KR920000055B1 - 이온세기 또는 수성액체의 비중측정을 위한 방법과 시약 - Google Patents

이온세기 또는 수성액체의 비중측정을 위한 방법과 시약 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

이온세기 또는 수성액체의 비중측정을 위한 방법과 시약
본 발명은 이온세기 또는 수성액체의 비중측정을 위한 신규방법과 이 방법을 수행하기위한 시약에 관한 것이다.
뇨중에서의 비중측정을 위해, 예컨대 액체비중계, 뇨비중계, 비중병 및 굴절계로 측정하는 것과 같은 몇가지 물리적인 방법들이 알려져 있다. 이들 방법은 허용할 수 있을 정도로 충분히 정밀하지만 기구비용이 많이 필요하며 장치의 세척과 눈금교정 때문에 시간과 비용이 많이든다.
또한 눈으로 측정할 수도 있는 소위 테스트 스트립(test strip)의 도움으로 비중을 측정하는 것이 더 간단하다. 이 테스트 스트립은 적당한 시약을 함유하는 시험부분을 가지고 있다. 측정은 테스트 스트립을 뇨시료에 담그고 검정부분의 착색을 관찰하는 간단한 방법으로 시행할 수 있다. 더 나아가서, 이 테스트 스트립은 서로 분리된 대응되는 수의 시험부분을 가지는 여러개의 테스트스트립으로 다른 뇨시험, 예컨대 글루코오스, 백혈구, 혈액 및 기타 다른 것과의 측정시험과 조합될 수 있는 잇점을 가진다. 그래서 이들 다른 변수를 측정하는 외에, 시간을 절약하면서, 한 단계로 뇨의 비중을 측정할 수 있다. 적당한 장치를 사용하여 평가도 시행될 수 있다.
테스트 스트립상에서 뇨의 비중을 측정하기위한 방법은 미합중국 특허명세서 제4,015,462호에 설명되어 있다. 담체 매트릭스에는 액체를 함유하는 삼투압에 의해 파괴될 수 있는 마이크로 캡슐이 제공되며; 만약 이런 매트릭스가 보다낮은 삼투몰 농도의 시료용액과 접촉된다면, 그 벽이 반-투과성 막 물질로 이루어지는 마이크로 캡슐에서 유체정역학적 압력이 증가한다. 이에의해서 마이크로 캡슐이 파괴된다. 마이크로 캡슐이 파괴되어 액체에 용해되어 그 안에 포함된 것이 방출되면 매트릭스가 착색된다.착색의 정도는 시료용액의 삼투몰농도 또는 비중에 비례한다. 이 방법의 단점은 마이크로 캡슐이 포함되는 담체 매트릭스를 사용한다는 것인데 왜냐하면 이것을 제조하는 것은 정밀성을 필요로 하기 때문에 매우 어렵기 때문이다.
테스트 스트립상의 비중 또는 이온세기를 측정하기 위한 또다른 방법은 미합중국 특허명세서 제4,318,709호 및 대응하는 독일연방공화국 특허명세서 제29 44 980호에 설명되어 있다. 시료는 그 안에서 50% 이상이 중화되는 약산성 또는 약 염기성 고분자 전해질 중합체와 지시약을 함유하는 시약과 혼합된다. 기본원리는 수용액의 비중과 이온세기간의 비례성이다.
고분자 전해질 중합체는 이온그룹을 가지는 중합체를 지칭하는데, 예컨대 폴리아크릴산과 폴리비닐아민을 예로 들 수 있다.
유럽특허명세서 제0,114,315호는 강한 유기산에 의해 중화되는 약 염기성 고분자 전해질 중합체와 지시약을 함유하는 시약을 기술하고 있다.
유럽특허명세서 제0,114,316호는 하나이상의 카르복실 그룹이 암모늄염의 형태로 존재하는 약산성 고분자 전해질 중합체와 지시약을 함유하는 시약을 개시하고 있다.
유럽특허명세서 제0,023,631호는 이온세기 또는 비중의 측정을 위한 시약을 개시하고 있다. 강산성 또는 강염기성 고분자 전해질 중합체 이외에 이것은 6.5이상의 pH값을 보장해주는 버퍼물질뿐 아니라 pH 지시약을 함유한다.
