(57)【要約】  本発明は、試料のｐＨ調節が可能なマイクロビーズに関するものである。ｐＨ調節のための弁システムのような自動化装置などをさらに設けなくとも、試料のｐＨを所望のｐＨと同一、類似または近接して制御することができるので、ｐＨ調節が必要な分野に容易に適用することができる。
2021514918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロビーズ表面のＳｉ−ＯＨ基に共役酸及び共役塩基が静電気的相互作用で吸着されたマイクロビーズ。
【請求項２】
前記マイクロビーズが、試料のｐＨ値を制御するためのものである、請求項１に記載のマイクロビーズ。
【請求項３】
前記マイクロビーズが、ｐＨ１〜１３から選択される特定ｐＨを有する、請求項１または２に記載のマイクロビーズ。
【請求項４】
前記マイクロビーズが、シリカ系ガラスマイクロビーズである、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロビーズ。
【請求項５】
前記マイクロビーズの平均直径が、１００〜３００μｍである、請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロビーズ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロビーズを製造する方法であって、
共役酸及び共役塩基を含む緩衝溶液にマイクロビーズを担持させて、共役酸及び共役塩基成分をマイクロビーズに吸着させる段階と、
溶媒を揮発させて、ｐＨが制御されたマイクロビーズを製造する方法。
【請求項７】
前記溶媒を揮発させる段階が、４０〜７０℃及び不活性ガス雰囲気下で進行する、請求項６に記載のマイクロビーズの製造方法。
【請求項８】
前記不活性ガスが、窒素、アルゴン及びヘリウムからなる群から選択される１つ以上を含む、請求項７に記載のマイクロビーズの製造方法。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロビーズを含む、試料のｐＨ値を制御するための装置。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロビーズを含む、試料のｐＨ値を制御するためのｐＨ調節システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料のｐＨ調節が可能なマイクロビーズ（ｍｉｃｒｏｂｅａｄｓ）に係り、所望のｐＨに制御されたマイクロビーズに試料を通過させることにより、試料のｐＨを容易に調節することができるマイクロビーズに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ｐＨ調節のためには、酸あるいは塩基溶液を試料に加えて得られる値をｐＨメーターあるいはｐＨ紙センサーで測定し、所望のｐＨ値に到達するまでこのような作業を行って、ｐＨを最適化させる過程を行う。
【０００３】
しかし、従来のこのような一連の最適化過程は、労働集約的であり、長時間がかかるという短所を有するので、非経済的である。また、従来のｐＨ自動制御システムの場合、酸や塩基を連続して添加して、試料のｐＨを電気化学的システムを通じてリアルタイムで観察する過程を弁システムなどを用いて自動化させるのに長時間とコストとが必要である。
【０００４】
したがって、簡単かつ経済的な方法でｐＨを調節することができる物質及び方法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、簡単かつ迅速に試料を所望の特定ｐＨに調節することができるマイクロビーズを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、マイクロビーズ表面のＳｉ−ＯＨ基に共役酸及び共役塩基が静電気的相互作用で吸着されたマイクロビーズを提供する。
【０００７】
前記マイクロビーズは、試料のｐＨ値を制御するための用途として使われる。
【０００８】
一具現例によれば、前記マイクロビーズは、ｐＨ１〜１３から選択される特定ｐＨを有しうる。
【０００９】
一具現例によれば、前記マイクロビーズは、シリカ系ガラスマイクロビーズである。
【００１０】
一具現例によれば、前記マイクロビーズの平均直径は、１００〜３００μｍである。
【００１１】
本発明の他の具現例によれば、前記のようなマイクロビーズを製造する方法であって、共役酸及び共役塩基を含む緩衝溶液にマイクロビーズを担持させて、共役酸及び共役塩基成分をマイクロビーズに吸着させる段階；及び溶媒を揮発させて、ｐＨが制御されたマイクロビーズを製造する方法；を提供する。
【００１２】
一具現例によれば、前記溶媒を揮発させる段階は、４０〜７０℃及び不活性ガス雰囲気下で進行しうる。
【００１３】
また、前記不活性ガスは、窒素、アルゴン及びヘリウムからなる群から選択される１つ以上を含みうる。
【００１４】
本発明の他の具現例によれば、前記のようなマイクロビーズを含む試料のｐＨ値を制御するための装置を提供することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記のようなマイクロビーズを含む試料のｐＨ値を制御するためのｐＨ調節システムを提供することができる。
【００１６】
その他の本発明の具現例の具体的な事項は、以下の詳細な説明に含まれている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ｐＨの調節のために、追加の弁システムのような自動化装置などを要さずとも、試料を簡単かつ容易な方法を通じて所望のｐＨに調節することができるので、時間及びコストを節約することができて、多様な分野に有用に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】マイクロビーズの形状を図式化した模式図である。
