JP2979161B2

JP2979161B2 - 光応答性膜を備えたマイクロカプセル含有物とその物質拡散光制御方法

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Publication number: JP2979161B2
Application number: JP13290291A
Authority: JP
Inventors: 谷雅治塩
Original assignee: KASHIO KEISANKI KK
Current assignee: KASHIO KEISANKI KK
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1991-06-04
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH04355749A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明は、物質分子の拡散透過性
を光刺激によって制御可能な光応答性複合膜を用いたマ
イクロカプセル含有物とその物質拡散光制御方法に関
し、より詳細には、カプセル膜周面にグラフト重合した
高分子物質の光応答性を利用するマイクロカプセル含有
物とその物質拡散光制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその問題点】近年、物質の分子レベルでの
分離や選択透過機能を有する合成高分子膜が注目されて
おり、更に進んで、高分子膜の物質透過性を外部刺激に
よってコントロールできるものが提案されている。上述
の様な機能を高分子膜に付与する方法としては、合成高
分子膜を化学修飾したり何等かの複合化を図る方法が試
みられている。そして、機能のコントロール手段として
は、温度変化、光照射、超音波照射、電場、酸化還元、
ｐＨ変化等がある。具体的には、「ポリマー側鎖部に官
能基や異性化基を導入」したり、「高分子膜に２分子膜
を固定化」したり、「表面処理としてグラフトポリマー
を利用」したり、「高分子ゲルを利用」する等の方法が
ある。

【０００３】一方、マイクロカプセルに上記の様な物質
透過機能を付与する試みがある。ここで、マイクロカプ
セルとは、直径が数ミクロンから数百ミクロンの間の微
小な容器であり、インクや薬剤の包袋材として実用され
ている。この容器の内部に封じ込まれた物質は、容器を
構成するカプセル膜によって外部の環境から保護されて
いる。この様なマイクロカプセルのカプセル膜を高分子
膜で形成し、前述した機能性高分子膜の場合と同様に、
カプセル膜を化学修飾する方法で物質透過機能を付与す
る試みがなされている。例えば、２分子膜のラメラ層を
多孔質な高分子カプセル膜の中に形成したり、直鎖型ポ
リマーを高分子壁膜の表面にグラフト重合させることに
より、カプセル内相物質をカプセル外へ透過させる例が
ある。このカプセル内相物質の透過速度をコントロール
する手段としては、上記高分子膜の場合と同様に、温度
変化、光照射、超音波照射、電場、酸化還元、ｐＨ変化
等があり、これらを調整することにより上述した２分子
膜やグラフト・ポリマーは一種の分子バルブとして働く
ことが知られている。

【０００４】図１０に、カプセル外相ＯpのｐＨを調節
しカプセル膜Ｃfの物質透過性をコントロールするマイ
クロカプセルＭＣを模式的に示す。マイクロカプセルＭ
Ｃのカプセル膜Ｃfは多孔質高分子材料から成り、その
外周面にポリマーＧをグラフト重合してある。カプセル
膜Ｃfの内側（カプセル内相）と外側（カプセル外相）
には、夫々、液状物質Ｍi、Ｍoを配してある。

【０００５】マイクロカプセル含有物の環境ｐＨ、即ち
カプセル外相のｐＨを変化させると、各液状物質Ｍi，
Ｍoに対するカプセル膜Ｃfの透過性が増大し、元のｐＨ
に戻すと元の透過性に復帰することが知られている。こ
れは、グラフトポリマーの酸塩基解離度に依存すると考
えられている。例えば、グラフトポリマーがポリ４−ビ
ニルピリジン

【０００６】

【化１】

【０００７】の場合、カプセル外相が酸性（ｐＨ＜７）
のときには、側鎖部のピリジン基はプロトン化されて親
水的である。その結果、グラフトポリマーは側鎖間の静
電反発により図１０の〔ａ〕に示す様な伸びたコンホメ
ーションとなる。これにより、カプセル膜Ｃfがその細
孔部がグラフトポリマーＧにより塞がれないから高い物
質透過性を示す。

【０００８】一方、カプセル外相がアルカリ性（ｐＨ＞
８）のときには、側鎖部のピリジン基は中性で疎水性で
あるから、グラフトポリマーは図１０の〔ｂ〕に示す様
に収縮したコンホメーションとなる。これにより、カプ
セル膜Ｃfの細孔部がグラフトポリマーＧにより塞がれ
て物質透過性が低下する。

