JP2020522378A - 固相抽出用マイクロデバイス - Google Patents

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Abstract

本発明は、固相抽出用マイクロデバイスに関するものであって、より具体的には、充填物と溶媒とを投入し、溶媒の均一な流れを具現して、固相抽出法を行うようになったマイクロデバイスを提供する。

Description

本願は、２０１７年１１月１７日付の大韓民国特許出願１０−２０１７−０１５３５１８号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、固相抽出用マイクロデバイスに係り、より具体的には、充填物と溶媒とを投入して、固相抽出法を行うようになったマイクロデバイスに関する。
固相抽出法（ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）とは、特定性質を有した充填物、例えば、ビーズ（ｂｅａｄｓ）などを用いて目的物質（ｔａｒｇｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）を吸着させ、溶媒を用いて精製及び濃縮して前処理する方法である。この際、充填物をパッキング（ｐａｃｋｉｎｇ）するデバイスが必要であり、回収率を高め、前処理時間を短縮するために、サイズが小さいマイクロデバイスとして具現されている。また、マイクロデバイスは、微量の物質の検出に使われており、マイクロデバイスを使用する場合、溶媒使用量を短縮することができるので、環境にやさしい長所を有している。
従来の固相抽出用マイクロデバイス１の形態は、図４Ａ及び図４Ｂに示したようである。マイクロデバイス１の内部にダム（ｄａｍ）２が形成されており、ビーズ３は通過できず、流体のみ流れる方式である。この際、ダムの後側部にビーズの充填（ｐａｃｋｉｎｇ）によって流路が減る影響で差圧が発生し、空隙の程度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が小さいほど差圧が大きく発生する。図４Ａ及び図４Ｂの従来のマイクロデバイスの場合、左、右、中央側にダムが形成されている。したがって、相対的にビーズの充填距離が短い左、右方向により多量の流体が流れて、流体の流れに不均一な分布が発生する。
従来の固相抽出用マイクロデバイスの流体の流れに不均一な分布を解決するために、均一な流量の流体が流れるようにして、均一な抽出を具現することができる新たな形態の固相抽出用マイクロデバイスが要求される。
本発明による固相抽出（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）用マイクロデバイス（Ｍｉｃｒｏ ｄｅｖｉｃｅ）において、溶媒と充填物とが注入される注入口；前記溶媒が排出される出口；及び前記注入口と前記出口との間に位置するダム形成部であって、前記充填物は通過できず、前記溶媒のみ出口に流れるようにしたダムを含む前記ダム形成部；を含み、前記ダム形成部と前記ダムのそれぞれは、前記注入口が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状を有し、前記ダム形成部内で前記充填物が前記中心軸を基準にディスク状に充填されることを特徴とする。
また、本発明による固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記注入口、前記出口、前記ダム形成部、前記ダムのそれぞれは、前記注入口が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状であり、前記注入口の直径及び前記出口の直径のそれぞれは、前記ダム形成部の直径よりも小さい。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記ダム形成部の両端部である前記注入口に連結された第１端部及び前記出口に連結された第２端部のうちから、前記ダムは、前記第１端部よりも前記第２端部にさらに近くに位置し、前記ダムは、前記第２端部から所定距離離隔して位置しうる。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記第２端部の形状及び前記ダムの前記第２端部に向ける面の形状は、それぞれ前記出口に突出した形状であり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記第２端部の形状及び前記ダムの前記第２端部に向ける面の形状は、円錐状であり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記充填物は、ビーズであり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記マイクロデバイスの総直径は、２５〜３２ｍｍであり、前記マイクロデバイスの総長さは、１０ｍｍであり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記充填物の直径は、３５〜６０μｍであり、前記注入口の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、５ｍｍであり、前記出口の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、５ｍｍであり、前記ダム形成部の第１端部から前記ダムの前記第１端部に向ける面までの長さは、０．２〜０．３ｍｍであり、前記ダムの前記第１端部に向ける面から前記第２端部までの長さは、１００〜１５０μｍであり、前記ダムの長さは、３０〜３５μｍであり得る。
