特許 7007036 マイクロデバイスを利用した固相抽出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】マイクロデバイスを利用した固相抽出方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 15/00 20060101AFI20220203BHJP

   B01D 11/02 20060101ALI20220203BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20220203BHJP

【ＦＩ】

B01D15/00 A

B01D11/02 A

B01J19/00 321

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020526962

(86)(22)【出願日】2019-08-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-12

(86)【国際出願番号】 KR2019009901

(87)【国際公開番号】W WO2020040458

(87)【国際公開日】2020-02-27

【審査請求日】2020-05-20

(31)【優先権主張番号】10-2018-0097181

(32)【優先日】2018-08-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2019-0095313

(32)【優先日】2019-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】チョイ、ジュンウォン

(72)【発明者】

【氏名】キム、デ フン

(72)【発明者】

【氏名】ジェガル、ソンヨン

(72)【発明者】

【氏名】イム、イエ ホーン

(72)【発明者】

【氏名】ヨウン、ユ ヨン

【審査官】小川 慶子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０９８５３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ １５／００－１５／４２

Ｂ０１Ｊ １１／００－１１／０４

Ｇ０１Ｎ ３０／００－３０／０２

Ｂ８１Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダムを含むダム形成部を備えたマイクロデバイスを用いる固相抽出方法であって、
（ｉ）前記マイクロデバイスに溶媒と充填物とを注入し、溶媒は流れるようにし、充填物は通過することができないように設計されたダムを含むダム形成部に移動させて、前記ダム形成部内で前記充填物に分離対象物質を吸着させる段階と、
（ｉｉ）前記充填物から前記吸着された分離対象物質の抽出を行う段階と、を含み、
前記段階（ｉ）及び段階（ｉｉ）のうち何れか１つの段階で、前記マイクロデバイスを中心軸基準に回転させ、
前記マイクロデバイスの回転は、下記の数式１で定義される角速度で行われる固相抽出方法：
［数式１］

【数1】

前記式において、
ωは、前記マイクロデバイスの回転角速度であり、
ｇは、重力加速度であり、
ｒは、前記マイクロデバイスの半径であり、
φは、前記マイクロデバイスの重力方向から前記マイクロデバイスの回転軸が傾いた角度であって、０＜φ＜９０の範囲である。

【請求項2】

前記マイクロデバイスは、
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、請求項１に記載の固相抽出方法。

【請求項3】

前記マイクロデバイスの回転角速度は、下記の数式１－１に定義される、請求項１に記載の固相抽出方法：
［数式１－１］

【数2】

前記式において、
ωは、前記マイクロデバイスの回転角速度であり、
ｇは、重力加速度であり、
ｒ_ダムは、前記マイクロデバイスに含まれたダムの半径であり、
φは、前記マイクロデバイスの重力方向から前記マイクロデバイスの回転軸が傾いた角度であって、０＜φ＜９０の範囲である。

【請求項4】

前記マイクロデバイスの注入口、出口、ダム形成部及びダムは、それぞれ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２に記載の固相抽出方法。

【請求項5】

前記ダムの前記注入口に向ける面であるダムの後端部は、前記注入口に向けて突出した円錐状である、請求項２または４に記載の固相抽出方法。

【請求項6】

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、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２、４および５のいずれか一項に記載の固相抽出方法。

【請求項7】

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６に記載の固相抽出方法。

【請求項8】

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７に記載の固相抽出方法。

【請求項9】

前記充填物は、ビーズ状である、請求項１から８のいずれか一項に記載の固相抽出方法。

【請求項10】

前記マイクロデバイスは、モータによって回転し、
前記モータは、回転力を提供する駆動部、前記駆動部に連結された回転シャフト、及び前記回転シャフトに連結されたヘッドを含み、
前記マイクロデバイスの外部面と前記モータのヘッドとが接触することにより、前記マイクロデバイスが回転する、請求項１から９のいずれか一項に記載の固相抽出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１８年８月２１日付の大韓民国特許出願１０－２０１８－００９７１８１号及び２０１９年８月６日付の大韓民国特許出願１０－２０１９－００９５３１３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。

【0002】

本発明は、マイクロデバイスで固相抽出を行う方法に係り、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で固相抽出を行う方法に関する。

【背景技術】

【0003】

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。

【0004】

従来の固相抽出用マイクロデバイス１の形態は、図７Ａ及び図７Ｂ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、ダムの後端部２１０ｂ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７Ａ及び図７Ｂ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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の固相抽出用マイクロデバイスの流体の流れの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で固相抽出を行う方法が要求され、特に、このような新たな形態の固相抽出用マイクロデバイスに充填物が均等に充填されて固相抽出を行う方法が要求される。

