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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz,
die durch Mischen einer Probenlösung und einer Reaktantreagenzlösung
emittiert wird, sowie eine dafür verwendete Vorrichtung
zum Messen von Chemilumineszenz.
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Stand der Technik
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Eine
medizinische Behandlung mit künstlicher Hämodialyse
nutzt eine röhrenförmige Hohlfaseranordnung, die
aus einer semipermeablen Membran mit einem Innendurchmesser von
etwa 100 μm hergestellt ist und als Dialysator bezeichnet
wird. Eine gelöste Substanz, wie z. B. Harnstoff, die im
Blut einer Person vorliegt, wird aus deren Körper bei dem Vorgang
des Hindurchtretens durch den Dialysator durch Permeation in das
Dialysat entfernt. Herkömmlich wurde die Harnstoffmenge
im Blut durch Entnahme einer Blutprobe analysiert, die bezüglich Blut-Harnstoff-Stickstoff
(kann nachstehend als „BUN” abgekürzt
werden) bewertet wurde.
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Als
Verfahren zum Messen der Harnstoffkonzentration in einer Harnstoff-enthaltenden
Probenlösung sind z. B. Verfahren bekannt, die ein kolorimetrisches
Verfahren, bei dem ein Reagenz, das mit Harnstoff unter Farbentwicklung
reagiert, verwendet wird und die Harnstoffkonzentration durch Vergleichen
mit einer Standardfarbe des Reagenzes gemessen wird, ein Enzym-Thermistor-Verfahren,
bei dem eine Urease, die spezifisch mit Harnstoff reagieren kann,
auf Glaskügelchen immobilisiert wird und die Harnstoffkonzentration
durch Messen der Reaktionswärme, die während der
Hydrolysereaktion von Harnstoff erzeugt wird, gemessen wird, ein
Chemilumineszenzverfahren, bei dem die Harnstoffkonzentration mittels
der Intensität der Chemilumineszenz (kann nachstehend als „CL” abgekürzt
werden) unter Verwendung eines Oxidationsmittels gemessen wird, wie
z. B. eines Hypohalogensäuresalzes und dergleichen, das
mit Harnstoff unter Emission von Chemilumineszenz reagieren kann,
umfassen.
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Das
kolorimetrische Verfahren weist ein Problem dahingehend auf, dass
die Herstellung eines Reagenzes, das dessen Farbe bei der Reaktion
mit Harnstoff ändert, arbeitsaufwändig ist, was
zu Messfehlern führt, und dass die Messungen eine lange Zeit
erfordern, bis sie ab geschlossen sind. Ferner war das kolorimetrische
Verfahren nicht zum Überwachen bzw. Verfolgen von Konzentrationsänderungen
im Zeitverlauf geeignet.
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Bei
dem Enzym-Thermistor-Verfahren verschlechtert sich das Enzym immer
dann, wenn Messungen wiederholt werden, was zu starken Veränderungen
des Enzyms im Zeitverlauf führt, und folglich war es schwierig,
stabile Messungen über einen langen Zeitraum auszuführen.
Das Enzym-Thermistor-Verfahren kann zum Überwachen bzw.
Verfolgen der Harnstoffkonzentration verwendet werden, ist jedoch
im Hinblick auf die Genauigkeit nicht für eine Mehrzahl
von Messungen geeignet.
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Es
wurde davon ausgegangen, dass Chemilumineszenz emittiert wird, wenn
angeregter Stickstoff, der während des Prozesses des Umsetzens von
Harnstoff mit Hypohalogensäureionen erzeugt wird, in dessen
Grundzustand zurückkehrt (nicht-Patentdokument 1). Ferner
sind auch ein Reaktor des Durchflusstyps und ein gerührter
Tankreaktor als Reaktoren bekannt, die Chemilumineszenz emittieren, weisen
jedoch die folgenden Probleme auf.
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Wenn
der Reaktor des Durchflusstyps als Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz verwendet
wird, werden aufgrund einer Präzisionsbearbeitung bei der
Bildung eines engen Durchgangs bzw. Kanals, der erforderlich ist,
um eine einheitliche Reaktion zu bewirken, und des Erfordernisses,
den engen Durchgang zu einer komplizierten Form zu bearbeiten, wie
z. B. einer Spiralform, so dass eine Chemilumineszenz effizient
gemessen wird, hohe Kosten verursacht. Wenn eine Reaktionslösung
eine hohe Viskosität aufweist oder die Reaktionslösung feine
Teilchen oder ein Polymer enthält, bestand ferner ein Problem
dahingehend, dass der enge Durchgang als Ergebnis von Messungen über
einen langen Zeitraum verunreinigt wird oder verstopft. Ferner ist ein
Mechanismus zum separaten Umwälzen einer Reinigungsflüssigkeit
erforderlich, um das Innere des Reaktors zu reinigen. Daher ist
es erforderlich, viele Pumpen und Ventile einzusetzen, was zu einem
Anstieg der Kosten für Peripheriegeräte führt.
Da es schwierig ist, eine große Menge der Reaktionslösung zu
mischen, ist es schwierig, das Ausmaß der Chemilumineszenz
zu erhöhen.
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Wenn
der gerührte Tankreaktor als Vorrichtung zum Messen von
Chemilumineszenz verwendet wird, ergeben sich hohe Kosten, die durch
komplizierte Peripheriegeräte verursacht werden, und zwar aufgrund
einer Mehrzahl von Pumpen und Ventilen, die zum Einbringen einer
Mehrzahl von Reaktionslösungen in Pumpen erforderlich sind,
und aufgrund eines Rührers, der erforderlich ist, um eine
Flüssigkeit in dem Reaktor einheitlich zu rühren.
Ein einheitliches Mischen dauert lang, wenn ein Rühren
mittels einer rotierenden Wasserströmung eingesetzt wird, und
der gerührte Zustand variiert mit der Rotationsturbulenz,
wodurch die Reak tionseffizienz beeinträchtigt wird, und
folglich war es schwierig, genau zu messen. Insbesondere war es
schwierig, eine kleine Menge einer Reaktionslösung und
eine große Menge einer Reaktionslösung innerhalb
einer kurzen Zeit einheitlich zu mischen. Es war auch unmöglich,
eine stabile Nutzung über einen langen Zeitraum bereitzustellen,
da es wahrscheinlich ist, dass das Leistungsvermögen des
Rührers im Zeitverlauf variiert.
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JP-A Nr. 9-229929 (Patentdokument
1) beschreibt als Analysegerät, das im Zeitverlauf eine
geringere Variation erzeugt und mit zufrieden stellender Präzision
messen kann, ein Analysegerät zum Analysieren einer spezifischen
Komponente in einer Probe, das eine Probenahmeeinrichtung zum Entnehmen
einer Probe, eine Spritzenpumpe, die einen Kolben und einen Antriebsmechanismus
für den Kolben, ein Drehventil, das am Kopf der Spritzenpumpe
angebracht ist, einen Reagenztank zum Lagern eines mit der Probe
zu mischenden Reagenzes und eine Steuerung zum Steuern der Spritzenpumpe
und des Drehventils umfasst, wobei ein transparenter Abschnitt an
mindestens einem Abschnitt der Spritzenpumpe ausgebildet ist, um
einen Durchgang von Licht durch die mit dem Reagenz gemischte Probe
in einem Pumpraum zu ermöglichen, und ein Paar von Licht-projizierenden
und -empfangenden Elementen an dem transparenten Abschnitt angebracht
ist. Dieses Analysegerät stellt eine zufrieden stellende
Präzision sicher und verursacht eine geringere Verschlechterung
im Zeitverlauf, da es einen Durchgang von Licht und einen Empfang
von Licht durch die Probe und das Reagenz, die in den Pumpraum angesaugt
worden sind, ermöglicht, eine optische Erfassung spezifischer
Komponenten, die in der Probe enthalten sind, ermöglicht
wird, und eine Haftung von Verunreinigungen an einer Innenwand des Pumpraums
durch Polieren desselben mit einer in dem Kolben bereitgestellten
Dichtung vermieden wird. Wenn jedoch eine Chemilumineszenz wie z.
