(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を入れる反応ボトルと、
前記反応ボトルの上部に結合され、両端部が開放されている吸収装置と、
前記吸収装置の内部に位置する吸収体と、
を含むことを特徴とするフッ素蒸留装置。
【請求項２】
前記吸収装置は、前記吸収体が下方に落ちないようにする係止部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフッ素蒸留装置。
【請求項３】
前記係止部は、前記吸収装置の上部よりも狭い管をさらに形成した二重管の形態であることを特徴とする請求項２に記載のフッ素蒸留装置。
【請求項４】
前記フッ素蒸留装置の材質は、プラスチック、ガラス、またはプラスチックがコーティングされたガラスであることを特徴とする請求項１に記載のフッ素蒸留装置。
【請求項５】
前記反応ボトルの下部に錘がさらに設けられることを特徴とする請求項４に記載のフッ素蒸留装置。
【請求項６】
前記反応ボトルと前記吸収装置を結合させる固定装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフッ素蒸留装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のフッ素蒸留装置を使用したモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法。
【請求項８】
前記定量方法は、
１）歯磨き粉を全イオン強度調整剤に入れて分散させるステップと、
２）前記１）で分散した歯磨き粉を濾過して妨害物質を除去するステップと、
３）試料を入れる反応ボトルと、前記反応ボトルの上部に結合され、両端部が開放されている吸収装置と、前記吸収装置の内部に位置する吸収体と、から構成されたフッ素蒸留装置を準備するステップと、
４）前記２）の遠心分離上層液を前記フッ素蒸留装置中の反応ボトルに入れて、酸を加えて処理するステップと、
５）前記４）の反応ボトルに吸収装置を結合させ、４０〜１００℃の水浴上で２〜１０分間放置して発生するフッ素イオンを捕集するステップと、
６）前記５）で捕集したフッ素イオンの濃度を測定するステップと、
を経ることを特徴とする請求項７に記載のモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法。
【請求項９】
前記４）のステップで使用される酸は、塩酸、硫酸及び過塩素酸からなる群から選ばれたいずれかであることを特徴とする請求項８に記載のモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素蒸留装置、及びこれを用いることにより、歯磨き粉中のフッ化物において、歯硬組織の耐酸性を増加させ、尚且つ初期う蝕病巣の再石灰化を促進させるモノフルオロリン酸ナトリウムを定量する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
虫歯予防のためにフッ化ナトリウム（ＮａＦ）及びモノフルオロリン酸ナトリウム（ＳＭＦＰ：Ｓｏｄｉｕｍ  ｍｏｎｏｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）等のフッ化物が歯磨き粉の成分として使用されてきた。しかしながら、フッ化ナトリウムを使用する場合には、歯磨き粉の研磨剤として使用される炭酸カルシウム及びアルミナ等と結合して活性フッ素の濃度が低下するため、近年では、モノフルオロリン酸ナトリウムを使用している。
【０００３】
歯磨き粉内のモノフルオロリン酸ナトリウムを定量する時には、一部遊離したアルミニウムまたはカルシウム等の妨害イオンの存在時に、このような妨害イオンを除去する前処理ステップを経なければならない。しかしながら、このような前処理ステップは時間が多く消耗され、前処理装置が複雑で且つ体積が大きく、操作が未熟な時に爆発する危険があり、結果の正確性が低いという問題がある。
【０００４】
今までは、歯磨き粉内のモノフルオロリン酸ナトリウムを定量するために、下記の表１で示されるように、蒸留法及び拡散法などの前処理ステップを経た後、吸光光度法、イオン電極法及びイオンクロマトグラフィー（ＩＣ：ｉｏｎ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）法などによって、モノフルオロリン酸ナトリウムの量を測定した。
【０００５】
【表１】
0005525058.tif 000002
【０００６】
蒸留法の場合、１回に１つの試料のみを処理することができ、図１に示すように、蒸留装置が大きく且つ操作が複雑である。また、蒸留装置の使用が未熟である場合、圧力による爆発の危険がある。
【０００７】
拡散法の場合には、前処理時間が１０時間以上で長くかかり、モノフルオロリン酸ナトリウムの測定時に妨害イオンが多ければ、測定値に誤差が生じる。また、図２に示すように、発生したフッ化水素気体の外部流出を防止するために、密封しなければならないが、密封時にフッ化水素の発生が速くなるように加熱することが不可能であって、時間が長くかかる。
