軽量化にも好適に対応可能である。したがって、上記のような方法での使用に適している。
【０１１６】
《センサーの使用方法》
以下、センサーの使用方法の一例について具体的に説明する。
【０１１７】
まず、刺激応答性ゲル１が所定の刺激を受けていない状態（例えば、所定の刺激が特定成分である場合には、刺激応答性ゲル１が特定成分を含まない状態）のセンサー１００を用意する。
【０１１８】
次に、電極３０、４０を電気抵抗の測定手段に電気的に接続し、所定の刺激を受けていない状態での抵抗値を測定する（イニシャライズ）。このとき、所定の刺激が特定物質である場合には、例えば、当該特定物質を所定の濃度で含む標準液を用いて、校正を行ってもよい。これにより、刺激の検出精度をさらに高めることができる。
その後、検体がセンサー１００と接触し得る状態において、刺激の検出を行う。
【０１１９】
このような方法で、測定を行うことにより、幅広い領域で刺激の強さ（所定成分の濃度等）の検出を容易かつ安定的に行うことができる。
【０１２０】
センサー１００は、ウェアラブル装置の一部を構成するもの、または、ウェアラブル装置に接続して用いられるものであるのが好ましい。
【０１２１】
これにより、例えば、刺激の検出に伴う使用者の負担を軽減することができ、例えば、運動時等においても、好適に用いることができる。また、使用者等が、表示部に表示された検出結果を好適に確認することができる。また、ファッション性の観点等からも好ましい。
ウェアラブル装置としては、例えば、腕時計型の装置等が挙げられる。
【０１２２】
また、例えば、刺激の検出後、必要に応じて、センサー用ゲル１０の洗浄を行ってもよい。これにより、センサー用ゲル１０を好適に再利用することができ、センサー用ゲル１０、センサー１００の長寿命化を図ることができる。センサー用ゲル１０の洗浄は、例えば、特定成分（所定の刺激）を含まない液体を用いて行うことができる。
【０１２３】
また、センサー１００の不使用時には、センサー用ゲル１０を、特定成分（所定の刺激）を含まない液体に接触させた状態で保存してもよい。れにより、センサー用ゲル１０を好適に保存することができ、センサー用ゲル１０、センサー１００の長寿命化を図ることができる。
【０１２４】
以上、好適な実施形態について説明したが、これらに限定されるものではない。
例えば、センサーは、前述した以外の構成を備えるものであってもよい。
例えば、所定の位置に貼着するための粘着剤層を備えるものであってもよい。
【０１２５】
また、前述した実施形態では、電極が、センサー用ゲルに接触しているものとして説明したが、電極とセンサー用ゲルとの間には、少なくとも１層の中間層が設けられていてもよい。これにより、例えば、センサー用ゲルと電極との密着性をより優れたものとすることができる。
【０１２６】
また、センサーは、センサー用ゲルを複数のセルに分割する隔壁を有するものであってもよい。
【０１２７】
また、センサーは、センサー用ゲルを収容する収容部材を備えるものであってもよい。これにより、例えば、外力等からセンサー用ゲルを好適に保護することができ、より安定的に刺激の検出を行うことができる。
【０１２８】
また、前述した実施形態では、刺激応答性ゲルがシート状をなすものであり、センサー全体としてもシート状をなす場合について代表的に説明したが、刺激応答性ゲルは、シート状以外の形状をなすものであってもよく、また、センサーの形状も、例えば、ブロック状、紐状、筒状等、いかなる形状であってもよい。
【０１２９】
また、前述した実施形態では、導電性物質が、球形をなす粒子（導電性粒子）である場合について中心的に説明したが、導電性物質の形状はいかなるものであってもよい。また、導電性物質は、刺激応答性ゲルに溶解して含まれるものであってもよい。
【０１３０】
また、センサーは、構成部材の一部が、交換可能に構成されたものや、取り外しおよび再装着が可能に構成されたものであってもよい。例えば、吸収部材が、交換可能、または、取り外しおよび再装着が可能に構成されたものであってもよい。これにより、吸収部材に多量の固形分（例えば、特定成分等）が付着した場合であっても、吸収部材を交換したり、取り外し洗浄すること等により、センサーを使用することができる。このようなことから、センサーの長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１００…センサー（ゲルセンサー）
１０…センサー用ゲル
１…刺激応答性ゲル
１１…凹部
２…導電性物質（導電性粒子）
３０…電極（第１の電極）
４０…電極（第２の電極）
【図１】
2016148589.tif 000002
【図２】
2016148589.tif 000003