DE112012001473B4

DE112012001473B4 - Verfahren zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration und Vorrichtung zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration

Info

Publication number: DE112012001473B4
Application number: DE112012001473.1T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Sakurabu; Teppei Ishimaru; Masuo Nakagawa
Original assignee: KYOWA FINE TECH Co Ltd; Kake Educational Institution
Current assignee: Kake Educational Institution
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: WO2012133394A1; JP5637300B2; DE112012001473T5; JPWO2012133394A1

Abstract

Verfahren zum Messen der Harnstoff-Konzentration, wobei das Verfahren das Bestimmen der Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen der Intensität von in einem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz umfasst, das Reaktionsgefäß durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass über gerade Durchgänge gebildet wird, wobei das Reaktionsgefäß mindestens einen Reaktionsbehälter aufweist, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist, ein Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen einem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und einem Querschnitt (S2) der Mündung drei oder mehr beträgt, wobei das Verfahren umfasst: das Einführen der Harnstoff enthaltenden Probenlösung und einer unterhalogenige Säure-Ionen enthaltenden Reaktantenreagenz-Lösung zu einem ersten Reaktionsbehälter von der Mündung des ersten Reaktionsbehälters, das Erzeugen eines turbulenten Stromes in dem ersten Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen und dabei Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung; das Einführen einer erhaltenen ersten vermischten Lösung in einen zweiten Reaktionsbehälter von der Mündung des zweiten Reaktionsbehälters über den Auslass des ersten Reaktionsbehälters; ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Harnstoff-Konzentration, wobei das Verfahren das Bestimmen der Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen einer durch Mischen der Probenlösung und einer Reaktantenreagenz-Lösung emittierten Chemilumineszenz umfasst, und eine zum Messen einer Harnstoff-Konzentration verwendete Vorrichtung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei der künstlichen medizinischen Hämodialyse-Behandlung wird eine röhrenförmige Hohlfaser-Anordnung, die aus semipermeablen Membranen mit einem Innendurchmesser von etwa 100 μm hergestellt wurde, verwendet, die Dialysator genannt wird. Bei dem Vorgang des Passierens durch den Dialysator wird ein gelöster Stoff, wie Harnstoff, der in jemandes Blut vorliegt, aus dessen Körper durch Übertritt in das Dialysat entfernt. In üblicher Weise wurde die Menge an Harnstoff in dem Blut durch Nehmen einer Blutprobe, die hinsichtlich des Blut-Harnstoff-Stickstoff(kann hierin anschließend als ”BUN” abgekürzt werden)-Werts bewertet wurde, analysiert.
Verfahren zum Messen der Harnstoff-Konzentration in einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung sind bekannt, wie: ein colorimetrisches Verfahren, bei dem ein Reagenz, das mit Harnstoff reagiert, um eine Farbe zu entwickeln, verwendet wird und die Harnstoff-Konzentration durch Vergleichen mit einer Standardfarbe des Reagenz gemessen wird; ein Enzym-Thermistor-Verfahren, bei dem Urease, das heißt, ein Enzym, das spezifisch mit Harnstoff reagieren kann, um Glaskugeln fixiert wird und die Harnstoff-Konzentration durch Messen der während der Hydrolysereaktion von Harnstoff erzeugten Reaktionswärme gemessen wird; und ein Chemilumineszenz-Verfahren, bei dem ein Oxidationsmittel, das mit Harnstoff reagiert, um Chemilumineszenz zu emittieren, wie ein Salz einer unterhalogenigen Säure, verwendet wird und die Harnstoff-Konzentration aus der Intensität der Chemilumineszenz (kann hierin anschließend als ”CL” abgekürzt werden) gemessen wird.
Das colorimetrische Verfahren weist das Problem auf, dass die Herstellung von einem Reagenz, das durch Umsetzen mit Harnstoff die Farbe ändert, umständlich ist, was zu einer Verursachung von Messfehlern führt, und die Messungen eine lange Zeit bis zur Vollständigkeit in Anspruch nehmen. Weiterhin war das colorimetrische Verfahren zum Verfolgen der Änderungen der Konzentrationen über die Zeit nicht geeignet.
Bei dem Enzym-Thermistor-Verfahren lässt das Enzym bei jedem Einsatz für eine Messung nach, und somit verändert sich das Enzym mit der Zeit, so dass es schwierig war, über einen langen Zeitraum stabile Messungen auszuführen. Das Enzym-Thermistor-Verfahren kann verwendet werden, um die Harnstoff-Konzentration zu verfolgen, ist jedoch vom Standpunkt der Genauigkeit für eine Vielzahl von Messungen nicht geeignet.
Es wurde festgestellt, dass Chemilumineszenz emittiert wird, wenn Stickstoff, der bei dem Umsetzungsverfahren von Harnstoff mit unterhalogenigen Säure-Ionen erzeugt wird, angeregt wurde, in seinen Grundzustand zurückfällt (Xincheng Hu et al., ”Bull. Chem. Soc. Jpn.”, 1996, Bd. 69, Nr. 5, Seiten 1179–1185). Da die Harnstoff-Konzentration in Echtzeit gemessen werden kann, wenn die Probenlösung eine Harnstoff enthaltende Probenlösung darstellt, kann bei der künstlichen medizinischen Hämodialyse-Behandlung das Chemilumineszenz-Verfahren als Mittel zum Identifizieren des richtigen Zeitpunkts, an dem die Hämodialyse-Behandlung enden sollte, verwendet werden. Zum Beispiel beschreibt Tohru Okabayashi et al., ”Clinical Dialysis”, 2006, Bd. 22, Nr. 8, Seiten 1199–1204 die Messung der Harnstoff-Konzentration in verbrauchtem Dialysat im Hinblick auf das Bestimmen des BUN-Werts. Insbesondere wird ein Verfahren zum Messen der Harnstoff-Konzentration durch Messen der durch Umsetzen des Harnstoffs in dem verbrauchten Dialysat mit Natriumhypobromit emittierten Chemilumineszenz beschrieben. Jedoch sind die Effizienz der Chemilumineszenz und die Reproduzierbarkeit nicht notwendigerweise günstig und Verbesserung wurde gewünscht.
Auch bekannt ist ein Chemilumineszenz-Mess-Verfahren (ein Fließ-Injektions-Verfahren) unter Verwendung eines Reaktionsgefäßes, in dem ein Glasrohr zu einer Spiralform verarbeitet wurde. Dieses Verfahren ist eines, bei dem eine Probenlösung und eine Reaktantenreagenz-Lösung durch eine Pumpe oder dergleichen zu einer Einleitungsöffnung eines Reaktionsgefäßes geleitet werden, die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung in der Einleitungsöffnung vermischt und in das Spiralrohr eingeführt werden, und die so emittierte Chemilumineszenz gemessen wird. Jedoch können in einigen Fällen die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung in dem kurzen Zeitraum nicht gleichförmig vermischt werden; insbesondere, in Fällen, in denen Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung eine kurzlebige Chemilumineszenz-Reaktion erzeugt oder eine Reaktion erzeugt, so dass Gasblasen auftreten, wobei dann die Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität der Chemilumineszenz nicht günstig ist und Verbesserung gewünscht wurde.
