阅读说明：本技术 包含能够调节样品pH的微珠的装置 (Device comprising microbeads capable of adjusting the pH of a sample ) 是由 朴炳贤 金炳贤 韩秀妍 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种能够调节样品的pH的装置,更具体地,提供了一种包含能够将样品的pH调节至预定值的微珠的装置。另外,提供了一种装置,该装置在多个通道的每个通道中包含能够调节至不同的pH值的微珠,因此使得能够在注入样品后同时将样品调节至多个不同的pH值。(The present invention relates to a device capable of adjusting the pH of a sample, and more particularly, to a device containing microbeads capable of adjusting the pH of a sample to a predetermined value. In addition, a device is provided which contains microbeads capable of adjusting to different pH values in each of a plurality of channels, thus enabling a sample to be adjusted to a plurality of different pH values simultaneously after the sample is injected.)

包含能够调节样品pH的微珠的装置

技术领域

本申请要求2018年8月30日提交的韩国专利申请第10-2018-0102652号和2018年8月30日提交的韩国专利申请第10-2018-0102653号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种能够调节样品的pH的装置，更具体地，涉及一种包含能够将样品调节为具有所需pH的微珠的装置，并且涉及一种包含能够在多个通道中的每个通道中调节至不同的pH的微珠以通过一次注入同时调节至多个不同的pH的装置。

背景技术

通常，为了调节pH，执行将酸或碱溶液添加到样品中，通过pH计或pH试纸传感器测量样品的pH值，并进行优化以达到所需pH值。

在常规的自动pH控制装置中，连续添加酸或碱并且用电化学装置实时观察样品的pH的过程是使用阀装置自动化的，这需要大量的成本和时间。因此，是不经济的。

发明内容

技术问题

对于常规的pH控制，用pH计或pH试纸传感器测量通过将酸或碱溶液添加到样品中获得的pH值，并优化直到获得所需pH值的一系列过程具有劳动密集、费时又昂贵的缺点。因此，为了解决常规pH控制的一系列优化过程中的问题，本发明提供了一种能够更简单且快速地将样品调节为具有多个pH的自动化装置。

技术手段

根据本发明的一个实施例的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以包括：

通道，通道填充有用于调节样品的pH的微珠；

入口，入口用于将样品注入通道中；以及

出口，出口用于排放通道中具有已调节的pH的样品，

其中，将注入的样品调节至具有通道中的微珠的pH。

发明效果

根据本发明，通过在通道中包含用于调节pH的微珠，可以更简单且快速地将样品调节至具有所需pH。另外，设置有多个通道，每个通道具有能够调节至多个pH值中的每个pH值的微珠，其优点是可以通过一次注入同时调节至多个所需pH。

另外，将本发明的包含能够调节样品的pH的微珠的盘型装置制成旋转盘的形状，并通过控制旋转盘上的旋转力使样品能够通过填充有珠并具有不同pH的通道。这些特征可以通过基于盘的化学反应集成到感测分析系统中以提高检测灵敏度。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的包含能够调节样品pH的微珠的装置的示意图。

图2是对图1的装置进行了一些修改得到的装置的示意图，该装置包含能够对样品进行多个pH调节的微珠。

图3是包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置的示意图，是图2的装置的一个实施例。

图4是示出本发明的实验性示例中的样品的pH变化实验的结果的图。

具体实施方式

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以包括：通道，填充有用于调节样品的pH的微珠；入口，用于将样品注入通道；以及出口，用于排放通道中具有已调节pH的样品，其中，注入的样品的pH被调节为具有通道中的微珠的pH。

在根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置中，微珠的表面可以涂覆有盐，使得可以将注入的样品调节为在通道中具有所需pH。

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以进一步包括主注入部，主注入部用于接收样品并将样品注入到入口中，通道可以设置为多个，填充在每个通道中的微珠可以被涂覆以具有不同的pH，并且可以通过从一个主注入部分支而将样品引入多个通道中的每个通道中。

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以进一步包括主通路部，主通路部连接主注入部和各个入口并且具有等分结构，并且可以通过主通路部将注入主注入部的样品分配到每个通道。

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以进一步包括在通道中填充有微珠的区域与出口之间的玻璃料(frit)，通过微珠的样品可以通过玻璃料以排放到出口，并且可以防止微珠从出口离开。

在根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置中，可以设置多个通道，并且每个通道可以分别设置有入口和出口。

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以进一步包括与主注入部连接的注入构件，注入构件可以进一步包括活塞，注入构件的一端可以与主注入部连接，注入构件的另一端可以设置该活塞，并且可以通过推动活塞将样品注入注入构件中，从而将注入的样品移动到每个通道。