B. bei einer Reaktion zwischen Harnstoff und Hypohalogensäureionen
erfasst wird, kann die Messung nicht immer mit einer zufrieden stellenden
Reproduzierbarkeit durchgeführt werden, wenn der Chemilumineszenzzeitraum
sehr kurz ist, und es besteht ein Bedarf für Verbesserungen.
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Ferner
kann das Chemilumineszenzverfahren als Mittel zum Identifizieren
des Zeitpunkts des Endes einer Hämodialysebehandlung während
einer medizinischer Behandlung mit künstlicher Hämodialyse
verwendet werden, wenn eine Probenlösung eine Harnstoff-enthaltende
Probenlösung ist, da die Konzentration der Probenlösung
in Echtzeit gemessen werden kann. Beispielsweise beschreibt das nicht-Patentdokument
2 die Harnstoffkonzentration in einem verbrauchten Dialysat, die
zum Identifizieren eines BUN-Werts gemessen wird. Insbesondere wird
ein Verfahren zum Messen einer Harnstoffkonzentration durch Messen
von Chemilumineszenz beschrieben, die von dem reagierenden Harnstoff
in dem verbrauchten Dialysat mit Natriumhypobromit emittiert wird.
Da jedoch das Verfahren nicht immer eine zu frieden stellende Chemilumineszenzeffizienz und
-reproduzierbarkeit sicherstellt, gibt es einen Bedarf für
eine Verbesserung.
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- Patentdokument 1: JP-A
Nr. 9-229929
- Nicht-Patentdokument 1: Xincheng Hu et al., „Bull. Chem.
Soc. Jpn.", 1996, Band 69, Nr. 5, Seiten 1179–1185
- Nicht-Patentdokument 2: Tohru Okabayashi et al., „Clinical
Dialysis", 2006, Band 22, Nr. 8, Seiten 1199–1204
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende
Probleme
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen
Probleme zu Iösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Messen von Chemilumineszenz
mit hoher Lumineszenzeffizienz und zufrieden stellender Reproduzierbarkeit,
bei dem eine turbulente Strömung in einem Zylinder durch
Bewegen eines Kolbens aufgrund einer Strahlströmung erzeugt
wird, die entweder durch eine Probenlösung oder eine Reaktantreagenzlösung
erzeugt wird, wodurch es ermöglicht wird, die Probenlösung
und die Reaktantreagenzlösung innerhalb einer kurzen Zeit einheitlich
zu mischen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
die Bereitstellung bevorzugter Anwendungen des Messverfahrens.
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Mittel zum Lösen
der Probleme
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Die
vorstehend genannte Aufgabe kann durch die Bereitstellung eines
Verfahrens zum Messen von Chemilumineszenz gelöst werden,
bei dem eine Chemilumineszenz, die in einem Zylinder emittiert wird,
gemessen wird, wobei das Verfahren das Bewegen eines Kolbens in
dem Zylinder, wodurch entweder eine Probenlösung oder eine
Reaktantreagenzlösung in den Zylinder angesaugt wird, Ansaugen
der anderen Lösung in den Zylinder, wodurch eine turbulente
Strömung in dem Zylinder aufgrund einer durch die andere
Lösung erzeugten Strahlströmung erzeugt wird,
und folglich einheitlich Mischen der Probenlösung und der
Reaktantreagenzlösung, und Messen der emittierten Chemilumineszenz
umfasst.
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Es
ist bevorzugt, dass die Probenlösung angesaugt wird und
dann die Reaktantreagenzlösung angesaugt wird, worauf diese
Lösungen gemischt werden, und es ist bevorzugt, dass die
Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung durch
ein Umschaltventil separat in den Zylinder angesaugt werden. Die durchschnittliche
Flussrate der Strahlströmung in dem Fall des Ansaugens
der anderen Lösung beträgt vorzugsweise 10 mm/s
oder mehr, und die Probenlösung ist vorzugsweise eine Harnstoff-enthaltende Probenlösung.
Die Probenlösung ist vorzugsweise ein verbrauchtes Dialysat
und die Reaktantreagenzlösung ist vorzugsweise eine Reaktantreagenzlösung,
die Hypohalogensäureionen enthält.
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Ferner
kann die vorstehend genannte Aufgabe durch die Bereitstellung einer
Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz gelöst werden,
die einen Kolben, einen Zylinder, einen Probenlösung-Zuführungsabschnitt,
einen Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt
und einen Photodetektor umfasst, in dem die in dem Zylinder emittierte Chemilumineszenz
gemessen wird, wobei
der Zylinder und der Probenlösung-Zuführungsabschnitt
mittels einer Leitung verbunden sind, die ein Probenlösung-Zuführungsventil
umfasst, und eine Probenlösung-Öffnung an dem Übergang
zwischen der Leitung und dem Zylinder bereitgestellt ist,
wobei
der Zylinder und der Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt
mittels einer Leitung verbunden sind, die ein Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil
umfasst, und eine Reaktantreagenzlösung-Öffnung
an dem Übergang zwischen der Leitung und dem Zylinder bereitgestellt
ist,
mindestens ein Abschnitt des Zylinders einen transparenten
Abschnitt umfasst und der Photodetektor außerhalb des transparenten
Abschnitts bereitgestellt ist, und
der Kolben in dem Zylinder
bewegt wird, wodurch entweder eine Probenlösung oder eine
Reaktantreagenzlösung in den Zylinder angesaugt wird, die
andere Lösung in den Zylinder angesaugt wird, wodurch eine
turbulente Strömung in dem Zylinder aufgrund einer durch
die andere Lösung erzeugten Strahlströmung erzeugt
wird, und folglich die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
einheitlich gemischt werden, und dann die emittierte Chemilumineszenz gemessen
wird.