WO/2009/035008 beschreibt ein Chemilumineszenz-Mess-Verfahren zum Messen von in einem Zylinder emittierter Chemilumineszenz, wobei das Verfahren Bewegen eines Kolbens in einem Zylinder und dadurch Saugen entweder einer Probenlösung oder einer Reaktantenreagenz-Lösung in den Zylinder und anschließend Saugen der anderen Lösung, das Erzeugen einer turbulenten Strömung in den Zylinder durch Erzeugen eines Strahlstromes mit der anderen Lösung und dabei gleichförmiges Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung und Messen der dabei emittierten Chemilumineszenz umfasst. Gemäß diesem Verfahren wird berichtet, dass man Chemilumineszenz mit hoher Lumineszenz-Effizienz und befriedigender Reproduzierbarkeit messen kann. Jedoch können in dem vorstehend beschriebenen Verfahren mehrfache Runden bei wiederholter Verwendung Flüssigkeitsleckage von einem Kolben-Gleit-Teil erzeugen, und somit muss der Kolben häufig ersetzt werden; zudem wird eine beträchtliche Menge der Reaktantenreagenz-Lösung verwendet und somit muss eine große Menge der Reaktantenreagenz-Lösung bevorratet werden. Auch können die Kosten höher sein, weil ein präziser Kolben-Gleit-Mechanismus benötigt wird. Verbesserung wurde gewünscht.
JP 10-337173 A beschreibt einen biochemischen Reaktions-Mikroreaktor, der sich dadurch auszeichnet, dass er eine Vielzahl von unabhängigen Reaktionskammern, gebildet durch anisotropes Ätzen auf der Oberfläche von einem Silicium-Substrat, und eine flache Platte, die anodisch an die Oberfläche des Silicium-Substrats gebunden ist und die Reaktionskammern abdichtet, umfasst. Demgemäß wird berichtet, dass zum Beispiel 1000 oder mehrere biochemische Reaktionen gleichzeitig parallel ablaufen können und gegebenenfalls anstatt nur einer Analyse, auch eine Material-Synthese-Reaktion, wie Protein-Synthese an einer Zelle, ablaufen kann. Es wird auch berichtet, dass man die biochemischen Reaktionen optisch beobachten und die Lumineszenz-Intensität verfolgen kann. Jedoch ist mit dem vorstehend beschriebenen Mikroreaktor mit dem Zweck des letztendlichen Gewinnens eines Reaktionsprodukts in einigen Fällen gleichförmiges Mischen in jeder unabhängigen Reaktionskammer in einem kurzen Zeitraum nicht möglich. Insbesondere ist in Fällen, in denen Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung eine kurzlebige Chemilumineszenz-Reaktion erzeugt oder eine Reaktion erzeugt, so dass Gasblasen auftreten, dann die Reproduzierbarkeit der Chemilumineszenz-Reaktion in jeder unabhängigen Reaktionskammer nicht unbedingt günstig, und Verbesserung wurde gewünscht.
DE 11 2009 002 012 B4 beschäftigt sich mit einem Verfahren zum Nachweis von Harnstoff in einem verbrauchten Dialysat. Allerdings geschieht der Nachweis elektrisch und nicht optisch durch Chemifluoreszenz. DE 11 2008 002 138 T5 stellt ein Verfahren zum Nachweis einer Probe mittels Chemifluoreszenz dar, indem die Probenlösung und die Reaktantreagenzlösung in einen Zylinder eingesaugt und durch die mittels der Strahlströmung auftretende Turbulenzen miteinander vermischt werden. DE 11 2008 000 740 B4 offenbart ein Verfahren, bei der die Harnstoffkonzentration mittels Chemilumineszenz ermittelt wird, indem unterhalogenige Säureionen als Reagenz eingesetzt werden, die zuvor mittels Elektrolyse erzeugt worden sind. US 2005/0194316 A1 offenbart eine Vorrichtung u. a. auch zur Chemifluoreszenz, die mehrere Reaktionskammern besitzt, die hintereinander verbunden sind. US 2003/0087325 A1 , WO 2008/139389 A1 , US 6,558,960 B1 US 2006/0211055 A1 und JP 000H10337173 A offenbaren eine Vorrichtung/Verfahren zur Chemifluoreszenz offen, bei denen ein länglicher Reaktionskanal gezeigt wird. In diesem Reaktionskanal sind in bestimmten Bereichen Reagenzien mobilisiert, wodurch zwangsläufig der Querschnitt reduziert wird. Allerdings handelt es sich bei diesen Bereichen um Abschnitte desselben Reaktionskanal und nicht um eigenständige Reaktionsbehälter. WO 2010/130808 A2 zeigt eine Vorrichtung mit mehreren in Reihe geschalteten Reaktionsbehältern. Jedoch wird hier keine Chemolumineszenz durchgeführt. DE 30 29 092 A1 , DE 10 2009 040 151 A1 und US 5,501,981 A offenbaren eine Vorrichtung oder ein Verfahren, in der die Probenlösung und die Reagenzlösung in einen einzigen Reaktionskanal eingeführt werden, woron beide miteinander unter Abgabe von Chemiefluoreszenzlicht miteinander reagieren.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu lösen, und eine Aufgabe davon besteht darin, ein Mess-Verfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist, eine Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch reproduzierbares Messen einer Intensität von durch Mischen der Probenlösung und einer Reaktantenreagenz-Lösung emittierter Chemilumineszenz genau zu bestimmen. Eine weitere Aufgabe davon besteht darin, geeignete Anwendungen des Mess-Verfahrens von solcher Beschreibung bereitzustellen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
Die vorstehend beschriebenen Aufgaben können durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Messen der Harnstoff-Konzentration gelöst werden, wobei das Verfahren das Bestimmen der Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen der Intensität von in einem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz umfasst,
das Reaktionsgefäß durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass über gerade Durchgänge gebildet wird, wobei das Reaktionsgefäß mindestens einen Reaktionsbehälter aufweist, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist,
ein Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen einem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und einem Querschnitt (S2) der Mündung 3 oder mehr beträgt, wobei das Verfahren umfasst:
das Einführen der Harnstoff enthaltenden Probenlösung und einer unterhalogenige Säure-Ionen enthaltenden Reaktantenreagenz-Lösung zu einem ersten Reaktionsbehälter von der Mündung des ersten Reaktionsbehälters, das Erzeugen eines turbulenten Stromes in dem ersten Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen und dabei Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung;
das Einführen einer erhaltenen ersten vermischten Lösung in einen zweiten Reaktionsbehälter von der Mündung des zweiten Reaktionsbehälters über den Auslass des ersten Reaktionsbehälters;
das Erzeugen eines turbulenten Stromes in dem zweiten Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit der ersten vermischten Lösung und dabei weiterhin Mischen der ersten vermischten Lösung;
weiterhin Mischen einer erhaltenen zweiten vermischten Lösung in jedem stromabwärts von einem Auslass des zweiten Reaktionsbehälters bereitgestellten Reaktionsbehälter; und
das Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz.
Gemäß der Erfindung ist die Probenlösung eine Harnstoff enthaltende Probenlösung ist und es ist bevorzugt, dass die Probenlösung ein verbrauchtes Dialysat ist. Ebenfalls ist gemäß der Erfindung die Reaktantenreagenz-Lösung eine unterhalogenige Säure-Ionen enthaltende Reaktantenreagenz-Lösung.