하지만, 고분자 전해질 중합체를 함유하는 시약으로 수행되는 방법의 단점은 pH변화에 의해 유발되는 색깔이 지남에 따라 변한다는 것이다. 이것은 1분후에 읽는 비중치는 2분 또는 5분후에 읽는 값과 매우 다르다는 것이다.
따라서, 만약 시험이 환자처럼 이 목적을 위해 특별히 숙련되지 않은 사람에 의해 수행되고, 스트립이 나타낸 동시에 평가를 하지 않는다면, 이것은 환자의 건강상태에 대해 상당히 틀린 해석을 이끌어 낼 수 있는 것이다.
그러므로, 시험중이나 비교적 오랜시간 후에도 변치않고 남아있는 실험결과를 제공해주는, 이온세기 또는 비중의 측정을 위한 방법이 필요한 것이다.
본 발명의 목적은 또한 신속하게 수행될 수 있는 방법을 제공해주는 이 필요성을 만족시키기 위한 것이다.
따라서, 본 발명에 따라, 액체를 적당한 시약과 혼합하고, 액체중에서 pH값을 측정하고, 그리고 평가함으로써 수성액체의 이온세기 또는 비중을 측정하기 위한 방법이 제공되는데, 여기에서 시약은 고분자 전해질 중합체는 함유하지 않으면서 하나이상의 pH 버퍼물질을 함유하거나 또는 하나이상의 pH 버퍼물질 및/또는 하나 이상의 착물형성제를 함유한다.
본 발명은 또한 수성액체의 이온세기 또는 비중을 측정하기 위한 시약을 제공해주는데, 여기에서 이것은 고분자 전해질 중합체는 함유하지 않으면서 하나이상의 pH 버퍼물질을 함유하거나 또는 하나이상의 pH 버퍼물질 및/또는 하나이상의 착물형성제를 함유한다.
이온세기를 또한 삼투몰농도라고 하고, 비중이 본 발명의 방법에 의해 측정될 수 있는 수성액체는 필수적으로 물로 이루어진다. 더 나아가서 액체성분은 용해 및/또는 비-용해 성분일 수 있다. 용해성분은 이온성 및 비-이온성 물질이다. 비용해성분은 용해성이 낮은 화학물질일 수 있지만 또한 다른물질, 예컨대 세포와 같은 생물학적 물질일 수 있다.
이 액체는 모든 필요한 pH값을 가질 수 있다. 액체는 바람직하게는 3 내지 13의 pH값으로, 더욱 바람직하게는 4 내지 9의 pH값으로 조사될 수 있다. 만약 pH값이 측정중이거나 또는 이전에 산 또는 염기를 가하여 이 범위로 변화된다면 다른 pH값을 가지는 액체로 조사될 수 있다.
만약 이 방법이 비중의 측정을 위해 사용된다면 0.95 내지 2 및 바람직하게는 0.99 내지 1.2의 비중값 범위에 대해 사용될 수 있다.
바람직한 수성액체는 염용액 및 체액이다. 본 발명의 방법은 체액, 예컨대 땀과 뇨에 특히 적합하다. 특히, 이것은 뇨검사에 유용함이 밝혀졌다. 이 경우에, 뇨시료를 또다른 제조단계를 거치지 않고 시약과 혼합할 수 있는데 왜냐하면 1.00 내지 1.04의 값을 가지는 뇨의 비중뿐 아니라 4.5 내지 8.0의 값을 가지는 뇨의 pH값도 본 발명의 방법에 대해 바람직한 범위에 존재하기 때문이다.
액체와 혼합되는 시약은 하나이상의 pH 버퍼물질 및/또는 하나이상의 착물형성제를 함유한다. pH 버퍼물질은 잘 알려진 물질이다. pH 버퍼물질은 약산과 실제 완전히 분해되는 이산의 염과의 혼합물이거나 또는 약염기와 실제 완전히 분해되는 이 염기의 염과의 혼합물이다. 이것은 예컨대, Rompps chemie hexikon, 제8판, 제5권, 단어 “Buffer”로 설명되어 있는데, 이것은 또한 부가된 산과 염기에 대한 이들 버퍼물질의 용액작용을 설명하고 있으며; 버퍼의 pH값은 산 또는 염기를 거기에 가할때 거의 변하지 않는다.
