(57)【要約】【課題】内部の汚染を防止しつつ、内部のモニタリングを好適に行うことができる培養容器を提供すること、内部の汚染を防止しつつ、内部のモニタリングを好適に行うことができる培養容器に好適に適用することができるゲル材料を提供すること、また、培養容器内部の汚染を防止しつつ、培養容器内部のモニタリングを好適に行うことができる培養システムを提供すること。【解決手段】本発明の培養容器は、培養液と接触する部位の少なくとも一部に、所定の物質による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含む材料で構成されたゲル部を有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液と接触する部位の少なくとも一部に、所定の物質による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含む材料で構成されたゲル部を有することを特徴とする培養容器。
【請求項２】
培養容器は、容器本体と、前記ゲル部とを有するものであり、
前記ゲル部は、前記容器本体の内底面に設置されたものである請求項１に記載の培養容器。
【請求項３】
培養容器は、容器本体と、前記ゲル部とを有するものであり、
前記容器本体は、少なくとも前記ゲル部が設けられた部位が光透過性を有する材料で構成されたものである請求項１または２に記載の培養容器。
【請求項４】
前記刺激応答性ゲルは、高分子材料として、ＯＨ基を有する第１のポリマーと、フェニルボロン酸構造を有する第２のポリマーとを含むものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の培養容器。
【請求項５】
前記第２のポリマーが有する前記フェニルボロン酸構造と乳酸とが反応することにより、前記第２の状態となる請求項４に記載の培養容器。
【請求項６】
前記第１のポリマーは、構成成分として、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミドを含むものである請求項４または５に記載の培養容器。
【請求項７】
前記第２のポリマーは、構成成分として、フェニルボロン酸構造を有するモノマーを含むものである請求項４ないし６のいずれか１項に記載の培養容器。
【請求項８】
前記第２のポリマーは、構成成分として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸を含むものである請求項４ないし７のいずれか１項に記載の培養容器。
【請求項９】
前記第１のポリマーの含有率をＸ１［質量％］、前記第２のポリマーの含有率をＸ２［質量％］としたとき、０．２≦Ｘ２／Ｘ１≦８の関係を満足する請求項４ないし８のいずれか１項に記載の培養容器。
【請求項１０】
前記ゲル部は、前記刺激応答性ゲルと平均粒径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の微粒子とを含むものである請求項１ないし９のいずれか１項に記載の培養容器。
【請求項１１】
培養容器の培養液と接触する部位の少なくとも一部を含む領域を構成する材料であって、
所定の物質による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含むことを特徴とするゲル材料。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の培養容器と、
前記ゲル部の状態を検出する検出手段とを備えることを特徴とする培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養容器、ゲル材料および培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞や組織、微生物等を人工的な環境下で効率良く大量に培養することが求められている。
【０００３】
効率的な培養には、培養に伴い産生される代謝物の培養容器内における濃度等をモニタリングすることが求められる。
【０００４】
培養に伴う代謝物のモニタリングを行う装置としては、例えば、代謝物としての乳酸をモニタリングするものがある（例えば、特許文献１参照）。このような装置では、代謝物の検出に酵素電極を用いている。しかし、酵素を用いた電極法では、以下のような問題があった。
【０００５】
例えば、バイオ試薬である酵素の価格が高く、温度、湿度等の保管環境により酵素分子が劣化し、定量性に影響を及ぼすことがある。また、酵素は製造ロットやメーカー、保管環境等によりその活性が変動し、酵素電極使用前に既知濃度の標準液にて校正する必要がある。また、ラクテートオキシダーゼのような酵素電極に用いられる酵素は、酵素反応時に酸素による反応が必須であるため、酸素が不足した状態（嫌気性環境下、特に解糖系代謝亢進時、細胞増殖過多による酸素要求量上昇）においては、酵素電極での計測は、誤差が大きくなり易い。また、酵素電極を用いる場合、培養液内への電極留置に伴い、配線を培養容器外へ引き出す必要があるが、培養において外界からの細菌や生物毒素の混入は禁忌であるため、配線周囲のシールを厳重に保つ必要があり、培養容器のハンドリング性が低下し、コストが大幅に上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０７８９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、内部の汚染を防止しつつ、内部のモニタリングを好適に行うことができる培養容器を提供すること、内部の汚染を防止しつつ、内部のモニタリングを好適に行うことができる培養容器に好適に適用することができるゲル材料を提供すること、また、培養容器内部の汚染を防止しつつ、培養容器内部のモニタリングを好適に行うことができる培養システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の培養容器は、培養液と接触する部位の少なくとも一部に、所定の物質による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含む材料で構成されたゲル部を有することを特徴とする。