【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、ダムを含むダム形成部を備えたマイクロデバイス（Ｍｉｃｒｏ ｄｅｖｉｃｅ）を用いる固相抽出方法であって、（ｉ）前記マイクロデバイスに溶媒と充填物とを注入し、溶媒は流れるようにし、充填物は通過することができないように設計されたダムを含むダム形成部に移動させて、前記ダム形成部内で前記充填物に分離対象物質を吸着させる段階；及び（ｉｉ）前記充填物から前記吸着された分離対象物質の抽出を行う段階；を含み、前記段階（ｉ）及び段階（ｉｉ）のうち何れか１つの段階で、前記マイクロデバイスを中心軸基準に回転させ、前記マイクロデバイスの回転は、下記の数式１で定義される角速度で行われる固相抽出方法を提供する：
［数式１］

【数1】

【0007】

前記式において、ωは、前記マイクロデバイスの回転角速度であり、ｇは、重力加速度であり、ｒは、前記マイクロデバイスの半径であり、φは、前記マイクロデバイスのオリエンテーション（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）であって、０＜φ＜９０の範囲である。

【0008】

前記マイクロデバイスは、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；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。

【0009】

また、本発明による固相抽出方法において、前記固相抽出用マイクロデバイスの回転角速度は、下記の数式１－１に定義される：
［数式１－１］

【数2】

【0010】

前記式において、ωは、前記マイクロデバイスの回転角速度であり、ｇは、重力加速度であり、ｒ_ダムは、前記マイクロデバイスに含まれたダムの半径であり、φは、前記マイクロデバイスのオリエンテーションであって、０＜φ＜９０の範囲である。

【0011】

本発明による固相抽出方法において、前記注入口、前記出口、前記ダム形成部及び前記ダムは、それぞれ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。

【0012】

また、本発明による固相抽出方法において、前記ダムの前記注入口に向ける面であるダムの後端部は、前記注入口に向けて突出した円錐状である。

【0013】

また、本発明による固相抽出方法において、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、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。

【0014】

また、本発明による固相抽出方法において、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る。

【0015】

また、本発明による固相抽出方法において、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、円錐状である。

【0016】

また、本発明による固相抽出方法において、前記充填物は、ビーズ状である。

【0017】

また、本発明による固相抽出方法において、前記固相抽出用マイクロデバイスは、モータによって回転し、前記モータは、回転力を提供する駆動部、前記駆動部に連結された回転シャフト、及び前記回転シャフトに連結されたヘッドを含み、前記固相抽出用マイクロデバイスの外部面と前記モータのヘッドとが接触することにより、前記固相抽出用マイクロデバイスが回転しうる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の固相抽出用マイクロデバイスで固相抽出を行う方法によれば、固相抽出用マイクロデバイスの中心軸を基準に充填物及び溶媒の流れが偏重されず、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。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1A】本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイスの一実施例の正面図を示す図である。

【図1B】本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイスの一実施例の正面図を示す図である。

【図1C】本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイスの一実施例の正面図を示す図である。

【図2】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。

【図3】本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイスの他の実施例の正面図を示す図である。

【図4A】本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイスのさらに他の実施例の正面図及びその要部を示す図である。

【図4B】本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイスのさらに他の実施例の正面図及びその要部を示す図である。

【図5】本発明の固相抽出方法において、充填物及び溶媒の流れが偏重されず、均一な流量の流体が流れるようにする条件を示す図である。

【図6】本発明の固相抽出方法において、固相抽出用マイクロデバイスを回転させるためにモータを備える場合を示す図である。

【図7A】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。

【図7B】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。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明に使われる固相抽出用マイクロデバイス及び前記固相抽出用マイクロデバイスで固相抽出を行う方法を詳しく説明する。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。

【0021】

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。

【0022】

図１Ａから図１Ｃは、本発明の固相抽出方法に使われるマイクロデバイス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の側面を経てダム形成部２００に連結された出口３００を通じて抜け出る。

【0023】

本発明に使われる固相抽出用マイクロデバイス１０のダム形成部２００は、注入口１００が延びる方向である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する。すなわち、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。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穴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。

【0024】

また、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、前記注入口１００に向けて突出した円錐状である。

【0025】

ダム２１０も、前述したように、注入口１００が延びる方向である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する。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の前端部２１０ａ（ダム２１０がダム形成部２００の第２端部２３０に向ける面、すなわち、ダム２１０の出口３００に向ける面）も円錐状である。

