JP2979164B2 - 光応答性マイクロカプセル含有物およびその物質拡散光制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光刺激によって物質分
子の拡散透過性を制御する膜透過制御マイクロカプセル
系に関する。

【０００２】

【従来の技術】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きており、
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。このような
機能を高分子膜に付与する方法としては、合成高分子膜
を化学修飾するなど、複合化を図る方法が試みられてお
り、機能をコントロールする手段としては、温度変化、
光照射、超音波照射、電場、酸化還元、ｐＨ変化等が用
いられている。具体的には、ポリマー側鎖部に官能基や
異性化基を導入する、高分子膜に２分子膜を固定化す
る、表面処理としてグラフトポリマーを利用する、また
は高分子ゲルを利用するなどの方法が挙げられる。

【０００３】一方、マイクロカプセルに上記のような物
質透過機能を付与することが試みられている。マイクロ
カプセルは、直径が数μｍから数百μｍ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化されてい
る。このマイクロカプセルの内部に封じ込まれた物質
は、容器を構成するマイクロカプセル膜によって外部の
環境から保護されている。このようなマイクロカプセル
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、マイクロ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、二
分子膜のラメラ層を多孔質な高分子マイクロカプセル膜
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、マイクロカプセル内
相物質をマイクロカプセル外へ透過させる例がある。こ
のマイクロ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
等が挙げられる。これらを調整することによって、上述
した二分子膜やグラフト・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１２に、光照射によって物質透過性をコ
ントロールするマイクロカプセルの一例を模式的に示
す。マイクロカプセル４０のマイクロカプセル膜４３
は、多孔質分子材料から成るマイクロカプセル壁部４１
と、このマイクロカプセル壁部内の細孔部４２とを含
む。この細孔部４２には、ラメラ層をなす二分子膜４４
が埋め込まれている。細孔部４２の部分拡大図１３に示
すように、二分子膜４４は、両親媒性化合物からなり、
その中にアゾベンゼン基を含む脂質を光異性化物質４５
として混在させてある。マイクロカプセル４０の内側
（マイクロカプセル内相）と外側（マイクロカプセル外
相）には、夫々、液状物質４６及び４７が配されてい
る。

【０００５】上述のような構成のマイクロカプセル含有
物に、紫外線を照射した場合、マイクロカプセル膜４３
の物質透過性は増大し、紫外線を含まない可視光線を照
射した場合には、元の物質透過性に戻ることが知られて
いる。これは、紫外線照射によって、二分子膜４４に分
散会合させた光異性化物質４５中のアゾベンゼン基が直
線的なトランス状態から屈曲したシス状態に変化し、分
子が整然と並んだ秩序的な二分子膜４４の膜構造を乱す
為と考えられる。可視光線の照射によって、シス状態の
アゾベンゼン基は元のトランス状態に戻り、二分子膜４
４は秩序的な膜構造を取り戻す。

【０００６】なお、アゾベンゼン基を、二分子膜４４部
分ではなく、マイクロカプセル膜の壁部４１に共有結合
により組み込んだ場合は、上述と同様に紫外線と可視光
線を照射しても、物質透過性は殆ど変化しない。このこ
とから、光異性化分子４５は、流動性のある二分子膜４
４部分に存在することが必要とされている。

【０００７】このようなマイクロカプセルは、界面重合
法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、コア・セルベーション法な
どの公知の技術により製造されたマイクロカプセル壁の
細孔部分に、二分子累積膜を吸着させる処理を行なって
得られる。

【０００８】しかし、上述のようなマイクロカプセル
は、細孔部にしか光異性化物質が存在しないので、光の
入射量に対する光異性化量が小さいことから、光応答の
感度が低く、物質透過性を制御しにくいという問題があ
った。

【０００９】ところで、前述の二分子膜などのイオン性
界面や、イオン性両親媒性物質のミセルにおいては、数
百オングストロームにおよぶ電気二重層が形成され、大
きな電位勾配を有した静電場となっている。このような
界面に光励起されやすいドナー分子とアクセプター分子
とを吸着させた系においては、通常の溶液系とは異なっ
てアクセプター／ドナー間の逆電子移動が抑制されるこ
とが知られており、この逆電子移動が抑制される結果と
して、いくつかの興味深い現象が報告されている。

【００１０】そのひとつとして、アニオン性界面に形成
された一群のアクセプター間での電子リレー共鳴による
連鎖的シス−トランス異性化反応があげられ、図１４に
この一例を示す。

【００１１】図１４（ａ）に示すように、アニオン性両
親媒性分子Ｓ^- 界面に、ドナー分子Ｄ⁺ と、シス−トラ
ンス異性を起こすアクセプター分子Ａ⁺ とが吸着してい
る。このとき、アクセプター分子Ａ⁺ は、シス状態であ
る。このドナー分子に可視光を照射することによって、
一光子吸収したドナー分子Ｄ⁺ が励起して励起種Ｄ^* が
生成する。

【００１２】続いて、図１４（ｂ）に示すように、励起
種Ｄ^* からアクセプター分子Ａ⁺ へ一電子移動が行なわ
れた後、一群のシス状態のアクセプターの間で電子の受
け渡しが順次リレー的に行なわれる。すなわち、シス状
態のアクセプター分子Ａ⁺ は、一旦電子を受けとって中
間過程 ・Ａとなり、次に隣接するシス状態のアクセプタ
ー分子に電子を渡す（酸化）過程において、トランス状
態に立体異性を起こす。

【００１３】最終的には、図１４（ｃ）に示すように、
全てのアクセプター分子はトランス状態となる。つま
り、一光子の吸収がトリガーとなって、多数のアクセプ
ター分子が連鎖的にシス状態からトランス状態への異性
化を行なうことになる。

【００１４】実際のアニオン性界面として、ミセル系・
エマエルジョン系・二分子膜系・コロイド・シリカ系・
高分子電解質膜系において、これらの事実が確認されて
おり、現状では１００〜２５０程度の量子効率が得られ
ている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連鎖的電子
リレーによる光異性化物質のトランス異性化を利用し
て、感度が高く、内外相物質の相互拡散を簡単かつ精密
に制御できるマイクロカプセル含有物およびその物質拡
散制御方法を提供することを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するために、本発明では、（１）高分子電解質化合物
によってマイクロカプセルを形成し、（２）高分子電解
質化合物としてアニオン性の化合物を用い、

【００１７】（３）高分子電解質膜のアニオン性界面
に、特定波長の光を吸収して電子を放出する電子供与性
物質（ドナー）と、シス−トランス光異性化する電子受
容性物質（アクセプター）とを吸着させ、（４）マイク
ロカプセルの内外相に、相互拡散あるいは互いに化学反
応可能なターゲット物質を隔離して配するという基本構
成をとっている。