【図２】本発明の一実施例による装置の概略図である。
【図３】結果値による偏差とマイクロビーズｐＨとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、多様な変換を加え、さまざまな実施例を有することができるので、特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる、あらゆる変換、均等物または代替物を含むものと理解しなければならない。本発明を説明するに当って、関連した公知技術についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
本明細書に使われた用語「ビーズ（ｂｅａｄ）」は、特別な言及がない限り、「ビーズ（ｂｅａｄｓ）」と混用して使用する。また、特別な言及がない限り、或る用語の単数表現は、その用語の複数表現を含む意味として理解され、或る用語の複数表現は、その用語の単数表現を含む意味として理解される。
【００２１】
本明細書内で特別な言及がない限り、「ないし」という表現は、当該数値を含む表現として使われる。具体的には、例えば、「１ないし２」という表現は、１及び２を含むだけではなく、１と２との間の数値をいずれも含むことを意味する。
【００２２】
以下、本発明の具現例によるマイクロビーズ及びその製造方法についてより詳細に説明する。
【００２３】
本発明は、共役酸及び共役塩基を含む緩衝溶液にマイクロビーズを担持させて、共役酸及び共役塩基成分をマイクロビーズに吸着させる段階；及び溶媒を揮発させて、ｐＨが制御されたマイクロビーズを製造する方法；を提供する。
【００２４】
前記のように製造されたマイクロビーズに試料を通過させることにより、所望のｐＨに試料を調節することができる。
【００２５】
一具現例によれば、前記試料は、例えば、中性の試料であり、例えば、ｐＨ６．８〜７．９、例えば、ｐＨ７の値を有する試料である。
【００２６】
一具現例によれば、前記溶媒を揮発させる段階は、４０〜７０℃、例えば、５０℃で不活性ガス雰囲気下で進行しうる。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン及びヘリウムからなる群から選択される１つ以上を含み、例えば、窒素ガス（Ｎ２）を使用することができる。また、前記のような不活性ガスパージ時に、減圧下に溶媒の揮発が可能である。
【００２７】
一具現例によれば、前記溶媒は、共役酸及び共役塩基の種類によって、各物質をよく溶解させることができる溶液であれば、特に制限されず、例えば、蒸留水、脱イオン水などを含みうる。
【００２８】
一具現例によれば、緩衝溶液は、ｐＨ１〜１３から選択される特定ｐＨを有し、前記マイクロビーズは、それぞれの緩衝溶液によって、ｐＨ１〜１３から選択される特定ｐＨを有するもので制御される。具体的に、ｐＨ１〜１３範囲のうち、選択される特定ｐＨを有する緩衝溶液にマイクロビーズを担持させて、前記緩衝溶液と同一、類似または近接したｐＨを有するように制御することができる。
【００２９】
一具現例によれば、前記マイクロビーズは、例えば、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）系マイクロビーズを含み、具体的には、例えば、シリカ系ガラス（ｇｌａｓｓ）マイクロビーズを含みうる。マイクロビーズは、製造過程で表面に塩（ｓａｌｔ）が良好にコーティングされて存在することができ、試料がマイクロビーズを通過する時、マイクロビーズ表面にコーティングされた塩が試料によく溶離されるように表面にＳｉ−ＯＨ基を有しうる。すなわち、マイクロビーズ表面のＳｉ−ＯＨ基に前記緩衝溶液が含む共役酸及び共役塩基が静電気的相互作用で吸着されて試料がビーズを通過する時、共役酸及び共役塩基が溶離される。本発明に使われるマイクロビーズは、このように緩衝溶液の担持体としての役割ができ、緩衝溶液内のあらゆる成分がよく吸着されるものであれば、特に制限されずに使用することができる。多孔性の構造を有する場合、表面積が広いために、さらに大きな容量の試料ｐＨ調節に容易である。また、マイクロビーズの平均直径は、特に制限されず、例えば、１００〜３００μｍ、例えば、１５０〜２１０μｍである。前記のように、ｐＨが制御されたマイクロビーズの模式図を図１に示した。
【００３０】
一具現例によれば、前記緩衝溶液は、表１のような共役酸及び共役塩基化合物試薬を使用して目的とするそれぞれのｐＨ濃度別に製造することができる。
【００３１】
【表１】
2021514918.tif 000003
【００３２】
より具体的には、次の数式１のヘンダーソン・ハッセルバルヒ式（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ−Ｈａｓｓｅｌｂａｃｈ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）によって、共役塩基及び酸の比率を調節して、所望のｐＨ緩衝溶液を製造することができる。
【００３３】
【数１】
2021514918.tif 000004
【００３４】
前記式において、Ｋａは、酸解離定数（ａｃｉｄ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、［ＨＡ］は、酸の濃度、［Ａ−］は、共役塩基の濃度、［Ｈ＋］は、水素イオン濃度である。
