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特表2023-547968試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム及びそれを用いたイオン性化合物の分析方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-15
(54)【発明の名称】試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム及びそれを用いたイオン性化合物の分析方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/40 20060101AFI20231108BHJP
G01N 1/10 20060101ALI20231108BHJP
【ＦＩ】
G01N1/40
G01N1/10 G
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022540603
(86)(22)【出願日】2021-09-01
(85)【翻訳文提出日】2022-07-07
(86)【国際出願番号】 KR2021011781
(87)【国際公開番号】W WO2022092537
(87)【国際公開日】2022-05-05
(31)【優先権主張番号】10-2020-0143088
(32)【優先日】2020-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0113127
(32)【優先日】2021-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パク、ビュン ヒュン
(72)【発明者】
【氏名】キム、セフーン
(72)【発明者】
【氏名】ナム、ジェヒュク
(72)【発明者】
【氏名】キム、ビョン ヒョン
(72)【発明者】
【氏名】ハン、ス ヨン
【テーマコード（参考）】
2G052
【Ｆターム（参考）】
2G052AD26
2G052AD46
2G052ED01
2G052ED06
2G052ED14
2G052GA27
(57)【要約】
【要約】
本発明は、試料内のイオン性化合物を分離及び濃縮するためのシステムを提供し、システムは、分離部と、その両側に位置する第１及び第２貯蔵部と、を含む１つ以上の試料分離デバイス；デバイスを挿入するための複数のスロットが形成された可撓性ホルダー；及びデバイスに電圧を印加するための電極；を含み、デバイスの分離部は、所定の間隔で折れて区分される２個以上のベースユニットを含み、それぞれのベースユニットは、多孔性基材及び基材の一面にパターンコーティング層及びパターンコーティング層を除いた領域に形成されて試料の移動通路になるリザーバーを含み、デバイスの第１及び第２貯蔵部は、それぞれ支持体、支持体の内部に挿入される吸収パッド、吸収パッドの一側に位置して、電極と連結されるように構成される導電性インク層、及び吸収パッドの他側に位置して、分離部と連結されるように構成される選択的イオン透過層を含む。本発明によるシステムは、複数のスロットが形成された可撓性ホルダーの使用によって試料に含まれた多数のイオン性化合物を同時に分離及び濃縮することができ、吸収パッドの使用によって大容量試料の処理が可能であり、導電性インク層を通じて均一な電場の印加を図ることにより、濃縮効率を改善することができる。
本発明は、試料内のイオン性化合物を分離及び濃縮するためのシステムを提供し、システムは、分離部と、その両側に位置する第１及び第２貯蔵部と、を含む１つ以上の試料分離デバイス；デバイスを挿入するための複数のスロットが形成された可撓性ホルダー；及びデバイスに電圧を印加するための電極；を含み、デバイスの分離部は、所定の間隔で折れて区分される２個以上のベースユニットを含み、それぞれのベースユニットは、多孔性基材及び基材の一面にパターンコーティング層及びパターンコーティング層を除いた領域に形成されて試料の移動通路になるリザーバーを含み、デバイスの第１及び第２貯蔵部は、それぞれ支持体、支持体の内部に挿入される吸収パッド、吸収パッドの一側に位置して、電極と連結されるように構成される導電性インク層、及び吸収パッドの他側に位置して、分離部と連結されるように構成される選択的イオン透過層を含む。本発明によるシステムは、複数のスロットが形成された可撓性ホルダーの使用によって試料に含まれた多数のイオン性化合物を同時に分離及び濃縮することができ、吸収パッドの使用によって大容量試料の処理が可能であり、導電性インク層を通じて均一な電場の印加を図ることにより、濃縮効率を改善することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
分離部と、その両側に位置する第１及び第２貯蔵部と、を含む１つ以上の試料分離デバイスと、前記試料分離デバイスを挿入するための複数のスロットが形成された可撓性ホルダーと、