【０００８】
また、モノフルオロリン酸ナトリウムを測定するフッ素イオン電極及び比色法による吸光光度法は、モノフルオロリン酸ナトリウムを測定可能な形態である遊離フッ素イオンに切り替えるために、酸を追加するが、このような酸によって歯磨き粉などの研磨剤として使用される炭酸カルシウム及びアルミナなどにおいて、アルミニウム及びカルシウムイオンが遊離され、フッ素と結合することによって問題が発生する。また、イオン電極法の場合、妨害成分の除去及びイオン強度の調節のために、全イオン強度調整剤（ＴＩＳＡＢ：Ｔｏｔａｌ  Ｉｏｎ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ  Ｂｕｆｆｅｒ）の添加およびｐＨ調節による前処理ステップを必ず経なければならない。
【０００９】
モノフルオロリン酸ナトリウムを直接定量するために、イオンクロマトグラフィー法を使用したりするが、妨害イオンと結合したモノフルオロリン酸ナトリウムは正確な測定が難しく、装備が高価であって、ユーザーの熟練度が要求されている。
【００１０】
このように、モノフルオロリン酸ナトリウムの定量時に前処理ステップを経なければならないが、現在までの前処理方法によっては、迅速かつ正確にモノフルオロリン酸ナトリウムを定量することが困難であった。
【００１１】
したがって、迅速かつ正確にモノフルオロリン酸ナトリウムを定量することができる前処理ステップの開発の必要性が台頭している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これにより、本発明者は、前処理時間を短縮させてモノフルオロリン酸ナトリウムを正確に定量するためのフッ素蒸留装置を開発して本発明を完成するに至った。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、前処理時間を短縮させてモノフルオロリン酸ナトリウムを正確に定量するためのフッ素蒸留装置及びこれを用いたモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、本発明では、試料を入れる反応ボトルと、前記反応ボトルの上部に結合され、両端部が開放されている吸収装置と、前記吸収装置の内部に位置する吸収体とを含むフッ素蒸留装置を提供する。
【００１５】
また、本発明では、前記フッ素蒸留装置を用いたモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明で開発したフッ素蒸留装置によれば、迅速かつ正確に歯磨き粉内のモノフルオロリン酸ナトリウムを定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】蒸留法に使用されるフッ素測定装置の写真である。
【図２】拡散法に使用されるフッ素測定装置の構造を示す。
【図３】本発明によるフッ素蒸留装置の構造を示す。
【図４】本発明によるフッ素蒸留装置の構造を示す。
【図５】本発明によるフッ素蒸留装置の構造を示す。
【図６】本発明の一実施例で使用されるフッ素蒸留装置の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、迅速かつ正確に歯磨き粉内のモノフルオロリン酸ナトリウムを定量するための前処理ステップに使用されるフッ素蒸留装置に関する。本発明によるフッ素蒸留装置は、図３に示すように試料を入れる反応ボトル１０と、前記反応ボトル１０の上部に結合され、両端部が開放されている吸収装置２０と、前記吸収装置２０の内部に位置する吸収体２１とを含む。本発明によるフッ素蒸留装置の材質は、ＰＶＤＦなどのプラスチック、ガラス、またはプラスチックがコーティングされたガラスなどが好ましいが、これのみに限定されるものではない。
【００１９】
本発明によるフッ素蒸留装置において、プラスチック材質からなる反応ボトル１０を使用する場合には、反応ボトルの底面を厚く製作するか、重心が下へ向かうように反応ボトルの下方に重さのある錘（おもり）などを設けて、恒温槽などで反応する時に倒れないようにすることが好ましい。
【００２０】
本発明によるフッ素蒸留装置において、吸収装置２０は、前記反応ボトル１０で発生したフッ化水素気体を捕集できるように吸収体２１と吸収液を含む。前記吸収体としては脱脂綿などが使用され、吸収液としては水、または水酸化ナトリウム液などが使用されるが、これのみに限定されるものではない。
【００２１】
また、本発明による吸収装置２０は、両端部が開放されており、内部に存在する吸収体２１が反応ボトルに落ちないように係止部が設けられる。このような係止部は、反応ボトル１０と結合する下端部の入口を前記吸収装置２０の上端部よりも狭く設計したもので、本発明の一実施例で前記吸収装置２０は、図４及び５に示すように、外部端は反応ボトルと結合して反応ボトル内の気体が漏れないように形成され、内部端は上部よりも狭い管をさらに形成して、吸収体２１が反応ボトルから離れないように構成された二重管の形態であってもよい。また、本発明の他の実施例において、前記吸収装置は、二重管の形態でなくても構わない。吸収体が反応ボトルの下方に落ちないようにする係止部が存在するか、または、装置の下端部の厚さを厚く調節して構成されてもよい。