【００３５】
敷衍すれば、ｐＨ０超過ｐＨ１４未満またはｐＨ１〜１３に該当する緩衝溶液は、弱酸／強酸、酸／塩基、酸／共役塩基、弱塩基／強塩基、塩／塩基の試薬（ｒｅａｇｅｎｔ）の組み合わせを通じて製造することができる。大体、酸／塩基試薬の組み合わせ及びそれによる組成比を通じて、多様なｐＨ値を有する緩衝溶液を製造することができるが、例えば、弱酸／強酸試薬の組み合わせの場合、ｐＨ２〜４の酸性緩衝溶液の製造に主に使われ、弱塩基／強塩基試薬の組み合わせの場合、ｐＨ９〜１１の塩基性緩衝溶液の製造に主に使われる。
【００３６】
また、マイクロビーズには、緩衝溶液内のあらゆる成分が吸着され、この際、それぞれのｐＨ緩衝溶液から溶媒成分を除いた物質のあらゆる成分の組成比、例えば、表１のような化合物の組成比によってマイクロビーズのｐＨが決定される。このように製造されたマイクロビーズに試料が通過する場合、マイクロビーズに吸着されていた塩が溶離されて試料のｐＨが変わり、これを通じて所望のｐＨを有する試料で調節することができる。
【００３７】
例えば、表１において、フタル酸水素カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ）／塩酸（ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ  ａｃｉｄ）の場合、フタル酸水素カリウムは弱酸として、塩酸は強酸として使われ、強酸である塩酸の添加量によってフタル酸水素カリウムから出る水素イオン濃度と共役塩基の濃度とが決定されてｐＨを調節することができる。
【００３８】
本発明の他の具現例によれば、前記のようなマイクロビーズを含む装置を提供することにより、試料のｐＨをさらに簡便かつ経済的に調節することができる。本発明によるマイクロビーズを含む装置は、試料が注入される注入口１０、注入された試料のｐＨ調節がなされるチャネル２０、ｐＨ調節がなされた試料の排出がなされる出口３０を備え、図２に例示として示した。また、例えば、図２のような装置を複数個備え、それぞれのチャネルが異なるｐＨを有するマイクロビーズで満たされることにより、試料の多重ｐＨ調節が可能な装置を提供することができる。具体的には、例えば、１つの統合注入部に試料が注入され、該注入された試料は同時に複数個のチャネルをそれぞれ通過して、それぞれのチャネル内に含まれたｐＨ制御されたマイクロビーズによって所望のｐＨに調節されて、それぞれの排出口に排出される。このような装置を使用すれば、試料のｐＨを同時に多重で調節することができるので、時間と努力とを短縮させて、より効率的である。
【００３９】
また、他の具現例によれば、前記のような原理を適用したｐＨ調節システムを提供することができる。
【００４０】
以下、当業者が容易に実施できるように、本発明の実施例について詳しく説明する。しかし、本発明は、さまざまな異なる形態として具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
【００４１】
製造例：緩衝溶液の製造
ｐＨ１〜１３の緩衝溶液を表２のように製造した。
【００４２】
【表２】
2021514918.tif 000005
【００４３】
実施例及び比較例
ｐＨ制御されたマイクロビーズを製造するために、前記製造例によるそれぞれの緩衝溶液５ｍＬにシリカ系ガラスマイクロビーズ（平均粒径１５０〜２１０μｍ）２００ｍｇをインキュベーション（ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ）させた。次いで、溶媒成分を窒素ガス（Ｎ２）雰囲気下で揮発させて、それぞれのｐＨ濃度を有するマイクロビーズを製造した。溶媒成分を揮発させる時の温度を異ならせて、実施例及び比較例を製造し、具体的に、比較例１は常温、実施例１は５０℃及び比較例２は９０℃で製造した。
【００４４】
実験例
基準となる標準溶液としてｐＨ４、６、９及び１０の試料を使用して、ｐＨ測定機器（Ｓ２２０  ＳｅｖｅｎＣｏｍｐａｃｔｔｍ  ｐＨ／Ｉｏｎ、ＭＥＴＴＬＥＲ  ＴＯＬＥＤＯ）のｐＨを補正した後、試料のｐＨを測定した。試料２ｍＬをそれぞれのｐＨ制御されたマイクロビーズに通過させた後、試料のｐＨを測定した。その結果を表３に示した。
【００４５】
【表３】
2021514918.tif 000006
【００４６】
表３による結果を図３に示した。表３及び図３に示されたように、製造過程で温度の変化によるそれぞれのマイクロビーズを使用した結果に差があることが分かる。具体的に、実施例１によるビーズを使用した場合、試料のｐＨ偏差が最も少なく表われることを確認することができ、一方、比較例１及び比較例２によるビーズを使用した場合、偏差が大きく増加することが分かる。
【００４７】
以上、本発明の内容の特定の部分を詳しく記述したところ、当業者において、このような具体的な記述は、単に望ましい実施形態であり、これにより、本発明の範囲が制限されるものではないという点は明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、下記の特許請求の範囲とそれらの等価物とによって定義される。
【図１】
2021514918.tif 000007
【図２】
2021514918.tif 000008
【図３】
2021514918.tif 000009
【国際調査報告】
2021514918.tif 000010
2021514918.tif 000011
2021514918.tif 000012
2021514918.tif 000013
2021514918.tif 000014
2021514918.tif 000015