본 발명에 따라서, 특히 뇨의 이온세기 또는 비중을 측정하는 경우에 사용하기 위한 시약으로서, pH 버퍼물질을 사용할 수 있는데, 이것의 물속에서의 pk값은 4 내지 12, 바람직하게는 5.5 내지 10이다. 이들중에서, 가능한 가장작은 활성계수가 바람직하다. 이 활성계수는 유효성이 높은 전하를 가지는 이온으로 만들어지는 버퍼물질의 경우에 특히 작다. 수용액에서의 이온 및 버퍼물질의 활성계수는 알려져 있거나 또는 공지의 방법으로 간단히 측정될 수 있다(F. Seel, Grundlagen der analytischen Chemie, pub, Verlag Chemie, 바인하임, 독일연방공화국, Calbiochem사의 팜플렛 “Buffers”, 1985, 페이지 12-15). 0.1M 농도에서의 활성계수가 1이하, 바람직하게는 0.9이하인 버퍼물질이 특히 바람직한 것이 입증되었다.
이런 버퍼물질은 4 내지 11의 pH범위에 있으며 예를들면 다음 이온을 함유하는 버퍼이다:포스페이트, 보레이트, 카아보네이트, 시트레이트, 디메틸말로네이트 또는 니트릴로-트리스-메틸렌 포스페이트, 쯔비터 이온성 버퍼, 예컨대 글리신 버퍼 또는 2-(N-모폴리노)-에탄술폰산(MES)도 사용할 수 있다.
본 발명의 의미에서 착물형성제는 이온과 반응하여 착물을 형성하는 화학물질이다. 특히 바람직한 것은 이온과의 착물형성중에 하나 이상의 양자를 방출하는 착물형성제이다.
이런 착물형성제에는 예컨대 크라운 에테르, 크립탄드, 포단드(podand) 및 약산성 또는 약염기성그룹, 예컨대 카르복실 또는 아미노그룹을 함유하는 여러자리 리간드가 있다. 분자당 최대 하나의 이온과 결합될 수 있는 착물형성제가 바람직하다. 특히 정확한 이온세기 또는 비중을 검출하기위해, 착물형성제는, 만약 가능하다면 액체중에 존재하는 모든이온, 예컨대 이온세기 또는 비중을 검출하기위해, 착물형성제는, 만약 가능하다면 액체중에 존재하는 모든이온, 예컨대 뇨중에 자주 존재할 수 있는, 특히 알칼리 금속 및 알칼리 토금속과 같은 양이온과 함께 착물을 형성할 수 있어야 한다. 그러므로, 착물형성제로서, 예컨대 다음 화합물들을 사용할 수 있다.
-크라운 에테르, 크립탄드, 포단드:18-크라운-6-테트라카르복실산, N-페닐아자-15-크라운-5, 헥사실렌 트리설페이트 Kryptofix 222
Figure kpo00001
, Kryptofix 221
Figure kpo00002
및 Kryptofix 211
Figure kpo00003
,
-여러자리 리간드:에틸렌디아민-테트라아세트산, 니트릴로트리아세트산, 디에틸렌트라이민-펜타아세트산, 디-(2-아미노에톡시)-에탄-테트라아세트산, 헥사메틸렌디니트릴로테트라아세트산, 니트릴로디아세트산 및 N-메틸아미노디아세트산.
실질적인 버퍼능력을 나타내지 않는 용해염을 주로 함유하는 액체의 이온세기 또는 비중을 측정하기 위하여, 이 방법은 특히 바람직하게 주로 하나 또는 그 이상의 착물형성제로 이루어지는 시약과 함께 시행된다. 이 경우에, 이 시약은 반드시 pH 버퍼물질을 함유하지는 않는다.