【００１８】すなわち、本発明によれば、本発明の光応
答性マイクロカプセル含有物は、アニオン性高分子電解
質膜で形成されたマイクロカプセル本体と、前記高分子
電解質膜のアニオン性界面にこれを実質的に覆うように
吸着されたシス−トランス異性化する電子受容性物質か
らなる光応答性バルブ膜と、該光応答性バルブ膜内に共
存して前記アニオン性界面に吸着され、特定波長の励起
光の照射によって電子を放出する電子供与性物質とを包
含するマイクロカプセルを含有し、その内相と外相に互
いに反応し得るターゲット物質が配されている。

【００１９】前記電子受容性物質は、前記励起光の波長
とは異なる波長の光照射によりトランス体からシス体へ
異性化する。この異性化により、光応答性バルブ膜は緻
密な分子集合状態にある閉状態から乱れた分子集合状態
にある開状態へ切り換わる。また、前記電子受容性物質
は、少なくとも前記励起光の照射による前記電子供与性
物質と前記電子受容性物質間での連鎖的な電子リレーに
よってシス体からトランス体へ異性化し、これにより光
応答性バルブ膜が開状態から閉状態へ切り換わる。

【００２０】前記電子受容性物質のこのようなシス−ト
ランス異性化に基づく前記光応答性バルブ膜の前記開閉
状態の切り替えにより前記高分子電解質膜を通るターゲ
ット物質の透過が増減し、内外相の各前記ターゲット物
質の相互拡散による化学反応が制御される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面を参照しながら、実施例
に基づき具体的に説明する。全図中、同一符号は同一物
を示す。 ＜第１の実施例＞

【００２２】図１には、第１の実施例による光応答性マ
イクロカプセル含有物が模式的に示されている。図１に
示されるように、第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物は、マイクロカプセル１１と、このマイ
クロカプセル１１を分散させている分散媒２１とを含
み、マイクロカプセル１１の内相には、第１のターゲッ
ト物質１２が溶媒１８中に存在し、マイクロカプセル外
相を構成する分散媒２１には、マイクロカプセル１１の
内相の第１のターゲット物質１２と化学反応し得る第２
のターゲット物質１９が存在する。

【００２３】マイクロカプセル１１は、高分子電解質膜
からなるマイクロカプセル本体１３を包含する。アニオ
ン性高分子電解質膜１３は、マイクロカプセルの壁材で
あって、その膜厚は、通常数十μｍから数百ｎｍの範囲
である。このマイクロカプセル壁の材料としては、高分
子カルボン酸、高分子スルホン酸などの高分子アニオン
化合物を用いることができる。このような高分子アニオ
ン化合物を重合により形成するモノマーの一例を下記化
１〜化４に示すが、これらに限定されるものではない。

【００２４】

【化１】

【００２５】

【化２】

【００２６】

【化３】

【００２７】

【化４】

【００２８】なお、高分子アニオンは、溶媒中でイオン
解離して界面には厚さ数百オングストロームにおよぶ電
気二重層が形成されており、大きな電位勾配を有した静
電場を有している。

【００２９】マイクロカプセル本体（高分子電解質膜）
１３の外表面（アニオン性界面）には、シス−トランス
光異性化物質１４が吸着されている。シス−トランス光
異性化物質１４は、特定の波長の光を吸収して分子内の
結合様式あるいは電子状態に変化を生じ、最終的に分子
の立体構造が変化する物質である。この分子立体構造の
変化を、スチルベンを例にあげて、図１５に示す。図１
５（ａ）は、スチルベンのトランス状態を表わし、この
ときはσ結合とπ結合による二重結合を有している。こ
の分子は、紫外線を吸収して図１５（ｂ）に示すように
ππ^* 遷移し、反結合状態に転じた２つの電子の反発に
より分子平面が図１５（ｃ）に示すようにねじれ、エネ
ルギーの高いシス状態になる。また、可視光照射又は暗
所にて加熱することによって、このシス状態からエネル
ギーの低いトランス状態に戻る。

【００３０】このようなシス−トランス光異性化物質と
して、アゾベンゼンやスチルベンの各種誘導体が知られ
ているが、本発明においては、シス−トランス光異性化
物質１４はアニオン性高分子膜界面で電子リレーを行な
うアクセプター及びメディエーターとしても機能するも
のであるから、カチオン性のものを用いることが有用で
あり、特にピリジニウムイオン部位を含むもの、例え
ば、Ｎ−メチル−４−（β−スチリル）ピリジニウムイ
オンなどが好ましい。そのようなシス−トランス光異性
化物質１４の具体例を下記化５〜化７に示すが、本発明
はこれらに限定されるものではない。

【００３１】

【化５】

【００３２】

【化６】

【００３３】

【化７】

【００３４】カチオン性のシス−トランス光異性化物質
１４は、マイクロカプセル本体１３を構成する高分子電
解質膜のナトリウムなどのカチオンイオンと１対１で交
換され、マイクロカプセル本体１３の界面にこれを全面
的に覆って吸着される。

【００３５】マイクロカプセル本体１３の界面には、さ
らに、ドナー分子１５が吸着されている。ドナー分子１
５は、特定波長の吸収によって電子放出する物質であ
り、可視光照射によって励起され、電子供与性になる色
素を好ましく用いることができる。例えば、ルテニウム
トリスビピリジル錯体や、ポルフィリン誘導体、亜鉛な
どの各種の金属ポルフィリン錯体などがあげられる。そ
のような色素の具体例の一例を下記化８〜化１０に示す
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００３６】

【化８】

【００３７】

【化９】

【００３８】

【化１０】

【００３９】マイクロカプセル本体１３の界面に吸着さ
れているドナー分子１５は、可能な限り少ないほうが望
ましく、マイクロカプセル１個当り１分子吸着していれ
ば十分である。

【００４０】マイクロカプセル本体１３、シス−トラン
ス光異性化物質１４及びドナー分子１５とで、マイクロ
カプセル膜１６が構成され、このマイクロカプセル膜自
身の色は、乳白色に見える。

【００４１】さて、以上のように構成されたマイクロカ
プセル１１の内相には、第１のターゲット物質１２が溶
媒１８とともに封入されている。本例では、第１のター
ゲット物質１２として、染料前駆体が用いられている。
この染料前駆体１２は、通常無色であるが、後に詳述す
る第２のターゲット物質１９である顕色剤（酸性物質）
と反応して発色する色素であり、例えばロイコ染料が好
適に使用できる。ロイコ染料としては、フタリド系、フ
ルオラン系、トリフェニルメタン系、フェノチアジン
系、スピロピラン系の各染料を例示することができる。
より具体的には、一般的な感圧紙や感熱紙等に広く用い
られているクリスタルバイオレットラクトン、カルバゾ
ールブルー、インドリルレッド、ピリジンブルー、ロー
ダミンＢラクタム、マラカイトグリーン、３−ジアルキ
ルアミノ−７−ジアルキルアミノフルオラン、ベンゾイ
ルロイコメチレンブルーを挙げることができるが、これ
らに限定されるものではない。溶媒１８としては、通
常、水が用いられる。