【０００９】上述の方法では、グラフト重合カプセル膜
の物質透過をｐＨ調節により制御するから、カプセル膜
の物質透過性を鋭敏に変化させることが難しい。その
為、グラフト重合マイクロカプセルの含有物を実用化
（例えば、記録装置の記録媒体等に応用）することが極
めて困難となる。又、ｐＨを変化させる手段も自ずと限
られてくるから、応用できる範囲が狭くなる。

【００１０】

【発明の目的】この発明は、物質の相互拡散を鋭敏且つ
緻密に制御でき応用範囲を広く確保可能なグラフト重合
マイクロカプセル含有物とその物質拡散光制御方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【発明の要点】この発明の要点は二点あり、その内の一
点は、上述した目的が、光の照射を受けて物質透過性を
変化させるカプセル膜から成るマイクロカプセルを含有
するマイクロカプセル含有物であって、前記カプセル膜
を多孔質材料から成る壁材の周面に光照射によって解離
しイオン化する部位を備える高分子物質をグラフト重合
して形成し、前記カプセル膜の内相と外相に互いに化学
反応可能なターゲット物質を夫々配し、前記カプセル膜
が特定波長の光の照射を受けて物質透過性を増大させ、
前記内外相の各ターゲット物質を相互に拡散させること
を特徴とする光応答性膜を備えたマイクロカプセル含有
物を提供することにより、達成される点である。

【００１２】この発明の要点の他の一点は、上述した目
的が、光の照射を受けて物質透過性を変化させるカプセ
ル膜から成るマイクロカプセルを含有し、前記カプセル
膜を多孔質材料から成る壁材の周面に光照射によって解
離しイオン化する部位を備える高分子物質をグラフト重
合して形成し、前記カプセル膜の内相と外相に互いに化
学反応可能なターゲット物質を夫々隔離して配し、特定
波長の光の照射を受けて前記カプセル膜が物質透過性を
増大し前記カプセル膜を介して前記ターゲット物質を相
互に拡散させる光応答性を備えたマイクロカプセル含有
物の物質拡散光制御方法であって、前記特定波長の光の
照射強度を調節し、前記ターゲット物質の相互拡散速度
を制御することを特徴とする光応答性膜を備えたマイク
ロカプセル含有物の物質拡散光制御方法を提供すること
により、達成される点である。

【００１３】

【発明の実施例】以下、この発明を第１実施例乃至第５
実施例に基づき具体的に説明する。＜第１実施例＞図１は、第１実施例としての光応答性高
分子マイクロカプセル含有物の構成とそのカプセル膜を
介した物質拡散を光照射により制御する方法（以下、物
質拡散光制御方法と言う）を実施する装置の概念を示す
模式的説明図である。マイクロカプセルＭＣのカプセル
膜Ｃfを構成する壁材１は、多孔質材料から成り、多数
の微細な細孔２を有している。本例では、壁材１の材料
として合成高分子材料を用い、多孔質なスポンジ状の壁
材１を形成してある。壁材１の膜厚は、数十ミクロン
（μｍ）〜数十ナノメートル（ｎｍ）程度に設定してあ
る。壁材１を形成する高分子材料としては、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリウレア、ポリスチレン、ポリビニールアル
コール等の一般的な高分子材料を好適に使用できる。

【００１４】壁材１の外周面には、光応答ポリマー３を
グラフト重合してある。光応答ポリマー３は、特定波長
の光照射を受けて解離しイオン化する感応基を側鎖部に
有する直鎖状ポリマーである。ところで、光照射を受け
てイオン解離する化合物は多く知られているが、解離し
たイオンが直ちに再結合してしまうものが多い。光応答
性ポリマー３の材料としては、解離生成したイオンの寿
命が充分に長い化合物が好適である。その様な材料とし
ては、例えば、

【００１５】

【化２】

【００１６】

【化３】

【００１７】等のトリフェニルメタン誘導体がある。図
２に、トリフェニルメタン誘導体を感応基として側鎖に
導入したグラフトポリマーの解離変化を示す。

【００１８】上述のグラフトポリマー３は疎水性である
から、安定状態においては、図１に示す様に外相（水
相）に向って伸びたコンホメーションをとらず、縮まっ
たコンホメーションをとって壁材１外周面に付着した状
態となる（図３の（ST1）参照）。この状態において
は、壁材１の細孔２（図１参照）がグラフトポリマー３
により塞がれてカプセル膜Ｃfの物質透過性が低くな
り、分子量の小さい物質に対しても充分な透過バリアー
性を持つことができる。