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Auf
der Seite des Zylinders ist vorzugsweise ein Reflektor bereitgestellt
und es ist bevorzugt, dass der transparente Abschnitt an der Position
des Zylinders gegenüber dem Kolben bereitgestellt ist und
der Photodetektor außerhalb des transparenten Abschnitts
bereitgestellt ist. Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung ein Dreiwegeventil
umfasst, das als das Probenlösung-Zuführungsventil
und das Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil
dient, wobei das Dreiwegeventil und der Zylinder durch eine Leitung
verbunden sind, und wobei ferner das Verhältnis einer Querschnittsfläche
des Zylinders und einer Querschnittsfläche einer Öffnung
in dem Fall des Ansaugens der anderen Lösung (Querschnittsfläche
des Zylinders/Querschnittsfläche der Öffnung)
vorzugsweise 2 oder mehr beträgt. Ferner ist es eine bevorzugte
Ausführungsform, dass eine Harnstoffkonzentration gemessen
wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
ferner eine Vorrichtung für eine künstliche Hämodialyse,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Harnstoffkonzentration
in einem verbrauchten Dialysat durch die vorstehend beschriebene
Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz gemessen wird.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß dem
Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung
wird durch Bewegen eines Kolbens eine turbulente Strömung
in einem Zylinder aufgrund einer Strahlströmung erzeugt,
die entweder durch eine Probenlösung oder eine Reaktantreagenzlösung
erzeugt wird, wodurch die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
innerhalb einer sehr kurzen Zeit einheitlich gemischt werden und
die Konzentrationsverteilung einer Lösung, die zuerst in
den Zylinder angesaugt wird, und die Konzentrationsverteilung der
anderen Lösung, die anschließend angesaugt wird, stets
räumlich einheitlich gehalten werden, während die
andere Lösung angesaugt wird, wodurch es folglich ermöglicht
wird, eine Chemilumineszenz mit hoher Lumineszenzeffizienz und zufrieden
stellender Reproduzierbarkeit zu messen. Insbesondere ist es selbst
dann, wenn die Dauer der Chemilumineszenzreaktion zwischen der Probenlösung
und der Reaktantreagenzlösung 1 Sekunde oder weniger beträgt und
die Reaktionsgeschwindigkeit hoch ist, möglich, eine Chemilumineszenz
räumlich einheitlich mit zufrieden stellender Reproduzierbarkeit
zu messen. Da ferner die Harnstoffkonzentration in Echtzeit gemessen
werden kann, wenn die Probenlösung eine Harnstoffenthaltende
Probenlösung ist, kann das Verfahren vorzugsweise auf eine
Vorrichtung für eine künstliche Hämodialyse
zur Identifizierung des Zeitpunkts des Endes einer Hämodialysezeit
angewandt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz
zeigt.
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2 ist
ein Graph, der eine Reaktionswellenform der Chemilumineszenz im
Beispiel 1 zeigt.
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3 ist
ein Graph, der eine Reaktionswellenform der Chemilumineszenz im
Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
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4 ist
ein Graph, der die Reproduzierbarkeit des Gesamtausmaßes
der Lichtemission zeigt, das durch eine Integration der Lumineszenzintensität im
Beispiel 1 erhalten worden ist.
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5 ist
ein Graph, der die Reproduzierbarkeit des Gesamtausmaßes
der Lichtemission zeigt, das durch eine Integration der Lumineszenzintensität im
Vergleichsbeispiel 1 erhalten worden ist.
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6 ist
ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Harnstoffkonzentration
und der Chemilumineszenzintensität im Beispiel 1 zeigt.
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7 ist
ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Harnstoffkonzentration
und der Chemilumineszenzintensität im Vergleichsbeispiel
1 zeigt.
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- 1
- Vorrichtung
zum Messen von Chemilumineszenz
- 2
- Zylinder
- 3
- Kolben
- 4
- Elektrisch
angetriebener Zylinder
- 5
- Probenlösung-Zuführungsabschnitt
- 6
- Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt
- 7
- Einlass
- 8
- Auslassöffnung
- 9,
10, 11
- Leitung
- 12
- Dreiwegeventil
- 13
- Öffnung
- 14
- Photodetektor
- 15
- Transparenter
Abschnitt
- 16
- Reflektor
- A,
B, C
- Umschaltöffnung
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Beste Art und Weise der Ausführung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen detaillierter beschrieben. Die 1 ist eine
schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Vorrichtung 1 zum
Messen von Chemilumineszenz zeigt, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, wobei die Vorrichtung einen Kolben 3, einen
Zylinder 2, einen Probenlösung- Zuführungsabschnitt 5,
einen Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 und
einen Photodetektor 14 umfasst. In der 1 ist
der Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 mittels
einer Leitung 9 mit einem Dreiwegeventil 12 verbunden,
das als Probenlösung-Zuführungsventil und Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil
dient, wobei der Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 mittels
einer Leitung 10 mit dem Dreiwegeventil 12 verbunden
ist, und das Dreiwegeventil 12 und der Zylinder 2 mittels einer
Leitung 11 verbunden sind. Ein Reflektor 16 ist so
bereitgestellt, dass er die Seite des Zylinders 2 bedeckt,
und es ist auch ein transparenter Abschnitt 15 an der Position
des Zylinders 2 gegenüber dem Kolben 3 bereit
gestellt und ein Photodetektor 14 ist außerhalb
des transparenten Abschnitts 15 bereitgestellt. Wenn der
Kolben 3 durch einen elektrisch angetriebenen Zylinder 4 von
dem Punkt O zu dem P bewegt wird, wird entweder die Probenlösung
oder die Reaktantreagenzlösung durch eine Öffnung 13, die
als Probenlösung-Öffnung und Reaktantreagenzlösung-Öffnung
dient, in den Punkt P in dem Zylinder 2 angesaugt. Anschließend
wird, wenn der Kolben 3 durch Umschalten des Dreiwegeventils 12 mittels des
elektrisch angetriebenen Zylinders 4 von dem Punkt P zu
dem Punkt Q bewegt wird, die andere Lösung durch die Öffnung 13 in
den Zylinder 2 angesaugt, wodurch in dem Zylinder 2 aufgrund
einer Strahlströmung, die durch die andere Lösung
erzeugt wird, eine turbulente Strömung erzeugt wird, und folglich
werden die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
sofort einheitlich gemischt, so dass eine Chemilumineszenz emittiert
wird. Die auf diese Weise emittierte Chemilumineszenz wird unter
wiederholter Reflexion an dem Reflektor 16 effizient zu dem
Photodetektor 14 geleitet und dann wird das Ausmaß der
Lichtemission gemessen.
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Die
Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Kolben 3, einen Zylinder 2,
einen Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5,
einen Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 und
einen Photodetektor 14. Der in der vorliegenden Erfindung
verwendete Kolben 3 ist in dem Zylinder 2 bereitgestellt
und eine Probenlösung und eine Reaktantreagenzlösung
werden durch Bewegen des Kolbens 3 in dem Zylinder 2 durch
eine Öffnung 13 in den Zylinder 2 angesaugt. In
der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Innenwand
des Zylinders 2 gereinigt werden kann, da durch den Kolben 3 in
dem Zylinder 2 eine Hin- und Herbewegung ausgeführt
wird. Der Kolben 3 kann durch mechanische Mittel unter
Verwendung einer Feder und eines Dämpfers oder durch automatische
Steuerungsmittel, wie z. B. einen elektrisch angetriebenen Zylinder 4,
bewegt werden. Um zu bewirken, dass eine vorgegebene Menge einer
Probenlösung oder Reaktantreagenzlösung mit einer
zufrieden stellenden Präzision bei einer optimalen vorgegebenen
Geschwindigkeit gemäß einer Chemilumineszenz-Reaktionsgeschwindigkeit
in den Zylinder 2 angesaugt wird, ist der Kolben 3 vorzugsweise
mit einem automatischen Steuerungsmittel ausgestattet, wie z. B.
einem elektrisch angetriebenen Zylinder 4. Durch Bereitstellen
eines automatischen Steuerungsmittels, wie z. B. eines elektrisch
angetriebenen Zylinders 4, kann die maximale Lumineszenzeffizienz erhalten
werden, wie z. B. durch automatisches Steuern einer optimalen Bewegungsgeschwindigkeit
des Kolbens 3 unter Berücksichtigung der Viskosität
einer Flüssigkeit oder der Form der Öffnung 13 und
dergleichen, so dass eine optimale turbulente Strömung erzeugt
wird. Es ist auch bevorzugt, den Hub des Kolbens 3 zu erhöhen,
so dass die Probenlösung oder die Reaktantreagenzlösung
mit einer zufrieden stellenden Präzision angesaugt wird.