【００４２】また、マイクロカプセル内相には、補助的
物質１７が含まれていても良い。この補助的物質１７
は、染料前駆体１２の物性を調整するための各種の物質
であって、例えばマイクロカプセル内相の溶液に適切な
粘性を与えるものであり、温度の上昇によって急激に粘
性が低下する物質であることが好ましい。補助的物質１
７としては、市販の各種ワックスや樹脂のポリマーなど
を使用することができる。この物質は、マイクロカプセ
ル壁の細孔部を透過できない程度に大きな分子量のもの
とすることがよい。

【００４３】マイクロカプセル１１を分散させている分
散媒２１（第２のターゲット物質１９の溶媒であっても
よい）には、第２のターゲット物質１９が配されてい
る。本例では、この第２のターゲット物質１９として、
顕色剤が用いられている。この顕色剤１９は、染料前駆
体１２と化学反応してこれを発色させる物質であり、α
−ナフトール、β−ナフトール、ビスフェノールＡ等の
フェノール類、サリチル酸亜鉛誘導体、芳香族カルボン
酸金属塩、酢酸等の酸性物質を用いることができる。マ
イクロカプセル外相２１を構成する分散媒は、第２のタ
ーゲット物質（顕色剤）１９の溶媒でもあり得、通常、
水が用いられる。

【００４４】マイクロカプセル外相中にも、前述の内相
中の補助的物質１７と同様に、顕色剤１９を含む外相の
物性を調整するための各種の物質であって、カプセルの
外相の溶液に適切な粘性を与えるための補助的物質（図
示せず）が含まれていても良い。かくして、第１および
第２のターゲット物質１２、１９は、マイクロカプセル
本体１３の高分子電解質膜によって隔離されている。

【００４５】なお、ここに説明したマイクロカプセル含
有物は、マイクロカプセル内相及び外相に、それぞれ染
料前駆体１２、及び顕色剤１９を配置したものである
が、マイクロカプセル内相に顕色剤、外相に染料前駆体
を配置しても、同様の効果を得ることができる。

【００４６】図２には、このようなマイクロカプセルを
複数個（図では、３個）含有するマイクロカプセル含有
物が容器１０に収容された状態で示されている。容器１
０の外部には、マイクロカプセル１１の高分子電解質膜
を介する物質透過性を制御するための光源装置が配設さ
れている。この光源装置は、光異性化物質１４をトラン
ス体からシス体へ異性化させる光を発する第１の光源
（例えば、紫外線光源）２２とドナー１５の励起光を発
する第２の光源（例えば、可視光源）２３とからなる。
以下、本実施例のマイクロカプセル含有物の製造方法の
一例を説明する。

【００４７】まず、所定の溶媒にターゲット物質１２と
補助的物質１７とを溶かして溶液を調製する。次に、こ
の溶液を前記所定の溶媒と非混和性の第２の溶媒に混合
して、攪拌などによって乳化させることにより、芯物質
溶液を得る。これとは別に、マイクロカプセル壁を形成
するモノマーを溶媒に溶かし、重合させることにより、
ポリマー溶液を得る。

【００４８】次に、芯物質溶液とポリマー溶液とを混合
・攪拌し、ポリマーの貧溶媒を加えることによって、ポ
リマーが芯物質を包み、マイクロカプセル本体１３が形
成される。

【００４９】得られたマイクロカプセル本体１３を洗浄
して製造時の溶媒や未反応モノマーなどをよく取り除い
た後、このマイクロカプセル本体１３を含む溶液中にカ
チオン性の光異性化物質１４とドナー１５とを溶かした
溶液を添加し、しばらく放置する。これにより光異性化
物質１４とドナー１５とがマイクロカプセル本体１３の
膜表面に吸着し、本実施例のマイクロカプセル１１を形
成する。

【００５０】溶媒交換を行なった後に、マイクロカプセ
ル１１の外相部分に配すべき拡散ターゲット物質１９を
溶かした溶液を、このマイクロカプセルを含む溶液中に
添加する。以上により、本実施例のマイクロカプセル含
有物が完成する。次に、本実施例のマイクロカプセル含
有物の作製例を記載する。

【００５１】まず、第１のターゲットである染料前駆体
としてのクリスタルバイオレットラクトンをエタノール
／水／ジホルムアミドの混合溶媒に溶かし、０．３Ｍの
溶液１０ｃｃを調製する。この溶液にナイロン又はポリ
プロピレンを補助的物質として少量加え、粘度を調整す
る。これをベンゼン３０ｃｃ中に投入し、攪拌又は超音
波照射などの方法で乳化した後、自然冷却して、芯物質
溶液が得られる。

【００５２】次いで、マイクロカプセル壁モノマーとし
て、アクリル酸５ｇを使用し、このモノマーをベンゼン
３０ｃｃ中に溶かす。さらに、重合開始剤としてアゾビ
ス（イソブチロニトリル）を加え、６０℃に加熱して５
時間程度保つことにより、ポリアクリル酸を含む溶液が
得られる。

【００５３】芯物質溶液にポリアクリル酸溶液を加えて
攪拌し、次にポリアクリル酸の貧溶媒であるヘキサン５
０ｃｃをゆっくり加える。その結果、コアセルベーショ
ンによってポリアクリル酸が芯物質を包み、その表面に
沈殿して、ポリアクリル酸からなるマイクロカプセル壁
が形成される。生成したマイクロカプセルをエタノール
でよく洗浄した後、水に溶媒置換する。

【００５４】カチオン性光異性化物質としてＮ−メチル
−４−（β−スチリル）ピリジニウム クロライド １
５μｍｏｌと、ドナー分子としてトリス（２，２−ビピ
リジン）ルテニウム ジクロライド ０．１μｍｏｌを
溶媒に溶かし、これをマイクロカプセル溶液中に投入す
る。これにより、カチオン性光異性化物質とドナー分子
とが、マイクロカプセル膜の表面に吸着され、本実施例
のマイクロカプセルが得られる。

【００５５】最後に、得られた溶液系を再び溶媒置換し
て、マイクロカプセル外相に配すべき第２のターゲット
である顕色剤としての酢酸をこの溶液中に添加する。こ
うして、本発明の第１の実施例によるマイクロカプセル
含有物が得られる。

【００５６】さて、次に、以上のように構成された本発
明のマイクロカプセル含有物の物質拡散光制御方法を図
面を参照して説明するが、まず初めに、マイクロカプセ
ル単体の動作について述べる。 （Ｉ）本発明のマイクロカプセル単体の動作について
（図３ないし図７）： （ａ）初期状態（図３）