Weiterhin können die vorstehend beschriebenen Aufgaben durch Bereitstellen einer Vorrichtung zum Messen der Harnstoff-Konzentration gelöst werden, wobei die Vorrichtung die Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz bestimmt, wobei
die Vorrichtung ein durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass über gerade Durchgänge gebildetes Reaktionsgefäß umfasst, das Reaktionsgefäß mindestens einen Reaktionsbehälter aufweist, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist,
ein Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen einem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und einem Querschnitt (S2) der Mündung 3 oder mehr beträgt, und mindestens ein Teil von jedem Reaktionsbehälter einen transparenten Anteil aufweist, wobei ein Photodetektor außerhalb des transparenten Anteils angeordnet ist, und
die Vorrichtung Mittel zum Einführen einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung und einer unterhalogenige Säure-Ionen enthaltenden Reaktantenreagenz-Lösung in einen ersten Reaktionsbehälter von der Mündung des ersten Reaktionsbehälters umfasst, und die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung durch Erzeugen eines turbulenten Stromes in jedem Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen gemischt werden, und dann die Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz gemessen wird.
Gemäß der Erfindung weist das Reaktionsgefäß mindestens einen Reaktionsbehälter auf, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine künstliche Hämodialyse-Vorrichtung zum Bestimmen der Harnstoff-Konzentration in einem verbrauchten Dialysat durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Messen einer Harnstoff-Konzentration.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
In dem Verfahren zum Messen der Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung werden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den in jeden Reaktionsbehälter eingeführten Lösungen wiederholt gemischt. Dies ermöglicht es, die Intensität der durch das Mischen emittierten Chemilumineszenz reproduzierbar zu messen und ermöglicht es deshalb, die Konzentration der Probenlösung genau zu bestimmen. Die Intensität der Chemilumineszenz kann auch in Fällen reproduzierbar gemessen werden, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit der Chemilumineszenz hoch ist. Insbesondere kann die Intensität der Chemilumineszenz auch in den Fällen reproduzierbar gemessen werden, bei denen das Vermischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in Verbindung mit der Chemilumineszenz-Reaktion Gasblasen erzeugt. Weiterhin ist es auch möglich, die Harnstoff-Konzentration in Echtzeit zu messen, und deshalb kann die vorliegende Erfindung in geeigneter Weise als eine künstliche Hämodialyse-Vorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, zu erkennen, wann die Hämodialysezeit beendet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel von einer Vorrichtung zum Messen der Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung erläutert.
2 ist eine schematische Seiten-Ansicht, die ein Beispiel der Vorrichtung zum Messen der Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung erläutert.
3 ist eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die in Beispiel 1 erhalten wurde.
4 ist eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, erhalten, wenn die Konzentration einer wässrigen Harnstoff-Lösung in Beispiel 1 verändert wird.
5 ist eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die zum Berechnen einer Chemilumineszenz-Lebensdauer τ in Beispiel 1 verwendet wird.
6 ist eine Korrelationskurve der Harnstoff-Konzentration und der Chemilumineszenz-Intensität, erhalten in Beispiel 1.
7 ist eine in Beispiel 2 erhaltene Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung.
8 ist eine in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung.
9 ist eine schematische Draufsicht von einer Vorrichtung zum Messen der Intensität von in entsprechenden Reaktionsbehältern A bis G emittierter Chemilumineszenz.
10 ist eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, erhalten durch Messen der Intensität von in den entsprechenden Reaktionsbehältern A bis G emittierter Chemilumineszenz.
AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Hierin anschließend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben. 1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel von einer Vorrichtung 1 zum Messen einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Probenlösungs-Konzentration erläutert und 2 ist eine schematische Seiten-Ansicht, die ein Beispiel der Vorrichtung 1 erläutert. In 1 wird ein Reaktionsgefäß 2, das durch Verbinden in Reihe von Reaktionsbehältern gebildet wird, bereitgestellt, die eine Mündung und einen Auslass vom ersten Reaktionsbehälter A zum siebten Reaktionsbehälter G aufweisen. Jeder Reaktionsbehälter schließt einen transparenten Anteil auf der oberen Oberflächen-Seite des Reaktionsgefäßes 2 ein; wie in 2 erläutert, wobei ein Photodetektor 24 bei einer Position entgegengesetzt zu der oberen Oberfläche des Reaktionsgefäßes 2 angeordnet ist. Eine Probenlösungs-Einleitungsöffnung 3 und der erste Reaktionsbehälter A sind durch ein Leitungssystem 7 verbunden. Wenn Pumpe 5 betätigt wird, wird die Probenlösung in den ersten Reaktionsbehälter A über Mündung 9 des ersten Reaktionsbehälters A durch Leitungssystem 7 der Probenlösungs-Einleitungsöffnung 3 eingeführt. In der Zwischenzeit werden Reaktantenreagenz-Lösungs-Einleitungsöffnung 4 und der erste Reaktionsbehälter A durch Leitungssystem 8 verbunden. Wenn eine Pumpe 6 betätigt wird, wird die Reaktantenreagenz-Lösung in den ersten Reaktionsbehälter A von Mündung 9 des ersten Reaktionsbehälters A durch Leitungssystem 8 der Reaktantenreagenz-Lösungs-Einleitungsöffnung 4 eingeführt. Ein turbulenter Strom wird in den ersten Reaktionsbehälter A durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen generiert und dabei werden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung gleichförmig gemischt und dann wird eine erste vermischte Lösung erhalten. Die erhaltene erste vermischte Lösung wird in den zweiten Reaktionsbehälter B über Mündung 11 des zweiten Reaktionsbehälters B durch Auslass 10 des ersten Reaktionsbehälters A eingeführt. Ein turbulenter Strom wird in den zweiten Reaktionsbehälter B durch Erzeugen eines Strahlstromes mit der so eingeführten ersten vermischten Lösung generiert und dabei wird die erste vermischte Lösung weiter gemischt und dann wird eine zweite vermischte Lösung erhalten. Nun wird die erhaltene zweite vermischte Lösung in jedem Reaktionsbehälter weiter gemischt, von dem dritten Reaktionsbehälter C zu dem siebten Reaktionsbehälter G, die stromabwärts von einem Auslass 12 des zweiten Reaktionsbehälters B bereitgestellt werden. Diese Art des Mischens der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in dem Reaktionsgefäß 2 erzeugt eine Chemilumineszenz, wobei die Intensität davon durch den Photodetektor 24 gemessen wird, was es somit möglich macht, die Konzentration der Probenlösung zu bestimmen.
Die Vorrichtung 1 zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration der vorliegenden Erfindung wird mit dem Reaktionsgefäß 2, das durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass gebildet wird, bereitgestellt. Diese Art der Konfiguration ermöglicht günstige Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß 2 emittierter Chemilumineszenz. Wie ebenfalls leicht aus den Ergebnissen von Vergleichsbeispiel 1 (nachstehend beschrieben) verständlich sein wird, war in dem Fall, in dem ein Reaktionsgefäß mit nur einem Reaktionsbehälter verwendet wird, die Stabilität der Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung emittierter Chemilumineszenz nicht günstig. Deshalb hat die Übernahme des Reaktionsgefäßes 2, das durch Verbinden in Reihe von zwei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass gebildet wird, einen hohen Stellenwert. In der vorliegenden Erfindung kann das Reaktionsgefäß 2 gegebenenfalls eine Konfiguration aufweisen, in der weiterhin einer oder eine Vielzahl von zusätzlichen Reaktionsbehältern stromabwärts des zweiten Reaktionsbehälters B wiederholt angeordnet sind. Auf diese Weise von wiederholtem Anordnen verbessert eine Vielzahl von Reaktionsbehältern die Reproduzierbarkeit beim Messen der Chemilumineszenz-Intensität. Von diesem Standpunkt aus gesehen, hat das in der vorliegenden Erfindung verwendete Reaktionsgefäß drei oder mehr, vorzugsweise vier oder mehr, stärker bevorzugt fünf oder mehr der in Reihe verbundenen Reaktionsbehälter. Insbesondere in einem Fall, in dem die Konzentration der Probenlösung gering ist, wird eine größere Anzahl von verbundenen Reaktionsbehältern bessere Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität von Chemilumineszenz liefern.