【００１９】図１において、マイクロカプセルＭＣの内
相には、ターゲット物質４とその補助的物質５を配して
ある。ターゲット物質４は、カプセル膜Ｃfを透過して
外相に拡散可能な物質であり、例えば発色能を有する染
料前駆体等がこれに相当する。補助的物質５はターゲッ
ト物質４の化学的性質を調整する物質である。ターゲッ
ト物質４が例えば染料前駆体のロイコ染料である場合、
補助的物質５としては、ロイコ染料を溶解・分散させる
為の溶媒である蒸留水やベンゼン、トルエン、アルキル
ナフタレン、ビフェニル類、パラフィン類等の有機溶剤
が好適である。この他、カプセル内相の溶液に適切な粘
性を付与する為、市販の各種ワックスや樹脂ポリマーを
混入してある。この様な補助的物質５は、カプセル膜Ｃ
fの細孔２を透過できない程度に大きい分子量のものを
選定するのが良い。又、ターゲット物質４が固体である
ときは、これを溶解するための溶媒も補助的物質５とな
る。

【００２０】以上の様に、マイクロカプセルＭＣは、互
いに化学反応可能なターゲット物質の一方のターゲット
物質４とその補助的物質５及びその他の物質（カプセル
内相物質）を混合し、カプセル膜Ｃfの内相に封入した
構成となっている。

【００２１】ここで、上述したマイクロカプセルＭＣの
製造方法について説明する。先ず、殻状をなす壁材内に
ターゲット物質を含むカプセル内相物質を内包したマイ
クロカプセル中間体を製造する。この中間体製造方法と
しては、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ（インサイチュ）
重合法、コア・セルベーション法等が利用できる。

【００２２】次に、エチレングリコールジメタクリレー
トを水及びエタノール溶液中に溶かし、この溶液中に上
述のマイクロカプセル中間体を投入する。これに重合開
始剤を加えて加熱し、カプセル壁を構成する高分子物質
の外周面にビニル基を導入する。

【００２３】次いで、加熱した水溶液中で、トリフェニ
ルメタンのロイコ体を含むビニル誘導体とその他のビニ
ルモノマーやエチレンを、ラジカル開始剤により上述の
マイクロカプセル中間体の外周面に重合させる。これに
より、カプセル壁外周面に導入されているビニル基から
グラフトポリマーが延出形成される。この後、そのマイ
クロカプセルを抽出・洗浄すれば、本例のグラフト重合
マイクロカプセルが完成する。

【００２４】図１において、マイクロカプセルＭＣの外
相には、他方のターゲット物質６とその補助的物質７を
配してある。ターゲット物質６は、内相の各ターゲット
物質４と化学反応を起こすことが可能な物質である。例
えば、内相のターゲット物質４が染料前駆体である場
合、外相のターゲット物質６は、カプセル内相の染料前
駆体と均一に化学反応を起こして発色可能な顕色剤とな
る。補助的物質７は、内相の補助的物質５と同様にター
ゲット物質６の物性を調整する為の補助的物質である。
このターゲット物質６と補助的物質７を混合・分散させ
た溶液中に、上述の様にして製造したマイクロカプセル
ＭＣを投入し、本例のマイクロカプセル含有物を構成し
てある。

【００２５】上述の様な構成のマイクロカプセル含有物
を透明の容器８に投入し、この容器８外には、光源９を
配置してある。光源９は、グラフトポリマー３の側鎖部
分に導入されている光感応基を励起させる波長がνの成
分光を含む光Ｒを照射する。この光Ｒの照射を調節する
ことにより、後述する様にカプセル膜ｃfの物質透過性
を制御できる。グラフトポリマー３の光感応基がトリフ
ェニルメタンの誘導体の場合、それを励起させる波長ν
は紫外領域となるから、光源９は紫外線光源となる。

【００２６】次に、上述の様に構成したマイクロカプセ
ル含有物における物質拡散光制御動作を図３に基づき説
明する。図３において、透明の容器８中には、一方のタ
ーゲット物質４を内包するマイクロカプセルＭＣと他方
のターゲット物質６及びその補助的物質等を混合して成
る本例のマイクロカプセル含有物が投入されている。熱
的に安定した初期状態段階（ST1）では、図１０の
〔ｂ〕に示す様に、カプセル膜Ｃf外周面に重合植設し
てあるグラフトポリマー３が疎水性を示す安定状態にあ
る。従って、グラフトポリマー３は、外相（水）に親和
せずに縮んだコンホメーションをとり、壁材１の外周面
に付着して細孔（図１参照）を塞いでいる。その結果、
カプセル膜Ｃfの物質透過性が低く、カプセル内、外相
の各ターゲット物質４，６がカプセル膜Ｃfにより隔離
された状態となっている。