【００５７】熱的に安定な初期状態では、スチルベン誘
導体等の光異性化物質１４は、平面的分子形態のトラン
ス状態で安定しており、密に分子凝集しているため、光
異性化物質１４は緻密な集合状態となっている。それ
故、この光異性化物質１４からなる単分子膜の物質透過
性は低い。すなわち、光異性化物質１４の単分子膜は、
マイクロカプセルの物質透過に関していわば閉状態にあ
る。

【００５８】カプセル内には、染料前駆体１２が、適切
な粘性を付与する補助的物質１７と共に溶媒１８に分散
しており、常温においては、芯物質の粘性が高いため
に、物質の拡散性も低い。

【００５９】従って、初期状態では、マイクロカプセル
内相物質（染料前駆体）１２とマイクロカプセル外相物
質（顕色剤）１９とは、マイクロカプセル膜１６によっ
て充分に隔離される。 （ｂ）第１の光（ｈν₁ ）の照射（シス異性化）（図
４）

【００６０】図２に示す第１の光源２２から、波長ν₁
のスペクトル成分光を含む光ｈν₁ をマイクロカプセル
１１に照射する。これにより、光異性化物質１４が波長
ν₁ の成分光を１分子吸収すると、励起されて分子の立
体構造が変化する、すなわちシス状態に異性化する。な
お、例えばスチルベン誘導体の場合、波長ν₁ に相当す
る光は、紫外領域にある。このシス状態では、スチルベ
ンは、既に説明したように、トランス状態で２つのベン
ゼン環が存在していた平面に対して２つのベンゼン環部
分が、立ち上がった構造をとる。この相互の立体障害の
ためにスチルベン誘導体の分子凝集は、ゆるくなり、乱
れた膜構造となり物質がその乱れた膜構造部分を通過し
易くなるので、スチルベン誘導体の膜の物質透過性が高
くなる。すなわち、光異性化物質１４の単分子膜は物質
透過に関し開状態に切り替わる。しかしながら、この状
態でも、芯物質の粘性が高いために、マイクロカプセル
全体としては物質の透過性が低い。なお、この過程にお
いて、ドナー分子１５は関与しない。

【００６１】さらにここで、シス状態の光異性化物質の
量をコントロールするために、第２の光源２３から光照
射して、一部のマイクロカプセル膜上の光異性化物質１
４をトランス化することもできる。 （ｃ）物質拡散の開始・進行（加熱）（図５）

【００６２】次に、マイクロカプセル系を芯物質の粘性
転移温度Ｔｃ以上の温度に加熱する。この場合、Ｔｃは
光異性化物質１４が元の立体構造に戻る臨界温度よりも
十分に低い必要があり、この点を考慮してマイクロカプ
セル壁１３を選定する。

【００６３】こうして、加熱によりマイクロカプセル内
相物質の粘性が下がって分子拡散性が高くなり、また既
に光異性化物質１４の物質透過性も上記照射により既に
高く（すなわち、開状態）になっている。このため、マ
イクロカプセル内相物質（染料前駆体）１２とマイクロ
カプセル外相物質（顕色剤）１９とが、マイクロカプセ
ル本体１３を形成する高分子の微細な細孔部を通して互
いに拡散し始める。

【００６４】時間の経過とともに、マイクロカプセル外
相物質である顕色剤１９は、マイクロカプセル内相中へ
拡散してゆく。また、マイクロカプセル内相物質である
染料前駆体１２も、マイクロカプセル外相中へ拡散して
ゆく。その結果、顕色剤１９と染料前駆体１２とが化学
反応して色素２４を形成し、発色する。なお、マイクロ
カプセル内相物質１２とマイクロカプセル外相物質１９
それぞれの拡散量、従って発色量は、それぞれの分子の
サイズやマイクロカプセル内外相の浸透圧差等によって
異なるが、両物質の総拡散量（発色濃度）は、拡散時間
ｔにより制御できる。 （ｄ）物質拡散の停止（冷却）（図６）

【００６５】次いで、カプセル系全体を芯物質の粘性転
移温度Ｔｃ以下に冷却する。冷却によって、芯物質の粘
性が高くなり、マイクロカプセル内相物質（染料前駆
体）１２とマイクロカプセル外相物質（顕著剤）１９と
の拡散は停止する。 （ｅ）第２の光（ｈν₂ ）の照射（電子リレーによるト
ランス異性化：物質拡散の停止）（図７）

【００６６】本発明において、上記物質透過情報を消去
するためには、図２に示す第２の光源２３から、波長ν
₂ のスペクトル成分光を含む第２の光ｈν₂ を照射す
る。

【００６７】一般に、光異性化物質を元の立体分子構造
に戻すためには、上記波長ν₁ とは異なる波長の光を吸
収させるか、あるいは特定の温度以上に加熱する必要が
ある。本発明においては、ドナー分子１５を励起する波
長の光（ｈν₂ ）を照射するものである。上記作製例で
用いたルテニウム錯体の場合、ｈν₂ に相当する光は可
視光領域にある。

【００６８】この第２の光の照射によってドナー分子１
５が一光子吸収して励起状態となると、このドナー分子
１５から、アクセプターであるシス−トランス光異性化
物質１４へ一電子移動が行なわれる。そして、さらに、
アニオン性静電場の効果によりアクセプター１４からド
ナー１５への逆電子移動が抑制される結果、一群のシス
状態の光異性化物質１４の間での電子の受渡しが順次リ
レー的に行なわれる。このとき、シス状態の光異性化物
質１４は電子を一旦受け取るが、次に、隣接するシス状
態の光異性化物質１４に電子を渡す（酸化）過程におい
てトランス状態に立体異性を起こす。これは、シス体よ
りもトランス体の方がエネルギー的に安定なためであ
る。最終的に、マイクロカプセル本体１３の界面に吸着
された全てのシス状態の光異性化物質１４がトランス状
態へ異性化する。

【００６９】スチルベン誘導体等の光異性化物質１４
は、トランス状態で密に分子凝集するので、光異性化物
質１４の分子膜は、緻密な膜構造に戻り、閉状態に切り
替わる。このため、物質透過性は低くなり、染料前駆体
１２及び顕色剤１９は、マイクロカプセル膜を透過しに
くくなり、物質拡散は完全に停止する。

【００７０】すなわち、１光子のみの吸収において、マ
イクロカプセル界面に吸着された多数のシス状態の光異
性化物質１４が連鎖的にトランス状態へ異性化し、マイ
クロカプセル膜の物質透過性が減少して物質拡散が停止
することになる。従って、きわめて高感度の光応答性が
得られるものである。この場合のシス−トランス光異性
化の量子収率は、マイクロカプセル上の光異性化物質１
４の吸着数で与えられるから、マイクロカプセル本体１
３を構成する高分子電解質のアニオンサイト数と比例関
係があり、大きな重合度の高分子電解質を用いれば、高
い量子収率を得ることができる。このように、光異性化
物質１４の分子膜は、光照射された光に応答して開閉状
態が切り替わり、物質透過に対するバルブの役割をな
す。