Die Form der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Reaktionsbehälter ist nicht besonders begrenzt. Die Form der Reaktionsbehälter kann zylindrisch, kugelförmig oder eckig sein. Von dem Standpunkt, günstige Rühreffizienz zu haben, werden vorzugsweise zylindrische oder kugelförmige Reaktionsbehälter verwendet. Obwohl nicht besonders begrenzt, ist die Größe der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Reaktionsbehälter vorzugsweise so, dass das Volumen von einem Reaktionsbehälter 300 mm³ oder weniger, bevorzugter 200 mm³ oder weniger, stärker bevorzugt 100 mm³ oder weniger, und zwar von dem Standpunkt des effizienten Erzeugens des turbulenten Stromes durch Erzeugen des Strahlstromes mit den Lösungen und um in der Lage zu sein, die Menge an verwendeter Reaktantenreagenz-Lösung zu vermindern.
Die Vorrichtung 1 zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration der vorliegenden Erfindung hat mindestens einen Reaktionsbehälter, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist. Unter Annehmen der Konfiguration von solcher Beschreibung verbessert sich die Stabilität des Messens der Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz 2. Die Erfinder nehmen an, dass der Grund darin besteht, dass, wenn der durch die Lösungen erzeugte Strahlstrom in die Mündung von einem stromabwärts befindlichen Reaktionsbehälter aus dem Auslass von einem stromaufwärts befindlichen Reaktionsbehälter eingeführt ist, der Strahlstrom mit einer inneren Wand des stromabwärts Reaktionsbehälters kollidiert, wobei gleichförmigeres Mischen verursacht wird.
In der Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung beträgt ein Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen einem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und einem Querschnitt (S2) der Mündung 3 oder mehr. Hierin bedeutet der ”Querschnitt (S1)” der Reaktionsbehälter der maximale Querschnitt auf einer Ebene rechtwinklig zu dem Wasser-Strom, der in die Reaktionsbehälter von der Mündung strömt. Mit dem Querschnitt-Verhältnis (S1/S2), das 3 oder mehr ist, wird das Einführen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in den Reaktionsbehälter von der Mündung bewirkt, um einen Strahlstrom, der durch die Lösungen erzeugt wird, zu produzieren, wobei der Strahlstrom dann einen turbulenten Strom erzeugt. Im Ergebnis werden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung schnell gemischt und homogenisiert, Fluktuation der Chemilumineszenz-Intensität in der Messung der erhaltenen Chemilumineszenz-Intensität wird gesenkt und ein S/N-Verhältnis wird verbessert. Im Ergebnis wird die Reproduzierbarkeit der Messung der Chemilumineszenz-Intensität verbessert. In dem Fall, in dem das Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) weniger als 3 ist, führt Einführen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in den Reaktionsbehälter aus der Mündung zum vermischten Vorliegen von einem turbulenten Strom und einem laminaren Strom, wobei sich somit die Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität von Chemilumineszenz verschlechtern kann. Das Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) ist vorzugsweise 4 oder mehr, bevorzugter 5 oder mehr. Andererseits ist das Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) gewöhnlich 1000 oder weniger.
In der Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung hat mindestens ein Teil von jedem Reaktionsbehälter einen transparenten Anteil, wobei der Photodetektor 24 außerhalb des transparenten Anteils angeordnet ist. Der Photodetektor 24 misst die in dem Reaktionsgefäß 2 emittierte Chemilumineszenz durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung. Wie vorstehend beschrieben, kann die Konzentration der Probenlösung durch Messen der Intensität von Chemilumineszenz unter Verwendung des Photodetektors 24 bestimmt werden. Die Anordnung des Photodetektors 24 ist nicht besonders begrenzt, so lange wie der Photodetektor außerhalb des transparenten Anteils von jedem Reaktionsbehälter angeordnet ist. Wie in 2 gezeigt, ist es bevorzugt, dass der Photodetektor in Kontakt mit einer oberen Oberfläche des Reaktionsgefäßes, an der Position entgegengesetzt zu der oberen Oberfläche bereitgestellt wird.
Das in der vorliegenden Erfindung zum Aufbauen der Reaktionsbehälter verwendete Material ist nicht besonders begrenzt. Von dem Standpunkt aus betrachtet, wenn mindestens ein Teil von jedem Reaktionsbehälter einen transparenten Anteil, wie vorstehend beschrieben, aufweist, kann das die Reaktionsbehälter aufbauende Material Glas sein oder kann ein transparentes Harz, wie ein Acryl-Harz, Polystyrol-Harz, Polyvinylchlorid-Harz, Polycarbonat-Harz oder Polyester-Harz, sein und kann auch eine Kombination davon sein. Die Erfinder haben bestätigt, dass in dem Fall, in dem die Strömungsgeschwindigkeiten der in die Reaktionsbehälter eingeführten Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung gering sind, es dann eine bessere Reproduzierbarkeit für die erhaltene Intensität der Chemilumineszenz gibt, wenn mindestens ein Teil des Reaktionsbehälters aus Glas aufgebaut ist. Andererseits wird von dem Standpunkt einfacheren Formens sowie der Kostengünstigkeit vorzugsweise ein thermoplastisches Harz verwendet. Auch wenn sich Kontaminanten im Inneren der Reaktionsbehälter durch die Langzeit-Verwendung der Vorrichtung 1 zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration der vorliegenden Erfindung ansammeln, würde Einweganwendung möglich sein, weil die kostengünstige Herstellung möglich ist. Die Erfinder haben auch bestätigt, dass in einem Fall, in dem das die Reaktionsbehälter aufbauende Material ein thermoplastisches Harz, wie ein Acryl-Harz, ist, es dann eine bessere Reproduzierbarkeit für die sich ergebende Intensität der Chemilumineszenz gibt, wenn die Intensität der durch das Mischen der Harnstoff enthaltenden Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung emittierten Chemilumineszenz gemessen wird, sobald einmal die Reaktantenreagenz-Lösung, welche stark alkalisch ist, in die Reaktionsbehälter geflossen ist. Obwohl nicht notwendigerweise klar, nehmen die Erfinder an, dass der Grund dafür möglicherweise der ist, dass die stark alkalische Reaktantenreagenz-Lösung die Oberflächen innerhalb der Reaktionsbehälter veranlasst, hydrophil zu werden.
Die Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung wird mit einem Mittel zum Einführen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in den ersten Reaktionsbehälter A von der Mündung 9 bereitgestellt. Das Einführmittel ist nicht besonders begrenzt, so lange wie die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung in den ersten Reaktionsbehälter A bei einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit eingeführt werden können. Beispiele schließen eine Diaphragma-Pumpe, Kurzhub-Kolben-Pumpe, Langhub-Kolben-Pumpe, Zahnrad-Pumpe oder dergleichen ein. Es ist von dem Standpunkt der günstigen Ansprechschwelle und Bestimmbarkeit bevorzugt, eine Diaphragma-Pumpe anzuwenden. Die Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung benötigt keine besonderen mechanischen Betätigungsmittel, die von dem vorstehenden Einführmittel verschieden sind, und somit muss die Vorrichtungs-Konfiguration nicht kompliziert sein, und die Konzentration der Harnstoff enthaltenden Probenlösung kann in einer wartungsfreien Weise bestimmt werden. Die Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung kann auch kostengünstig und ohne Anfälligkeit zur Verstopfung hergestellt werden.