【００２７】初期状態にあるマイクロカプセル含有物に
対し、光Ｒを、図１に示す透明容器８外に設置してある
光源９により照射する（ST2）。光Ｒは波長がνのスペ
クトル成分光を含む光であり、グラフトポリマー３の光
感応基がその波長がνの成分光を吸収して励起状態とな
り、解離してイオン化する。生成したイオンのうち、ポ
リマーから解離した方のイオン、例えばグラフトポリマ
ー３がトリフェニルメタン誘導体（化２又は化３参照）
の場合はＯＨ(-)又はＣＮ(-)等のアニオン、が溶媒（外
相液）中に分散する。これにより、グラフトポリマー３
にはトリフェニルメタンカチオンが残り、このカチオン
同士の静電的な反発力により、グラフトポリマー３が図
１に示す様な放射状に伸びるコンホメーションをとる。
その結果、カプセル膜Ｃfの細孔２を塞ぐ障害物がなく
なり、カプセル内、外相の各ターゲット物質４，６が細
孔２を通じてカプセル膜Ｃfを透過し易くなる。即ち、
カプセル膜Ｃfの物質透過性が増大する。

【００２８】ここで、光照射の強度若しくは時間の制御
により、実際に光解離を起こす感応基分子の量を制御す
ることが可能である。即ち、光Ｒの強度や照射時間を制
御することにより、グラフトポリマー３の解離度合いに
基づくカプセル膜Ｃfの物質透過性を制御することがで
きる。これにより、後述する様に、カプセル内、外相の
各ターゲット物質４，６のカプセル膜Ｃfを介する相互
拡散速度を制御することができる。

【００２９】図３において、光Ｒの照射を開始した後、
この光照射を継続すると、カプセル膜Ｃfの物質透過性
が高くなり、カプセル内外相の各ターゲット物質４，６
が相互に拡散し始める（ST3）。そして、時間の経過と
共に、相互に拡散するターゲット物質４，６の量が多く
なる（ST4）。内、外相の各ターゲット物質４，６が夫
々染料前駆体と顕色剤である場合は、両者が互いに混じ
り合って発色反応が開始される。

【００３０】内、外相の各ターゲット物質４，６の拡散
量は、カプセル膜を透過する分子のサイズやカプセル内
外の圧力値等によって異なるが、上述した様にグラフト
ポリマー３の解離度合いによっても異なる。従って、光
照射の強度又は時間を変えることによってターゲット物
質の相互拡散速度から延いてはターゲット物質４，６が
混合されて起きる化学反応の速度をも制御することがで
きる。図３では、光Ｒを強く照射した場合を上段に、弱
く照射した場合を下段に夫々示し、同一段階における状
態を上下に並べ対比してある。これから、物質相互拡散
の進行段階（ST4）では、上段の光を強照射した場合の
方が相互に拡散したターゲット物質の量が多くなってい
ることが分かる。

【００３１】マイクロカプセル含有物の物質相互拡散が
所望の度合いまで進行したら、光Ｒの照射を停止する
（ST5）。これにより、光解離したイオンが再結合して
安定化し、グラフトポリマー３が静電的な反発力を失っ
て元のカプセル膜Ｃfに付着したコンホメーションに戻
る。その結果、カプセル膜Ｃfの細孔がグラフトポリマ
ー３によって塞がれて物質透過性が低くなり、ターゲッ
ト物質４，６の相互拡散が阻止される。

【００３２】以上の様に、本例のマイクロカプセル含有
物とその物質拡散光制御方法は、光の照射時間或いは照
射強度を制御するだけで物質の相互拡散を精緻に制御す
ることができ、広い範囲に実用化することが可能であ
る。

【００３３】＜第２実施例＞図４は、第２実施例として
のマイクロカプセル含有物の構成とその物質拡散光制御
方法を実施する装置の概念を示す模式的説明図である。
尚、上記実施例と同一の構成要素については、同一の符
号を付してその説明を省略する。