【０００９】
これにより、内部の汚染を防止しつつ、内部のモニタリングを好適に行うことができる培養容器を提供することができる。
【００１０】
本発明の培養容器は、容器本体と、前記ゲル部とを有するものであり、
前記ゲル部は、前記容器本体の内底面に設置されたものであることが好ましい。
【００１１】
本発明の培養容器は、容器本体と、前記ゲル部とを有するものであり、
前記容器本体は、少なくとも前記ゲル部が設けられた部位が光透過性を有する材料で構成されたものであることが好ましい。
【００１２】
本発明の培養容器では、前記刺激応答性ゲルは、高分子材料として、ＯＨ基を有する第１のポリマーと、フェニルボロン酸構造を有する第２のポリマーとを含むものであることが好ましい。
【００１３】
本発明の培養容器では、前記第２のポリマーが有する前記フェニルボロン酸構造と乳酸とが反応することにより、前記第２の状態となることが好ましい。
【００１４】
本発明の培養容器では、前記第１のポリマーは、構成成分として、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミドを含むものであることが好ましい。
【００１５】
本発明の培養容器では、前記第２のポリマーは、構成成分として、フェニルボロン酸構造を有するモノマーを含むものであることが好ましい。
【００１６】
本発明の培養容器では、前記第２のポリマーは、構成成分として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸を含むものであることが好ましい。
【００１７】
本発明の培養容器では、前記第１のポリマーの含有率をＸ１［質量％］、前記第２のポリマーの含有率をＸ２［質量％］としたとき、０．２≦Ｘ２／Ｘ１≦８の関係を満足することが好ましい。
【００１８】
本発明の培養容器では、前記ゲル部は、前記刺激応答性ゲルと平均粒径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の微粒子とを含むものであることが好ましい。
【００１９】
本発明のゲル材料は、培養容器の培養液と接触する部位の少なくとも一部を含む領域を構成する材料であって、
所定の物質による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含むことを特徴とする。
【００２０】
これにより、内部の汚染を防止しつつ、内部のモニタリングを好適に行うことができる培養容器に好適に適用することができるゲル材料を提供することができる。
【００２１】
本発明の培養システムは、本発明の培養容器と、
前記ゲル部の状態を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
これにより、培養容器内部の汚染を防止しつつ、培養容器内部のモニタリングを好適に行うことができる培養システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】培養容器の好適な実施形態を説明するための模式的な斜視図である。
【図２】培養システムの好適な実施形態を説明するための模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
《培養容器》
以下、培養容器について説明する。
【００２５】
図１は、培養容器の好適な実施形態を説明するための模式的な斜視図である。
図１に示すように、培養容器１０は、容器本体１と、所定の物質（特定成分）による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含む材料で構成されたゲル部２とを備えている。
【００２６】
そして、ゲル部２は、培養液と接触する部位の少なくとも一部に設けられたものである。
【００２７】
このような構成であることにより、培養液中に含まれる所定の物質（例えば、初期の培養液中に含まれる成分や、培養に伴い生じた代謝物等）のモニタリングを好適に行うことができる。特に、酵素電極の挿入、抜き取り等が不要であり、密閉系でモニタリングを行うことができるため、培養容器１０内部の汚染を防止しつつ、所定の物質のモニタリングを好適に行うことができる。また、培養細胞の状態をいち早く認識することができるため、培養条件を適切に調整することが可能となり、培養効率を優れたものとすることができる。
【００２８】
容器本体１は、培養液や培養された細胞等を収納する機能を有するものである。
容器本体１は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、少なくともゲル部２が設けられた部位が光透過性を有する材料で構成されたものであるのが好ましい。
これにより、培養容器１０内の様子を外部から好適に観察することができる。
【００２９】
光透過性を有する材料としては、例えば、各種ガラス材料、各種プラスチック材料等が挙げられる。
【００３０】
容器本体１の形状は、特に限定されないが、図示の構成では、皿状（シャーレ状）をなすものである。これにより、培養の効率を優れたものとすることができるとともに、ゲル部２の状態を外部から好適に観察することができる。
【００３１】
ゲル部２を構成する刺激応答性ゲルは、所定の物質（特定成分）による刺激により膨張または収縮するものである。
【００３２】
刺激応答性ゲルが反応する所定の物質は、刺激応答性ゲルの構成材料等により異なるが、例えば、タンパク質、糖、尿酸、尿素、乳酸、各種ホルモン、各種イオン物質、各種金属等が挙げられる。
【００３３】
特に、培養液中において嫌気性代謝が亢進すると、培養液中に乳酸濃度が上昇することが知られている。したがって、刺激応答性ゲルの状態変化により、所定の物質のとしての乳酸の濃度を把握することにより、培養液に非接触で無菌状態を保持しつつ、培養細胞の状態をいち早く認識することができる。その結果、培養条件を適切に調整することが可能となり、培養効率をより優れたものとすることができる。
【００３４】
ゲル部２は、培養液と接触する部位の少なくとも一部に設けられたものであればよいが、図示の構成では、容器本体１の内底面に設置されている。