【００７１】なお、本発明において、シス−トランス異
性化は、ドナー色素分子によって分光増感されているの
で、励起波長が異なるドナー色素分子を用いることによ
り、光応答波長を容易に変えることができるという利点
もある。 （ＩＩ）マイクロカプセル含有溶液系全体の物質拡散光
制御方法について（図８）： （ａ）初期状態（図８のＳＴ１）

【００７２】上記（Ｉ）（ａ）に述べたように、熱的に
安定な初期状態では、マイクロカプセル１１の物質透過
性は低い。従って、マイクロカプセル内相物質（染料前
駆体）１２はマイクロカプセル外相へ拡散せず、また、
マイクロカプセル外相物質（顕色剤）１９もマイクロカ
プセル内相へ拡散しない。従って、溶液系の色変化は生
じない。 （ｂ）第１の光（ｈν₁ ）の照射（シス異性化）（図８
のＳＴ２）

【００７３】図２に示す第１の光源２２から、波長ν₁
のスペクトル成分光を含む光ｈν₁ をマイクロカプセル
１１に照射することにより、全ての光異性化物質を励起
してシス状態に異性化させ、光異性化物質の分子膜を開
状態に切り換える。しかしながら、上記（Ｉ）（ｂ）に
述べたように、マイクロカプセル１１全体としては、物
質透過性は低いので、マイクロカプセル内相物質（染料
前駆体）１２はマイクロカプセル外相へ拡散せず、ま
た、マイクロカプセル外相物質（顕色剤）１９もマイク
ロカプセル内相へ拡散しない。従って、この状態でも溶
液系の色変化は生じない。 （ｃ）第２の光（ｈν₂ ）の照射（電子リレーによるト
ランス異性化）（図８のＳＴ３）

【００７４】図２に示す第２の光源２３から、波長ν₂
のスペクトル成分光を含む第２の光ｈν₂ をその強度を
制御しながらマイクロカプセル１１に照射する。図８に
は、照射強度の異なる２つの例を示してある（図中、系
統ａ（上段）は光の照射強度の高い場合を、系統ｂ（下
段）は光の照射強度の低い場合を示す）。

【００７５】ドナー分子は、その固有の吸光率で光を吸
収し、光励起されるので、充分に短い光照射時間では全
てのマイクロカプセル１１におけるドナー分子が励起状
態になるものではない。ドナー分子が励起されたマイク
ロカプセル１１では、シス状態の光異性化物質全てが電
子リレー反応によってトランス異性化し、光異性化物質
の分子膜は閉状態に切り替わる。ドナー分子が励起され
なかったマイクロカプセル１１では、光異性化物質は、
シス状態のままであり、光異性化物質の分子膜は開状態
のままである。トランス異性化したマイクロカプセル１
１の量は、照射強度の高い（系統ａ）方が、照射強度の
低い場合（系統ｂ）よりも多い。このように、光の照射
強度を制御することにより溶液中のトランス異性化する
マイクロカプセルの量を制御できる。なお、この過程
は、電子リレー反応に基づくものであるので、きわめて
高感度の光応答性が得られる。 （ｄ）物質拡散の開始・進行（図８のＳＴ４）

【００７６】次に、上記Ｉ（ｃ）に述べたように、マイ
クロカプセル系を芯物質の粘性転移温度Ｔｃ以上の温度
に加熱して、マイクロカプセル内相物質の粘度を低下さ
せる。

【００７７】このとき、光異性化物質がトランス状態に
異性化しているマイクロカプセルにあっては、マイクロ
カプセル全体としては物質の透過性が低い状態にあるの
で、物質の膜透過拡散を生じさせず、従って、溶液系の
色変化には関与しない。他方、光異性化物質がシス状態
のままにあるマイクロカプセルでは、マイクロカプセル
膜の物質透過性が高くなるので、染料前駆体１２と顕色
剤１９とがマイクロカプセル膜を透過して相互に拡散し
始める。その結果、染料前駆体１２と顕色剤１９とが化
学反応して色素２４を生成し、発色する。

【００７８】かくして、ＩＩ（ｃ）の段階でトランス異
性化しなかったマイクロカプセル１１の量に従って色素
の生成量が定まることとなる。また、色素２４の生成量
は、時間の経過とともに増加し、発色濃度も高まるの
で、溶液系の発色濃度は、拡散時間ｔによっても制御す
ることができる。 （ｅ）物質拡散の停止（図８のＳＴ５） 加熱を停止し、マイクロカプセル系の温度が芯物質の粘
性転移温度Ｔｃ未満になると、マイクロカプセル内相物
質の粘性がもとの高さに戻る。その結果、マイクロカプ
セルの物質透過性が低下し、溶液系の色変化は停止す
る。 （ｆ）潜在的膜透過情報の消去（図８のＳＴ６） 図２に示す第２の光源２３から、波長ν₂ のスペクトル
成分光を含む第２の光ｈν₂ を充分な強度で、または充
分な時間照射する。

【００７９】すると、全てのドナー分子が励起して、全
てのマイクロカプセルの全ての光異性化物質が電子リレ
ー反応によりトランス異性化し、光異性化物質の分子膜
は閉状態に切り替わる。その後は、再びマイクロカプセ
ル系をＴｃ以上の温度に加熱してもマイクロカプセル内
相物質の粘度が高いため、拡散による発色反応は生じな
い。すなわち、各々のマイクロカプセルに潜在的に記録
された発色に関する情報が消去されることとなる。

【００８０】以上述べたように、第１の実施例によれ
ば、光異性化物質１４は、マイクロカプセル本体１３の
界面を分子膜状に実質的に覆って存在し、しかもトラン
ス異性化に電子リレーを利用しているのでマイクロカプ
セルの感度も非常に高い。 ＜第２の実施例＞

【００８１】図９に、本発明の第２の実施例による光応
答性マイクロカプセル含有物を模式的に示す。この第２
の実施例による光応答性マイクロカプセルは、高分子電
解質膜からなるマイクロカプセル本体１３の内周面に、
光異性化物質１４およびドナー１５を吸着させた以外
は、実施例１による光応答性マイクロカプセルと同様で
ある。この第２の実施例によるマイクロカプセル含有物
は、第１の実施例におけるマイクロカプセル含有物を製
造する際の芯物質溶液に、予め光異性化物質１４とドナ
ー分子１５とを加えて乳化する以外は、第１の実施例と
同様にして製造することができる。以下に、本実施例の
マイクロカプセル含有物の作成例を記載する。