어느정도의 버퍼능력을 가지는 물질, 예컨대 약염기 또는 산 또는 이들의 염으로 이루어지는 액체의 비중을 측정하려면, 하나 이상의 pH 버퍼물질을 함유하는 시약이 바람직하다. 이 경우에, 또한 액체에 함유될 수 있는 비-이온성 화합물의 비중분포도 또한 고려해야 한다. 더우기, 그 다음에 시약도 하나 또는 그 이상의 착물형성제를 함유할 수 있다. 뇨의 검사를 위해서, 시료와 동일한 양의 물에 용해되어 있고, 바람직하게는 5.5이상의 pH값을 가지는 시약조성물을 선택해야 한다.
간단하게 하기위해서, 가능한한 적은수의 성분을 유지하는 것이 편리하다. 그러므로, 버퍼물질로서, 이것의 pH-버퍼작용 이상의, 또한 이온-착체작용을 가지는 것을 선택하는 것이 유리하다. 이런 물질에는, 예컨대 니트릴로-트리스-(메틸렌 포스폰산) 및 펜타소듐 트리포스페이트(Na5P3O10)가 있다.
특히 이것의 pH값과 관련하여, 시약조성물은 바람직하게 시료와 동일한 양의 물에 시약을 용해한 후에 pH값이 조사할 액체의 pH값과 동일하거나 같도록, 특히 바람직하게는 더 크도록 선택된다. 대부분의 적합한 pH값은 몇가지 실험에 근거하여 용이하게 측정될 수 있다.
흡수성 담체에 적용되는 시약의 경우에, 이것은 매우 용이하게 성취된다. 그다음에 주입용액의 pH값은 주입이전에, 예컨대 뇨의 비중을 측정하기위한 시약의 경우에는 6 내지 11, 바람직하게는 7 내지 9의 pH값으로 적당히 조정한다.
이들과 함께 혼합된 조사할 액체의 양에 속하는, 시약중의 pH 버퍼물질 및/또는 착물형성제의 양은, 시료액체양중의 이들 시약 물질의 최종농도가 전부 합해서 0.005 내지 1.0몰/리터, 바람직하게는 0.005 내지 0.2몰/리터가 되도록 선택한다. 측정을 위해서, 존재하는 시약의 형태는 실질적으로 중요하지 않다. 예컨대, 시약은 분말 또는 정제 또는 용액의 형태로 사용될 수 있다.
시험담체의 방법의 바람직한 구현에 있어서, 시약은 유리하게 흡수성 담체에 대한 피막으로서 처리되는데, 바람직한 담체는 다공성 담체물질 또는 직물이며, 직물은 섬유로 만들어진 종이같은 담체를 의미한다. 시약이 주입된 흡수성 담체는 바람직하게 흡수성담체 물질에 시약용액을 주입하고 건조시킴으로써 제조되는데, 이에 의해 시약막은 전체 표면상에, 바람직하게는 내부표면에도 형성된다.
시약은 또한 막-형성 및 팽창성 첨가물질과 함께 담체에, 예컨대 테스트 스트립상에 직접적으로 처리될 수 있다. 더 나아가서, 시약은 종래의 첨가물질, 예컨대 안정화제, 습윤제 및/또는 팽창제를 함유할 수 있다.
액체를 시약과 혼합하는 것은 선택된 시약형에 대해 유리한 방법으로 시행한다. 만약에 시약이 흡수성 담체에 피막으로서 처리된다면, 담체를 간단히 액체와 접촉시킬 수 있다. 그 다음에 액체를 담체에 분포시키고 시약을 용해한다. 이 용해과정은 본발명 방법의 시약과 함께 특히 빨리 그리고 완전하게 시행되는데 왜냐하면 이 시약은 쉽게 용해될 수 있는 저분자량의 물질이기 때문이다.
조사할 액체에 대한 시약의 작용때문에, 조사할 액체의 이온세기 또는 비중에 대해 의존하는 pH값을 조정한다.
이 pH값은 본 발명의 방법으로 측정된다. 이것은 공지의 방법으로, 예컨대 pH전극으로 시행할 수 있다. pH 지시약의 도움을 얻어 측정하는 것이 특히 유리한데 왜냐하면 측정은 그다음에 또한 그리고 다른 장치없이 시각적으로 시행될 수 있기 때문이다.