【００３４】本例では、カプセル壁材１の内周面にグラ
フトポリマー３を重合植設してマイクロカプセルＭＣ′
を形成してある。その他の構成は、第１実施例と同一で
ある。この様にマイクロカプセルＭＣ′のグラフトポリ
マー３を壁材１の内周面に植設することにより、カプセ
ル外相を固体系とした場合も液体系の場合と同様の光応
答物質拡散効果を得ることができる。カプセル外相が固
相である場合、第１実施例の様にグラフトポリマー３を
壁材１の外周面に植設すれば、グラフトポリマー３が光
解離しても、固体系外相に規制されて図１に示す様に放
射状に充分に伸びることができない。従って、光Ｒを照
射してもカプセル膜Ｃfの物質透過性が鋭敏に増大しな
い。これに対し、本例の様にグラフトポリマー３を壁材
１の内周面に植設すれば、外相が固体系であってもカプ
セル内相が液体系であれば、グラフトポリマー３が図４
に示す様に光解離しカプセル中心に向って充分に伸びる
ことができる。従って、外相が固体系の場合も、第１実
施例の場合と同様の鋭敏な光応答性物質透過効果を得る
ことができる。

【００３５】次に、本例のマイクロカプセルＭＣ′の製
造方法について説明する。先ず、殻状をなす壁材内にタ
ーゲット物質及びエチレングリコールジメタクリレート
の水／エタノール溶液を含むマイクロカプセル中間体を
製造する。この中間体製造方法としては、界面重合法、
ｉｎ−ｓｉｔｕ（インサイチュ）重合法、コア・セルベ
ーション法等が利用できる。

【００３６】次に、上述のマイクロカプセル中間体を水
溶液中に投入し、これに重合開始剤を加えて加熱し、カ
プセル壁を構成する高分子物質の内周面にビニル基を導
入する。

【００３７】次いで、カプセルを水溶液中で充分に透析
した後、トリフェニルメタンのロイコ体を含むビニル誘
導体とその他のビニルモノマーやエチレンの水溶液中に
そのカプセルを移し、これらの物質をカプセル内相に拡
散させる。

【００３８】次に、得られたカプセルを水溶液中にお
き、ラジカル開始剤により重合させる。これにより、カ
プセル壁内周面に導入されているビニル基からグラフト
ポリマーが延出形成される。この後、そのマイクロカプ
セルを抽出・洗浄すれば、本例のグラフト重合マイクロ
カプセルが完成する。

【００３９】上述したマイクロカプセル含有物の物質拡
散光制御方法の手順は、図５に示す様に、図３に示す第
１実施例の物質拡散光制御方法と同一である。この場
合、壁材１の内周面に植設したグラフトポリマー３がカ
プセル中心に向けて伸びる点だけが異なる。

【００４０】＜第３実施例＞本例のマイクロカプセル含
有物は、図６に示す様に、３種類のマイクロカプセルＭ
Ｃ1，ＭＣ2，ＭＣ3を含有している。尚、含有するマイ
クロカプセルＭＣの種類は複数種類とし、従って４種類
以上でもよい。而して、これら３種類のマイクロカプセ
ルＭＣ1，ＭＣ2，ＭＣ3の光応答性、即ち、各カプセル
膜Ｃf1，Ｃf2，Ｃf3の物質透過性が変化する照射光の各
波長を異ならせてある。各カプセル膜の応答光波長を異
ならせる為、各カプセル壁材１の外周面に植設したグラ
フトポリマー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの光応答性を異な
らせてある。即ち、各グラフトポリマー１０ａ，１０
ｂ，１０ｃに、解離する際の照射光の波長が互いに異な
る光解離基を夫々導入してある。

【００４１】マイクロカプセルＭＣ1，ＭＣ2，ＭＣ3の
各内相には、夫々、異なる種類の一方のターゲット物質
１１ａ，１１ｂ，１１ｃと同一の補助的物質１２を配し
てある。そして、これらマイクロカプセルＭＣ1，ＭＣ
2，ＭＣ3の外相には、各カプセル内相のターゲット物質
１１ａ，１１ｂ，１１ｃと化学反応可能な他方のターゲ
ット物質１３とその補助的物質１４を配してある。尚、
各カプセル膜Ｃf1，Ｃf2，Ｃf3を構成する壁材、カプセ
ル内、外相の各補助的物質１２、１４に用いる各具体的
物質としては、第１実施例で挙げた物質で好適なものを
選定して用いることができる。

【００４２】上述の様な構成のマイクロカプセル含有物
を透明の容器１５に投入し、この容器１５外には、３個
の光源１６ａ，１６ｂ，１６ｃを夫々配置してある。各
光源１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カプセル膜Ｃf1，Ｃf
2，Ｃf3の各グラフトポリマー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
を夫々励起させる波長νa，νb，νcの各成分光を含む
光Ｒa，Ｒb，Ｒcを夫々照射する。