前記試料分離デバイスに電圧を印加するための電極と、を含み、
前記試料分離デバイスの分離部は、所定の間隔で折れて区分される２個以上のベースユニットを含み、それぞれの前記ベースユニットは、多孔性基材及び前記多孔性基材の一面にパターンコーティング層及び前記パターンコーティング層を除いた領域に形成されて試料の移動通路になるリザーバーを含み、
前記試料分離デバイスの第１及び第２貯蔵部は、それぞれ支持体、前記支持体の内部に挿入される吸収パッド、前記吸収パッドの一側に位置して、前記電極と連結されるように構成される導電性インク層、及び前記吸収パッドの他側に位置して、前記分離部と連結されるように構成される選択的イオン透過層を含む、試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項2】
前記試料分離デバイスは、折れた状態で０．１～１ｍｍの厚さに前記可撓性ホルダーの各スロットに挿入される、請求項１に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項3】
前記可撓性ホルダーに形成されたスロットは、曲がった時、内部直径が拡張される、請求項１または２に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項4】
前記可撓性ホルダーは、シリコン系ポリマーまたは熱可塑性ゴムで製造された、請求項１から３のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項5】
前記選択的イオン透過層は、前記吸収パッドと前記分離部との間に膜形態で介在されて形成されるか、前記吸収パッドにパターニング方式でコーティングされて形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項6】
前記吸収パッドと前記分離部との間に追加の吸収パッドが含まれるように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項7】
前記吸収パッドと前記分離部との間に吸水性樹脂（ＳＡＰ）粒子がさらに含まれるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項8】
前記支持体は、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはこれらの混合物で形成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項9】
前記吸収パッドは、３～５ｍｍの長さ及び０．１～０．２ｍｍの厚さを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項10】
前記吸収パッドは、セルロース繊維、ゼラチン繊維、澱粉繊維またはこれらのうち、２以上の混合物で製造された、請求項１から９のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項11】
前記導電性インク層は、前記吸収パッドに銀含有ペーストをコーティングして形成された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項12】
前記選択的イオン透過層は、ナフィオン、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルアミン塩酸塩またはこれらの混合物で形成された、請求項１から１１のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム。
【請求項13】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システムを用いて試料内のイオン性化合物を分析する方法であって、（ステップＳ１）前記試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システムの試料分離デバイスにイオン性化合物－含有試料を注入する段階と、
（ステップＳ２）前記試料分離デバイスを折って可溶性ホルダーの各スロットに挿入した後、電圧を印加して試料の分離及び濃縮を行う段階と、
（ステップＳ３）前記折れた試料分離デバイスを広げて濃縮された成分を回収して分析する段階と、
を含む、方法。
【請求項14】
前記ステップＳ１でイオン性化合物－含有試料は、０．０１～２ｍｌの量で注入される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０２０年１０月３０日付の大韓民国特許出願１０－２０２０－０１４３０８８号及び２０２１年８月２６日付の大韓民国特許出願１０－２０２１－０１１３１２７号に基づいた優先権の利益を主張し、前記特許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、試料内のイオン性化合物の分離及び濃縮システム及びそれを用いたイオン性化合物の分析方法に係り、より詳細には、試料に含まれた多数のイオン性化合物をそれぞれ同時に分離及び濃縮することができるシステム及びそれを用いたイオン性化合物の分析方法に関する。