Folglich wird eine Chemilumineszenz mit einer zufrieden stellenden Reproduzierbarkeit
erhalten.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete Zylinder 2 kann
ein zylindrischer Behälter oder ein rechteckiger Behälter
sein, solange es sich um einen Reaktor mit variablem Fassungsvermögen
handelt. Im Hinblick auf eine zufrieden stellende Rühreffizienz wird
ein zylindrischer Behälter verwendet. Der in der vorliegenden
Erfindung verwendete Zylinder 2 ist mit einer Öffnung 13 ausgestattet,
durch die eine Probenlösung und eine Reaktantreagenzlösung
angesaugt werden. Um Blasen, die eingebracht werden, wenn die Probenlösung
oder die Reaktantreagenzlösung durch Bewegen des Kolbens 3 angesaugt
wird, oder eine Abfallflüssigkeit nach der Reaktion vollständig
auszutragen, ist die Öffnung 13 vorzugsweise auf
der Spitze bzw. dem oberen Ende des Zylinders 2 bereitgestellt,
wobei es sich um die Position gegenüber dem Kolben 3 handelt.
Ferner ist der Zylinder 2 vorzugsweise so bereitgestellt,
dass die Spitze in einer allgemeinen vertikalen Richtung des Zylinders 2 aufwärts
angeordnet ist, wodurch Blasen, die in den Zylinder 2 eingebracht
worden sind, vollständiger entfernt werden. Es kann eine
Mehrzahl von Öffnungen 13 bereitgestellt werden
und die Öffnung 13 kann mit einer Vorwölbung
ausgestattet sein, um eine besonders starke turbulente Strömung
zu erzeugen. Zum Erzeugen einer turbulenten Strömung, wenn
die Probenlösung oder die Reaktantreagenzlösung durch
die Öffnung 13 in den Zylinder 2 angesaugt wird,
und zum vollständigen Austragen einer Abfallflüssigkeit
aus dem Zylinder 2 nach der Reaktion, weist die Spitze
des Zylinders 2 vorzugsweise eine Form mit einer geringen
Neigung auf, wobei der Neigungswinkel der Spitze des Zylinders 2 vorzugsweise
ein vorgegebener Winkel oder mehr ist. Der Neigungswinkel steht
hier für einen Winkel zwischen dem Zylinder 2 und
einer Achse. Wenn der Neigungswinkel der Spitze des Zylinders 2 weniger
als 30 Grad beträgt, kann es schwierig werden, in dem gesamten
Bereich des Zylinders 2 eine turbulente Strömung
zu erzeugen. Der Neigungswinkel beträgt vorzugsweise 45
Grad oder mehr und mehr bevorzugt 60 Grad oder mehr.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 ist
nicht speziell beschränkt, solange er eine Probenlösung
zuführen kann und umfasst z. B. einen Tank, der mit einer
vorgegebenen Menge einer Probenlösung gefüllt ist.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass die Konzentration der Probenlösung
in Echtzeit gemessen wird, umfasst der Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 vorzugsweise
ein Mittel, das zu jedwedem Zeitpunkt eine neue Probenlösung
zuführen kann. Ein solcher Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 kann
mit einem Mittel zur direkten Entnahme einer Probenlösung ausgestattet
sein. Alternativ kann der Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 mit
einem Einlass 7 zum Einbringen einer Probenlösung
von außen und einer Auslassöffnung 8 zum
Austragen einer Probenlösung nach außen ausgestattet
sein, und er kann auch mit einem Mittel zum Umwälzen einer
Probenlösung zwischen der Innenseite und der Außenseite des
Probenlösung-Zuführungsabschnitts 5 durch
den Einlass 7 und die Auslassöffnung 8 ausgestattet
sein. Insbesondere umfasst der Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 vorzugsweise
ein Mittel zum Umwälzen der Probenlösung, da eine
Abfallflüssigkeit selbst dann durch die Auslassöffnung 8 ausgetragen wird,
wenn eine Abfallflüssigkeit nach dem Reinigen des Inneren
des Zylinders 2 oder der Leitung mit der Probenlösung
oder der Reaktantreagenzlösung oder eine Abfallflüssigkeit
nach der Reaktion zwischen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
in den Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 strömen gelassen
wird. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 ist
nicht speziell beschränkt, solange er die Reaktantreagenzlösung
zuführen kann und umfasst z. B. einen Tank, der mit einer
vorgegebenen Menge der Reaktantreagenzlösung gefüllt
ist. Da es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, dass das
Innere der Leitung jedes Mal gereinigt wird, wenn die Abfallflüssigkeit
nach der Reaktion oder die nicht-umgesetzte Abfallflüssigkeit
ausgetragen wird, findet weder ein Verstopfen noch eine Ansammlung
von Verunreinigungen auf der Innenwand statt. Die Reaktantreagenzlösung
ist vorzugsweise eine stark oxidierende Lösung, da dann
ein starker Reinigungseffekt auftritt.
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In
der Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden
Erfindung sind ein Zylinder 2 und ein Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 durch
die Leitungen 9, 11, die ein Probenlösung-Zuführungsventil
umfassen, verbunden, und eine Probenlösung-Öffnung 13 ist
am Übergang zwischen der Leitung 11 und dem Zylinder 2 bereitgestellt,
der Zylinder 2 und der Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 sind
durch die Leitung 10, die ein Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil
umfasst, verbunden, und eine Reaktantreagenzlösung-Öffnung 13 ist
am Übergang zwischen der Leitung 10 und dem Zylinder 2 bereitgestellt.
Da der Zylinder 2 und der Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 durch
die Leitung 9, die das Probenlösung-Zuführungsventil umfasst,
verbunden sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird die
Probenlösung durch die Öffnung 13 für
die Probenlösung durch Bewegen des Kolbens 3 in
den Zylinder 2 angesaugt. Da entsprechend der Zylinder 2 und
der Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 durch
die Leitung 10, die das Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil umfasst,
verbunden sind, wird die Reaktantreagenzlösung durch die Öffnung 13 für
die Reaktantreagenzlösung durch Bewegen des Kolbens 3 in
den Zylinder 2 angesaugt.