本発明の固相抽出用マイクロデバイスによれば、固相抽出用マイクロデバイスの中心軸を基準に均一な流量の流体が流れるようにして、均一な固相抽出を具現可能にする長所がある。
本発明の一実施例による固相抽出用マイクロデバイスの正面図を示す図である。 本発明の一実施例による固相抽出用マイクロデバイスの正面図を示す図である。 図１Ａの固相抽出用マイクロデバイスの上面図を示す図である。 本発明の他の実施例による固相抽出用マイクロデバイスの正面図を示す図である。 従来技術による固相抽出用マイクロデバイスの斜視図を、溶媒とビーズとのフローチャートの実験例を示す図である。 従来技術による固相抽出用マイクロデバイスの斜視図を、溶媒とビーズとのフローチャートの実験例を示す図である。
本発明による固相抽出用マイクロデバイスにおいて、溶媒と充填物とが注入される注入口；前記溶媒が排出される出口；及び前記注入口と前記出口との間に位置するダム形成部であって、前記充填物は通過できず、前記溶媒のみ出口に流れるようにしたダムを含む前記ダム形成部；を含み、前記ダム形成部と前記ダムのそれぞれは、前記注入口が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状を有し、前記ダム形成部内で前記充填物が前記中心軸を基準にディスク状に充填されることを特徴とする。
また、本発明による固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記注入口、前記出口、前記ダム形成部、前記ダムのそれぞれは、前記注入口が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状であり、前記注入口の直径及び前記出口の直径のそれぞれは、前記ダム形成部の直径よりも小さい。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記ダム形成部の両端部である前記注入口に連結された第１端部及び前記出口に連結された第２端部のうちから、前記ダムは、前記第１端部よりも前記第２端部にさらに近くに位置し、前記ダムは、前記第２端部から所定距離離隔して位置しうる。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記第２端部の形状及び前記ダムの前記第２端部に向ける面の形状は、それぞれ前記出口に突出した形状であり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記第２端部の形状及び前記ダムの前記第２端部に向ける面の形状は、円錐状であり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記充填物は、ビーズであり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記マイクロデバイスの総直径は、２５〜３２ｍｍであり、前記マイクロデバイスの総長さは、１０ｍｍであり得る。
また、固相抽出用マイクロデバイスにおいて、前記充填物の直径は、３５〜６０μｍであり、前記注入口の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、５ｍｍであり、前記出口の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、５ｍｍであり、前記ダム形成部の第１端部から前記ダムの前記第１端部に向ける面までの長さは、０．２〜０．３ｍｍであり、前記ダムの前記第１端部に向ける面から前記第２端部までの長さは、１００〜１５０μｍであり、前記ダムの長さは、３０〜３５μｍであり得る。
以下、本発明による固相抽出用マイクロデバイスを詳しく説明する。添付図面は、本発明の例示的な形態を図示したものであって、これは、本発明をより詳しく説明するために提供されるものであり、これにより、本発明の技術的な範囲が限定されるものではない。
また、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素は、同じ参照番号を付与し、これについての重複説明は省略し、説明の便宜上、示された各構成部材の大きさ及び形状は、誇張または縮小されうる。
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施例による固相抽出用マイクロデバイス１０の正面図を図示する。固相抽出用マイクロデバイス１０は、注入口１００、ダム形成部２００、及び出口３００を含む。注入口１００を通じて充填物４００（例えば、ビーズ）と溶媒とが注入され、該注入された充填物４００と溶媒は、注入口１００と連結されたダム形成部２００内に移動する。ダム形成部２００内のダム２１０の後側に充填物４００が充填され、溶媒は、ダム２１０の側面に経てダム形成部２００に連結された出口３００を通じて抜け出る。