【背景技術】
【0003】
イオン性化合物、例えば、有機酸は、食品添加物、医薬品、バイオエネルギー原料、電子機器部品の洗浄剤、可塑剤原料などの多様な用途として使われており、さまざまな疾病の診断、食品及び素材の物性評価のために、試料内の有機酸の分離及び分析が必要である。
【0004】
一般的に、試料内の有機酸の分離は、抽出溶媒を利用した液状抽出法によって行われているが、前記抽出溶媒として強い酸性または塩基性溶液が主に使われることによって、毒性による環境汚染の問題がある。また、分離された有機酸は、分析に先立って蒸留法またはメンブレンを含めたさまざまな濃縮機器を用いて濃縮されるが、このような濃縮は、装備が巨大であり、高いエネルギー消耗を必要とする限界がある。例えば、ＴｕｒｂｏＶａｐ（製造社：Ｂｉｏｔａｇｅ）のような窒素濃縮器を使用する場合、分離された有機酸を分取した後、窒素を注入して濃縮が行われるが、有機酸が含まれた試料は、一般的に沸点が高い水を溶媒として使用するので、前記溶媒を揮発させるためには高温が要求され、窒素ガスを持続的に注入しなければならない煩わしさがある。
【0005】
したがって、試料からイオン性化合物である有機酸をより効率的に分離及び濃縮する前処理方法が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、試料に含まれた多数のイオン性化合物をそれぞれ同時に分離及び濃縮することができるシステム及びこれを用いて有機酸を分析する方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、試料内のイオン性化合物を分離及び濃縮するためのシステムを提供し、前記システムは、分離部と、その両側に位置する第１及び第２貯蔵部と、を含む１つ以上の試料分離デバイス；前記デバイスを挿入するための複数のスロットが形成された可撓性ホルダー；及び前記デバイスに電圧を印加するための電極；を含み、前記デバイスの分離部は、所定の間隔で折れて区分される２個以上のベースユニットを含み、前記それぞれのベースユニットは、多孔性基材及び前記基材の一面にパターンコーティング層及び前記パターンコーティング層を除いた領域に形成されて試料の移動通路になるリザーバーを含み、前記デバイスの第１及び第２貯蔵部は、それぞれ支持体、前記支持体の内部に挿入される吸収パッド、前記吸収パッドの一側に位置して、前記電極と連結されるように構成される導電性インク層、及び前記吸収パッドの他側に位置して、前記分離部と連結されるように構成される選択的イオン透過層を含む。
【0008】
また、本発明は、前記システムを用いて試料内のイオン性化合物を分析する方法を提供し、前記方法は、（ステップＳ１）前記システムの試料分離デバイスにイオン性化合物－含有試料を注入する段階；（ステップＳ２）前記試料分離デバイスを折って可溶性ホルダーの各スロットに挿入した後、電圧を印加して試料の分離及び濃縮を行う段階；及び（ステップＳ３）前記折れた試料分離デバイスを広げて濃縮された成分を回収して分析する段階；を含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明によるシステムは、スロットが形成された可撓性ホルダーの使用によって試料に含まれた多数の有機酸を同時に分離及び濃縮することができ、吸収パッドの使用によって大容量試料の処理が可能であり、導電性インク層を通じて均一な電場の印加を図ることにより、濃縮効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態による分離及び濃縮システムの構造を概略的に示した図面である。
【図2A】本発明の一実施形態によるシステムに含まれた可溶性ホルダーを概略的に例示した図面である。
【図2B】本発明の一実施形態によるシステムに含まれた可溶性ホルダーに形成されたスロットの構造を概略的に例示した図面である。
【図3A】本発明の一実施形態によるシステムに含まれた試料分離デバイスのさまざまな様態を例示した図面である。
【図3B】本発明の一実施形態によるシステムに含まれた試料分離デバイスのさまざまな様態を例示した図面である。
【図3C】本発明の一実施形態によるシステムに含まれた試料分離デバイスのさまざまな様態を例示した図面である。
【図4】本発明の一実施形態によるシステムに含まれた試料分離デバイスの分離部を概略的に例示した図面である。
【図5】本発明の一実施形態によるシステムで吸収パッドに導電性インク層の形成有無による電場の均一性を確認した図面である。
【図6】本発明の一実施形態によるシステムを用いて試料を分離及び濃縮して分析する過程を例示した図面である。