【００３５】
これにより、ゲル部２を培養液と好適に接触させることができ、所定の物質による刺激をより安定的に検出することができる。また、外部からゲル部２の様子を好適に観察することができる。
【００３６】
ゲル部２の形状は、特に限定されないが、シート状をなすものであるのが好ましい。
これにより、培養容器１０の大型化を防止しつつ、培養容器１０内における培養液等の収容空間をより効果的に確保することができる。
【００３７】
ゲル部２の収縮状態での体積は、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。
【００３８】
これによりゲル部２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。
【００３９】
なお、本発明では、例えば、ゲル部を容器本体の内底面全体や側面部等に設けてもよく、また、大型の培養容器にも好適に適用することができるため、ゲル部の面積は、上記の範囲内の値に限定されない。
【００４０】
収縮状態でのゲル部２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。
【００４１】
これにより、ゲル部２、培養容器１０の耐久性、信頼性を十分に優れたものとしつつ、ゲル部２の薄型化、小型化を図ることができる。また、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、ゲル部２の柔軟性をより優れたものとすることができ、例えば、容器本体１への形状の追従性をより優れたものとすることができ、容器本体１とゲル部２との密着性を優れたものとすることができ、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。
ゲル部２を構成する材料（ゲル材料）については、後に詳述する。
【００４２】
また、本実施形態の培養容器１０は、蓋体３を有している。
これにより、培養容器１０の内部への培養液等の付与を容易に行うことができるとともに、培養容器１０の内部への異物の混入をより効果的に防止することができる。
【００４３】
蓋体３は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、光透過性を有する材料で構成されたものであるのが好ましい。
これにより、培養容器１０内の様子を外部から好適に観察することができる。
【００４４】
蓋体３を構成する光透過性を有する材料としては、例えば、各種ガラス材料、各種プラスチック材料等が挙げられる。
【００４５】
《ゲル材料》
以下、ゲル部２を構成するゲル材料（刺激応答性ゲルを含む材料）について、詳細に説明する。
【００４６】
ゲル部２を構成するゲル材料は、少なくとも、所定の物質による刺激により、可逆的に膨張または収縮する刺激応答性ゲルを含むものである。
【００４７】
これにより、培養液中に含まれる所定の物質（例えば、初期の培養液中に含まれる成分や、培養に伴い生じた代謝物等）のモニタリングを好適に行うことができる。特に、酵素電極の挿入、抜き取り等が不要であり、密閉系でモニタリングを行うことができるため、培養容器１０内部の汚染を防止しつつ、所定の物質のモニタリングを好適に行うことができる。また、培養細胞の状態をいち早く認識することができるため、培養条件を適切に調整することが可能となり、培養効率を優れたものとすることができる。
【００４８】
＜刺激応答性ゲル＞
刺激応答性ゲルは、所定の物質による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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、イオン物質（特に、カルシウムイオンを含むもの）を所定の物質（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。
【００５５】
また、塩化ナトリウム等のイオン物質を所定の物質（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所定の物質（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。
【００５６】
また、乳酸を所定の物質（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、乳酸を所定の物質（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
例えば、刺激応答性ゲルは、高分子材料として、ＯＨ基（炭素原子に結合する水酸基）を有する第１のポリマーと、フェニルボロン酸構造を有する第２のポリマーとを含むものであってもよい。
【００６０】
これにより、刺激応答性ゲルは、第１のポリマーが有するＯＨ基と第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造とが結合した第１の状態と、第１のポリマーが有するＯＨ基と第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造との結合が解除された第２の状態とを取り得る。
【００６１】
このような状態の変化は、周囲の環境の変化（所定の物質（特定成分）の有無や、所定の物質（特定成分）の濃度等の変化）によって起こるものである。そして、刺激応答性ゲル中に含まれる多数の分子（第１のポリマー分子および第２のポリマー分子）のうち、第１の状態をとるものと、第２の状態をとるものとの比率は、その刺激の強さ（所定の物質（特定成分）の濃度）によって傾斜的に変化する。
【００６２】
このため、刺激の強さを定量的に検出することができる。
刺激応答性ゲルは、第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造と乳酸とが反応することにより、第２の状態となるものであるのが好ましい。
【００６３】