【００４３】次に、上述の様な構成のマイクロカプセル
含有物における物質拡散光制御方法について説明する。
図７は、上述の３種類の光を同時に照射し、且つ、光Ｒ
a，Ｒb，Ｒcの照射強度を変えた場合の物質拡散動作を
段階的に示す模式的説明図である。この様に光Ｒの照射
強度を制御することにより、グラフトポリマー１０中に
導入した光解離基の内の実際に解離する基の量を制御す
ることができる。従って、照射光の強度を制御すること
により、各マイクロカプセルのグラフトポリマー１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの解離度合いに基づく各カプセル膜
Ｃf1，Ｃf2，Ｃf3の物質透過性から、カプセル内、外相
の各ターゲット物質１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１２の
相互拡散速度を精緻且つ容易に制御することができる。
本例では、グラフトポリマー１０ｃが感応しカプセル膜
Ｃf3の物質透過性を制御する光Ｒcの強度を最も強く、
同様にしてカプセル膜Ｃf2の物質透過性を制御する光Ｒ
bの強度を最も弱く設定してある。

【００４４】初期状態（ST1）のマイクロカプセル含有
物に対し、光Ｒa，Ｒb，Ｒcの照射を開始し（ST2）、こ
の光照射操作を継続する。これにより、マイクロカプセ
ルＭＣ1，ＭＣ2，ＭＣ3の各カプセル膜Ｃf1，Ｃf2，Ｃf
3の物質透過性が増大し、各カプセル内相のターゲット
物質１１ａ，１１ｂ，１１ｃと外相のターゲット物質１
３が各カプセル膜Ｃf1，Ｃf2，Ｃf3を透過して互いに拡
散し始める（ST3）。

【００４５】光照射を継続すると、時間の経過と共にカ
プセル内、外相の各ターゲット物質１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ及び１３の相互に拡散した分子の量が増してゆく
（ST4）。この際の各マイクロカプセルＭＣ1，ＭＣ2，
ＭＣ3における相互拡散物質分子量は、光Ｒa，Ｒb，Ｒc
の照射強度に対応して異なり、照射強度を最も強くした
光Ｒcに応答するマイクロカプセルＭＣ3に係わる物質相
互拡散量が最も多く、光Ｒ2に応答するマイクロカプセ
ルＭＣ2に係わる物質相互拡散量が最も少ない。カプセ
ル内外相の各ターゲット物質１１ａ，１１ｂ，１１ｃと
１３の相互拡散が夫々の速度で所望の度合いまで進行し
たら、光Ｒa，Ｒb，Ｒcの照射を停止する。これによ
り、マイクロカプセルＭＣ1，ＭＣ2，ＭＣ3の各グラフ
トポリマー１０ａ，１０ｂ，１０ｃの解離したイオンが
再結合してゆき、各グラフトポリマー１０ａ，１０ｂ，
１０ｃが静電的な反発力を失って、壁材外周面に付着し
た元のコンホメーションに戻る。その結果、各カプセル
膜Ｃf1，Ｃf2，Ｃf3の細孔が塞がれて物質透過性が初期
状態と同程度に低下し、カプセル内、外相の各ターゲッ
ト物質１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１３の相互拡散が阻
止される（ST5）。この様にして、所望の度合いに各タ
ーゲット物質を相互拡散させたマイクロカプセル含有物
を容易且つ正確に得ることができる。

【００４６】＜第４実施例＞図８は、第４実施例として
のマイクロカプセル含有物の構成とその物質拡散光制御
方法を実施する装置の概念を示す模式的説明図である。
本例では、複数種類のマイクロカプセルＭＣ′1，Ｍ
Ｃ′2，ＭＣ′3の各壁材１内周面にグラフトポリマー１
０ａ，１０ｂ，１０ｃを夫々重合植設してある。その他
の構成は、第３実施例と同様である。

【００４７】本例の物質拡散光制御方法による場合も、
第３実施例と同様にグラフトポリマー１０ａ，１０ｂ，
１０ｃが夫々感応する互いに波長の異なる３種類の光Ｒ
a，Ｒb，Ｒcの照射強度を個々に制御することにより、
各マイクロカプセルＭＣ′1，ＭＣ′2，ＭＣ′3におけ
る物質の相互拡散を精緻に選択制御することができる。