【0026】

また、本発明によれば、図１Ａに示したように、ダム２１０の後端部２１０ｂ（ダム２１０がダム形成部２００の第１端部２２０に向ける面、すなわち、ダム２１０の注入口１００に向ける面）も円錐状を有する。すなわち、ダム２１０の後端部２１０ｂの傾斜角（θ）が０°よりも大きい。例えば、θは、０°～６０°である。

【0027】

まず、ダム２１０の後端部２１０ｂが平らな面である場合（すなわち、図１Ａにおいて、θ＝０°である場合）には、充填物４００が流体に混合されず、注入口１００に単独で注入される時、ダム２１０の後端部２１０ｂ中でも注入口１００に近い側から充填物４００が積もりながら、充填物４００で注入口１００が詰まる現象が発生する可能性がある（図５参照）。

【0028】

本発明によれば、このような現象を防止するために、ダム２１０の後端部２１０ｂも、円錐状を有するようにして、充填物４００が注入口１００付近に積もらず、ダム２１０の後端部２１０ｂの傾斜面に沿って放射方向に移動するようにして（図１Ｂ参照）、充填物４００が積層されるようにした。

【0029】

この際、θの値は、粉体（すなわち、充填物４００）の安息角（すなわち、ダム２１０の後端部２１０ｂが平らな面である場合に、積層された充填物４００が平らな面であるダム２１０の後端部２１０ｂと成す角度）よりも大きい。θ値が粉体の安息角よりも大きければ、充填物４００がダム２１０の傾いた後端部２１０ｂに沿ってより円滑に移動することができる。粉体の安息角は、本発明が具現される多様な環境に合う多様な値を有する。

【0030】

図２は、図１Ａの矢印（＊）の方向に見た場合、ダム２１０の後端部２１０ｂにディスク状に充填された充填物４００の形状を図示する。充填物４００が充填された形状を参照番号２００ａで表示した。

【0031】

再び図１Ａを参照すれば、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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

固相抽出用マイクロデバイス１０のサイズは、例えば、図１Ｃ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、一実施形態として、約１０ｍｍである。充填物４００の直径は、３５～６０μｍである。注入口１００の直径は、０．５～１０ｍｍであり、長さは、約５ｍｍである。出口３００の直径は、０．５～１０ｍｍであり、長さは、約５ｍｍである。ダム形成部２００の第１端部２２０からダム２１０の後端部２１０ｂ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、約０．５～２ｍｍである。ダム２１０の前端部２１０ａから第２端部２３０までの長さは、０．１～２ｍｍである。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である。図１Ｃ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。

【0035】

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で設計し、それにより、充填物４００が充填される領域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。

【0036】

一方、図３は、図１Ａの固相抽出用マイクロデバイスのうち、ダム形成部２００を一部変形した場合であって、本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイス１０'の他の実施例の正面図を図示する。図３の固相抽出用マイクロデバイス１０'でも、図１Ａのように、ダム２１０の後端部２１０ｂ（ダム形成部２００'の第１端部２２０'に向ける面）が円錐状である。図３に示したように、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。このような場合にも、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。

【0037】

図４Ａは、図１Ａの固相抽出用マイクロデバイスのうち、ダム２１０を一部変形した場合であって、本発明の固相抽出方法に使われる固相抽出用マイクロデバイス１０''のさらに他の実施例の正面図を図示する。図４Ｂは、図４Ａの固相抽出用マイクロデバイス１０''のうち、ダム２１０''部分のみを図示したのである。図４Ａの固相抽出用マイクロデバイス１０''でも、図１Ａのように、ダム２１０''の後端部２１０''ｂ（ダム形成部２００の第１端部２２０に向ける面）に円錐状を含む。一方、図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、ダム２１０''を前端部２１０''ａを含む第１部分２１５''ａと後端部２１０''ｂを含む第２部分２１５''ｂとに区分する。この際、第２部分２１５''ｂの中心軸（すなわち、注入口１００の延長方向である中心軸）に垂直な円状断面での最大直径（Ｄ２）、すなわち、第２部分２１５''ｂの円錐状の底面の直径は、第１部分２１５''ａの中心軸に垂直な円状断面での最大直径（Ｄ１）、例えば、第１部分２１５''ａの円錐状の底面の直径よりも小さい。したがって、充填物４００が円錐状の後端部２１０''ｂの傾斜面に沿って放射方向に移動してダム２１０''の縁部側に積もる場合、ダム２１０''の縁部側に充填物４００が積層することができるより十分な空間を確保しながらも、θ値をさらに大きくするという利点がある。