上記のような第１のポリマーと第２のポリマーとを含む刺激応答性ゲルは、各種物質（特定成分）の中でも乳酸に対して、特に幅広い濃度領域において、特に高い感度で検出・定量が可能である。また、従来においては、乳酸の検出・定量は、酵素を用いたものがほとんどであり、乳酸の検出・定量に好適に適用することのできるゲル材料がなかった。以上のようなことから、刺激応答性ゲルを乳酸の検出・定量に用いることにより、本発明の効果はより顕著に発揮される。
【００６４】
上記のような刺激応答性ゲル（第１のポリマーと第２のポリマーとを含む刺激応答性ゲル）が乳酸に対して高い感度を示すのは、以下のような理由によるものであると考えられる。すなわち、ゲル材料（培養容器）が乳酸を検出するものである場合において、乳酸の濃度が低い場合には、第１のポリマーが有するＯＨ基と第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造とが結合した第１の状態をとるものの割合が高くなる。一方、乳酸の濃度が高くなると、きわめて反応性よく、第１のポリマーが有するＯＨ基とフェニルボロン酸構造との結合は、乳酸とフェニルボロン酸構造との結合に置き換わる。これは、乳酸が、α−ヒドロキシカルボン酸の構造を有し、フェニルボロン酸構造と特に高い反応性を有する化合物であるとともに、分子の大きさが小さいため、刺激応答性ゲル中において、第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造に容易に接近することができるためであると考えられる。
【００６５】
以下、刺激応答性ゲルが、ＯＨ基（炭素原子に結合する水酸基）を有する第１のポリマーと、フェニルボロン酸構造を有する第２のポリマーとを含むものである場合、特に、第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造と乳酸とが反応することにより第２の状態となるものであり、乳酸の検出、定量に用いられるものである場合について中心的に説明する。
【００６６】
（第１のポリマー）
第１のポリマーは、ＯＨ基（水酸基）を有するものである。
【００６７】
ＯＨ基は、ポリマーの構成成分としての重合性化合物（モノマー等）を重合させた後に導入されたものであってもよいが、ポリマーの構成成分としての重合性化合物が有するものであるのが好ましい。
【００６８】
これにより、第１のポリマーが有するＯＨ基の割合等の調整を容易かつ確実に行うことができる。
【００６９】
第１のポリマーを構成する、ＯＨ基を有するモノマーとしては、例えば、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、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、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−ヒドロキシ−１，３−ジメタクリロキシプロパン等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、第１のポリマーは、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミドを構成成分として含むものであるのが好ましい。
【００７０】
これにより、刺激応答性ゲルの置かれた環境の変化（特に、乳酸濃度の変化）に応じた、第１の状態と第２の状態との間の移行がより好適に行われ、より幅広い領域で、刺激の強さ（特に、乳酸の濃度）の検出・定量をより安定的に行うことができる。また、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的に好適なゲル状態を保持することができる。
【００７１】
また、第１のポリマーは、その構成成分として、ＯＨ基を有さないモノマーを含むものであってもよい。これにより、第１のポリマーが有するＯＨ基の割合等を好適なものに調整することができる。
【００７２】
第１のポリマーを構成する、ＯＨ基を有さないモノマーとしては、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、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、２，２−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、２，２−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、エチレンビスアクリルアミド、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、Ｎ−（ブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−フェニルアクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、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が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７３】
第１のポリマー中におけるＯＨ基を有さないモノマーの含有率は、０．１ｍｏｌ％以上４０ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、０．２ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下であるのがより好ましく、０．３ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下であるのがさらに好ましい。
【００７４】
第１のポリマーは、構成成分として、架橋剤成分を含むものであってもよい。
これにより、第１のポリマーは、架橋構造を有し、三次元的な網目構造を有するものとなる。その結果、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的に好適なゲル状態を保持することができる。すなわち、刺激応答性ゲルの耐久性が優れたものとなる。