【００２２】
本発明の一実施例において、前記反応ボトル１０と吸収装置２０は、反応ボトルで発生するフッ化水素気体が漏れないようにするために、反応ボトルの内部と対応する吸収装置の外部をサンディング処理することにより、結合時に着脱されないように反応ボトル１０と吸収装置２０とを結合させる。前記サンディング処理の他にも、簡単に回して反応ボトルと吸収装置を結合させてもよい。また、本発明の他の実施例においては、図６に示したように、サンディング処理しないか、または、サンディング処理後に通常的に使用可能な任意の固定装置を用いて反応ボトル１０と吸収装置２０を結合させることにより、加熱のため体積が増加した気体によって反応ボトル１０と吸収装置２０が分離することを防止させることも可能である。
【００２３】
また、本発明は、前記フッ素蒸留装置を用いた歯磨き粉内のモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法に関する。
【００２４】
本発明においては、歯磨き粉で研磨剤として使用される炭酸カルシウム及びアルミナなど複雑なマトリックスの影響を除去するために、まず、ＴＩＳＡＢを検体に適用して妨害イオンと結合したフッ素イオンを遊離フッ素イオンの形態に切り替えた後、酸分解ステップで問題となる成分を濾過して除去し、モノフルオロリン酸ナトリウムをフッ素イオン電極で測定が可能な遊離フッ素イオンの形態に作製する酸加水分解のステップにおいて、前記図３〜図５または図６に示されたフッ素蒸留装置を用いて正確にモノフルオロリン酸ナトリウムを定量分析する方法を提供する。
【００２５】
本発明によるモノフルオロリン酸ナトリウムの定量分析法は、試験者が簡単な前処理方法を適用して迅速かつ正確にフッ素イオンの濃度を測定することにより、さらに優れた製品を提供することができる品質評価法として応用される。
【００２６】
本発明によるモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法は、３０分内外の短い時間の間に前処理ステップを経て、吸収装置の端部の開放によって加温が可能であり、酸によるモノフルオロリン酸ナトリウムの加水分解時間が節約され、発生したフッ化水素気体は捕集部で捕集することができる。また、恒温槽の大きさに合わせて複数の装置使用が可能であって、１回に複数の試料を同時に前処理することができる。
【００２７】
本発明によるモノフルオロリン酸ナトリウムの定量方法は、下記のステップを含む：
１）歯磨き粉を全イオン強度調整剤（ＴＩＳＡＢ）に入れて分散させるステップと、
２）前記１）で分散した歯磨き粉を濾過して妨害物質を除去するステップと、
３）試料を入れる反応ボトルと、前記反応ボトルの上部に結合され、両端部が開放されている吸収装置と、前記吸収装置の内部に位置する吸収体とから構成されたフッ素蒸留装置を準備するステップと、
４）前記２）の遠心分離上層液を前記フッ素蒸留装置中の反応ボトルに入れて、酸を加えて処理するステップと、
５）前記４）の反応ボトルに吸収装置を結合させ、４０〜１００℃の水浴上で２〜１０分間放置して発生するフッ素イオンを捕集するステップと、
６）前記５）で捕集したフッ素イオンの濃度を測定するステップ。
【００２８】
従来の試験法は、水などに試料を分散し、最終の測定ステップでＴＩＳＡＢを使用したが、本発明では、前記１）のステップで歯磨き粉をＴＩＳＡＢに入れて分散させることにより、下記の反応式１のようにモノフルオロリン酸ナトリウムから一部遊離した遊離フッ素と、妨害イオン（研磨剤などから遊離したカルシウム及びアルミニウムイオンなど）との結合を切断し、最終の測定結果の正確性を高めた。このとき、試験に応じてＴＩＳＡＢ  Ｉ〜ＩＶだけでなく、これと類似する多様な試液を使用する。
【００２９】
［反応式１］
ＡｌＦ3またはＣａＦ2 → Ｆ-
【００３０】
また、本発明では、濾過ステップの以前に脱着物化剤（Ｄｅｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ）のＴＩＳＡＢを適用することにより、妨害イオンをさらに効果的に除去し、妨害イオンと結合されたフッ素を遊離させることにより、正確性を向上させることができた。すなわち、従来には、Ｆ-に放出されない不溶性フッ素錯体が濾過によって除去されたが、本発明では、脱着物化剤を濾過ステップの以前に投入して妨害イオンの除去とＦ-の放出後に濾過することにより、Ｆ-の損失を防止することができた。
【００３１】
また、本発明では、前記２）のステップにおいて、モノフルオロリン酸ナトリウムの加水分解時に酸による妨害イオンＣａ2+及びＡｌ3+の放出を防止するために、妨害物質を除去する物理的濾過を実施した。このとき、実施する物理的濾過の方法としては、遠心分離または濾過紙を利用した濾過が挙げられるが、これのみに限定されるものではない。
【００３２】