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In
der Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden
Erfindung kann das Ansaugen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
in den Zylinder 2 durch Öffnen und Schließen
eines Ventils gesteuert werden, da die Leitungen 9, 11,
durch die der Zylinder 2 und der Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 verbunden
sind, ein Probenlösung-Zuführungsventil umfassen,
während die Leitungen 10, 11, durch die
der Zylinder 2 und die Reaktantreagenzlösung verbunden
sind, ein Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil
umfassen. Um eine Steuerung so auszuführen, dass ein gleichzeitiges
Ansaugen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
in den Zylinder 2 verhindert wird, kann das Probenlösung-Zuführungsventil
bzw. das Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil
in der Leitung bereitgestellt werden. Alternativ kann ein Umschaltventil
bereitgestellt werden, wodurch die Probenlösung und die
Reaktantreagenzlösung separat in den Zylinder 2 angesaugt
werden. Bezüglich der Anordnungsposition und der Anzahl
des Probenlösung-Zuführungsventils und des Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventils
gibt es keine spezielle Beschränkung. Wie es in der 1 gezeigt
ist, wird vorzugsweise ein Umschaltventil, wie z. B. ein Dreiwegeventil 12,
bereitgestellt, das als Probenlösung-Zuführungsventil
und Reaktantreagenzlösung-Zuführungsventil dient,
wodurch das Dreiwegeventil 12 und der Zylinder 2 durch
eine Leitung 11 verbunden werden. Folglich weist die resultierende
Vorrichtung keinen komplizierten Aufbau auf und ist kostengünstig.
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Das
Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung
umfasst das Bewegen eines Kolbens 3 in einem Zylinder 2,
wodurch entweder eine Probenlösung oder eine Reaktantreagenzlösung
in den Zylinder 2 angesaugt wird, das Ansaugen der anderen
Lösung in den Zylinder 2, wodurch eine turbulente
Strömung in dem Zylinder 2 aufgrund einer durch
die andere Lösung erzeugten Strahlströmung erzeugt
wird, und folglich das einheitliche Mischen der Probenlösung
und der Reaktantreagenzlösung, und das Messen der emittierten
Chemilumineszenz. Erfindungsgemäß werden durch
die Erzeugung einer turbulenten Strömung in dem Zylinder 2 aufgrund
einer Strahlströmung, die durch die andere Lösung
erzeugt wird, die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
innerhalb einer kurzen Zeit schnell und einheitlich gemischt, die
Fluktuation der Lumineszenzintensität bei der Messung der
erhaltenen Chemilumineszenzintensität nimmt ab und das
Signal/Rausch-Verhältnis wird verbessert. Als Ergebnis
wird die Reproduzierbarkeit der Messung der Chemilumineszenzintensität
verbessert. Selbst wenn sich die Mengen der Probenlösung
und der Reaktantreagenzlösung beträchtlich voneinander
unterscheiden, werden die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
durch die turbulente Strömung innerhalb kurzer Zeit schnell und
einheitlich gemischt. Während der Kolben 3 bewegt
wird, wird die gesamte Lösung durch Bewegen bzw. Rühren
einheitlich gemischt, so dass vorzugsweise die maximale Lumineszenzeffizienz
erhalten wird. Es wird der Vorteil erhalten, dass selbst dann, wenn
eine chemische Reaktionsgeschwindigkeit hoch ist, kein Einfluss
einer auf die Mischgeschwindigkeit zurückzuführenden Fluktuation
ausgeübt wird. Der Mechanismus der chemischen Reaktion
beim Emittieren von Chemilumineszenz ist häufig nicht klar
und der Ablauf einer Nebenreaktion variiert abhängig von
den Reaktionsbedingungen. Es ist wichtig, eine Bewegungsgeschwindigkeit
des Kolbens 3 für ein einheitliches Mischen durch
Rühren für eine spezifische Zeit gemäß den
Reaktionsbedingungen auszuwählen, so dass zufrieden stellend
reproduzierbare Daten erhalten werden.
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Obwohl
nicht immer klar ist, welcher Grad einer turbulenten Strömung
in dem Zylinder 2 erzeugt wird, kann in dem gesamten Bereich
in dem Zylinder 2 ein turbulenter Strömungszustand
schnell erzeugt werden, da die turbulente Strömung in dem
Zylinder 2 aufgrund einer Strahlströmung erzeugt
wird, die durch die nachfolgend angesaugte Lösung erzeugt wird,
während der Kolben 3 fortwährend bewegt
wird. Als Ergebnis werden die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
innerhalb einer kurzen Zeit einheitlich gemischt und sie werden
unter Rühren einheitlich gemischt, während der
Kolben 3 bewegt wird. Da das schnelle Mischen sofort durch
die turbulente Strömung verursacht wird, wird davon ausgegangen, dass
die Geschwindigkeit des einheitlichen Mischens nicht von der Temperatur
abhängt. Es wird eine Chemilumineszenz mit einer zufrieden
stellenden Reproduzierbarkeit erhalten, da nahezu kein Effekt vorliegt, der
auf Viskositätsvariationen in der Lösung zurückzuführen
ist, die von einer Temperaturänderung verursacht werden.
Die vorliegenden Erfinder haben bereits bestätigt, dass
dann, wenn durch Bewegen des Kolbens 3 eine Tinte in den
Zylinder 2 angesaugt wird und dann Wasser als die nachfolgend
angesaugte Lösung angesaugt wird, durch Bewegen des Kolbens 3 eine
turbulente Strömung erzeugt wird, die sich anschließend
in dem gesamten Zylinder 2 einheitlich ausbreitet, und
folglich wurde eine Ungleichmäßigkeit bei der
Konzentration der Tinte nicht festgestellt. Ferner haben die vorliegenden
Erfinder bereits bestätigt, dass gemäß der
Messung der Reaktionsgeschwindigkeit der Chemilumineszenz mit einem zweidimensionalen
Photonenzähler die Geschwindigkeit durch die Geschwindigkeit
des einheitlichen Mischens der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
bestimmt wird. In der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, die
zuerst angesaugte Lösung mit der nachfolgend angesaugten
Lösung durch Erzeugen einer turbulenten Strömung
zu mischen, wenn die nachfolgend angesaugte Lösung in den
Zylinder 2 angesaugt wird. Diesbezüglich ist es
nicht immer erforderlich, eine turbulente Strömung zu erzeugen, wenn
die zuerst angesaugte Lösung in den Zylinder 2 angesaugt
wird.
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In
dem Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung
kann die Reaktantreagenzlösung nach dem Ansaugen der Probenlösung
angesaugt werden, worauf diese Lösungen gemischt werden,
oder die Probenlösung kann nach dem Ansaugen der Reaktantreagenzlösung
angesaugt werden, worauf diese Lösungen gemischt werden.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass die Lumineszenzeffizienz durch
Verbessern der Mischeffizienz verbessert wird, ist es dann, wenn
die Mengen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung, die
in den Kolben 3 angesaugt werden sollen, voneinander verschieden
sind, bevorzugt, dass eine große Menge der anderen Lösung
angesaugt wird, nachdem eine kleine Menge einer der Lösungen
angesaugt worden ist, worauf diese Lösungen gemischt werden.