在根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置中，要被注入入口的样品可以是中性的。

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以进一步包括主注入部，主注入部用于接收样品并将样品注入入口中，其中入口、通道和出口可以分别设置为多个并且彼此配对，每一对多对入口、通道和出口可以径向地设置在旋转盘上。

根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置可以进一步包括：与主注入部连接的主通路部；以及从主通路部径向延伸至每个入口的等分通路部，其中，主注入部可以包括：开口，样品通过开口注入；以及样品池，样品池用于在将注入的样品分配到每个等分通路部之前存储样品。

在根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置中，样品池和主通路部耦接的形状可以是螺旋形状。

在根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置中，主通路部可以弯曲，使得主通路部的一端在远离旋转盘的旋转轴的方向上延伸。

在根据本发明的包含用于调节样品的pH的微珠的装置中，通气孔可以与主通路部和通道之间的流动路径连接。

实施方式

在下文中，将详细描述根据本发明的一个实施例的包含用于调节样品的pH的微珠的装置1。附图被包括以提供对本发明的进一步理解，附图示出了本发明的实施例，并且无意限制本发明的技术范围。

另外，相同或相应的部件将由相同的附图标记表示，而与符号无关，并且将省略其冗余描述。为了便于说明，所示每个部件的大小和形状可能被放大或缩小。

图1是根据本发明的实施例的包含能够调节样品的pH的微珠的装置1的示意图。根据本发明的实施例的包含用于调节样品的pH的微珠的装置1可以包括：用于将样品注入通道中的入口10；用于调节注入的样品的pH的通道20；以及用于排放具有已调节的pH的样品的出口30。例如，要注入到入口10中的样品可以是水溶液。

通道20包含多个微珠100，以调节注入样品的pH。微珠100的表面涂覆有盐，使得可以在通过通道20的同时将注入的样品调节为具有pH 0和pH 14之间的所需pH。或者，微珠100的表面涂覆有盐，使得可以在通过通道20的同时将注入的样品调节为具有pH 1、pH 2、pH 3、pH 4、pH 5、pH 6、pH 7、pH 8、pH 9、pH 10、pH 11、pH 12和pH 13中的任一所需pH，即微珠100的pH。

将微珠100在缓冲溶液中温育(incubate)，以调节为具有所需pH，然后在50℃和N₂气氛中使溶剂组分挥发，以获得具有各所需pH的微珠。例如，可以制备包含表1中的反应物的缓冲液。更具体地，可以通过根据以下亨德森-哈塞尔巴赫(Henderson-Hasselbach)方程调节共轭碱与酸的比率来制备具有所需pH的缓冲溶液。

其中，K_a为酸离解常数，[HA]为酸的浓度，[A-]为共轭碱的浓度，[H+]为氢离子的浓度。

换句话说，可以通过弱酸/强酸、酸/碱、酸/共轭碱、弱碱/强碱或盐/碱的反应物组合来制备大于pH 0且小于pH 14或从pH 1至pH 13的缓冲溶液。通常，酸/碱反应物组合及其相应的组成比可用于制备具有不同pH值的缓冲液。然而，例如，弱酸/强酸反应物组合可主要用于制备pH 2至pH 4的酸性缓冲溶液，弱碱/强碱反应物组合可主要用于制备pH 9至pH11的碱性缓冲溶液。

另外，微珠100是基于二氧化硅的材料，并且pH缓冲液中的物质的所有组分都可以被微珠100吸收。此时，根据除了各pH缓冲液中的溶剂成分以外的物质的所有组分的组成比(例如，下表1的物质的组成比)来确定微珠的pH。当中性样品通过如上所述制备的微珠100时，吸附在微珠100上的盐被洗脱以改变样品的pH，从而控制具有所需pH的样品。

多个通道20中的每个通道可以填充涂覆有缓冲溶液的微珠100，该缓冲溶液使用弱酸/强酸、酸/碱、酸/共轭碱、弱碱/强碱和盐/碱的不同反应物组合以及相应的组成比制备。

[表1]

在表1中，在邻苯二甲酸氢钾/盐酸的情况下，邻苯二甲酸氢钾被用作弱酸，盐酸被用作强酸。来自邻苯二甲酸氢钾的氢离子和共轭碱的浓度由要加入的强酸盐酸的量决定，从而调节pH。在如上所述的制造过程中，微珠100在表面上充分涂覆有盐，但是微珠可以由具有Si-OH基团的基于二氧化硅的材料制成，使得当样品通过通道20时涂覆在微珠100上的盐可以被充分洗脱到样品中。另外，微珠100可以是任一种，只要能够充分地吸附pH缓冲液中的物质的所有组分即可，此外可以具有光滑的表面或多孔结构。在多孔结构的情况下，大的表面积有助于大量样品的pH控制。另外，例如，微珠100的直径可以是150μm至210μm。另外，例如，微珠100可以以几十毫克至几百毫克的量填充在通道20中，并且要被注入到入口10中的样品的使用量可以为几毫升。