액체중에서 pH조정을 포함하는 pH범위에서 색 변화를 나타내는 pH 지시약을 사용하는 것이 필수적이다. 이런 pH 지시약과 이들의 색변화 범위는 알려져 있다. 뇨의 이온세기 또는 비중의 측정을 위해서, 4 내지 12의 pK값을 가지는 pH 지시약을 사용할 수 있다. 이들중에서, 브롬티몰블루와 티몰블루가 특히 적합함이 입증되었다.
pH 지시약은 시약에 또는 혼합전에 조사할 액체에 가하거나 또는 시약과 액체의 혼합중 또는 이후에 가할 수 있다. 부가한 지시약의 양은 색깔 변화가 분명하게 측정될 수 있도록 한다. 시약과 시료액체의 혼합중에 지시약의 바람직한 농도는 0.1 내지 100밀리몰/리터, 더욱 바람직하게는 1 내지 50밀리몰/리터이다.
분명히, 본 발명의 방법에 있어서, 시약과 수성액체와의 반응은 2-상계로 수행하는 것이 가능한데, 예컨대 서로간에 전혀 혼화되지 않거나 또는 단지 약간만 혼화되어, 시약의 적어도 일부분은 비수성상에 존재한다. 하지만, 시약과 액체 또는 이것의 성분과의 반응중에, 모든 시약 그리고 특히 pH 버퍼물질 또는 착물형성제 그리고 임의로 pH 지시약들은 한쪽 상, 바람직하게는 수성상에 용해시킨다. 이 경우에, 반응은 특히 빨리 진행된다.
본 발명의 방법에서의 평가는 특히 간단한 방법으로 진행될 수 있다. 예컨대, 보정곡선에 의해서, 측정된 pH값을 관련된 이온세기 또는 비중과 연관시킬 수 있다. 보정곡선은 각각, 상이하지만 알려진 이온세기 또는 상이하지만 알려진 비중을 가지는 비교용액에 대한 pH값을 측정함으로써 얻어진다. pH 지시약을 사용하여 육안으로 pH를 측정하는 경우에 있어서, 결과되는 색깔을, 예컨대 색깔척도로 일련의 알려진 이온세기 또는 비중에 대해 얻어져 기록된 색깔과 비교할 수 있다.
평가는 시약과 수성시료액체를 혼합한 후 1분 이내에도 실시할 수 있다. 본 발명에 따르는 방법은 측정된 pH값이 혼합 5분 후에도 일정하다는 잇점을 가진다. 이것은 평가에 긴시간이 요구되거나 또는 확실히 하기 위해 처음평가 약간 후에 평가를 반복하는 것과 비교할때 특히 중요하다.
본 발명에 따르는 방법의 특히 바람직한 구현은 테스트 스트립상에서 뇨의 비중을 측정하는 것이다. 이 테스트 스트립은 시약용액이 주입되고 그다음 건조된 직물로 이루어진 시험부를 가진다. 사용되는 시약은 pH 버퍼물질, 예컨대 물에서 용해될때 8의 pH값을 나타내는 인산염 버퍼, 착물형성제, 예컨대 니트릴로트리아세트산, 및 pH 지시약, 예컨대 브롬티몰블루의 혼합물일 수 있다. 시험부를, 예컨대 테스트 스트립을 뇨에 담그고 시험부가 젖자마자 꺼냄으로써 조사할 뇨와 접촉시킨다. 그다음에 시험부가 나타낸 색깔을 테스트 스트립에 수반되는 표준색깔과 비교하는데, 각각의 표준색깔을 비중과 연관시킨다. 측정되는 비중은 일치되는 색깔을 가지는 표준과 연관된 값을 가진다.
[실시예 1]
염용액 또는 뇨의 이온세기나 비중을 측정하기 위한 테스트 스트립의 제조
a) 셀룰로오스 직물(Schleicher ＆amp; Schull상의 23 SL형)에, 다음 조성을 가지는 수용액을 주입했다:
Figure kpo00004
용액의 pH값을 3.5N의 테트라메틸암묘늄 히드록시드 수용액으로 8로 조정했다.
직물을 건조시킨후 5×5mm 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지 스트립(100×5mm)에 붙였다.
b) 셀룰로오스 직물(Schleicher ＆amp; Schull사의 23 SL형)에, 다음 조성을 가지는 수용액으로 주입했다:
Figure kpo00005
이 용액의 pH값을, 2N염산으로 8에 맞추었다.