【００８２】まず、第１のターゲットである染料前駆体
としてのクリスタルバイオレットラクトンをエタノール
／水／ジホルムアミドの混合溶媒に溶かし、０．３Ｍの
溶液１０ｃｃを調製する。この溶液に、ナイロン又はポ
リプロピレンを補助的物質として少量加え、粘度を調整
し、さらに、カチオン性光異性化物質としてのＮ−メチ
ル−４−（β−スチリル）ピリジニウム クロライド
１５μｍｏｌと、ドナー分子としてトリス（２，２−ビ
ピリジン）ルテニウム ジクロライド ０．１μｍｏｌ
とを溶かす。この溶液をベンゼン３０ｃｃ中に投入し、
攪拌又は超音波照射などの方法で乳化した後、自然冷却
して、光異性化物質とドナー分子とを含む芯物質溶液が
得られる。

【００８３】次いで、マイクロカプセル壁モノマーとし
て、アクリル酸５ｇを使用し、このモノマーをベンセン
３０ｃｃ中に溶かす。さらに、重合開始剤としてアゾビ
ス（イソブチロニトリル）を加え、６０℃に加熱して５
時間程度保つことにより、ポリアクリル酸を含む溶液が
得られる。

【００８４】芯物質溶液にポリアクリル酸溶液を加えて
攪拌し、次にポリアクリル酸の貧溶媒であるヘキサン５
０ｃｃをゆっくり加える。その結果、コアセルベーショ
ンによってポリアクリル酸が芯物質を包み、その表面に
沈殿してポリアクリル酸からなるマイクロカプセル壁が
形成される。生成したマイクロカプセル膜の内周面に
は、カチオン性光異性化物質とドナー分子とが吸着され
る。生成したマイクロカプセルをエタノールでよく洗浄
した後、水に溶媒置換する。

【００８５】最後に、マイクロカプセル外相に配すべき
第２のターゲットである顕色剤としての酢酸をこの溶液
中に添加する。こうして、本発明の第２の実施例による
マイクロカプセル含有物が得られる。本実施例のマイク
ロカプセル単体およびマイクロカプセル含有物の動作
は、実施例１の場合と同様である。 ＜第３の実施例＞

【００８６】この実施例は、光に応答する波長がそれぞ
れ異なる複数種の電子リレーマイクロカプセルを用いた
応用例である。マイクロカプセルのタイプとしては、第
１または第２の実施例で示したマイクロカプセルのいず
れをも使用できる。図１０は、第３の実施例によるマイ
クロカプセル含有物をその物質拡散制御光学系とともに
示す模式図である。

【００８７】図１０に示すように、このマイクロカプセ
ル含有物は、応答波長が異なる複数種の光応答性電子リ
レーマイクロカプセルを含有する。図１０では、３種類
のマイクロカプセル３１ａ、３１ｂ、３１ｃを示してあ
り、簡便のため、各種１個ずつを示している。

【００８８】このような応答波長の異なる電子リレーマ
イクロカプセルは、それぞれ励起波長が異なるドナー分
子を用いることによって作製できる。各電子リレーマイ
クロカプセルの内相には、それぞれ異なるターゲット物
質、例えばそれぞれ異なる発色能を有する染料前駆体３
２ａ、３２ｂおよび３２ｃが、粘度を調整する補助的物
質（図示せず）とともに、溶媒３８に溶解されている。
マイクロカプセル外相のターゲット物質３３は、１種類
の顕色剤であり、溶媒３４に溶解されている。

【００８９】このような光応答性マイクロカプセル含有
物のマイクロカプセル膜の物質透過性を制御するための
光源装置が、マイクロカプセル含有物の外部に配設され
ている。この光源装置は、第１の光源（紫外光源）３５
と、電子リレーマイクロカプセル３１ａ、３１ｂおよび
３１ｃのドナーのそれぞれの励起波長に対応した波長の
光を有する単色光源３６ａ、３６ｂおよび３６ｃからな
る第３の光源（可視光源）３６とを含む。電子リレーマ
イクロカプセル３１ａ〜３１ｃの各ドナーの励起波長を
それぞれν_2a、ν_2bおよびν_2cで示す。さて、次に、以
上の構成のマイクロカプセル含有物の物質拡散光制御方
法を図１１を参照して説明する。 （ａ）初期状態（図１１のＳＴ１）

【００９０】熱的に安定な初期状態では、マイクロカプ
セル膜の物質透過性は低く、マイクロカプセル内相の染
料前駆体３２ａ〜３２ｃとマイクロカプセル外相の顕色
剤３３とは、各マイクロカプセル膜３１ａ、３１ｂおよ
び３１ｃにより隔離されているので、溶液系の色変化は
生じない。 （ｂ）第１の光（ｈν₁ ）の照射（シス異性化）（図１
１のＳＴ２）

【００９１】図１０に示す第１の光源３５から、波長ν
₁ のスペクトル成分光を含む光ｈν₁ をマイクロカプセ
ル３１ａ〜３１ｃ全体に照射して、全てのマイクロカプ
セル３１ａ〜３１ｃの全ての光異性化物質を励起しシス
状態に異性化させる（すなわち、光異性化物質からなる
光応答性バルブ膜をすべて開状態に切り換える）。しか
しながら、マイクロカプセル３１ａ〜３１ｃ全体として
は、なお物質透過性は低いので、マイクロカプセル内相
物質（染料前駆体）３２ａ〜３２ｃはマイクロカプセル
外相へ拡散せず、またマイクロカプセル外相物質（顕色
剤）３３もマイクロカプセル内相へ拡散しない。従っ
て、溶液系の色変化は依然生じない。なお、この過程に
おいては、ドナー分子は関与しない。 （ｃ）第２の光（ｈν_2a、ｈν_2b、ｈν_2c）の照射（電
子リレーによるトランス異性化）（図１１のＳＴ３）

【００９２】図１０に示す第２の光源３６ａ〜３６ｃか
ら、波長ν_2a〜ν_2cの光ｈν_2a〜ｈν_2cをその強度を制
御しながらそれぞれ独立にマイクロカプセル３１ａ〜３
１ｃに照射する。各ドナー分子は、その固有の波長依存
性のある吸光率で光を吸収し、光励起されるので、溶液
中のトランス異性化するマイクロカプセルの種類と量を
照射する励起光の強度により制御することができる。

【００９３】簡便のため、光ｈν_2aのみを照射する場合
を例にとって説明すると、充分に短い光照射時間では全
てのマイクロカプセル３１ａのドナー分子が励起状態に
なるものではない。すなわち、固有の吸光率に支配さ
れ、ドナー分子が光ｈν_2aを吸収して励起されたマイク
ロカプセル３１ａでは、シス状態の光異性化物質の分子
全てが電子リレーによってトランス異性化する（すなわ
ち、光応答性バルブ膜が閉状態に切り替わる）が、ドナ
ー分子が励起されなかったマイクロカプセル３１ａで
は、光異性化物質はシス状態（光応答性バルブ膜が開状
態）のままである。いうまでもなく、励起波長の異なる
ドナーを有するマイクロカプセル３１ｂおよび３１ｃで
は、光異性化物質はシス状態（光応答性バルブ膜が開状
態）のままである。このように、照射する励起光の波長
の選択と光の照射強度の制御により溶液中のトランス異
性化するマイクロカプセルの種類と量を制御できる。こ
のことは、波長ν_2bの光ｈν_2bのみ、および波長ν_2cの
光ｈν_2cのみを照射した場合でも同じである。