Gemäß der Messung des Konzentrationsbereichs der
Probenlösung und dem stöchiometrischen Verhältnis
in der Chemilumineszenzreaktion wird entweder die Probenlösung
oder die Reaktantreagenzlösung als die kleine Menge der
Lösung ausgewählt. Wenn die Probenlösung
eine Harnstoff-enthaltende Probenlösung ist, insbesondere
ein verbrauchtes Dialysat, wird es dann, wenn eine kleine Menge
der Reaktantreagenzlösung zuerst angesaugt wird, möglich,
ein stöchiometrisches Verhältnis in der Chemilumineszenzreaktion
zwischen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
zu erreichen, und folglich ist es bevorzugt, dass die Reaktantreagenzlösung
nach dem Ansaugen der Probenlösung angesaugt wird, worauf
diese Lösungen gemischt werden. Wenn das Innere des Zylinders 2 oder
der Leitung mit der Probenlösung gereinigt wird, um die
Chemilumineszenz mit einer zufrieden stellenden Reproduzierbarkeit
zu messen, ist es bevorzugt, dass die Reaktantreagenzlösung
nach dem Ansaugen der Probenlösung angesaugt wird, worauf
die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
gemischt werden.
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In
dem Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung
beträgt dann, wenn die später anzusaugende Lösung
angesaugt wird, die durchschnittliche Flussrate einer Strahlströmung
vorzugsweise 10 mm/s oder mehr. Die durchschnittliche Flussrate
der Strahlströmung beträgt vorzugsweise 10 mm/s
oder mehr, da in dem Zylinder 2 eine turbulente Strömung
aufgrund einer Strahlströmung erzeugt wird, die durch die
später anzusaugende Lösung erzeugt wird, und folglich
wird die Reproduzierbarkeit der Chemilumineszenz, die durch Mischen
der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
emittiert wird, verbessert. Wenn die durchschnittliche Flussrate
der Strahlströmung weniger als 10 mm/s beträgt,
koexistieren die turbulente Strömung und eine laminare
Strömung in dem Zylinder 2 und folglich kann sich
die Reproduzierbarkeit der Chemilumineszenz, die durch Mischen der
Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung emittiert
wird, verschlechtern. Die durchschnittliche Flussrate der Strahlströmung
beträgt mehr bevorzugt 50 mm/s oder mehr und noch mehr
bevorzugt 200 mm/s oder mehr. Da in dem Zylinder 2 eine
stärkere turbulente Strömung erzeugt wird, wenn
die durchschnittliche Flussrate der Strahlströmung höher
wird, wird davon ausgegangen, dass die Probenlösung und
die Reaktantreagenzlösung innerhalb einer kürzeren
Zeit einheitlich gemischt werden. Die durchschnittliche Flussrate
der Strahlströmung beträgt üblicherweise 5000
mm/s oder weniger. Wenn die Bewegung des Kolbens 3 abgeschlossen
ist, bevor die Chemilumineszenzreaktion abgeschlossen ist, nehmen
die Lumineszenzeffizienz und die Reproduzierbarkeit des Ausmaßes
der Lichtemission ab, und folglich ist es erforderlich, die optimale
Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 3 gemäß den
Reaktionsbedingungen festzulegen.
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Bei
der Chemilumineszenzvorrichtung der vorliegenden Erfindung beträgt
das Verhältnis (Querschnittsfläche eines Zylinders 2/Querschnittsfläche einer Öffnung 13)
der Querschnittsfläche eines Zylinders 2 zur Querschnittsfläche
einer Öffnung 13, wenn die andere Lösung
angesaugt wird, vorzugsweise 2 oder mehr. Das Verhältnis
beträgt vorzugsweise 2 oder mehr, da in dem Zylinder 2 eine
turbulente Strömung erzeugt wird, wenn die andere Lösung
angesaugt wird, und folglich nimmt die Reproduzierbarkeit der durch
Mischen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
emittierten Chemilumineszenz zu. Wenn das Verhältnis der
Querschnittsfläche weniger als 2 beträgt, koexistieren
die turbulente Strömung und eine laminare Strömung
in dem Zylinder 2 und folglich kann sich die Reproduzierbarkeit
der Chemilumineszenz, die durch Mischen der Probenlösung und
der Reaktantreagenzlösung emittiert wird, verschlechtern.
Das Verhältnis der Querschnittsfläche beträgt
mehr bevorzugt 3 oder mehr, noch mehr bevorzugt 5 oder mehr und
besonders bevorzugt 10 oder mehr. Das Verhältnis der Querschnittsfläche
beträgt üblicherweise 1000 oder weniger.
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Bei
der Vorrichtung zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden
Erfindung umfasst mindestens ein Abschnitt des Zylinders 2 einen
transparenten Abschnitt 15 und ein Photodetektor 14 ist außerhalb
des transparenten Abschnitts 15 bereitgestellt, um die
Chemilumineszenz, die durch Mischen der Probenlösung und
der Reaktantreagenzlösung emittiert wird, zu messen. Die
Chemilumineszenz, die durch Mischen der Probenlösung und
der Reaktantreagenzlösung in dem Zylinder 2 emittiert
wird, wird durch diesen Photodetektor 14 durch Photonenzählen
erfasst. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die Konzentration
der Probenlösung durch Messen der Chemilumineszenzintensität
unter Verwendung des Photodetektors 14 indirekt bestimmt
werden. Bezüglich der Anordnung des Photodetektors 14 gibt
es keine spezielle Beschränkung und der Photodetektor kann
auf der Seite des Zylinders 2 bereitgestellt werden. Wie
es in der 1 gezeigt ist, ist es bevorzugt,
dass der transparente Abschnitt 15 an der Position des
Zylinders 2 gegenüber dem Kolben 3 bereitgestellt
ist und der Photodetektor 14 außerhalb des transparenten
Abschnitts 15 bereitgestellt ist, und folglich kann die
Chemilumineszenzintensität effizient gemessen werden. Es
ist bevorzugt, dass ein Reflektor 16 auf der Seite des
Zylinders 2 bereitgestellt wird, der in der vorliegenden
Er findung verwendet wird. Wie es in der 1 gezeigt ist,
wird durch die Bereitstellung des Reflektors 16 auf der
Seite des Zylinders 2 eine Totalreflexion der in dem Zylinder 2 emittierten
Chemilumineszenz an der Innenwand in dem Zylinder 2 verursacht,
und folglich wirkt der Reflektor 16 als Lichtführung,
wobei der Zylinder 2 selbst als Lichtwellenleiter wirkt.
Folglich kann der größte Teil der Chemilumineszenz,
die durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantreagenzlösung
in dem Zylinder 2 emittiert wird, zu dem Photodetektor
geleitet werden, und daher kann die Chemilumineszenzintensität
effizienter gemessen werden. Der Reflektor 16 kann in dem
Zylinder 2 bereitgestellt werden oder er kann außerhalb
des Zylinders 2 bereitgestellt werden. Im Hinblick auf
die Tatsache, dass sich der Kolben 3 problemlos in dem Zylinder 2 bewegt,
wird der Reflektor 16 vorzugsweise außerhalb des
transparenten Zylinders 2 bereitgestellt.