本発明による固相抽出用マイクロデバイス１０のダム形成部２００は、断面が円状である円筒状（または、所定の長さを有する円板）の形状を有する。ダム形成部２００内には、出口３００側にダム２１０を含む。ダム２１０も、断面が円状である円板の形状を有する。円筒状のダム形成部２００の両端部のうち、ダム形成部２００が注入口１００と連結された側の端部を第１端部２２０とし、ダム形成部２００が出口３００に連結された側の端部を第２端部２３０とすれば、ダム２１０は、ダム形成部２００の第２端部２３０に近くに位置し、溶媒が出口３００に出るように、ダム２１０は、第２端部２３０から所定距離離隔して位置する。一方、本発明は、前述したものに限定されず、例えば、ダム２１０を充填物４００よりもサイズが小さい孔を有する打孔板や充填物４００が通過することができない程度の網構造などで製作することもでき、このような場合には、溶媒は、ダム２１０の側面だけではなく、ダム２１０を通過して出口３００に流れ出すこともできる。
ダム形成部２００内でダム２１０を経た溶媒が出口３００側に移動する時、第２端部２３０による抵抗を最小化するために、第２端部２３０は、出口３００側に突出した形状であり、例えば、図１Ａに示したように、円錐状であり得る。ダム２１０も、前述したように、円板の形状でもあり得るが、図１Ａに示したように、円錐状の第２端部２３０と同様にダム２１０の前側部も円錐状であり得る。
また、図１Ａに示したように、ダム形成部２００の直径とダム２１０の直径とが同じである場合、ダム形成部２００のダム２１０が位置した部分を取り囲む側面はより突出してダム２１０の側面とダム形成部２００の内部面との間に溶媒が移動可能にした突出部２４０をさらに含みうる。このような場合、ダム形成部２００の第２端部２３０の直径は、ダム形成部２００の第１端部２２０の直径よりもさらに大きい。図１Ａに示された溶媒の流れを表示した線のように、溶媒は、充填物４００の間を通り、ダム形成部２００の突出部２４０を通り、ダム形成部２００の第２端部２３０とダム２１０との間の空間を通って、出口３００に移動することができる。
ダム２１０の側面とダム形成部２００の内部面との間の溶媒が流入される空間の入口である溶媒流入部２５０の幅は、充填物４００の直径よりも小さい。
一方、図３は、図１Ａの固相抽出用マイクロデバイスを一部変形した場合であって、本発明の他の実施例による固相抽出用マイクロデバイス１０'の正面図を図示する。図３に示したように、代案として、ダム形成部２００'の直径よりもダム２１０'の直径が小さな場合には、ダム２１０'の側面に溶媒が移動することができるので、ダム形成部２００'は、突出部を有さない。このような場合でも、ダム２１０'の側面とダム形成部２００'の内部面との間の溶媒が流入される空間の入口である溶媒流入部２５０'の幅は、充填物４００の直径よりも小さい。
再び図１Ａを参照すれば、注入口１００及び出口３００は、前述したように、ダム形成部２００に連結されており、ダム形成部２００と一体に形成されている。注入口１００及び出口３００は、それぞれ、例えば、長い円筒状の形状であり得る。また、注入口１００及び出口３００は、それぞれダム形成部２００の長手方向の中心軸を基準に同一線上に位置しうる。注入口１００及び出口３００のそれぞれの直径は、ダム形成部２００の直径よりも小さい。
固相抽出用マイクロデバイス１０のサイズは、例えば、図１Ｂに示したように、固相抽出用マイクロデバイス１０の直径（すなわち、ダム形成部２００の突出部２４０を含んだ直径）は、２５〜３２ｍｍであり、固相抽出用マイクロデバイス１０の総長さ（すなわち、注入口１００、ダム形成部２００、出口３００を含んだ全長）は、約１０．３〜１０．４５ｍｍであり、一実施様態として、約１０ｍｍであり得る。充填物４００の直径は、３５〜６０μｍであり得る。注入口１００の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、約５ｍｍであり得る。出口３００の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、約５ｍｍであり得る。ダム形成部２００の第１端部２２０からダム２１０の後側部までの長さ（すなわち、充填物４００が充填される区域の長さ）は、０．２〜０．３ｍｍであり得る。ダム２１０の後側部から第２端部２３０までの長さは、１００〜１５０μｍであり得る。ダム２１０の長さは、３０〜３５μｍであり得る。突出部２４０の溶媒流入部２５０の幅は、充填物４００が漏れないように、３０〜３５μｍであり得る。図１Ｂに記載された寸法は、一実施例であり、本発明は、これに限定されず、本発明が具現される多様な環境に合わせて多様な変形、変更が可能である。
ダム形成部２００内の充填物４００は、ダム２１０に塞がって出口３００に出ることができず、ダム２１０の後側に充填される。図２に示したように、充填物４００は、溶媒の流れによってダム２１０の後側にディスク状に充填される。充填物４００が充填された形態を参照番号２００ａと図２に図示した。