【００４８】＜第５実施例＞本例は、カプセル内の粘度
調整物質として、環境温度の上昇と共に粘度が急激に低
下するポリマーレジンやワックスを用いものである。そ
して、その粘度調整物質の粘度が急激に低下する温度を
常温より高いレベルに設定する。図９では、第１実施例
のマイクロカプセルＭＣの内相に粘度調整物質を配した
場合を示してある。尚、本例の構成は、第１実施例に限
らず、第２乃至第４実施例にも夫々適用することができ
る。又、カプセル内相に限らず、カプセル外相に同様の
粘度調整物質を配してもよい。

【００４９】図９において、通常の環境温度の下（ST1
からST2）では、カプセル内相の粘度が高い為、そこに
含まれているターゲット物質４が外相へ極めて拡散し難
く、又、外相に含まれているターゲット物質６も粘度の
高い内相へ極めて拡散し難い状態となっている。この
為、カプセル内、外相の各ターゲット物質４，６は、第
１乃至第４実施例の場合より確実に分離される。よっ
て、光を照射しない初期段階（ST1）にカプセル膜Ｃfを
物質分子が微量透過する“漏れ”による物質拡散を、よ
り完全に防止することができる。

【００５０】光Ｒを照射（ST2）した後、マイクロカプ
セル含有物を上述した粘度調整物質の粘度が低下する温
度以上に加熱する（ST3）。これにより、カプセル内相
に含まれている粘度調整物質の粘度が急激に低下する。
その結果、内相のターゲット物質４と外相のターゲット
物質６が第１実施例と同様に互いに拡散し始める。そし
て、内、外相ターゲット物質４，６の相互拡散が所望の
度合いまで進行したら（ST4）、光Ｒの照射を停止し、
且つ温度を初期状態（ST1）と同温度に低下させる（ST
5）。これにより、マイクロカプセル含有物の状態が初
期状態（ST1）に復帰して物質の相互拡散が阻止され
る。即ち、カプセル内相が元の高粘度となって物質の拡
散移動を抑制する。尚、温度低下と光照射の停止の何れ
かを実施するだけでも物質の相互拡散は阻止できる。

【００５１】以上の様に、本例によれば、光だけでなく
温度によっても物質の相互拡散を容易に制御でき、且
つ、初期段階における物質分子の“漏れ”透過をより完
全に防止できる利点が得られる。

【００５２】以上、この発明を５通りの実施例に基づき
詳細に説明したが、この発明は、これらの特定の実施例
等に限定されるものではなく、この発明の技術的範囲に
おいて種々の変形が可能であることは勿論である。例え
ば、第３実施例では、光応答性が異なる複数種類のマイ
クロカプセルに夫々異なるターゲット物質を配したが、
異なる種類のマイクロカプセルに同一のターゲット物質
を配してもよい。即ち、図６において、マイクロカプセ
ルＭＣ1とマイクロカプセルＭＣ2の各内相に同一ターゲ
ット物質１１ａを配してもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明した様に、この発明に
よれば、多孔質材料で形成したカプセル壁材の周面に光
に感応して解離するグラフトポリマーを重合植設し、光
の照射に応じて物質透過性を変化させる光応答性カプセ
ル膜を構成し、このカプセル膜の内相と外相に化学的に
反応可能なターゲット物質を隔離存在させてマイクロカ
プセル含有物を構成することにより、このマイクロカプ
セル含有物に対してグラフトポリマーを解離可能な特定
波長の光を照射するだけで内外相各ターゲット物質の相
互拡散の度合いを容易且つ緻密に制御することができ
る。そして、照射光の強度を調節することにより、内外
相のターゲット物質がカプセル膜を透過する透過拡散速
度から延いてはターゲット物質が起こす化学反応の進行
度合いをより緻密に制御することが可能となる。この場
合、上記特定波長以外の波長の光ではグラフトポリマー
が解離せず、従ってカプセル膜の物質透過性が変化しな
いので、例えば通常光の照明下においても物質の相互拡
散を緻密に制御でき、実用上極めて好都合である。又、
光照射はパルス光を照射する程度の極めて短い時間で十
分であるから、物質相互拡散の高速光制御が可能とな
り、この発明を適用できる用途が広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例としてのマイクロカプセ
ル含有物の構成とその物質拡散光制御方法を実施する装
置の概念を示す模式的説明図である。