【0038】

次に、図５を参照して、本発明による固相抽出方法及び固相抽出条件を説明する。まず、本発明による固相抽出方法は、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の注入口１００に溶媒と充填物４００とを注入し、溶媒は流れるようにし、充填物は通過することができないように設計されたダムを含むダム形成部に移動させて、前記ダム形成分内で前記充填物４００に分離対象物質を吸着させる段階（ステップＳ１００）；及び前記充填物４００から前記吸着された分離対象物質の抽出を行う段階（ステップＳ２００）；を含む。また、本発明による固相抽出方法は、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が中心軸を基準に回転する段階（ステップＳ３００）をさらに含む。固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が中心軸を基準に回転する段階（ステップＳ３００）は、前記充填物４００に分離対象物質を吸着させる段階（ステップＳ１００）及び前記充填物４００から前記吸着された分離対象物質の抽出を行う段階（ステップＳ２００）のうち少なくとも何れか１つの段階中になされることもある。

【0039】

固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の注入口１００に溶媒と充填物４００とを注入して、前記充填物４００に分離対象物質を吸着させる段階（ステップＳ１００）では、注入される溶媒がダム形成部２００、２００'を通過し、ダム２１０、２１０''によって充填される充填物４００に目的物質（すなわち、分離対象物質）が吸着される。吸着された物質の抽出を行う段階（ステップＳ３００）では、充填物４００に吸着された物質を溶解することができる溶媒を注入する過程を行う。

【0040】

図５では、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が重力方向に対して傾いた状態で位置する場合を図示し、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''中でも、例示的に図４Ａの固相抽出用マイクロデバイス１０''が重力方向に対して傾いた状態で位置する場合を図示する。

【0041】

より具体的には、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の注入口が延びる方向の中心軸（以下、「固相抽出用マイクロデバイスの中心軸」と称する）が水平面（すなわち、重力方向に垂直である面）の軸からφほど傾いた状態で設けられる。

【0042】

固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''は、注入口１００と出口３００との連結軸のずれのような製作公差と設置誤りまたは多様な方向での溶媒投入のような設計自由度の確保のために、図５のように、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が多様な角度（φ）で傾いて設けられる。この際、固相抽出用マイクロデバイスの中心軸が水平面（すなわち、重力方向に垂直である面）の軸からφほど傾いた角度を固相抽出用マイクロデバイスのオリエンテーションとし、φは、０＜φ＜９０の範囲である。

【0043】

一方、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''（より正確には、固相抽出用マイクロデバイスの中心軸）が水平面（すなわち、重力方向に垂直である面）の軸から傾いた場合に、注入口１００に注入される溶媒や充填物４００が重力によってダム形成部２００に偏重されて位置しうる。それにより、溶媒から固相抽出が不均一になされる恐れがある。

【0044】

しかし、本発明によれば、溶媒と充填物４００との流れが偏重されず、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できるように、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が中心軸を基準に回転する段階（ステップＳ３００）を行う。この際、マイクロデバイス１０、１０'、１０''の中心軸は、回転軸になる。

【0045】

また、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が中心軸を基準に回転する段階（ステップＳ３００）で、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する角速度（ω）は、下記の数式１に従う。
［数式１］

【数3】

【0046】

ここで、ｇは、重力加速度、ｒは、前記マイクロデバイスの半径、φは、前記マイクロデバイスのオリエンテーション（重力方向から前記マイクロデバイスの回転軸が傾いた角度）である。前記マイクロデバイスの半径（ｒ）は、ダム形成部２００、２００'の半径に該当する。

【0047】

図５において、遠心力（Ｆ_ｃ）は、重力によって粒子が受ける力（Ｆ_ｇ）に比べて大きくならなければならず、下記の数式２を参照する。
［数式２］
Ｆ_ｃ＞Ｆ_ｇ

【0048】

また、遠心力（Ｆ_ｃ）は、下記の数式３から数式５を参照する。
［数式３］

【数4】

【0049】

ここで、ｍは、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''内の中心軸から距離（ｒ_充填物）にある充填物４００の個別粒子質量である。

【0050】

一方、中心軸から固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''内に充填された充填物４００までの距離（ｒ_充填物）は、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の半径（ｒ）値に近接する。それを数式４で表記すれば、次の通りである。
［数式４］

【数5】

【0051】

したがって、遠心力（Ｆ_ｃ）は、下記の数式５で表現される。
［数式５］

【数6】

【0052】

一方、重力によって粒子が受ける力（Ｆ_ｇ）は、下記の数式６を参照する。
［数式６］
Ｆ_ｇ＝ｍ・ｇ・ｃｏｓ（９０°－φ）

【0053】

数式５と数式６とをそれぞれ数式２に代入すれば、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する段階（ステップＳ２００）での均等充填流量分配のための固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の回転角速度（ω）の条件を数式１で導出することができる。
［数式１］