本発明によれば、ダム形成部２００の長手方向の中心軸から充填物４００の同じ充填距離は、類似した差圧を発生させるために、固相抽出用マイクロデバイス１０内で溶媒の均一な流量分布を有するようにする。したがって、充填物４００が充填される距離を同一にするように、図１Ａに示したように、ダム形成部２００とダム２１０とを中心軸から放射対称になる形態（円筒状）に設計し、それにより、充填物４００が充填される地域２００ａは、図２に示したように、ディスク（ｄｉｓｋ）状になり、注入口１００及び出口３００は、前記の中心軸に位置させた。すなわち、ダム形成部２００とダム２１０のそれぞれは、注入口１００が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状を有し、ダム形成部２００内で充填物４００が前記中心軸を基準にディスク状に充填されるようにした。このように、断面が円状に製作された時、充填物４００が固相抽出用マイクロデバイス１０の中心軸から同じ分布で流体流れ方向に形成され、それにより、固相抽出用マイクロデバイス１０の不要な体積（ｖｏｌｕｍｅ）を無くし、固相抽出の効率を極大化させる。
前述した本発明の技術的構成は、当業者が、本発明のその技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解しなければならない。また、本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表われる。また、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出されるあらゆる変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。
１０：固相抽出用マイクロデバイス
１００：注入口
２００：ダム形成部
２１０：ダム
２２０：第１端部
２３０：第２端部
２４０：突出部
２５０：溶媒流入部
３００：出口
４００：充填物

Claims (8)

  1. 固相抽出用マイクロデバイスにおいて、
    溶媒と充填物とが注入される注入口と、
    前記溶媒が排出される出口と、
    前記注入口と前記出口との間に位置するダム形成部であって、前記充填物は通過できず、前記溶媒のみ出口に流れるようにしたダムを含む前記ダム形成部と、を含み
    前記ダム形成部と前記ダムのそれぞれは、前記注入口が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状を有し、前記ダム形成部内で前記充填物が前記中心軸を基準にディスク状に充填される固相抽出用マイクロデバイス。
  2. 前記注入口、前記出口、前記ダム形成部、前記ダムのそれぞれは、前記注入口が延びる方向の中心軸に垂直である断面が前記中心軸を基準とする円状であり、
    前記注入口の直径及び前記出口の直径のそれぞれは、前記ダム形成部の直径よりも小さい請求項１に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
  3. 前記ダム形成部の両端部である前記注入口に連結された第１端部及び前記出口に連結された第２端部のうちから、前記ダムは、前記第１端部よりも前記第２端部にさらに近くに位置し、前記ダムは、前記第２端部から所定距離離隔して位置する請求項１または２に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
  4. 前記第２端部の形状及び前記ダムの前記第２端部に向ける面の形状は、それぞれ前記出口に突出した形状である請求項３に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
  5. 前記第２端部の形状及び前記ダムの前記第２端部に向ける面の形状は、円錐状である請求項４に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
  6. 前記充填物は、ビーズである請求項１から５のいずれか一項に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
  7. 前記固相抽出用マイクロデバイスの総直径は、２５〜３２ｍｍであり、前記固相抽出用マイクロデバイスの総長さは、１０ｍｍである請求項１から６のいずれか一項に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
  8. 前記充填物の直径は、３５〜６０μｍであり、
    前記注入口の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、５ｍｍであり、
    前記出口の直径は、０．５〜１０ｍｍであり、長さは、５ｍｍであり、
    前記ダム形成部の第１端部から前記ダムの前記第１端部に向ける面までの長さは、０．２〜０．３ｍｍであり、前記ダムの前記第１端部に向ける面から前記ダム形成部の第２端部までの長さは、１００〜１５０μｍであり、前記ダムの長さは、３０〜３５μｍである請求項７に記載の固相抽出用マイクロデバイス。
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