【図7A】実施例１による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図7B】実施例１による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図8A】比較例１による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図8B】比較例１による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図9】実施例１及び比較例１の濃縮効率を比較して示した図面である。
【図10】実施例２による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図11】実施例３による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図12】実施例４による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【図13】実施例５による試料の分離／濃縮の結果を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常的に、または辞書的な意味として限定されて解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則を踏まえて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されねばならない。
【0012】
本発明の一実施形態は、試料に含まれた多数の有機酸をそれぞれ同時に分離及び濃縮することができるシステムに関するものである。
【0013】
図１は、本発明の一実施形態による分離及び濃縮システム１の構造を概略的に示したものであって、前記システム１は、試料分離デバイス１０、前記デバイスを折れた状態で挿入するための可撓性ホルダー２０及び前記デバイスに電圧を印加するための電極３０を含みうる。
【0014】
本発明のシステム１は、図２Ａ及び図２Ｂに例示したように、複数のスロットが形成された可撓性ホルダー２０に１つ以上の折れた試料分離デバイス１０を搭載した後、前記デバイスに注入された試料内の有機酸の種類別に適した電圧を印加することにより、互いに異なる有機酸を同時に分離及び濃縮することができる。すなわち、本発明のシステムを利用する場合、有機酸の種類によって最適の電圧を多チャンネルで適用することにより、さまざまな有機酸を一回の工程で分離及び濃縮することができる。
【0015】
図２Ａ及び図２Ｂを参照する時、前記可撓性ホルダー２０には、均等な間隔で形成された複数のスロットが形成されており、可撓性によって曲がった時、内部直径が拡張されて試料分離デバイス１０を折れた状態で挿入する時、空間を確保することができる。例えば、前記可撓性ホルダー２０の各ホルダーに１つ以上の試料分離デバイス１０がそれぞれ折れた状態で０．１～１ｍｍの厚さ、例えば、０．２ｍｍの厚さに挿入されて、各デバイスに安定して電圧を印加することができる。前記可撓性ホルダーのサイズは、特に制限がなく、スロット個数は、分析しようとする試料の数によって多様に変更可能である。
【0016】
本発明のシステムにおいて、前記試料分離デバイス１０は、試料を注入して分離及び濃縮を行うための部材であって、具体的に、分離部１００と、その両側に位置する第１及び第２貯蔵部２００、３００と、を含みうる（図３Ａから図３Ｃ参照）。
【0017】
前記試料分離デバイス１０に含まれた分離部１００は、図４に例示したように、所定の間隔で折れる形態の３Ｄ構造を示すことができ、折れて区分される単位として２個以上のベースユニットを構成することができる。
【0018】
前記分離部１００は、親水性材質の多孔性基材１１１に疎水性物質をパターンコーティングすることで製造可能である。これにより、前記２個以上のベースユニットは、それぞれ疎水性のパターンコーティング層１１２とコーティングされず、露出された領域として親水性のリザーバー１１３を含みうる。
【0019】
前記多孔性基材は、毛細管現象によって液体が移動しながら疎水性物質の吸着または浸透が容易な物質で構成され、例えば、親水性の紙またはセルロース材質である。そのうち、紙は、ファイバー構造によって別途の外部動力なしでも液体の移動が円滑であって、有利に使われる。
【0020】
前記パターンコーティング層１１２の形成に使われる疎水性物質は、ワックス（ｗａｘ）のようなアルコール脂肪酸エステルであるが、これに限定されるものではない。
【0021】
前記リザーバー１１３は、基材１１１上で疎水性のパターンコーティング層１１２を除いた親水性領域に該当し、前記２個以上のベースユニットが折れた時、互いに連結されて分析対象の試料またはバッファを貯蔵するか、移動する通路を提供することができる。また、前記２個以上のベースユニットのうち、一部のリザーバーを選択して試料またはバッファが注入される。このようなリザーバーの形態は、特に制限がなく、例えば、円状、三角状、四角状などの多様な形態として具現可能である。
【0022】