【００９４】すなわち、波長ν_2a〜ν_2cの光の選択と照
射強度により、溶液中のトランス異性化するマイクロカ
プセルの種類と量をそれぞれ独立に制御することができ
るのである。なお、この過程は、電子リレー反応に基づ
くものであるので、きわめて高感度の光応答性が得られ
る。 （ｄ）物質拡散の開始・進行（図１１のＳＴ４） 次に、マイクロカプセル系を芯物質の粘性転移温度Ｔｃ
以上の温度に加熱して、マイクロカプセル内相物質の粘
度を低下させる。

【００９５】このとき、光異性化物質がトランス異性化
しているマイクロカプセル３１ａ〜３１ｃにあっては、
マイクロカプセル膜全体としては物質の透過性が低い状
態にあるので、溶液系の色変化には関与しない。他方、
光異性化物質がシス状態のままにあるマイクロカプセル
３１ａ〜３１ｃでは、マイクロカプセル膜の物質透過性
が高くなるので、顕色剤３３と染料前駆体３２ａ〜３２
ｃがマイクロカプセル膜を透過して相互に拡散し始め、
両者が反応して色素３７ａ〜３７ｃを生成し、発色す
る。

【００９６】従って、上記第２の光照射の段階で定まっ
たトランス異性化したマイクロカプセルの種類と量に支
配されて、染料前駆体３２ａ〜３２ｃと顕色剤３３との
反応が進行し、それぞれに固有の色を有する色素３７ａ
〜３７ｃを生成することとなる。

【００９７】すなわち、上記第２の光照射の段階でトラ
ンス異性化しなかったマイクロカプセル３１ａ〜３１ｃ
の種類と量に支配されて、染料前駆体による色素の生成
量が決まることとなるのである。また、色素３７ａ〜３
７ｃの生成量は、時間の経過とともに増加し、発色濃度
も高まるので、溶液系の発色濃度は、拡散時間によって
も制御することができる。 （ｅ）物質拡散の停止（図１１のＳＴ５） 加熱を停止し、マイクロカプセル系の温度が芯物質の粘
性転移温度Ｔｃ未満になると、マイクロカプセル内相の
粘度が高くなる。その結果、マイクロカプセル膜の物質
透過性が低下し、溶液系の色変化は停止する。 （ｆ）第２の光（ν_2a、ν_2b、ν_2c）の充分な照射（潜
在的膜透過情報の消去）（図１１のＳＴ６）

【００９８】図１０に示す第２の光源３６から、波長ν
_2a、ν_2b、ν_2cの光を充分な強度でまたは充分な時間照
射することによって全てのマイクロカプセル３１ａ〜３
１ｃのドナー分子を励起し、それにより全てのマイクロ
カプセル３１ａ〜３１ｃの全ての光異性化物質を電子リ
レー反応によりトランス異性化させる（すなわち、光応
答性バルブ膜が閉状態に切り替わる）。この後は、再び
マイクロカプセル溶液をＴｃ以上の温度に加熱してもマ
イクロカプセル膜の物質透過性が低くなっているため、
拡散による発色反応は生じない。すなわち、各々のマイ
クロカプセル３１ａ〜３１ｃに潜在的に記録された発色
に関する情報が消去されることとなる。

【００９９】以上述べた第３の実施例の構成によれば、
波長ν_2a、ν_2b、ν_2cの光により電子リレーマイクロカ
プセルによる発色反応のスイッチングをそれぞれ独立に
制御できる。従って、波長ν_2a、ν_2b、ν_2cの光を同時
に照射してもよい。以上のようにして、例えば上述の３
種の染料前駆体を３原色としてそれぞれ拡散制御するこ
とにより、各種の色変化を制御することができる。

【０１００】以上本発明を具体的な実施例に関して説明
したが、本発明はそれらに限定されるものではない。例
えば、第３の実施例では、マイクロカプセル内相に染料
前駆体を、マイクロカプセル外相に顕色剤を配したが、
マイクロカプセル外相に染料前駆体を、マイクロカプセ
ル内相に顕色剤を配した構成でも同様の効果を得ること
ができる。また、上記各実施例では、マイクロカプセル
内外相に配するターゲット物質として相互に化学反応し
て発色する物質を用いているが、マイクロカプセル内外
相に配する物質としては、これに限らず、相互に拡散
し、反応する種々の物質を用いることができる。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、高分子膜のイオン性界
面の静電場においてドナー分子からの一電子移動がトリ
ガーとなって隣接する一群のアクセプター分子の間で電
子リレーによる連鎖的トランス異性化が生じることを利
用し、特定波長の光照射によって、マイクロカプセル界
面に吸着された光異性化物質の分子薄膜の膜透過性の変
化（開閉状態の切り換え）を生起させてマイクロカプセ
ル内相物質と外相物質の相互拡散を制御するようにした
ので、マイクロカプセル膜を透過するターゲット物質の
拡散量を特定波長の光照射により精密に制御できるとい
う高感度の系（光応答性マイクロカプセル含有物）が得
られる。なお、このような本発明の光応答性マイクロカ
プセル含有物は、例えば、記録装置、表示装置、センサ
ー等に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物を示す模式図。

【図２】上記第１の実施例による光応答性マイクロカプ
セル含有物をその物質拡散制御光学系とともに示す模式
図。

【図３】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物の基本動作を示す段階説明図。

【図４】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物の基本動作を示す段階説明図。

【図５】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物の基本動作を示す段階説明図。

【図６】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物の基本動作を示す段階説明図。

【図７】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物の基本動作を示す段階説明図。

【図８】本発明の第１の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物の物質拡散光制御方法を工程順に示す説
明図。