【００７５】
架橋剤成分としては、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、例えば、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、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７６】
第１のポリマー中における架橋剤成分の含有率は、０．５ｍｏｌ％以上７．０ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、０．８ｍｏｌ％以上６．０ｍｏｌ％以下であるのがより好ましく、１．１ｍｏｌ％以上５．０ｍｏｌ％以下であるのがさらに好ましい。
【００７７】
これにより、第１のポリマーの架橋度をより好適な範囲にすることができ、前述したような効果をより顕著に発揮しつつ、第１のポリマーの柔軟性をより適切なものとすることができる。
【００７８】
第１のポリマー中におけるＯＨ基を有するモノマーの含有率は、５４ｍｏｌ％以上９９ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、６５ｍｏｌ％以上９８．５ｍｏｌ％以下であるのがより好ましく、７６ｍｏｌ％以上９８ｍｏｌ％以下であるのがさらに好ましい。
【００７９】
これにより、前述したような第１のポリマーがＯＨ基を有することによる効果をより顕著に発揮させつつ、ＯＨ基を有するモノマー以外の成分（架橋剤、ＯＨ基を有さないモノマー等）の効果を十分に発揮させることができる。
【００８０】
第１のポリマーの水酸基価は、１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上６２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるのが好ましく、３４ｍｇＫＯＨ／ｇ以上７８ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるのがより好ましい。
【００８１】
これにより、前述したような第１のポリマーがＯＨ基を有することによる効果をより顕著に発揮させつつ、刺激応答性ゲルの耐久性を特に優れたものとすることができる。
【００８２】
これに対し、第１のポリマーの水酸基価が前記下限値未満であると、第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造の割合等によっては、前述したような第１のポリマーがＯＨ基を有することによる効果が十分に得られない可能性がある。
【００８３】
また、第１のポリマーの水酸基価が前記上限値を超えると、刺激応答性ゲルの耐久性が低下する。
なお、第１のポリマーは、フェニルボロン酸構造を有さないものである。
【００８４】
刺激応答性ゲル中における第１のポリマーの含有率Ｘ１は、０．０５質量％以上９８質量％以下であるのが好ましく、０．１質量％以上７０質量％以下であるのがより好ましい。
【００８５】
これにより、乳酸に対する感度・定量性が特に優れたものとなるとともに、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的に好適なゲル状態を保持することができる。
【００８６】
また、高分子材料中における第１のポリマーの含有率は、１．０質量％以上９９質量％以下であるのが好ましく、１．５質量％以上９８質量％以下であるのがより好ましい。
【００８７】
これにより、乳酸に対する感度・定量性が特に優れたものとなるとともに、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的に好適なゲル状態を保持することができる。
【００８８】
（第２のポリマー）
第２のポリマーは、フェニルボロン酸構造を有するものである。
【００８９】
このような第２のポリマーを、前述した第１のポリマーとともに含むことにより、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可能となる。特に、ゲル材料（培養容器）が、乳酸の検出・定量を行うものである場合、低濃度領域（例えば、０．４質量％以下の領域）での感度を優れたものとすることができる。
【００９０】
フェニルボロン酸構造は、ポリマーの構成成分としての重合性化合物（モノマー等）を重合させた後に導入されたものであってもよいが、ポリマーの構成成分としての重合性化合物が有するものであるのが好ましい。
【００９１】
これにより、第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造の割合等の調整を容易かつ確実に行うことができる。
【００９２】
第２のポリマーを構成する、フェニルボロン酸構造を有するモノマーとしては、例えば、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、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、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、第２のポリマーは、３−アクリルアミドフェニルボロン酸を構成成分として含むものであるのが好ましい。
【００９３】
これにより、刺激応答性ゲルの置かれた環境の変化（特に、乳酸濃度の変化）に応じた、第１の状態と第２の状態との間の移行がより好適に行われ、より幅広い領域で、刺激の強さ（特に、乳酸の濃度）の検出・定量をより安定的に行うことができる。また、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的に好適なゲル状態を保持することができる。
【００９４】
また、第２のポリマーは、その構成成分として、フェニルボロン酸構造を有さないモノマーを含むものであってもよい。これにより、第２のポリマーが有するフェニルボロン酸構造の割合等を好適なものに調整することができる。
【００９５】