本発明において、前記パターンコーティング層１１２及びリザーバー１１３を含むベースユニットのサイズ、形態及び個数は、必要に応じて設定することができ、特に制限はない。１つの例として、前記ベースユニットは、０．１～０．１５ｍｍ、例えば、０．１３ｍｍの厚さ、６０～７０ｍｍ２の面積、及び８～１０ｍｍ３の容積を有しうる。
【0023】
一方、前記分離部１００の両側には、試料を注入することができる第１貯蔵部２００及び第２貯蔵部３００をそれぞれ積層させることができる。
【0024】
図３Ａに例示したように、前記第１貯蔵部２００及び第２貯蔵部３００は、支持体２１０、３１０、前記支持体の内部に挿入される吸収パッド２２０、３２０、前記吸収パッドの一側に位置して電極３０と連結されるように構成される導電性インク層２３０、３３０、及び前記吸収パッドの他側に位置して分離部１００と連結されるように構成される選択的イオン透過層２４０、３４０を含みうる。
【0025】
前記支持体２１０、３１０は、吸収パッド２２０、３２０を固定するために内部ホールを備えた部材であって、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはこれらの混合物で形成されうる。前記支持体のサイズ及び厚さは、内部に固定される吸収パッドによって変わりうる。例えば、吸収パッドが４．８ｍｍの直径を有する場合、前記支持体は、１ｍｍの厚さ及び２４ｍｍ×２４ｍｍのサイズを有しうる。
【0026】
前記吸収パッド２２０、３２０は、試料を大容量（例えば、０．０１ｍｌ～最大２ｍｌ）で処理するために導入されたものであって、試料またはバッファを大容量で担持することができる。
【0027】
前記吸収パッドは、ＯＨ官能基を有する繊維、例えば、セルロース繊維、ゼラチン繊維、澱粉繊維またはこれらのうち、２以上の混合物で製造されたものであり、３～５ｍｍの長さ及び０．１～０．２ｍｍの厚さを有しうる。
【0028】
このような吸収パッドで電極と隣接した面に形成された導電性インク層２３０、３３０は、電極を通じて電圧が印加された時、均一な電場の形成を図るためのものであって、銀含有ペースト（ｐａｓｔｅ）のような導電性インクを吸収パッドにコーティングして構成することができる。このような導電性インク層を適用する場合、分離部１００を構成する２個以上のベースユニットで特定層に集中的に所望する有機酸成分を濃縮して濃縮効率を向上させ（図５の（ｂ）参照）、かつ、導電性インク層が形成されない場合、外部電圧による電場が均一に形成されず、濃縮効率が低くなる（図５の（ａ）参照）。
【0029】
前記吸収パッドの他側に位置する選択的イオン透過層２４０、３４０は、電極を通じて電圧が印加される時、イオン濃度分極（ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＩＣＰ）を誘導することができる。
【0030】
前記イオン濃度分極は、電極で印加された外部電場によって試料内に存在するイオンが各イオンの電気的性質と反対である電極側に導かれながら移動する電気泳動（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、ＥＰ）、すなわち、陽イオンと陰イオンとの移動現象が起こるが、選択的イオン透過層によって特定イオンのみ透過されてイオン欠乏（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）とイオン濃縮（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）との境界層が形成される現象を意味する。
【0031】
本発明で分析しようとする有機酸は、およそ陰イオンの形態を帯び、電圧印加時に（＋）極に移動する。本発明のシステムは、基本的に（＋）極及び（－）極のそれぞれに連結される導電性インク層の前側に選択的イオン透過層としてナフィオン層が位置する場合、単一有機酸－含有試料を濃縮時に（－）極側の吸収パッドに注入された試料内の有機酸（陰イオン）は、電圧印加時に（＋）極の方向に移動し、緩衝液内の陽イオンは、前記ナフィオン層を通過して（－）極の方向に移動することによって、（－）極の付近でイオン欠乏領域が形成され、（＋）極の付近ではイオン濃縮領域が形成されて陰イオンが（＋）極側で濃縮される。一方、混合試料の場合には、本発明のシステムで折れた分離部の中間に試料が注入され、電圧印加時に、電気泳動によって陽イオンは（－）極に、陰イオンは（＋）極に分離されて移動した後、濃縮される。すなわち、陰イオンは、ＩＣＰによって濃縮が起こり、陽イオンは、電気泳動によって（－）極の方向に移動しながらナフィオン層の疎水性によって、その前側で濃縮される。
【0032】
このような選択的イオン透過層は、選択的にイオン透過が可能な物質であれば、如何なる物質でも具現可能であり、例えば、ナフィオン（ｎａｆｉｏｎ）、ポリスチレンスルホン酸（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）またはポリアリルアミン塩酸塩（ｐｏｌｙａｌｌｙｌａｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）などの高分子電解質（ｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）で形成されうる。