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Die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Probenlösung ist
nicht speziell beschränkt, solange durch Mischen mit der
Reaktantreagenzlösung eine Chemilumineszenz emittiert wird,
und es handelt sich dabei vorzugsweise um eine Harnstoff-enthaltende
Probenlösung. Wenn die Probenlösung eine Harnstoff-enthaltende
Probenlösung ist, kann die Vorrichtung 1 zum Messen
von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung vorzugsweise für verschiedene
Anwendungen als Vorrichtung zum Messen einer Harnstoffkonzentration
verwendet werden. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Reaktantreagenzlösung
ist nicht speziell beschränkt, solange durch Mischen mit
der Probenlösung eine Chemilumineszenz emittiert wird,
und es handelt sich dabei im Hinblick auf die Tatsache, dass eine
Chemilumineszenz durch eine Reaktion mit der Harnstoff-, Aminosäure-,
Protein- oder dergleichen enthaltenden Probenlösung emittiert
wird, vorzugsweise um eine Reaktantreagenzlösung, die Hypohalogensäureionen
enthält. Die Hypohalogensäureionen sind nicht speziell
beschränkt und umfassen Hypohalogensäureionen
wie z. B. FO–, CIO–,
BrO–, IO– und
dergleichen und es handelt sich vorzugsweise um mindestens eine
Art von Ionen, die aus Ionen von hypobromiger Säure oder
Ionen von hypochloriger Säure ausgewählt sind.
Bezüglich der Reaktantreagenzlösung, die Hypohalogensäureionen
enthält, kann eine im Vorhinein hergestellte wässrige
Lösung, die Hypohalogensäureionen enthält,
der Vorrichtung zugeführt werden, oder sie kann durch Elektrolyse
einer wässrigen Lösung, die Halogenionen enthält,
in der Vorrichtung bereitgestellt werden. Im Hinblick auf die Tatsache,
dass ein reizend wirkendes Hypohalogensäuresalz nicht direkt
gehandhabt werden kann, wird vorzugsweise eine wässrige
Lösung, die Halogen-ionen enthält, der Vorrichtung
zugeführt, worauf die Hypohalogensäureionen durch
Elektrolyse erzeugt werden. Wenn die Reaktantreagenzlösung,
die Hypohalogensäureionen enthält, durch Elektrolyse
bereitgestellt wird, ist der Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 vorzugsweise
mit einem Elektrolysebehälter ausgestattet.
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Wenn
die in der vorliegenden Erfindung verwendete Probenlösung
ein verbrauchtes Dialysat ist, kann die Vorrichtung vorzugsweise
als eine Vorrichtung zur künstlichen Hämodialyse
verwendet werden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Harnstoffkonzentration
in dem verbrauchten Dialysat gemessen wird. Da die Harnstoffkonzentration
insbesondere in Echtzeit gemessen werden kann, kann die Vorrichtung
vorzugsweise als Vorrichtung zur künstlichen Hämodialyse
verwendet werden, bei welcher der Zeitpunkt des Endes einer Hämodialysebehandlung
erkannt werden kann.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird mittels Beispielen detaillierter beschrieben.
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Beispiel 1
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Es
wurde eine Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz
verwendet, die in der 1 gezeigt ist. Es wurde ein
Reaktor verwendet, der einen Zylinder 2 (aus Polypropylen
hergestellt, mit einem Innenvolumen von 5 ml) mit einem Innendurchmesser
von 9,5 mm und einen Kolben 3 (aus Neopren hergestellt)
umfasst, der in dem Zylinder bereitgestellt ist. In dem Zylinder 2 war
der Abstand zwischen OP auf 10 mm eingestellt und der Abstand zwischen
OQ war auf 50 mm eingestellt. Ein Photodetektor 14 eines
Photomultipliers wird an der Spitze des Zylinders 2 angebracht
und ein automatisch steuerbarer, elektrisch angetriebener Zylinder 4 wird an
dem Kolben 3 angebracht. Die Bewegungsgeschwindigkeit des
elektrisch angetriebenen Zylinders 4 wurde auf 31 mm/s
eingestellt. Die Außenwand eines transparenten Zylinders 2 ist
mit einem aus einem Aluminiumband hergestellten Reflektor 16 bedeckt,
wodurch es möglich wird, die in dem Zylinder 2 emittierte
Chemilumineszenz effizient zu dem Photodetektor 14 zu leiten.
Eine Öffnung 13 mit einem Innendurchmesser von
2 mm, die auf der Spitze des Zylinders 2 bereitgestellt
ist, ist durch einen Teflon®-Schlauch
mit einem Innendurchmesser von 1 mm mit einem Dreiwegeventil 12 verbunden,
während das Dreiwegeventil 12 durch einen Teflon®-Schlauch mit einem Innendurchmesser
von 2 mm mit einem Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 bzw.
einem Reaktantreagenzlösung-Zuführungsabschnitt 6 verbunden
ist.
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Unter
Verwendung dieser Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz
wurde die Intensität einer Chemilumineszenz, die durch
eine Reaktion zwischen einer Probenlösung und einer Reaktantreagenzlösung
emittiert wurde, unter Verwendung einer wässrigen Harnstofflösung
mit einer Harnstoffkonzentration von 5,35 × 10–3 mol/l
als Probenlösung und unter Verwendung einer Mischlösung
aus einer 9%igen Lösung von hypobromiger Säure
und ei ner wässrigen 0,4 mol/l NaOH-Lösung (wobei
die Lösungen das gleiche Volumen aufwiesen) als Reaktantreagenzlösung
gemessen. Die Vorgehensweise ist wie folgt.
- (1)
Eine Umschaltöffnung C und eine Umschaltöffnung
A eines Dreiwegeventils 12 wurden verbunden und ein Kolben 3 wurde
unter Verwendung eines elektrisch angetriebenen Zylinders 4,
der an dem Kolben 3 angebracht war, bewegt, und dann wurde
das Innere eines Zylinders 2 durch Füllen des
Inneren des Zylinders 2 mit 3,544 ml einer Reaktantreagenzlösung
gereinigt.
- (2) Als nächstes wurden die Umschaltöffnung
C und eine Umschaltöffnung B verbunden und eine von einer
Reaktantreagenzlösung stammende Abfallflüssigkeit
wurde durch Bewegen des Kolbens 3 in einen Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 ausgetragen.
Da eine neue Probenlösung anschließend in den
Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 strömt,
wird die Abfallflüssigkeit aus dem Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 ausgetragen.
- (3) Anschließend wurden die Umschaltöffnung
C und die Umschaltöffnung B verbunden und die Probenlösung
wurde durch Bewegen des Kolbens 3 in den Zylinder 2 angesaugt.
Nach dem Spülen des Inneren des Zylinders 2 mit
der Probenlösung wurde die von der Probenlösung
stammende Abfallflüssigkeit durch Bewegen des Kolbens 3 ausgetragen.
- (4) Ferner wurde die Spitze des Kolbens 3 von dem Punkt
O zu dem Punkt P bewegt, wodurch 0,7 ml der Probenlösung
in den Zylinder 2 angesaugt wurden.
- (5) Die Umschaltöffnung C und die Umschaltöffnung
A wurden verbunden und dann wurden 2,835 ml der Reaktantreagenzlösung
durch schnelles Bewegen der Spitze des Kolbens 3 von dem
Punkt P zu dem Punkt Q in den Zylinder 2 angesaugt. Dabei
betrug die durchschnittliche Flussrate einer Strahlströmung
700 mm/s. Die Chemilumineszenz, die durch Mischen der Probenlösung
und der Reaktantreagenzlösung emittiert wurde, wurde alle
0,1 Sekunden durch eine Photonenzähltechnik unter Verwendung
des Photodetektors 14 eines Photomultipliers gemessen.