직물을 건조시킨후 5×5mm의 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지 스트립(100×5mm)에 붙였다.
c) 셀룰로오스 직물(Binzer사의 2316형)에, 다음 조성을 가지는 수용액으로 주입했다:
Figure kpo00006
Figure kpo00007
이 용액의 pH값을, 10N의 수산화나트륨 수용액으로 10에 맞추었다.
직물을 건조시킨후 5×5mm의 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지 스트립(100×5mm)에 붙였다.
d) 셀룰로오스 직물(Schleicher ＆amp; Schull의 23 SL형)에, 다음 조성을 가지는 수용액으로 주입했다:
Figure kpo00008
이 용액의 pH값을, 10N의 수산화나트륨 수용액으로 8에 맞추었다.
직물을 자르고 5×5mm의 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지스트립(100×5mm)에 붙였다.
e) 셀룰로오스 직물(Binzer사의 2316형)에, 다음 조성을 가지는 수용액으로 주입했다:
Figure kpo00009
이 용액의 pH값을 10N의 수산화나트륨 수용액으로 8에 맞추었다.
직물을 건조시키고 5×5mm의 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지 스트립(100×5mm)에 붙였다.
f) 셀룰로오스 직물(Schleicher ＆amp; Schull사의 23 SL형)에, 다음 조성을 가지는 수용액으로 주입했다:
Figure kpo00010
이 용액의 pH값을 10N의 수산화나트륨 수용액으로 8에 맞추었다.
직물을 건조시키고 5×5mm의 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지스트립(100×5mm)에 붙였다.
g) 셀롤로오스 직물(Schleicher ＆amp; Schull사의 23 SL형)에, 다음 조성을 가지는 수용액으로 주입했다:
Figure kpo00011
용액의 pH값을 3.5N의 테트라메틸암모늄 히드록시드 용액으로 8에 맞추었다.
직물을 건조시키고 5×5mm의 크기로 자르고 이렇게 제조된 시험부를 합성수지스트립(100×5mm)에 붙였다.
[실시예 2]
뇨시료의 비중측정
실시예 1에 따라 제조한 테스트 스트립을 뇨안에 간단히 담갔다. 각각 30초, 1분, 2분 및 5분후에, 알려진 비중의 뇨에 대해 얻어진 색깔 척도의 색깔과 비교했다. 위의 측정시간에서 비중에 대해 얻어진 값은 동일했다. 비중은 비중병에 의해 측정된 비중과 일치했다.

Claims (9)

  1. 액체를 적당한 시약과 혼합하고, 액체중에서 pH값을 측정하고 그리고 평가함으로써 수성액체의 이온세기 또는 비중을 측정함에 있어서, 시약이 고분자 전해질 중합체는 함유하지 않으면서 하나 이상의 pH 버퍼물질을 함유하거나 또는 하나 이상의 pH 버퍼물질 및/또는 하나 이상의 착물 형성제를 함유함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 시약이 pH 지시약을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1 또는 2항에 있어서, 시약을 흡수성 담체에 주입함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1 또는 2항에 있어서, pH 버퍼물질이 0.1M의 농도에서 1이하의 활성계수를 가짐을 특징으로 하는 방법.
  5. 고분자 전해질 중합체는 함유하지 않으면서 하나 이상의 pH 버퍼물질을 함유하거나 또는 하나 이상의 pH 버퍼물질 및/또는 하나 이상의 착물형성제를 함유함을 특징으로 하는, 수성액체의 이온세기 또는 비중측정을 위한 시약.
  6. 제5항에 있어서, pH 지시약을 함유함을 특징으로 하는 시약.
  7. 제5 또는 6항에 있어서, 흡수성 담체에 주입됨을 특징으로 하는 시약.
  8. 제5항 또는 6항에 있어서, pH 버퍼물질이 0.1M의 농도에서 1이하의 활성계수를 가짐을 특징으로 하는 시약.
  9. 지지대와, 그 위에 제6항의 시약이 주입된 흡수성 담체로 이루어진, 수성 액체의 이온세기 또는 비중을 측정하기 위한 테스트 스트립.
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