DE2145953A1 - Verfahren und Anordnung zur Messung der Radioaktivität von mit dem hoch 14C Isotop markierten Substanzen, insbesondere organischen Verbindungen und Substanzen biologischen Ursprunges, in der Gasphase - Google Patents

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DR. STEPHAN G. BESZ£DES
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Be Schreibung

' zur Patentanmeldung

GYOGYSZERKUTATO INTEZET

Budapest, Ungarn

und

KÖZPONTI KEMIAI KUTATo" INTEZET

Budapest, Un"garn

betreffend

VerfahreJi und Anordnung zur Messung der Radioaktivität von mit dem C-Isotop markierten Substanzen, insbesondere organischen Verbindungen und Substanzen biologischen Ursprunges, in der Gasphase

Die Erfindixng betrifft ein Verfahren zur Messung der

AlL

Radioaktivität von mit dem C-Isotop markierten Substanzen, insbesondere organischen Verbindungen und Substanzen biolo-

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ORIGINAL INSPECTED

gischen Ursprunges, in der Gasphase, durch Umsetzen derselben

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durch Verbrennen zu einem das C-Isotop enthaltenden Gas, vorzugsweise COp-Gas, Einführen dieses Gases in eine Nachweiseinheit und Bestimmung seiner Radioaktivität. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Verfahren der Markierung mittels radioaktiver Isotopen entwickelte sich nach dem zweiten V/eltkrieg zu einem unentbehrlich wichtigen Untersuchungsverfahren der naturwissenschaftlichen Forschung. Die rasche Entwicklung der angewandten Radiochemie der eine weiche ß-Strahlung emittierenden Isotopen nach den sechziger Jahren ermöglichte die schnelle Verbreitung der Markierungstechnik mittels eine weiche ß-Strahlung emittierender Isotopen auch bei den in den Grenzgebieten durchgeführten Forschungen. So wurde neben der biologischen und biochemischen Grundlagenforschung in den letzten Jahren die Arzneimittelforschung das wichtigste praktische Anwendungsgebiet der eine weiche ß-Strahlung emittierenden Isotopen. Die Markierungstechnik mittels radioaktiver Isotopen wird in der Arzneimittelforschung bei der Durchführung pharmakologischer, mikrobiologischer, toxikologischer und arzneitechnologischer Reihenuntersuchungen angewandt. Dieses neue Untersuchungsverfahren trägt auf allen betroffenen Gebieten in bedeutendem

W Maße zur Erhöhung des Wirkungsgrades und der Genauigkeit der Forschung bei, und zwar so, daß ein Beschluß der Generalversammlung der Weltgesundheitsorganisation (WHO) im Jahre 1966 die pharmakologische Untersuchung durch Radioisotopen von neuen Arzneimitteln als ein verbindliches Verfahren vor ihrem Vertrieb vorgeschrieben hat.

Durch die mit radioaktiven Isotopen markierten Indikatorverbindungen durchgeführten Reihenuntersuchungen ist es möglich, das Verhalten der Arzneimittel in lebenden Organismen, ihre Transportvorgänge, den Mechanismus der Resorption, der Ausscheidung (Sekretion), der Entleerung und der Anhäufung

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(Kumulation), die Veränderungen der Arzneimittel während des StoffWechsels und außerdem auch die verschiedenen nachteiligen EinTlüsse der Arzneimittel auf den lebenden Organismus (toxikologische Untersuchungen) festzustellen. Bei den erwähnten Untersuchungen v/erden überwiegend die strahlenden Isotopen der organogenen Elemente, und zwar hauptsächlich das Kohlenstoffisotop mit der Massenzahl 14- beziehungsweise die mit diesem Isotop in bestimmter Lage markierten organischen Verbindungen als unentbehrliche Indikatormoleküle verwendet.

Lange Zeit hindurch wurde die Anwendung und Verbreitung des mit der Anzeige mit Isotopen arbeitenden Untersuchungsverfahrens auf praktischen Fachgebieten meistens durch die sich aus der angewandten Radiochemie der eine weiche ß-Strahlung emittierenden Isotopen ergebenden speziellen methodischen, isotop-analytischen und nuklearen meßtechnischen Schwierigkeiten verhindert. Der zuverlässig empfindliche und genaue Nachweis der eine weiche ß-Strahlung emittierenden Isotopen war und ist auch zur Zeit eine der schwierigsten Aufgaben der nuklearen Meßtechnik.