Die Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung kann mit einem Probenlösungs-Zuführungs-Anteil, durch den die Probenlösung zugeführt werden kann, ausgestattet sein; Beispiele schließen einen Behälter oder dergleichen, in dem die Probenlösung aufgenommen wird, ein. Von dem Standpunkt des Bestimmens der Konzentration der Probenlösung in Echtzeit ist es bevorzugt, dass ein Mittel, durch das der Probenlösungs-Zuführungs-Anteil der Probenlösung zu jedem Zeitpunkt frisch zugeführt werden kann, vorgesehen ist. Wie nachstehend beschrieben, kann in dem Fall, in dem die Probenlösung eine verbrauchte Dialyse ist, weil dann frisch verbrauchte Dialyse zu jedem Zeitpunkt zugeführt werden kann, die Harnstoff-Konzentration in der verbrauchten Dialyse in Echtzeit bestimmt werden. Dies ermöglicht es, den richtigen Zeitpunkt der Beendigung der Hämodialyse-Behandlung zu ermitteln. Weiterhin kann die Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung mit einem Reaktantenreagenz-Lösungs-Zuführungs-Anteil ausgestattet sein, durch den die Reaktantenreagenz-Lösung zugeführt werden kann; Beispiele schließen einen Behälter oder dergleichen, in dem die Reaktantenreagenz-Lösung aufgenommen wird, ein.
Das Verfahren zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass es das Bestimmen der Harnstoff-Konzentration der Probenlösung durch Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß 2 emittierter Chemilumineszenz, die durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit der Mündung und dem Auslass gebildet wird, umfasst. Ähnlich der vorliegenden Erfindung werden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung schnell gemischt und durch Erzeugen des turbulenten Stromes in jedem Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den in die Reaktionsbehälter eingeführten Lösungen homogenisiert. Und die Fluktuation der Chemilumineszenz-Intensität in der Messung der emittierten Chemilumineszenz-Intensität wird gesenkt und ein S/N-Verhältnis wird verbessert. Im Ergebnis wird die Reproduzierbarkeit der Messung der Chemilumineszenz-Intensität verbessert. Dies ermöglicht es, die Probenlösungs-Konzentration zu bestimmen.
In dem Verfahren zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung werden, wie in 1 erläutert, die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung in den ersten Reaktionsbehälter A eingeführt und ein turbulenter Strom wird in dem ersten Reaktionsbehälter A durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen generiert, und dabei werden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung gleichförmig vermischt, und dann wird eine erste vermischte Lösung erhalten. Die sich ergebende erste vermischte Lösung wird in den zweiten Reaktionsbehälter B von der Mündung 11 durch den Auslass 10 eingeführt. Ein turbulenter Strom wird in dem zweiten Reaktionsbehälter B durch Erzeugen eines Strahlstromes mit der so eingeführten ersten vermischten Lösung generiert, und dabei wird die erste vermischte Lösung weiterhin gemischt, und dann wird eine zweite vermischte Lösung erhalten. Die sich ergebende zweite vermischte Lösung wird weiterhin in jedem Reaktionsbehälter gemischt, von dem dritten Reaktionsbehälter C zu dem siebten Reaktionsbehälter G, die stromabwärts des Auslasses 12 bereitgestellt werden. Die so vermischten Lösungen werden dann von einem Auslass 23 ausgegeben. Somit ist es möglich, die Konzentration der Probenlösung durch Messen, mit dem Photodetektor 24, der Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in dem Reaktionsgefäß 2 emittierter Chemilumineszenz zu bestimmen.
In der vorliegenden Erfindung macht, wie vorstehend beschrieben, wiederholtes Mischen in jedem Reaktionsbehälter reproduzierbares Messen der Intensität von durch das Mischen emittierter Chemilumineszenz möglich. Insbesondere gibt es günstige Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität von Chemilumineszenz auch in Fällen, in denen ein Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung Gasblasen in Verbindung mit der Chemilumineszenz-Reaktion erzeugt. Die Erfinder haben bestätigt, dass, wenn Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung das Erzeugen von Gasblasen ergibt, die Stabilität der Intensität von Chemilumineszenz nicht günstig ist, und nehmen an, dass dies daher kommt, weil entweder das Erzeugen von Gasblasen die Reaktion hemmt oder die Chemilumineszenz streut. Auch in den nachstehend beschriebenen Beispielen haben die Erfinder visuell bestätigt, dass die Gasblasen auftreten, wenn die erste vermischte Lösung durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in dem ersten Reaktionsbehälter A erhalten wird. Wenn die Gasblasen zusammen mit der ersten vermischten Lösung, die durch jeden Reaktionsbehälter von dem zweiten Reaktionsbehälter B zu dem siebten Reaktionsbehälter G gelangt, generiert wurden, war es schwierig, visuell die so generierten Gasblasen zu bestätigen. Es wird festgestellt, dass dies daher kommt, weil das wiederholte Mischen durch den mit den Lösungen in jedem Reaktionsbehälter erzeugten Strahlstrom den zusammen mit der ersten vermischten Lösung erzeugten Schaum zerstäubt. Andererseits ist, wie auch aus den Ergebnissen von nachstehend beschriebenem Vergleichsbeispiel 1 deutlich wird, in einem Fall, in dem ein Reaktionsgefäß mit nur einem Reaktionsbehälter verwendet wird, dann die Stabilität der Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung emittierter Chemilumineszenz nicht günstig. Deshalb ist es eine bevorzugte Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung, dass die Konzentration der Probenlösung durch Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß 2 emittierter Chemilumineszenz bestimmt wird, wenn die Reaktion, die die Gasblasen generiert, dicht gedrängt erzeugt wird.
Das Verfahren zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung hat eine günstige Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität von Chemilumineszenz auch in Fällen, in denen die durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung emittierte Chemilumineszenz eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit aufweist. Deshalb ist es möglich, die Konzentration von einer solchen Probenlösung genau zu bestimmen. Dass die Chemilumineszenz eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit aufweist, bedeutet hierin, dass die Chemilumineszenz-Lebensdauer τ kurz ist; wobei die ”Chemilumineszenz-Lebensdauer τ” in der vorliegenden Erfindung durch die Zeit definiert wird, bis die Intensität von Chemilumineszenz auf einen Wert von 1/e vermindert wird, wenn die Intensität von Chemilumineszenz während des Abklingens auftritt. Wie aus der Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung in 5 deutlich wird, fällt die Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung emittierter Chemilumineszenz exponentiell ab, wird die Zuführung der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung einmal gestoppt. Hierin wird die Chemilumineszenz-Lebensdauer τ durch die Zeit festgestellt, bis die Intensität der Chemilumineszenz auf einer abfallenden Kurve in der Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, in der die vertikale Achse auf einer halb-logarithmischen Kurve die Intensität der Chemilumineszenz ist und die horizontale Achse die Zeit ist, auf den Wert von 1/e abfällt. Der Grund, dass es günstige Reproduzierbarkeit beim Messen der Intensität von Chemilumineszenz auch in dem Fall gibt, in dem die Chemilumineszenz eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit aufweist, besteht darin, weil die Generierung des turbulenten Stromes in jedem Reaktionsbehälter durch Erzeugen des Strahlstromes mit den in die Reaktionsbehälter eingeführten Lösungen die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung veranlasst, schnell gemischt und homogenisiert zu werden, und deshalb die Fluktuation von Chemilumineszenz-Intensität bei der Messung der emittierten Chemilumineszenz-Intensität vermindert, und das S/N-Verhältnis verbessert wird. Deshalb ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Harnstoff-Konzentration, wobei das Verfahren Bestimmen einer Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen der Intensität von in das Reaktionsgefäß 2 in einer Chemilumineszenz-Reaktion emittierten Chemilumineszenz umfasst, wobei die Chemilumineszenz-Lebensdauer τ 3 Sekunden oder weniger ist.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Reaktantenreagenz-Lösung ist eine unterhalogenige Säure-Ionen enthaltende Reaktantenreagenz-Lösung in Ansicht der Tatsache, dass Chemilumineszenz durch Umsetzen mit der Harnstoff enthaltenden Probenlösung emittiert wird. Die unterhalogenigen Säure-Ionen sind nicht besonders begrenzt und schließen unterhalogenige Säure-Ionen, wie FO^–, ClO^–, BrO^–, IO^– und dergleichen, ein und sind vorzugsweise mindestens eine Art von Ionen, ausgewählt aus unterbromigen Säure-Ionen oder unterchlorigen Säure-Ionen. Die unterhalogenige Säure-Ionen enthaltende Reaktantenreagenz-Lösung kann zu der Vorrichtung, nachdem sie vorher als eine wässrige die unterhalogenige Säure-Ionen enthaltende Lösung zubereitet wurde, zugeführt werden, oder kann durch Elektrolysieren einer wässrigen Halogenionen enthaltenden Lösung in der Vorrichtung zugeführt werden.