【図９】本発明の第２の実施例による光応答性マイクロ
カプセル含有物を示す模式図。

【図１０】本発明の第３の実施例による光応答性マイク
ロカプセル含有物を示す模式図。

【図１１】本発明の第３の実施例による光応答性マイク
ロカプセル含有物の物質拡散光制御方法を工程順に示す
説明図。

【図１２】二分子累積膜を細孔部に埋め込んだマイクロ
カプセルを示す模式図。

【図１３】図１２に示したマイクロカプセルの細孔部を
示す部分拡大図。

【図１４】電子リレー現象を示す模式図。

【図１５】スチルベンのシス−トランス異性を示す図。

【符号の説明】

１０…容器，１１…マイクロカプセル，１２…ターゲッ
ト物質 １３…マイクロカプセル本体，１４…光異性化物質，１
５…ドナー １６…マイクロカプセル膜，１７…補助的物質，１８…
内相溶媒 １９…ターゲット物質，２０…補助的物質，２１…外相
溶媒 ２２…第１の光源，２３…第２の光源，２４…生成色素 ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…マイクロカプセル ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…ターゲット物質 ３３…ターゲット物質，３４…外相溶媒，３５…第１の
光源 ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…第２の光源，３７ａ，３７
ｂ，３７ｃ…生成色素 ３８…内相溶媒，４０…マイクロカプセル，４１…マイ
クロカプセル壁 ４２…細孔部，４４…二分子膜，４５…光異性化物質，
４６…内相物質 ４７…外相物質。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ０１Ｊ 13/02 Ｂ０１Ｊ 13/02 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03C 1/73 G01J 1/00 G01J 1/50 G01N 21/78 B01J 13/02

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アニオン性高分子電解質膜で形成された
   マイクロカプセル本体と、前記高分子電解質膜のアニオ
   ン性界面にこれを実質的に覆うように吸着されたシス−
   トランス異性化する電子受容性物質からなる光応答性バ
   ルブ膜と、該光応答性バルブ膜内に共存して前記アニオ
   ン性界面に吸着され、特定波長の励起光の照射によって
   電子を放出する電子供与性物質とを包含するマイクロカ
   プセルを含有し、 前記マイクロカプセルの内相および外相には、互いに反
   応し得るターゲット物質が配され、 前記電子受容性物質は、前記励起光の波長とは異なる波
   長の光照射によりトランス体からシス体へ異性化し、こ
   れにより該光応答性バルブ膜を密な分子集合状態にある
   閉状態から乱れた分子集合状態にある開状態へ切り換
   え、かつ少なくとも前記励起光の照射による前記電子供
   与性物質と前記電子受容性物質間での連鎖的な電子リレ
   ーによってシス体からトランス体へ異性化し、これによ
   り該光応答性バルブ膜を前記開状態から前記閉状態へ切
   り換え、 前記電子受容性物質のシス−トランス異性化に基づく前
   記光応答性バルブ膜の前記開閉状態の切り替えにより前
   記高分子電解質膜を通る前記ターゲット物質の透過を増
   減させ、内外相の各前記ターゲット物質の相互拡散によ
   る化学反応を制御することを特徴とする光応答性マイク
   ロカプセル含有物。
2. 【請求項２】 前記特定の励起光の波長が互いに異なる
   電子供与性物質をそれぞれ備えるとともに、各内相の前
   記ターゲット物質がそれぞれ異なる複数種類のマイクロ
   カプセルを、同一外相中に含有する請求項１に記載の光
   応答性マイクロカプセル含有物。
3. 【請求項３】 前記マイクロカプセル内外相の各ターゲ
   ット物質の一方が顕色剤であり、他方が染料前駆体であ
   る請求項１ないし２のいずれか１項記載の光応答性マイ
   クロカプセル含有物。
4. 【請求項４】 前記マイクロカプセルの内相または外相
   に、温度の上昇によって粘度が急激に低下する物質が配
   され、該粘度低下性物質は、その粘度低下温度において
   物質透過性が増加する請求項１ないし３のいずれか１項
   記載の光応答性マイクロカプセル含有物。
5. 【請求項５】 前記電子供与性物質と電子受容性物質と
   が吸着される前記マイクロカプセルのアニオン性界面
   が、前記高分子電解質膜の外周面である請求項１ないし
   ４のいずれか１項記載の光応答性マイクロカプセル含有
   物。
6. 【請求項６】 前記電子供与性物質と電子受容性物質と
   が吸着される前記マイクロカプセルのアニオン性界面
   が、前記高分子電解質膜の内周面である請求項１ないし
   ４のいずれか１項記載の光応答性マイクロカプセル含有
   物。
7. 【請求項７】 アニオン性高分子電解質膜で形成された
   マイクロカプセル本体と、前記高分子電解質膜のアニオ
   ン性界面にこれを実質的に覆うように吸着されたシス−
   トランス異性化する電子受容性物質からなる光応答性バ
   ルブ膜と、該光応答性バルブ膜内に共存して前記アニオ
   ン性界面に吸着され、特定波長の励起光の照射によって
   電子を放出する電子供与性物質とを包含するマイクロカ
   プセルを含有し、その内相と外相に互いに反応し得るタ
   ーゲット物質が配された光応答性マイクロカプセル含有
   物の物質拡散を光制御する方法であって、 前記マイクロカプセル含有物に前記励起光の波長とは異
   なる波長の光を照射することによって、前記電子受容性
   物質をトランス体からシス体へ異性化させ、これによ
   り、前記光応答性バルブ膜を密な分子集合状態にある閉
   状態から乱れた分子集合状態にある開状態へ切り換え、 前記マイクロカプセル含有物に少なくとも前記励起光を
   照射することによって、前記電子供与性物質と前記電子
   受容性物質間で連鎖的な電子リレーを生起させて前記電
   子受容性物質をシス体からトランス体へ異性化させ、こ
   れにより前記光応答性バルブ膜を開状態から閉状態へ切
   り換え、 前記電子受容性物質のシス−トランス異性化に基づく前
   記光応答性バルブ膜の開閉の切り替えにより前記高分子
   電解質膜を通るターゲット物質の透過を増減させ、内外
   相の各前記ターゲット物質の相互拡散による化学反応を
   制御することを特徴とする光応答性マイクロカプセル含
   有物の物質拡散光制御方法。
8. 【請求項８】 マイクロカプセル含有物が、前記特定の
   励起光の波長が互いに異なる電子供与性物質をそれぞれ
   備えるとともに、各内相のターゲット物質がそれぞれ異
   なる複数種類のマイクロカプセルを、同一外相中に含有
   する請求項７に記載の物質拡散光制御方法。
9. 【請求項９】 前記内外相の各ターゲット物質の一方が
   顕色剤であり、他方が染料前駆体である請求項７または
   ８に記載の物質拡散光制御方法。
10. 【請求項１０】 前記マイクロカプセルの内相または外
    相に、温度の上昇によって粘度が急激に低下する物質が
    添加され、これをその粘度低下温度に加熱することによ
    り物質透過性を増加させる請求項７ないし９のいずれか
    １項記載の物質拡散光制御方法。
11. 【請求項１１】 前記電子供与性物質と電子受容性物質
    とが吸着される前記マイクロカプセルのアニオン性界面
    が、前記高分子電解質膜の外周面である請求項７ないし
    １０のいずれか１項記載の物質拡散光制御方法。
12. 【請求項１２】 前記電子供与性物質と電子受容性物質
    とが吸着される前記マイクロカプセルのアニオン性界面
    が、前記高分子電解質膜の内周面である請求項７ないし
    １０のいずれか１項記載の物質拡散光制御方法。