また、本発明では、分散した歯磨き粉を本発明のフッ素蒸留装置中の反応ボトルに入れて、ここに塩酸、硫酸または過塩素酸などの多様な酸を用いてモノフルオロリン酸ナトリウムを加水分解するステップを経る。酸を加えるようになると、下記の反応式２で示されるように、モノフルオロリン酸ナトリウムが加水分解され、フッ素遊離またはフッ化水素気体が発生する。このような酸加水分解によって測定時の正確性及び再現性を向上させ、時間を節約することができ、１回の検体処理量を増大させることができた。
【００３３】
［反応式２］
ＭＦＰ- → ＨＦまたはＨＦ2-
【００３４】
酸を処理してモノフルオロリン酸ナトリウムを加水分解し、次いで、反応ボトルに吸収装置を連結した後、４０〜１００℃の水浴上で２〜１０分間放置して発生したフッ素イオンを捕集する。このとき、フッ素イオンを捕集するために、吸収装置の内部に吸収液を含む吸収体が装着される。前記吸収液は、吸収体が十分に浸漬されるほどの量を使用することが好ましい。
【００３５】
前記反応ボトル内の反応液と吸収体をフラスコなどの容器に入れて、吸収装置及び反応ボトルを洗浄し、次いで、その洗浄液を前記フラスコに入れた後、フラスコ内部の試料液のフッ素イオンの濃度をフッ素イオン測定機で測定する。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の内容を実施例及び試験例を参照して、さらに具体的に説明する。これらの実施例は、本発明の内容を理解するために提示されるものであるだけで、本発明の権利範囲がこれらの実施例によって限定されるものではなく、当業界で通常的に周知された変形、置換及び挿入などを行うことができ、これに関するものも本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
［実施例１］
＜フッ素標準液の製造＞
フッ化ナトリウム（試薬級）を１０５℃で２時間乾燥し、０．２２ｇを正確に測定して水を入れて溶かし、１Ｌの溶液またはこれと同等な市販されている標準液（定量用標準液）をもって標準原液として使用した（Ｆ-として１００μｇ／ｍＬ）。前記標準原液５ｍＬ、１０ｍＬ及び２０ｍＬを正確に測定し、それぞれ水を入れて、１００ｍＬの溶液４ｍＬずつを正確に測定して、塩酸１．２ｍＬ、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム液０．４ｍＬ、ＴＩＳＡＢ  ＩＶ４ｍＬ、及び水を入れて２０ｍＬの溶液を標準液とした。標準液１０ｍＬずつを正確に測定してＴＩＳＡＢ  ＩＶ６ｍＬを入れて混ぜた後、撹拌しながらフッ素イオン測定機で測定した。
【００３８】
＜試料液準備＞
歯磨き粉０．４ｇを精密に測定してＴＩＳＡＢ  ＩＶを入れ、５０ｍＬにしてよく分散させた後、撹拌しながら室温で１時間放置した。この溶液を４，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離した後、上澄液１０ｍＬを正確に測定して反応ボトル１０に入れ、次いで、ここに塩酸３ｍＬを一度にまとめて入れた。
【００３９】
吸収装置２０に脱脂綿２１を約０．１ｇ満たして入れた後、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム液１ｍＬを入れて均一に浸漬した。反応ボトル１０の内部と対応する吸収装置２０の外部をサンディング処理して、吸収装置２０と反応ボトル１０を連結したフッ素蒸留装置を８０℃の水浴上に入れ、１０分間放置して反応ボトル１０で発生した気体を吸収装置２０の吸収体２１に含まれた水酸化ナトリウム液に通過させて吸収装置２０に捕集した。前記フッ素蒸留装置を冷やした後、４℃で３分間放置し、反応液と脱脂綿２１を５０ｍＬ容量のフラスコに入れて、吸収装置２０と反応ボトル１０を水で洗浄した後、洗浄液を前記フラスコに入れて混合し、水を入れて５０ｍＬにしたものを試料液として製造した。この試料液１０ｍＬを正確に測定してＴＩＳＡＢ  ＩＶ６ｍＬを入れて混ぜた後、撹拌しながらフッ素イオン測定機を用いて検液中のフッ素イオンの濃度（μｇ／Ｌ）を測定した後、回収率（％）を下記数学式１に基づいて算出し、その結果を下記表２に示した。
また、フッ素測定値の比較のために、従来の蒸留法、拡散法及び吸光光度法によってフッ素イオンの濃度を測定した結果も下記の表２に共に示した。
【００４０】
［数学式１］
回収率（％）＝測定値／実際のフッ素含量×１００
【００４１】
前記式において、実際のフッ素含量は、歯磨き粉を製造する時に実際に投与したモノフルオロリン酸ナトリウムの含量を意味する。
【００４２】
【表２】
0005525058.tif 000003
【００４３】
前記表２の結果において、本発明による実施例１で測定したフッ素イオンの濃度の回収率が、従来の蒸留法、拡散法及び吸光光度法によって得たものより、優秀であることを確認することができた。
【図２】
0005525058.tif 000004
【図３】
0005525058.tif 000005
【図４】
0005525058.tif 000006
【図５】
0005525058.tif 000007
【図１】
0005525058.tif 000008
【図６】
0005525058.tif 000009