【数7】

【0054】

ここで、ｇは、重力加速度、ｒは、前記マイクロデバイスの半径、φは、前記マイクロデバイスのオリエンテーションである。

【0055】

追加的に、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する角速度（ω）は、例えば、

【数8】

の１．５倍以上、または、例えば、

【数9】

の１，００００倍以下、または、例えば、

【数10】

の１．５～１０，０００倍の値でもあり、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する角速度（ω）は、溶媒やビーズ注入がデバイス１０、１０'、１０''内になされて、固相抽出が行われる範囲内で大きければ大きいほど良い。

【0056】

代案として、中心軸から固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''内に充填された充填物４００までの距離（ｒ_充填物）は、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の半径（ｒ）値に近接するが、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''のダム２１０、２１０''の半径（ｒ_ダム）に近接する。それを数式４－１で表記すれば、次の通りである。
［数式４－１］

【数11】

【0057】

したがって、遠心力（Ｆ_ｃ）は、下記の数式５－１で表現されることもある。
［数式５－１］

【数12】

【0058】

数式５－１と数式６とをそれぞれ数式２に代入すれば、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する段階（ステップＳ２００）での均等充填流量分配のための固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の回転角速度（ω）の条件を数式１－１で導出することができる。
［数式１－１］

【数13】

【0059】

ここで、ｇは、重力加速度、ｒ_ダムは、前記ダム２１０、２１０''デバイスの半径、φは、前記マイクロデバイスのオリエンテーションである。図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、前述したように、ダム２１０''は、前端部２１０''ａを含む第１部分２１５''ａと後端部２１０''ｂを含む第２部分２１５''ｂとに分けられることもある。場合によっては、ｒ_ダムは、前端部２１０''ａを含む第１部分２１５''ａの半径でもあり、後端部２１０''ｂを含む第２部分２１５''ｂの半径でもある。

【0060】

追加的に、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する角速度（ω）は、例えば、

【数14】

の１．５倍以上、または、例えば、

【数15】

の１，００００倍以下、または、例えば、

【数16】

の１．５～１０，０００倍の値であり、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する角速度（ω）は、溶媒やビーズ注入がデバイス１０、１０'、１０''内になされて、固相抽出が行われる範囲内で大きければ大きいほど良い。

【0061】

追加的に、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する段階（ステップＳ３００）は、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''を数式１の角速度（ω）の条件で回転させる段階を含みうる。また、代案としては、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''が回転する段階（ステップＳ３００）は、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''を数式１－１の角速度（ω）の条件で回転させる段階を含む。

【0062】

図５では、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''のうち、例示的に図４Ａの固相抽出用マイクロデバイス１０''が傾いた状態で位置する場合を図示するが、本発明の固相抽出遂行方法は、前述した図４Ａの固相抽出用マイクロデバイス１０''の場合に限定されず、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'にも同じ方法が適用される。また、本発明の固相抽出遂行方法は、図１から図４Ｂに示したように、ダムの後端部２１０ｂ、２１０''ｂが円錐状である場合に限定されず、ダムの後端部２１０ｂ、２１０''ｂが扁平な平面状を有する場合にも、同様に適用可能である。

【0063】

図６は、本発明の固相抽出方法において、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''を回転させるために、例示的に回転モータ５００を備える場合を図示する。例示的に、回転モータ５００は、回転力を提供する駆動部（図示せず）を含み、駆動部に連結された回転シャフト５１０と回転シャフト５１０に連結されたヘッド５２０とを含み、回転モータ５００は、駆動部の回転でヘッド５２０が回転し、ヘッド５２０と固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''の外部面とが接触することにより、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''を回転させることができる。回転モータ５００は、超小型回転モータである。本発明は、図６の示された場合に限定されず、回転モータ５００が注入口１００や出口３００付近に備えられて、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''を回転させることもでき、固相抽出用マイクロデバイス１０、１０'、１０''を回転させる限り、回転モータ５００以外の多様な手段や方法を適用する式で変形、変更が可能である。

【0064】

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。

【符号の説明】

【0065】

Ｓ１００：固相抽出用マイクロデバイスの注入口に溶媒と充填物とを注入して、前記充填物４００に分離対象物質を吸着させる段階
Ｓ２００：前記充填物から前記吸着された分離対象物質の抽出を行う段階
Ｓ３００：固相抽出用マイクロデバイスが回転する段階
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

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】