【0033】
本発明の一実施形態において、前記選択的イオン透過層は、前記吸収パッドと前記分離部との間に膜形態で介在されて形成されるか（図３Ａ、図３Ｃ）、前記吸収パッドに選択的イオン透過性物質をパターニング方式でコーティングされて形成されうる（図３Ｂ）。
【0034】
一方、本発明のシステムは、図３Ｂに示すように、吸収パッドと分離部との間に追加の吸収パッドが含まれるように構成することができる。図３Ｂを参照する時、第１貯蔵部２００及び第２貯蔵部３００は、それぞれ２個の吸収パッドを含んでおり、吸収パッド２２０'、３２０'と分離部１００と間に吸収パッド２２０"、３２０"が積層されている。
【0035】
また、本発明のシステムは、図３Ｃに示すように、吸収パッドと分離部との間に吸水性樹脂（ｓｕｐｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｐｏｌｙｍｅｒ、ＳＡＰ）粒子がさらに含まれるように構成することができる。図３Ｃを参照する時、第１貯蔵部２００は、吸収パッド２２０と分離部１００との間にＳＡＰ粒子を導入し、その導入のために、下部支持体２１１を上部支持体２１０と積層された形態で追加使用することができる。
【0036】
前記のような本発明のシステムを利用する場合、複数の試料分離デバイスにそれぞれ均一な電場を印加し、大容量の試料を注入して、短時間内に多様な種のイオン性化合物を同時に分離及び濃縮することができる。
【0037】
したがって、本発明は、前記システムを用いて試料内のイオン性化合物を分析する方法を提供する。
【0038】
図６は、本発明の一実施形態によるシステムを用いて試料を分離及び濃縮して分析する過程を例示したものであって、前記方法は、下記の段階を含みうる：
（ステップＳ１）前記システムの試料分離デバイスにイオン性化合物－含有試料を注入する段階；
（ステップＳ２）前記試料分離デバイスを折って可溶性ホルダーの各スロットに挿入した後、電圧を印加して試料の分離及び濃縮を行う段階；及び
（ステップＳ３）前記折れた試料分離デバイスを広げて濃縮された成分を回収して分析する段階。
（ステップＳ１）前記システムの試料分離デバイスにイオン性化合物－含有試料を注入する段階；
（ステップＳ２）前記試料分離デバイスを折って可溶性ホルダーの各スロットに挿入した後、電圧を印加して試料の分離及び濃縮を行う段階；及び
（ステップＳ３）前記折れた試料分離デバイスを広げて濃縮された成分を回収して分析する段階。
【0039】
前記ステップＳ１で、前記イオン性化合物－含有試料は、０．０１～２ｍｌの量で注入される。すなわち、本発明では、マイクロスケールで試料を処理する既存の技術とは異なって、大容量で試料を処理することができる。
【0040】
前記ステップＳ２での電圧は、複数の試料分離デバイスにそれぞれ、例えば、５００～１０００秒間１０～１００Ｖ、例えば、５０Ｖの条件で印加される。
【0041】
前記ステップＳ３で濃縮された成分は、通常の分析方法、例えば、ＨＳ－ＧＣ／ＭＳ、ＬＣ／ＭＳなどを用いて分析される。
【0042】
以下、本発明の理解を助けるために、実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明による実施例は、さまざまな他の形態に変形され、本発明の範囲が、下記の実施例に限定されるものと解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【0043】
実施例１：
図１に例示したように、試料分離デバイス１０、前記デバイスを挿入するための可撓性ホルダー２０及び前記デバイスに電圧を印加するための電極３０を含むシステムを準備した。この際、前記試料分離デバイスの分離部は、１２個のベースユニットで構成し、第１及び第２貯蔵部は、ナフィオン層がコーティングされた吸収パッド及び銀ペーストがコーティングされた吸収パッドを支持体に挿入して構成した。
図１に例示したように、試料分離デバイス１０、前記デバイスを挿入するための可撓性ホルダー２０及び前記デバイスに電圧を印加するための電極３０を含むシステムを準備した。この際、前記試料分離デバイスの分離部は、１２個のベースユニットで構成し、第１及び第２貯蔵部は、ナフィオン層がコーティングされた吸収パッド及び銀ペーストがコーティングされた吸収パッドを支持体に挿入して構成した。
【0044】
前記試料分離デバイス１０の吸収パッドに下記の構造の有機酸成分（ＰＴＳ４－）を注入し、前記試料分離デバイスを０．２ｍｍの厚さに折って可撓性ホルダー２０のスロットに挿入した後、電圧を印加して試料内の有機酸の分離及び濃縮を行った（下記表１には、適用された条件を示した）。前記試料分離デバイスに濃縮された成分を回収して、下記の条件で分析した。
【化1】
【0045】
【表1】
【0046】
【0047】