【図２】上記マイクロカプセル含有物におけるグラフト
ポリマーの解離反応を示す説明図である。

【図３】上記マイクロカプセル含有物を用いる物質拡散
光制御方法の一例を示す模式的説明図である。

【図４】この発明の第２実施例としてのマイクロカプセ
ル含有物とその物質拡散光制御方法を実施する装置の概
念を示す模式的説明図である。

【図５】上記第２実施例の物質拡散光制御方法を示す模
式的説明図である。

【図６】この発明の第３実施例としてのマイクロカプセ
ル含有物とそれを用いる物質拡散光制御方法を実施する
装置の概念を示す模式的説明図である。

【図７】上記第３実施例の物質拡散光制御方法を示す模
式的説明図である。

【図８】この発明の第４実施例としてのマイクロカプセ
ル含有物とそれを用いる物質拡散光制御方法を示す模式
的説明図である。

【図９】この発明の第５実施例としての物質拡散光制御
方法を示す模式的説明図である。

【図１０】グラフトポリマーを重合したマイクロカプセ
ルの物質透過性の変化を示す模式的説明図である。

【符号の説明】

１壁材２細孔３，１０ａ，１０ｂ，１０ｃグラフトポリマー４，１１ａ，１１ｂ，１１ｃターゲット物質（内相）５，７，１２，１４補助的物質６，１３ターゲット物質（外相）８，１５容器９，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ光源Ｃf，Ｃf1，Ｃf2，Ｃf3 カプセル膜ＭＣ，ＭＣ′，ＭＣ1，ＭＣ2，ＭＣ3 ＭＣ′1，ＭＣ′2，ＭＣ′3 マイクロカプセルＲ，Ｒa，Ｒb，Ｒc 光Ｒ2，Ｒ2a，Ｒ2b，Ｒ2c 第２の光

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光の照射を受けて物質透過性を変化させ
るカプセル膜から成るマイクロカプセルを含有するマイ
クロカプセル含有物であって、前記カプセル膜を、多孔
質材料から成る壁材の周面に光照射によって解離しイオ
ン化する部位を備える高分子物質をグラフト重合して形
成し、前記カプセル膜の内相と外相に互いに化学反応可
能なターゲット物質を夫々配し、前記カプセル膜が特定
波長の光の照射を受けて物質透過性を増大させ、前記内
外相の各ターゲット物質を相互に拡散させることを特徴
とする光応答性膜を備えたマイクロカプセル含有物。
【請求項２】前記壁材の外周面に前記高分子物質をグ
ラフト重合する請求項１記載のマイクロカプセル含有
物。
【請求項３】前記壁材の内周面に前記高分子物質をグ
ラフト重合する請求項１記載のマイクロカプセル含有
物。
【請求項４】前記カプセル膜の応答する前記特定波長
が互いに異なる複数種類のマイクロカプセルを含有する
請求項１乃至３記載のマイクロカプセル含有物。
【請求項５】温度の上昇と共に粘度が急激に低下する
物質を前記マイクロカプセルの内相又は外相に添加する
請求項１乃至４記載のマイクロカプセル含有物。
【請求項６】光の照射を受けて物質透過性を変化させ
るカプセル膜から成るマイクロカプセルを含有し、前記
カプセル膜を、多孔質材料から成る壁材の周面に光照射
によって解離しイオン化する部位を備える高分子物質を
グラフト重合して形成し、前記カプセル膜の内相と外相
に互いに化学反応可能なターゲット物質を夫々隔離して
配し、特定波長の光の照射を受けて前記カプセル膜が物
質透過性を増大し前記カプセル膜を介して前記ターゲッ
ト物質を相互に拡散させる光応答性を備えたマイクロカ
プセル含有物の物質拡散光制御方法であって、前記特定
波長の光の照射強度を調節し、前記ターゲット物質の相
互拡散速度を制御することを特徴とする光応答性膜を備
えたマイクロカプセル含有物の物質拡散光制御方法。
【請求項７】前記壁材の外周面に前記高分子物質をグ
ラフト重合する請求項６記載の物質拡散光制御方法。
【請求項８】前記壁材の内周面に前記高分子物質をグ
ラフト重合する請求項６記載の物質拡散光制御方法。
【請求項９】前記カプセル膜の応答する前記特定波長
が互いに異なる複数種類のマイクロカプセルを含有する
マイクロカプセル含有物を用いる請求項６乃至８記載の
物質拡散光制御方法。
【請求項１０】温度の上昇と共に粘度が急激に低下す
る物質を各前記マイクロカプセルの内相又は外相に添加
する請求項６乃至９記載の物質拡散光制御方法。