另外，通道20的形状可以为中空形状，例如，如本发明中所示的圆柱形状，但不限于此。只要通道位于入口10与出口30之间并且填充有微珠100，根据实施本发明的环境，可以进行各种修改和改变。

另一方面，例如，当通道20具有圆柱形状时，通道20可以具有7.5cm的高度和1cm的直径。同样，通道20的尺寸和体积不限于此，根据实现本发明的环境，可以进行各种修改和改变。

要被注入到包含能够调节样品的pH的微珠的装置1中的样品可以是中性的，例如，具有6.8至7.9的pH值。

可以在通道20中的填充有微珠100的区域与出口300之间进一步设置玻璃料。因此，可以将通过微珠100的样品排放到出口30，但是可以防止微珠100离开出口30。例如，玻璃料21可以是玻璃绒(glass wool)。

注入到入口100中的样品可以通过填充在通道20中的微珠100，通过玻璃料21，并且被排放到出口30。可以将排放到出口30的样品调节为具有所需pH，并且优选地可以具有与微珠100的pH相同的pH。

图2是对图1的装置进行了一些修改得到的装置1’，装置1’包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1’。包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1’包括多个通道20_i。这里，i是从1到n的自然数。多个通道20_i中的每个通道可以含有彼此具有不同pH的微珠100_i。例如，多个通道20_i的数量可以是二、四、六、八、十或十二。

另外，包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1’包括多个入口10_i和多个出口30_i，样品通过入口10_i注入并且多个入口10_i中的每一个与多个通道20_i中的每一个连接，并且在多个通道中的每个通道中具有已调节的pH的样品通过出口30_i排放。更具体地，每个通道20_i与每个入口10_i和每个出口30_i连接。每个通道20_i的入口10_i与主通路部15和主注入部5连接。主通路部15具有等分结构。因此，被注入到一个主注入部5中的样品经由主通路部15被注入到每个通道20_i的入口10_i，以通过填充在每个通道20_i中的微珠100_i，从而排放到每个出口30_i。

另外，每个入口10_i可以进一步包括开/关阀(未示出)。因此，可以控制开/关阀，使得样品可以仅通过多个通道中可以调节至所需pH的通道。

在图2中，例如，多个通道20_i被构造成使得注入到主注入部5中的样品可以以具有pH 1、pH 2、pH 3、pH 4、pH 5、pH 6、pH 7、pH 8、pH 9、pH 10、pH 11、pH 12和pH 13被排放。填充在多个通道20_i的每一个中的微珠100_i可以分别具有pH 1、pH 2、pH 3、pH 4、pH 5、pH6、pH 7、pH 8、pH 9、pH 10、pH 11、pH 12和pH 13的值，可以利用上述表1的缓冲液来制备。

如图2所示，在包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1’的情况下，被注入到一个主注入部5中的样品可以通过多个通道20_i中的每一个被调节为具有各所需pH，然后被排放。因此，具有更有效率地调节样品的PH并且一次调节多个样品的pH的优点。

图3是包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1”的示意图，是图2的装置的一个实施例。

根据图3的包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1”具有旋转盘的形状。在具有旋转轴3的旋转盘2上，径向布置有图2中如上所示的多个通道20_i。这里，i是从1到n的自然数。更具体地，其包括多个入口10_i和多个出口30_i，多个入口10_i与多个通道20_i中的每个通道连接，在多个通道中的每个通道中具有已调节的pH的样品通过出口30_i排放。多个通道、多个入口和多个出口中的每一对径向设置在旋转盘上。

填充在多个通道20_i的每一个中的微珠100_i可以分别具有pH 1、pH 2、pH3、pH 4、pH5、pH 6、pH 7、pH 8、pH 9、pH 10、pH 11、pH 12和pH 13的值，并且可以利用上述表1的缓冲液来制备。这里，i是从1到n的自然数。