第２のポリマーを構成する、フェニルボロン酸構造を有さないモノマーとしては、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、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、２，２−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、２，２−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、エチレンビスアクリルアミド、Ｎ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、Ｎ−（ブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−（イソブトキシメチル）アクリルアミド、Ｎ−フェニルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、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、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−ヒドロキシ−１，３−ジメタクリロキシプロパン、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が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、第２のポリマーは、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミドを構成成分として含むものであるのが好ましい。
【００９６】
これにより、第１のポリマーと第２のポリマーとの親和性をより好適なものとすることができ、刺激応答性ゲル中における不本意な相分離等の問題をより長期間にわたってより確実に防止することができ、刺激応答性ゲルの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができる。
【００９７】
第２のポリマー中におけるフェニルボロン酸構造を有さないモノマーの含有率は、１ｍｏｌ％以上９６ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、５ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下であるのがより好ましく、２０ｍｏｌ％以上９３ｍｏｌ％以下であるのがさらに好ましい。
【００９８】
第２のポリマーは、構成成分として、架橋剤成分を含むものであってもよい。
これにより、第２のポリマーは、架橋構造を有し、三次元的な網目構造を有するものとなる。その結果、刺激応答性ゲルの溶媒の保持力を特に優れたものとすることができ、長期間にわたって安定的に好適なゲル状態を保持することができる。すなわち、刺激応答性ゲルの耐久性が優れたものとなる。
【００９９】
架橋剤成分としては、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、例えば、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、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１００】
第２のポリマー中における架橋剤成分の含有率は、０．５ｍｏｌ％以上１０．０ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、０．８ｍｏｌ％以上８．０ｍｏｌ％以下であるのがより好ましく、１．１ｍｏｌ％以上６．０ｍｏｌ％以下であるのがさらに好ましい。
【０１０１】
これにより、第２のポリマーの架橋度をより好適な範囲にすることができ、前述したような効果をより顕著に発揮しつつ、第２のポリマーの柔軟性をより適切なものとすることができる。
【０１０２】
第２のポリマー中におけるフェニルボロン酸構造を有するモノマーの含有率は、３．０ｍｏｌ％以上９８ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、３．５ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下であるのがより好ましく、３．８ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下であるのがさらに好ましい。
【０１０３】
これにより、刺激応答性ゲルの柔軟性は特に優れたものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が特に優れたものとなり、より幅広い領域で、刺激の強さ（特に、乳酸の濃度）の検出・定量をより安定的に行うことができる。
【０１０４】
これに対し、第２のポリマー中におけるフェニルボロン酸構造を有するモノマーの含有率が前記下限値未満であると、第１のポリマーが有するＯＨ基の割合等によっては、刺激の強さ（例えば、乳酸の濃度）の検出・定量を好適に行うことができる範囲（例えば、乳酸の濃度）を十分に広いものとすることが困難となる可能性がある。
【０１０５】
また、第２のポリマー中におけるフェニルボロン酸構造を有するモノマーの含有率が前記上限値を超えると、刺激応答性ゲルが変形しにくいものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が低下する。
【０１０６】
これは、フェニルボロン酸構造の割合が多くなり、複数個のベンゼン環の間での・電子相互作用（・スタッキング）が強く表れ、溶媒等が入り込む空間が少なくなるためであると考えられる。
【０１０７】
刺激応答性ゲル中における第２のポリマーの含有率Ｘ２は、０．０１質量％以上７０質量％以下であるのが好ましく、０．０５質量％以上６５質量％以下であるのがより好ましい。
【０１０８】
これにより、刺激応答性ゲルの柔軟性は特に優れたものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が特に優れたものとなり、より幅広い領域で、刺激の強さ（特に、乳酸の濃度）の検出・定量をより安定的に行うことができる。