Außer den bereits erwähnten Schwierigkeiten erforderte die isotop-analytische Auswertung der speziellen mittels der Anzeige mit Markierverbindungen durchgeführten Untersuchungen der Arzneimittelforschung noch die Lösung neuer meßtechnischer Probleme: Zur Auswertung einer mit markierten Indikatorverbindungen durchgeführten Untersuchungsreihe ist im allgemeinen die rasche und höchstempfindliche Aktivitätsmessung von mehreren Tausenden, ja oft von mehreren Zehntausenden, von äußerst heterogenen Gebieten beziehungsweise Bereichen entnommenen radioaktiven Substanzproben (wie Blut, Urin, Fäces, 20 bis 30 verschiedene Organe, Dünnschicht- und Papierchroma to gramme beziehungsweise Elektropherogramme) erforder-

14 lieh. Daher bedeuteten im Falle des C-Isotopes außer dem schwierigen Kachweis der energiearmen ß-Teilchen die außergewöhnlich hohe Zahl der Proben und das äußerst heterogene Gebiet

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der biologischen Proben die größten meßtechnischen Schwierigkeiten.

Mit Rücksicht auf die außergewöhnlich hohe Zahl der Proben ergab sich eine hochgradige Automatisierung der Meßverfahren als das wichtigste Erfordernis, während die hochwirksame Zählung der äußerst geringen Mengen radioaktiver Substanz und der energiearmen ß-Teilchen die Entwicklung von Nachweisverfahren äußerst hoher Empfindlichkeit verlangte. Die Lösung beider Probleme ist auch einzeln eine ziemlich schwere Aufgabe .

Auf dem Gebiet der Automatisierung der Messung von radioaktiven Proben entwickelte sich das Flüssigkeits-Szintillations-Zählverfahren am raschesten. Die am internationalen Instrumentenmarkt erhältlichen vollkommen automatisch arbeitenden Zählvorrichtungen (ß-Spektrometer) sind zur Aufnahme mehrerer Hunderte von Proben und zur vollkommen automatisierten Messung derselben fähig und können mit einer mehr oder weniger ausreichenden Genauigkeit nahezu zufriedenstellend die auf zahlreichen Gebieten der mit der Anzeige mit weichen ß-Isotopen arbeitenden Untersuchungen gestellten Aufgaben der Aktivitätsmessung durchführen. Sie haben jedoch den gemeinsamen Nachteil, daß die Szintillation als eine physikalische Erscheinung, auf welcher die Zählung beruht, in ihrem Mechanismus und in ihren Teilvorgängen,noch ungeklärt ist. Daher ist die Empfindlichkeit und der Wirkungsgrad der Zählimg solcher Vorrichtungen von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der zu messenden Substanzen abhängig. Der Wirkungsgrad der Zählung wird in heterodispersen Systemen durch die Selbstabsorption und in homogenen Lösungen durch die von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Lösungsmittels und der gelösten Substanzen verursachte und nicht vorausberechenbare Extinktion durch die Farbe und die Konzentration herabgesetzt. In anderen Fällen dagegen wird der Wirkungsgrad der Zählung durch die durch dieselben Eigenschaften verursachte

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Phosphoreszenz und Fluoreszenz in irreführender Weise erhöht. Die Berichtigung der den Wirkungsgrad der Zählung herabsetzenden beziehungsweise erhöhenden Faktoren ist ziemlich schwer durchführbar und ihre annähernde Berechnung erfordert die Anwendung von komplizierten und kostspieligen Hilfseinrichtungen (Rechenmaschinen).