【表2】
【0048】
前記表２から分かるように、試料分離デバイス１０の１２個のベースユニットのうち、１０～１２番目の層でＰＴＳ４－の陰イオン成分が集中的に濃縮された。すなわち、１０～１２番目の層で濃縮強度の全体値（２６，２８１）として初期値（３，８７５）に比べて、約７倍であった。このように、ベースユニットの特定層で試料の濃縮を集中させたことは、吸収パッドに銀ペーストのコーティングを通じて均一な電場が提供された影響であると見なされる。
【0049】
【0050】
【表3】
【0051】
前記表３から分かるように、比較例１では、試料分離デバイス１０の１２個のベースユニットで特定層ではない多様な層に分散されて試料が濃縮され、濃縮強度が実施例１に比べて減少した。これは、吸収パッドに銀ペーストコーティング層を適用しないことによって、不均一な電場が印加されて多様な層に試料が分散されたと見なされる。
【0052】
前記実施例１及び比較例１によるＰＴＳ４－の濃縮の結果を比較して図９に示し、銀ペースト（導電性コーティング層）を適用した実施例１の濃縮効率が、比較例１に比べて著しく向上したことを確認することができる。
【0053】
実施例２：
試料分離デバイス１０の吸収パッドと分離部との間にＳＡＰ樹脂２ｍｇをさらに導入しながら試料を０．６ｍｌの量で注入することを除いては、実施例１と同じ過程を行い、その結果を図１０に示した。
試料分離デバイス１０の吸収パッドと分離部との間にＳＡＰ樹脂２ｍｇをさらに導入しながら試料を０．６ｍｌの量で注入することを除いては、実施例１と同じ過程を行い、その結果を図１０に示した。
【0054】
図１０から分かるように、１２個のベースユニットのうち、１０～１２番目の層でＰＴＳ４－の陰イオン成分が集中的に濃縮された。すなわち、本発明によるシステムでは、吸収パッド及びＳＡＰ樹脂を導入することにより、試料の大容量処理が可能であるということを確認した。
【0055】
実施例３：
試料としてアクリル酸含有試料を使用して、下記表４の条件で分離及び濃縮を行った後、濃縮された成分を回収して、下記の条件で分析することを除いては、実施例１と同じ過程を行った。
試料としてアクリル酸含有試料を使用して、下記表４の条件で分離及び濃縮を行った後、濃縮された成分を回収して、下記の条件で分析することを除いては、実施例１と同じ過程を行った。
【0056】
［表４］
【表4】
【表5】
【0057】
実施例３によるアクリル酸の分離及び濃縮の結果（ＨＳ－ＧＣ／ＭＳ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ）を図１１に示した。
【0058】
図１１から分かるように、試料分離デバイスの１２個のベースユニットのうち、１０～１１番目の層でアクリル酸が集中的に濃縮された。
【0059】
実施例４：
試料分離デバイス１０の分離部を１２個のベースユニットから２４個のベースユニットに変更し、下記の構造の陰イオン（ＰＴＳ４－）及び陽イオン（Ｒｕ（ｂｐｈ）６ ２＋）を含有する試料０．０２ｍｌを前記分離部の１１番目の層に注入することを除いては、実施例１と同じ過程を行った。
試料分離デバイス１０の分離部を１２個のベースユニットから２４個のベースユニットに変更し、下記の構造の陰イオン（ＰＴＳ４－）及び陽イオン（Ｒｕ（ｂｐｈ）６ ２＋）を含有する試料０．０２ｍｌを前記分離部の１１番目の層に注入することを除いては、実施例１と同じ過程を行った。
【化2】
【0060】
実施例４による試料の分離／濃縮の結果を図１２に示した。
【0061】
図１２から分かるように、陽イオン／陰イオンが混合された試料を１１番目の層に注入した後、５０Ｖの電圧を印加した時、陰イオン（ＰＴＳ４－）は、（－）極から（＋）極の方向に移動して２～４番目の層で濃縮され、陽イオン（Ｒｕ（ｂｐｈ）３）は、（＋）極から（－）極の方向に移動して１５番目の層で濃縮された。また、分離度（α）を陰イオン及び陽イオンの相対距離（ｍｍ）として計算した結果、２６０と算出された。
【0062】
実施例５：
試料分離デバイス１０の分離部を１２個のベースユニットから２４個のベースユニットに変更し、ＰＴＳ４－、クエン酸、フマル酸及びニコチンアミドの４種の有機酸を含有する試料を０．０６ｍｌの量で注入することを除いては、実施例１と同じ過程を行った。その結果を図１３に示した。
試料分離デバイス１０の分離部を１２個のベースユニットから２４個のベースユニットに変更し、ＰＴＳ４－、クエン酸、フマル酸及びニコチンアミドの４種の有機酸を含有する試料を０．０６ｍｌの量で注入することを除いては、実施例１と同じ過程を行った。その結果を図１３に示した。
【0063】
図１３において、ＰＴＳ４－（１９ｔｈ ｌａｙｅｒ）、クエン酸（１７ｔｈ ｌａｙｅｒ）、フマル酸（１８ｔｈ ｌａｙｅｒ）及びニコチンアミド（８ｔｈ ｌａｙｅｒ）が同時に分離及び濃縮されたということを確認することができる。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【国際調査報告】