【０１０９】
これに対し、刺激応答性ゲル中における第２のポリマーの含有率Ｘ２が前記下限値未満であると、第１のポリマーが有するＯＨ基の割合等によっては、刺激の強さ（例えば、乳酸の濃度）の検出・定量を好適に行うことができる範囲（例えば、乳酸の濃度）を十分に広いものとすることが困難となる可能性がある。
【０１１０】
また、刺激応答性ゲル中における第２のポリマーの含有率Ｘ２が前記上限値を超えると、刺激応答性ゲルが変形しにくいものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が低下する。
【０１１１】
また、高分子材料中における第２のポリマーの含有率は、１．０質量％以上７０質量％以下であるのが好ましく、２．０質量％以上６５質量％以下であるのがより好ましい。
【０１１２】
これにより、刺激応答性ゲルの柔軟性は特に優れたものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が特に優れたものとなり、より幅広い領域で、刺激の強さ（特に、乳酸の濃度）の検出・定量をより安定的に行うことができる。
【０１１３】
これに対し、高分子材料中における第２のポリマーの含有率が前記下限値未満であると、第１のポリマーが有するＯＨ基の割合等によっては、刺激の強さ（例えば、乳酸の濃度）の検出・定量を好適に行うことができる範囲（例えば、乳酸の濃度）を十分に広いものとすることが困難となる可能性がある。
【０１１４】
また、高分子材料中における第２のポリマーの含有率が前記上限値を超えると、刺激応答性ゲルが変形しにくいものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が低下する。
【０１１５】
刺激応答性ゲル中における第１のポリマーの含有率をＸ１［質量％］、第２のポリマーの含有率をＸ２［質量％］としたとき、０．２≦Ｘ２／Ｘ１≦８の関係を満足するのが好ましく、１．３≦Ｘ２／Ｘ１≦１．９の関係を満足するのがより好ましい。
【０１１６】
これにより、刺激応答性ゲルの柔軟性は特に優れたものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が特に優れたものとなり、より幅広い領域で、刺激の強さ（特に、乳酸の濃度）の検出・定量をより安定的に行うことができる。
【０１１７】
これに対し、Ｘ２／Ｘ１の値が前記下限値未満であると、刺激の強さ（例えば、乳酸の濃度）の検出・定量を好適に行うことができる範囲（例えば、乳酸の濃度）を十分に広いものとすることが困難となる可能性がある。
【０１１８】
また、Ｘ２／Ｘ１の値が前記上限値を超えると、刺激応答性ゲルが変形しにくいものとなり、所定の物質（特定成分）に対する感度・定量性が低下する。
【０１１９】
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。
【０１２０】
（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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
＜粒子＞
ゲル部２を構成するゲル材料は、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。
【０１２４】
ゲル部２を構成するゲル材料は、平均粒径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の粒子（微粒子）を含むものであってもよい。
【０１２５】
これにより、ブラッグ反射による構造色を視認することができる。特に、刺激応答性ゲルの膨張または収縮に伴い、隣り合う当該粒子の距離が変化し、ブラッグ反射による構造色も変化するため、光学的（視覚的）に所定の物質（特定成分）を検出することができる。また、ブラッグ反射による構造色または構造色の変化が視認されるため、例えば、その色調により、所定の物質（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。また、刺激応答性ゲルの変形（膨張または収縮）を検出するための検出装置を用いなくても、所定の物質（特定成分）の検出、定量を、目視による観察により好適に行うことができる。また、検出装置を用いる場合であっても、微小な形状変化の検出ではなく、色調の変化を検出すればよいため、検出装置として比較的安価なものを利用することができる。
【０１２６】
ゲル部２を構成するゲル材料が粒子を含むものである場合、粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましいが、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるのがより好ましい。
【０１２７】
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  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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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、ゲル材料、培養容器の耐久性、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、ゲル材料、培養容器の安定的な生産、供給の観点からも有利である。
【０１３０】
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、乳酸濃度の定量をより容易に、また、より確実に行うことができる。
【０１３１】
ゲル材料は、異なる複数種の微粒子を含むものであってもよい。
ゲル材料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。
【０１３２】