In einem Fall, in dem die in der vorliegenden Erfindung verwendete Probenlösung ein verbrauchtes Dialysat ist, kann die Vorrichtung vorzugsweise als eine künstliche Hämodialyse-Vorrichtung verwendet werden, gekennzeichnet durch Messen der Harnstoff-Konzentration in dem verbrauchten Dialysat. Insbesondere ist es möglich, die Harnstoff-Konzentration in Echtzeit zu messen und deshalb kann die Vorrichtung in geeigneter Weise als eine künstliche Hämodialyse-Vorrichtung verwendet werden, die den richtigen Zeitpunkt der Beendigung einer Hämodialyse-Behandlung ermitteln kann. Weil die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden kann, um die Qualität und Leistung von einem Dialysator zu bewerten, ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch ein Verfahren zum Bewerten der Leistung eines Dialysators, in dem die Vorrichtung 1 zum Messen einer Harnstoff-Konzentration der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
[Beispiele]
Hierin anschließend wird die vorliegende Erfindung durch Beispiele genauer beschrieben.
Beispiel 1
Die Konzentration einer Probenlösung wurde unter Verwendung der Vorrichtung 1 zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration, die in 1 und 2 (Länge: 74 mm; Breite: 100 mm; Höhe: 74 mm) erläutert wird, gemessen. 1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Beispiel der Vorrichtung 1 zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration erläutert, und 2 ist eine schematische Seiten-Ansicht der Vorrichtung 1. Wie in 1 erläutert, schließt das Reaktionsgefäß 2 (Länge: 40 mm; Breite: 40 mm; Höhe: 5 mm) eine Konfiguration, in der zylindrische Reaktionsbehälter (Durchmesser: 3 mm; Höhe: 3 mm) von dem ersten Reaktionsbehälter A mit dem siebten Reaktionsbehälter G in Reihe verbunden sind, ein. Eine Glasplatte wurde auf einer oberen Oberfläche und unteren Oberfläche von einer Acryl-Harz-Platte, auf der jeder Reaktionsbehälter von dem ersten Reaktionsbehälter A mit dem siebten Reaktionsbehälter G gebildet wurde, angeordnet. Übernommen wurde dabei eine Konfiguration, bei der die obere Oberfläche und die untere Oberfläche von jedem Reaktionsbehälter aus Glas zusammengesetzt waren, und die Seite der Oberfläche von jedem Reaktionsbehälter war aus Acryl-Harz zusammengesetzt. Eine Mündung (Innendurchmesser: 1 mm) und ein Auslass (Innendurchmesser: 1 mm) werden auf jedem Reaktionsbehälter von dem ersten Reaktionsbehälter A zu dem siebten Reaktionsbehälter G bereitgestellt. Das Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen dem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und dem Querschnitt (S2) der Mündung betrug 9. Der Auslass 10 des ersten Reaktionsbehälters A und der Mündung 11 des zweiten Reaktionsbehälters B sind über einen engen Durchgang verbunden, und jeder Reaktionsbehälter von dem dritten Reaktionsbehälter C zu dem siebten Reaktionsbehälter G ist in Reihe stromabwärts des Auslasses 12 des zweiten Reaktionsbehälters B verbunden. Der Winkel α in jedem Reaktionsbehälter war 90°, 120°, 60°, 180°, 60°, 120° und 180° für den Reaktionsbehälter A, den Reaktionsbehälter B, den Reaktionsbehälter C, den Reaktionsbehälter D, den Reaktionsbehälter E, den Reaktionsbehälter F, bzw. den Reaktionsbehälter G. Wie in 2 erläutert, wurde ein optisches Sensor-Modul, das den Photodetektor 24 darstellt, derart befestigt, dass es mit der oberen Oberfläche des Reaktionsgefäßes 2 bei einer Position entgegengesetzt zu der oberen Oberfläche in Kontakt steht.
Die Probenlösungs-Einleitungsöffnung 3 ist mit dem ersten Reaktionsbehälter A über das Leitungssystem 7 (Innendurchmesser: 1 mm) verbunden und die Reaktantenreagenz-Lösungs-Einleitungsöffnung 4 ist mit dem ersten Reaktionsbehälter A über das Leitungssystem 8 (Innendurchmesser: 1 mm) verbunden. Wenn die Pumpe 5 betätigt wird, wird die Probenlösung in den ersten Reaktionsbehälter A durch das Leitungssystem 7 von der Probenlösungs-Einleitungsöffnung 3 eingeführt. Wenn andererseits die Pumpe 6 betätigt wird, wird die Reaktantenreagenz-Lösung in den ersten Reaktionsbehälter A durch das Leitungssystem 8 von der Reaktantenreagenz-Lösungs-Einleitungsöffnung 4 eingeführt. Wie in 1 erläutert, ist die Konfiguration so, dass das Leitungssystem 7 und das Leitungssystem 8 sich unmittelbar vor der Probenlösung vereinigen und die Reaktantenreagenz-Lösung wird in den ersten Reaktionsbehälter A von der Mündung 9 des ersten Reaktionsbehälters A eingeführt. Eine wässrige 9 mM Harnstoff-Lösung wurde als die Probenlösung verwendet und eine vermischte 0,5 M unterbromige Säure und 0,2 M Natriumhydroxid enthaltende Lösung wurde als die Reaktantenreagenz-Lösung verwendet. Wenn die Pumpe 5 und die Pumpe 6 betätigt werden, werden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung in den ersten Reaktionsbehälter A von der Mündung 9 des ersten Reaktionsbehälters A eingeführt. Ein turbulenter Strom wird in dem ersten Reaktionsbehälter A durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen generiert, und dabei wurden die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung gleichförmig gemischt, und dann wurde die erste vermischte Lösung erhalten und Stickstoffgas wurde auch generiert.