- (6) Danach wurden die Umschaltöffnung C und die Umschaltöffnung
B verbunden und eine Abfallflüssigkeit wurde in den Probenlösung-Zuführungsabschnitt 5 ausgetragen.
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Die
Reproduzierbarkeit des Ausmaßes der Chemilumineszenz wurde
durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Vorgänge
(1) bis (6) bestätigt. Die Lumineszenzintensität
bei der Einzelmessung betrug etwa 1,2 × 105 cps
und das Ausmaß der Lichtemission betrug etwa 9,5 × 105 Zählsignale. Ein Graph, der eine
Reaktionswellenform der resultierenden Chemilumineszenz zeigt, ist
in der 2 gezeigt, ein Graph, der die Reproduzierbarkeit
des Ausmaßes der Lichtemission zeigt, ist in der 4 gezeigt,
und ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Harnstoffkonzentration
und der Chemilumineszenzintensität zeigt, ist in der 6 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 1
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In
einem zylindrischen Reaktor mit einem Innendurchmesser von 20 mm
wurden, während 5 ml einer Lösung von hypobromiger
Säure unter Verwendung eines Rührers gerührt
wurden, 0,1 ml einer wässrigen Harnstofflösung
in 3 Portionen injiziert, und dann wurde die emittierte Chemilumineszenz
gemessen. Die Lumineszenzintensität bei der Einzelmessung
betrug etwa 4 × 104 cps und das
Ausmaß der Lichtemission betrug etwa 2,5 × 104 Zählsignale. Ein Graph, der eine
Reaktionswellenform der resultierenden Chemilumineszenz zeigt, ist
in der 3 gezeigt, ein Graph, der die Reproduzierbarkeit
des Ausmaßes der Lichtemission zeigt, ist in der 5 gezeigt,
und ein Graph, der eine Korrelation zwischen der Harnstoffkonzentration
und der Chemilumineszenzintensität zeigt, ist in der 7 gezeigt.
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Wie
es aus der 2 und der 4 ersichtlich
ist, betrug im Beispiel 1, bei dem die Vorrichtung 1 zum
Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung verwendet
worden ist, die Lumineszenzintensität etwa 1,2 × 105 cps, das Ausmaß der Lichtemission
betrug etwa 9,5 × 105 Zählsignale
und die relative Standardabweichung des Ausmaßes der Lichtemission
betrug 2,8%. Wie es aus der 3 und der 5 ersichtlich
ist, betrug im Gegensatz dazu im Vergleichsbeispiel 1, bei dem der
Rührer in dem zylindrischen Reaktor verwendet worden ist,
die Lumineszenzintensität etwa 4 × 104 cps,
das Ausmaß der Lichtemission betrug etwa 2,5 × 104 Zählsignale und die relative Standardabweichung
des Ausmaßes der Lichtemission betrug 5,1%. Dabei betrug
das Ausmaß der Lichtemission, das unter Verwendung der
Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz der vorliegenden
Erfindung erhalten worden ist, etwa das 38-fache des Ausmaßes
der Lichtemission, das durch Rühren in dem zylindrischen
Reaktor mit dem Rührer erhalten worden ist. Es wird davon
ausgegangen, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen
ist, dass in der vorliegenden Erfindung in einem Zylinder 2 eine
turbulente Strömung aufgrund einer Strahlströmung
erzeugt wird, die entweder durch eine Probenlösung oder
durch eine Reaktantreagenzlösung erzeugt wird, wodurch
die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung
innerhalb einer kurzen Zeit einheitlich gemischt werden, und dass
auch ein Reflektor 16 um den Zylinder 2 bereitgestellt
ist, der als Lichtführung wirkt und folglich der größte
Teil der in dem Zylinder 2 emittierten Chemilumineszenz durch
einen Photodetektor 14 erfasst wird. Insbesondere haben
die vorliegenden Erfinder visuell bestätigt, dass dann,
wenn eine Tinte in einen zylindrischen Reaktor injiziert und unter
Verwendung eines Rührers gerührt wird, eine Wolke
der Tinte in einen durch den Rührer erzeugten Wirbel strömt,
sich über den peripheren Teil des Reaktors ausbreitet und dann
nach und nach einheitlich wird. Wenn eine Chemilumineszenz durch
ein Bewegtbild unter Verwendung eines zweidimensionalen Photonenzählers
beobachtet wird, wird an der Grenze zwischen einer injizierten Lösung
und der anderen Lösung eine starke Chemilumineszenz festgestellt
und im Zeitverlauf bewegt sich ein lichtemittierender Punkt. Aus
dieser Tatsache ergibt sich, dass der Abschnitt, bei dem eine Chemilumineszenz
emittiert wird, die Grenze zwischen der Wolke der einen Lösung
und der anderen Lösung ist. Es wird als wahrscheinlich
angenommen, dass die Chemilumineszenz abhängig von einem
Zustand des Wirbels während des Rührens variiert.
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Wie
es aus einem Vergleich zwischen der 6, bei der
es sich um einen Graphen handelt, der eine Korrelation zwischen
der Harnstoffkonzentration und der Chemilumineszenzintensität
zeigt, die unter Verwendung der Vorrichtung 1 zum Messen
von Chemilumineszenz der vorliegenden Erfindung erhalten worden
ist, und der 7, bei der es sich um einen Graphen
handelt, der eine Korrelation zwischen der Harnstoffkonzentration
und der Chemilumineszenzintensität zeigt, die durch Rühren
in einem zylindrischen Reaktor unter Verwendung eines Rührers
erhalten worden ist, ersichtlich ist, gibt es eine lineare Korrelation
zwischen der Harnstoffkonzentration und der Chemilumineszenzintensität,
wenn die Vorrichtung 1 zum Messen von Chemilumineszenz
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Zusammenfassung
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Es
ist ein Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz offenbart, bei
dem eine Chemilumineszenz, die in einem Zylinder 2 emittiert
wird, gemessen wird, wobei das Verfahren das Bewegen eines Kolbens 3 in
dem Zylinder 2, wodurch entweder eine Probenlösung
oder eine Reaktantreagenzlösung in den Zylinder 2 angesaugt
wird, Ansaugen der anderen Lösung in den Zylinder, wodurch
eine turbulente Strömung in dem Zylinder 2 aufgrund
einer durch die andere Lösung erzeugten Strahlströmung
erzeugt wird, und folglich einheitlich Mischen der Probenlösung
und der Reaktantreagenzlösung, und Messen der emittierten
Chemilumineszenz umfasst. Demgemäß wird durch
Bewegen eines Kolbens eine turbulente Strömung in einem
Zylinder aufgrund einer durch die andere Lösung erzeugten
Strahlströmung erzeugt, wodurch es möglich wird,
eine Probenlösung und eine Reaktantreagenzlösung
innerhalb einer kurzen Zeit einheitlich zu mischen, und folglich wird
ein Verfahren zum Messen von Chemilumineszenz mit einer hohen Lumineszenzeffizienz
und einer zufrieden stellenden Reproduzierbarkeit bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 9-229929
A [0009, 0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Xincheng Hu
et al., „Bull. Chem. Soc. Jpn.”, 1996, Band 69,
Nr. 5, Seiten 1179–1185 [0010]
- - Tohru Okabayashi et al., „Clinical Dialysis”, 2006,
Band 22, Nr. 8, Seiten 1199–1204 [0010]