これにより、ゲル材料が微粒子を含むことによる前述したような効果がより顕著に発揮される。
【０１３３】
＜その他の成分＞
ゲル部２を構成するゲル材料は、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。
【０１３４】
このような成分としては、例えば、着色剤、スリップ剤（レベリング剤）、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、水素結合を形成し得ない溶媒、保湿剤等が挙げられる。
【０１３５】
《培養システム》
以下、培養システムについて説明する。
【０１３６】
図２は、培養システムの好適な実施形態を説明するための模式的な斜視図である。
図２に示すように、培養システム１００は、培養容器１０と、培養容器１０のゲル部２の状態を検出する検出手段２０とを備えている。
【０１３７】
これにより、培養容器内部の汚染を防止しつつ、所定の物質の刺激による刺激応答性ゲルの変形（膨張または収縮）を安定的に検出することができ、培養容器内部のモニタリングを好適に行うことができる。
【０１３８】
検出手段２０としては、例えば、刺激応答性ゲルを含む材料で構成されたゲル部２の色調（反射光の波長）を検出する光検出器（光学センサー等）等を用いることができる。
【０１３９】
これにより、例えば、ゲル部２を構成するゲル材料が前述したような粒子を含むものである場合に、ブラッグ反射による構造色、当該構造色の変化を好適に検出することができ、所定の物質による刺激（特的物質の濃度等）をより高い精度で検出することができるとともに、検出速度をより速いものとすることができる。
【０１４０】
図示の構成では、検出手段２０は、培養容器１０（容器本体１）の底面側に配置されている。
【０１４１】
これにより、例えば、培養液等の色調が、所定の物質の検出に悪影響を及ぼすことをより効果的に防止することができる。また、培養容器１０を検出手段２０上に載置することにより、培養システム１００（培養装置）の小型化を図ることができる。また、培養システム１００（培養装置）の所定の部位に培養容器１０を設置する際の作業性を優れたものとすることができる。
【０１４２】
また、培養システム１００は、図示しない光源を備えていてもよい。
これにより、反射光の検出を安定的に行うことができ、検出結果の信頼性をより優れたものとすることができる。
【０１４３】
光源としては、いかなるものを用いてもよいが、ゲル部２がブラッグ反射による構造色を呈するものである場合、刺激応答性ゲルの膨張状態での反射光のピーク波長および収縮状態での反射光のピーク波長を含む波長領域の光を照射するものであるのが好ましい。
【０１４４】
光源は、検出手段２０と一体的に設けられたもの（検出手段２０とユニット化されたもの）であってもよい。
【０１４５】
また、検出手段２０により検出された検出結果は、有線または無線で図示しない制御部に送信されるように構成されていてもよく、制御部は、検出結果に基づいて、培養条件（例えば、温度、酸素濃度等）を制御するものであってもよい。
【０１４６】
また、検出結果は、図示しない記録部に記録されるものであってもよい。これにより、例えば、ゲル部２の状態の経時的な変化を詳細に検討することができる。また、記録された検出結果を、その後に行う培養の条件設定に利用することができ、培養効率のさらなる向上を図ることができる。
【０１４７】
検出手段２０は、ロボットに組み込まれたものであり、当該ロボットが、ゲル部２の状態の検出を行ってもよい。
【０１４８】
これにより、培養プロセスにおける無人化を図ることができ、培養容器内部の汚染をより効果的に防止することができるとともに、培養効率のさらなる向上を図ることができる。また、培地交換や顕微鏡による細胞観察等もロボットで行うことができ、検出手段２０による検出を、ロボットが行う自動化細胞培養プロセスの一部とすることができ、培養効率を特に優れたものとすることができる。
【０１４９】
また、培養システム１００は、例えば、複数個の培養容器１０を用いて培養を行うものであり、これら複数個の培養容器１０への培養液、細胞等の導入、検出手段２０によるゲル部２の状態の検出等を自動で行うものであってもよい。
これにより、培養効率のさらなる向上を図ることができる。
【０１５０】
また、これら複数個の培養容器１０は、ベルトコンベア等の搬送手段により搬送されるものであり、その搬送過程において、検出手段２０によるゲル部２の状態の検出を行ってもよい。
【０１５１】
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、培養容器は、前述した以外の構成を備えるものであってもよい。
【０１５２】
また、前述した実施形態では、培養容器が、皿状（特に、シャーレ状）をなすものである場合について中心的に説明したが、培養容器の形状は、これに限定されず、例えば、バッグ状、ファイバー状等、いかなるものであってもよい。
【０１５３】
また、前述した実施形態では、ゲル部がシート状をなすものである場合について代表的に説明したが、ゲル部は、シート状以外の形状をなすものであってもよい。
【０１５４】
また、前述した実施形態では、ゲル部が容器本体の内底面に設置されたものであるバイについて代表的に説明したが、ゲル部の設置部位は、これに限定されない。
【０１５５】
また、培養容器は、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、ゲル部は、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。
【０１５６】
また、前述した実施形態では、培養容器が培養容器本体とゲル部とを有するものである場合について代表的に説明したが、培養容器は、その全体がゲル部（ゲル材料）で構成されたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１００…培養システム
１０…培養容器
１…容器本体
２…ゲル部
３…蓋体
２０…検出手段
【図１】
2016220551.tif 000002
【図２】
2016220551.tif 000003