主注入部5围绕旋转轴3设置，并且主注入部5、主通路部15、入口10_i、通道20_i和出口30_i以该顺序沿从旋转盘2的旋转轴3到边缘的方向布置。主注入部5包括开口5a，样品通过开口5a注入。其进一步包括样品池5b，样品池5b用于在将注入的样品分配到每个通道20_i中之前存储样品。样品池5b可以具有围绕旋转轴3的形状。样品池5b的端部与主通路部15连接。主通路部15也可以具有围绕旋转轴3的形状。样品池5b和主通路部15耦接的形状可以是螺旋形状。

主通路部15可以弯曲成使得主通路部的一端在远离旋转盘的旋转轴的方向上延伸。

主通路部15与多个等分通路部16_i连接。每个等分通路部16_i从主通路部15径向地延伸到每个通道20_i。主通路部15中的样品按每个等分通路部16_i的体积分配。因此，注入到一个主注入部5的样品通过主通路部15，并被分配到每个等分通路部16_i。被分配在等分通路部16_i中的样品被注入每个通道20_i的每个入口10_i中，并通过填充在每个通道20_i中的微珠100_i(参见图2)从而移动到每个出口30_i。入口10_i可以进一步包括开/关阀11_i，并且例如，开/关阀11_i可以是毛细管阀并且可以进一步包括通气孔11_ai。也就是说，通气孔可以与主通路部15和通道20之间的流动路径连接。如稍后将描述的，例如，当施加3000RPM的旋转力时，样品通过毛细管阀。出口30_i可以具有能够接收通过通道20_i之后具有已调节的pH的样品的结构。在这种情况下，如果需要，可以稍后用微量移液管通过通气孔31_i回收已调节pH的样品。出口30_i可以进一步包括通风孔31_i。通过设置通风孔31_i，填充在通道20_i中的空气被抽出，从而流体可以通过旋转力移动到出口30_i。

关于包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置1”的操作，例如，将样品注入到主注入部5中，并且通过以1000RPM将旋转盘旋转20秒，主注入部5中的样品通过主通路部15到达等分通路部16_i以进行分配。然后，通过以3000RPM将旋转盘旋转20秒，分配在等分通路部16_i中的样品移动到每个通道20_i，并通过填充在每个通道20_i中的微珠以进行调节从而具有所需pH值，并移动到出口30_i。

在另一实施例中，包含能够对样品进行多个pH调节的微珠的装置可以进一步在主注入部5中包括注入构件(未示出)，使得可以更容易地在同时将注入到一个主注入部5中的样品注入多个通道20_i中的每一个中。另外，注入构件可以进一步包括活塞(未示出)，并且可以进一步包括体积控制器(未示出)。注入构件的一端可以与主注入部5连接，另一端可以设置有活塞。例如，可以通过以下方式进行操作：移除活塞，将样品注入注入构件中，然后将活塞安装在注入构件内，并推动活塞以使样品向通道20_i移动。例如，体积控制器可以是多通道移液管的形式。可以通过操作设置为预定体积的移液管来操作，以在与移液管连接的每个通道中填充相同体积的样品。

实验性示例

表2示出了在使pH 7.7的样品通过填充有微珠100的通道20之后样品的pH变化。注入的样品的量为2ml，填充在通道20中的微珠100的量为100mg。表2中的pH值是使用S220SevenCompact^TM pH/Ion(METTLER TOLEDO)测得的结果。

[表2]

图4是示出表2中的结果的图。根据取决于制造温度的微珠100的实验结果，可以看出，当在50℃下制造微珠100时，样品通过微珠100后的pH与微珠100的pH之间的pH的变化最小。随着微珠100的pH增加，可以将通过微珠100后样品的pH的相关性恒定的条件设定为最佳条件。参考表2的实验结果，制造微珠100的最佳温度条件是50℃。在pH 1和pH 13的情况下，在制造微珠100期间反应物挥发，导致pH偏差。

应理解，本领域技术人员可以在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下以其他特定形式来体现上述本发明的技术配置。因此，应理解，上述实施例在所有方面都是示例性的，而非限制性的。另外，本发明的范围由之后描述的所附权利要求而不是以上详细描述来指示。另外，应解释为，从权利要求书的含义和范围及其等同概念得出的所有改变或修改都包括在本发明的范围内。

工业可用性

根据本发明，通过在通道中包含用于调节pH的微珠，可以更简单且快速地将样品调节至具有所需pH。另外，设置有多个通道，每个通道具有能够调节至多个pH值中的每个pH值的微珠，其优点是可以通过一次注入同时调节至多个所需pH。

另外，将本发明的包含能够调节样品的pH的微珠的盘型装置制成旋转盘的形状，并通过控制旋转盘上的旋转力使样品能够通过填充有珠并具有不同pH的通道。这些特征可以通过基于盘的化学反应集成到传感分析系统中以提高检测灵敏度。