Die erhaltene erste vermischte Lösung wird in den zweiten Reaktionsbehälter B von der Mündung 11 durch den Auslass 10 eingeführt. Ein turbulenter Strom wird in dem zweiten Reaktionsbehälter B durch Erzeugen eines Strahlstromes mit der ersten vermischten so eingeführten Lösung generiert, und dabei wird die erste vermischte Lösung weiter gemischt, und dann wird eine zweite vermischte Lösung erhalten. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Stickstoffgas, das auch von der Mündung 11 des zweiten Reaktionsbehälters B zusammen mit der ersten vermischten Lösung eingeführt wurde, auf Grund des erzeugten Strahlstromes mit der ersten vermischten Lösung zu feinen Gasblasen und dann in der zweiten vermischten Lösung dispergiert. Die erhaltene zweite vermischte Lösung wird in jedem Reaktionsbehälter von dem dritten Reaktionsbehälter C zu dem siebten Reaktionsbehälter G, die stromabwärts des Auslasses 12 des zweiten Reaktionsbehälters B bereitgestellt werden, weiter vermischt. Das Stickstoffgas wurde im Zuge des Mischens in jedem Reaktionsbehälter zu feinen Gasblasen. Die Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in dem Reaktionsgefäß 2 emittierter Chemilumineszenz wurde durch den Photodetektor 24 gemessen, wobei somit die Konzentration der Probenlösung bestimmt wurde. 3 erläutert eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die erhalten wird, wenn sowohl die Probenlösung als auch die Reaktantenreagenz-Lösung noch bei der gleichen Strömungsgeschwindigkeit verändert und dann in das Reaktionsgefäß 2 eingeführt wurden. 4 erläutert eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die erhalten wird, wenn die Konzentration der wässrigen Harnstoff-Lösung verändert wurde. 5 erläutert eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die verwendet wurde, um die Chemilumineszenz-Lebensdauer τ zu berechnen. Die Chemilumineszenz-Lebensdauer τ war zu diesem Zeitpunkt 0,9 Sekunden. 6 erläutert eine Korrelationskurve zwischen der Harnstoff-Konzentration und der Intensität von Chemilumineszenz.
In dem Fall, in dem die Flussrate Q der Probe und des Reagenz in dem Reaktionsgefäß 40 ml/min (0,667 × 10^–6 m³/s) ist, ist hierin dann der innere Radius der Mündung 0,5 × 10^–3 m, was einen Querschnitt S von (0,5 × 10^–3)² × 3,14 = 7,85 × 10^–7 m² ergibt; somit ist die mittlere Strömungsgeschwindigkeit v bei diesem Anteil v = Q/S = 0,667 × 10^–6/7,85 × 10^–7 = 0,85 m/s. Der dynamische Viskositätskoeffizient ist, wenn die Probenlösung Wasser bei 20°C ist, 1,0 × 10^–6 m²/s, und deshalb ist die Reynolds-Zahl Re Re = Ud/v = 0,85 × 1 × 10^–3/1,0 × 10^–6 = 850 < 2320 (die kritische Reynolds-Zahl für strömendes Wasser in dem Leitungssystem), und dort wird es keinen turbulenten Strom in dem Leitungssystem mit einem Innendurchmesser von 1 mm geben. In dem Fall jedoch, in dem ein Zylinder rechtwinklig zu dem Strom in dem Wasser-Strom angeordnet ist, ist es im Allgemeinen bekannt, dass Re = etwa 23, und somit kann sich der Strom von dem Zylinder lösen, um einen Strudel zu bilden. Deshalb, wie in dem vorliegenden Beispiel, in einem Fall, in dem die Lösungen in zylindrischen Reaktionsbehältern mit 3 mm im Durchmesser und 3 mm in der Höhe von einer Mündung mit 1 mm im Innendurchmesser auch eingeführt werden, wird angenommen, dass der durch die Lösungen in der Mündung erzeugte Strom sich löst, um einen Strudel zu bilden, und der Strudel generiert einen turbulenten Strom. Im Ergebnis wird festgestellt, dass die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung gleichförmig gemischt wurden. Das Volumen der in dem vorliegenden Beispiel verwendeten Reaktionsbehälter ist 1,5² × 3 × 3,14 = 21,2 mm³, und weil die sieben Reaktionsbehälter von dem ersten Reaktionsbehälter A zu dem siebten Reaktionsbehälter G in Reihe verbunden sind, ist das gesamte Volumen des Reaktionsgefäßes 2 etwa 150 mm³ (1,5 × 10^–7 m³). Deshalb ist die Zeitdauer, in der die Lösungen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,667 × 10^–6 m³/s in dem Reaktionsgefäß 2 beibehalten werden, etwa 0,22 Sekunden. Und es wird festgestellt, dass Chemilumineszenz durch Verwendung von fast dem gesamten Harnstoff in dem Reaktionsgefäß 2 emittiert wird, weil die für eine Chemilumineszenz-Reaktion zwischen Harnstoff und unterbromigen Säure-Ionen benötigte Zeit etwa 100 ms ist.
Beispiel 2
Die Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in dem Reaktionsgefäß 2 emittierter Chemilumineszenz wurde mit dem Photodetektor 24 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen, mit der Ausnahme, dass alle Reaktionsbehälter aus Acryl-Harz, einschließlich der oberen Oberfläche und unteren Oberfläche von jedem Reaktionsbehälter von dem ersten Reaktionsbehälter A bis zu dem siebten Reaktionsbehälter G, hergestellt wurden. Dann wurde die Konzentration der Probenlösung bestimmt. 7 erläutert eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die erhalten wird, wenn die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung beide in das Reaktionsgefäß 2 bei der gleichen Strömungsgeschwindigkeit eingeführt wurden. In 7 variierte in einem Fall, in dem die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Flussrate bei 10 ml/min lag, dann der Ausstoß des optischen Sensors intensiver als in einem Fall, wenn die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Flussrate größer (20 ml/min, 30 ml/min, 40 ml/min) war, und der gemessene Wert der Chemilumineszenz war vergleichsweise instabil. Wenn die Innenseite der Reaktionsbehälter visuell untersucht wurde, wurden zu diesem Zeitpunkt verbleibende Gasblasen in jedem Reaktionsbehälter bemerkt. Es wird festgestellt, dass die durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung generierten Gasblasen nicht ausreichend verfeinert sind. Um deshalb den so generierten Schaum am Hemmen der Chemilumineszenz-Reaktion oder am Streuen der Chemilumineszenz zu hindern, ist die Geschwindigkeit des Strahlstromes, das heißt die Strömungsgeschwindigkeit vorzugsweise so, dass die so generierten Gasblasen verfeinert sind.
Vergleichsbeispiel 1
Anstelle des Reaktionsgefäßes 2, bei dem jeder Reaktionsbehälter von dem ersten Reaktionsbehälter A zu dem siebten Reaktionsbehälter G in Beispiel 1 in Reihe verbunden wurde, wurde ein Reaktionsgefäß mit nur einem Reaktionsbehälter (Durchmesser: 10 mm; Höhe: 3 mm; hergestellt aus Polyvinylchlorid) verwendet. Die Intensität von durch Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz wurde mit dem Photodetektor 24 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen, mit der Ausnahme, dass eine vermischte Lösung von 0,5 M Natriumhypochlorit, 2 M Natriumbromid und 0,2 M Natriumhydroxid als die Reaktantenreagenz-Lösung verwendet wurde. Und dann wurde die Konzentration der Probenlösung bestimmt. 8 erläutert eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die erhalten wird, wenn die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung beide in das Reaktionsgefäß bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 ml/min entsprechend eingeführt wurden.
Beispiel 3
Anstelle der Verwendung des Reaktionsgefäßes 2 in Beispiel 1 wurde ein Reaktionsgefäß 25, in dem zylindrische Reaktionsbehälter (Durchmesser: 3 mm; Höhe: 3 mm; hergestellt aus Polyvinylchlorid (schwarz)), von dem ersten Reaktionsbehälter A zu dem siebten Reaktionsbehälter G, die geradlinig über enge Durchgänge (Öffnungen; Durchmesser: 1 mm; Länge: 3 mm) verbunden wurden, verwendet. Eine transparente Platte 26 (hergestellt aus Glas) mit 1 mm in der Dicke wurde auf einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche von jedem Reaktionsbehälter A bis G angeordnet. Wie in 9 erläutert, wurde der Photodetektor 24 (Sekundärelektronenvervielfacher-Röhre), an dem ein kleines Loch 27 von äquivalentem Durchmesser zu jenem von jedem Reaktionsbehälter bereitgestellt wurde, so angeordnet, um in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Reaktionsgefäßes 25 zu sein, und zwar bei einer Position entgegengesetzt zu der oberen Oberfläche. In ähnlicher Weise wurde hinsichtlich Beispiel 1 ein 9 mM Harnstoff enthaltendes Dialysat als die Probenlösung verwendet, und eine vermischte 0,5 M unterbromige Säure und 0,2 M Natriumhydroxid enthaltende Lösung wurde als die Reaktantenreagenz-Lösung verwendet. Der Photodetektor 24 wurde durch einen linearen Schlitten 28 von dem ersten Reaktionsbehälter A zu dem siebten Reaktionsbehälter G bewegt und die Intensität von Chemilumineszenz in jedem Reaktionsbehälter A bis G gemessen. 10 erläutert eine Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung, die erhalten wurde, in einem Fall, in dem die Strömungsgeschwindigkeiten der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung beide 20 ml/min (eine gesamte Strömungsgeschwindigkeit von 40 ml/min) waren. Wie aus der Chemilumineszenz-Reaktions-Wellenform-Aufzeichnung in 10 deutlich wird, zeigt die Intensität der Chemilumineszenz einen Maximum-Wert in dem zweiten Reaktionsbehälter B, und wird anschließend beim Stromabwärts-Gehen durch die Reaktionsbehälter vermindert. Dieses Ergebnis zeigt, dass es, um eine starke Intensität von Chemilumineszenz zu erhalten, wirksam ist, dass zwei oder mehrere Reaktionsbehälter in Reihe über enge Durchgänge (Öffnungen) verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Messen einer Probenlösungs-Konzentration
2: Reaktionsgefäß
3: Probenlösungs-Einleitungsöffnung
4: Reaktantenreagenz-Lösungs-Einleitungsöffnung
5, 6: Pumpe
7, 8: Leitungssystem
A: Erster Reaktionsbehälter
B: Zweiter Reaktionsbehälter
C: Dritter Reaktionsbehälter
D: Vierter Reaktionsbehälter
E: Fünfter Reaktionsbehälter
F: Sechster Reaktionsbehälter
G: Siebter Reaktionsbehälter
9: Mündung des ersten Reaktionsbehälters
10: Auslass des ersten Reaktionsbehälters
11: Mündung des zweiten Reaktionsbehälters
12: Auslass des zweiten Reaktionsbehälters
13: Mündung des dritten Reaktionsbehälters
14: Auslass des dritten Reaktionsbehälters
15: Mündung des vierten Reaktionsbehälters
16: Auslass des vierten Reaktionsbehälters
17: Mündung des fünften Reaktionsbehälters
18: Auslass des fünften Reaktionsbehälters
19: Mündung des sechsten Reaktionsbehälters
20: Auslass des sechsten Reaktionsbehälters
21: Mündung des siebten Reaktionsbehälters
22: Auslass des siebten Reaktionsbehälters
23: Auslass
24: Photodetektor
25: Reaktionsgefäß
26: Transparente Platte
27: Kleines Loch
28: Linearer Gleiter

Claims

Verfahren zum Messen der Harnstoff-Konzentration, wobei das Verfahren das Bestimmen der Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen der Intensität von in einem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz umfasst, das Reaktionsgefäß durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass über gerade Durchgänge gebildet wird, wobei das Reaktionsgefäß mindestens einen Reaktionsbehälter aufweist, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist, ein Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen einem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und einem Querschnitt (S2) der Mündung drei oder mehr beträgt, wobei das Verfahren umfasst: das Einführen der Harnstoff enthaltenden Probenlösung und einer unterhalogenige Säure-Ionen enthaltenden Reaktantenreagenz-Lösung zu einem ersten Reaktionsbehälter von der Mündung des ersten Reaktionsbehälters, das Erzeugen eines turbulenten Stromes in dem ersten Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen und dabei Mischen der Probenlösung und der Reaktantenreagenz-Lösung; das Einführen einer erhaltenen ersten vermischten Lösung in einen zweiten Reaktionsbehälter von der Mündung des zweiten Reaktionsbehälters über den Auslass des ersten Reaktionsbehälters; das Erzeugen eines turbulenten Stromes in dem zweiten Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit der ersten vermischten Lösung und dabei weiterhin Mischen der ersten vermischten Lösung; weiterhin Mischen einer erhaltenen zweiten vermischten Lösung in jedem stromabwärts von einem Auslass des zweiten Reaktionsbehälters bereitgestellten Reaktionsbehälter; und das Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz.
Verfahren zum Messen der Harnstoff-Konzentration nach Anspruch 1, wobei die Harnstoff enthaltende Probenlösung ein verbrauchtes Dialysat ist.
Vorrichtung zum Messen der Harnstoff-Konzentration, wobei die Vorrichtung die Harnstoff-Konzentration von einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung durch Messen der Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz bestimmt, wobei die Vorrichtung ein durch Verbinden in Reihe von drei oder mehreren Reaktionsbehältern mit einer Mündung und einem Auslass über gerade Durchgänge gebildetes Reaktionsgefäß umfasst, das Reaktionsgefäß mindestens einen Reaktionsbehälter aufweist, in dem ein Winkel α, an dem eine Achse der Mündung und eine Achse des Auslasses sich kreuzen, 15° oder mehr und 165° oder weniger ist, ein Querschnitt-Verhältnis (S1/S2) zwischen einem Querschnitt (S1) von jedem Reaktionsbehälter und einem Querschnitt (S2) der Mündung drei oder mehr beträgt, und mindestens ein Teil von jedem Reaktionsbehälter einen transparenten Anteil aufweist, wobei ein Photodetektor außerhalb des transparenten Anteils angeordnet ist, und die Vorrichtung Mittel zum Einführen einer Harnstoff enthaltenden Probenlösung und einer unterhalogenige Säure-Ionen enthaltenden Reaktantenreagenz-Lösung in einen ersten Reaktionsbehälter von der Mündung des ersten Reaktionsbehälters umfasst, und die Probenlösung und die Reaktantenreagenz-Lösung durch Erzeugen eines turbulenten Stromes in jedem Reaktionsbehälter durch Erzeugen eines Strahlstromes mit den eingeführten Lösungen gemischt werden, und dann die Intensität von in dem Reaktionsgefäß emittierter Chemilumineszenz gemessen wird.
Vorrichtung zur künstlichen Hämodialyse zum Bestimmen der Harnstoff-Konzentration in einem verbrauchten Dialysat durch die Vorrichtung zum Messen einer Harnstoff-Konzentration nach Anspruch 3.