Es ist eine besonders schwere Aufgabe, die Isotopenanalyse der bei den Reihenuntersuchungen der Arzneimittelforschung erzeugten heterogenen biologischen Substanzproben äußerst unterschiedlicher Art mittels des Flüssigkeits-Szintillatibns- -Zählverfahrens durchzuführen. Allein die Bereitung der Zählflüssigkeit (Löslichmachen beziehungsweise Solubilisation) stellt einen aus vielfältigen Tätigkeiten bestehenden langwierigen und arbeitsintensiven Vorgang, der als solcher nicht automatisierbar ist und auch, zahlreiche Fehlerquellen hat, dar. Die biologischen Substanzproben sind größtenteils farbige Materialien und ihre kolloidale Lösung ist heterodispers. Bei der Auswahl der Flüssigkeits-Szintillatoren einschließlich der Lösungsmittel, löslichmachenden Stoffe (Solubilisierstoffe) und der verwendeten primären und sekundären Szintillatoren müssen die Erscheinungsformen, die physikalischen und chemischen Eigenschaften und in erster Linie die Szintillationseigenschaften der Substanzen und ferner die verschiedenen möglichen Fälle der Extinktion durch die Farbe und Konzentration berücksichtigt und die geeigneten Berichtigungsverfahren bestimmt werden. Die Durchführung der Berichtigungsaufgaben erfordert eine komplizierte und langdauernde Rechenarbeit. Daraus geht hervor, daß beim Flüssigkeits-Szintillations- -Zählverfahren die Messung jeder Substanzprobe infolge der breiten Skala des Sübstanzspektruins und der Vielfalt der Proben oft eine individuelle Vorbereitungsuntersuchung erfordert.

Es wurde versucht, die oben erwähnten beim Flüssigkeits- -Szintillations-Verfahren auftretenden Schwierigkeiten der

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Aktivitätsmessung bei Substanzproben, die welche ß-strahlende

14-Isotopen, hauptsächlich das C-Isotop, enthielten, mittels verschiedener auf der Zählung von Teilchen in der Gasphase beruhenden Verfahren zu beseitigen. Bei diesen Verfahren wird der Kohlenstoffgehalt der festen oder flüssigen Substanzproben zu gasförmigen Verbindungen (CO^ , CO, CH^) umgesetzt. Die Gasprobe wird dann in einen Geiger-Müller-Zähler oder in ein im Proportionalitätsbereich arbeitendes Zählrohr mit innerer Füllung oder in eine Ionisationskammer· eingeführt und ihre Radioaktivität wird in der Gasphase gemessen.

'' Die auf der Teilchenzählung mit. einem Zählrohr mit innerer Füllung beruhenden Verfahren haben den gemeinsamen Vorteil,¹ daß das Zählrohr ohne Nachwirkung am Ende der Zählung, (ohne Endeffekt) eine nahezu absolute Aktivität mißt und einen fast 100%-igen Wirkungsgrad der Zählung aufweist. Die Messung jedweder Probe kann immer mit demselben Gas (beispielsweise COp oder CEL) durchgeführt werden, die Auswertung ist einfach und erfordert keine Berichtigungsberechnungen, die Fehlermöglichkeiten sind gering und gleichzeitig ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse günstig. Die bisher bekannten auf

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der Zählung von C in der Gasphase beruhenden Verfahren haben jedoch den gemeinsamen Nachteil,.daß die vor der Teilchenzählung erforderliche Probevorbereitung (die Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Probe zu Zählergas) ein ziemlich langdauernder Vorgang, der von der Geschicklichkeit und Übung der die Vorbereitung durchführenden Person abhängt, ist. Die Gasproben bedürfen einer sorgfältigen Reinigung, die mit dem Ausfrieren und Abtrennen des Kohlendioxydes verbunden sein soll. Die Vorrichtungen müssen vor der Messung der nächsten Probe immer sorgfältig gereinigt werden. Diese Tätigkeit verteilt sich auf einzelne abschnittsweise 'durchgeführte Teilvorgänge und erfordert einen äußerst großen Zeit- und Arbeitsaufwand.

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Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung, die unter Behebung der Nachteile der bekannten Verfahren und Anordnungen die äußerst genaue und hochempfindliche, gegebenenfalls von Handbetrieb freie, vollkommen automatisier-

14-te Messung der Radioaktivität von C-haltigen Substanzproben ermöglicht, vorzusehen.

Die Erfindung beruht auf den folgenden Feststellungen:

a) Eines der schwierigsten Probleme -bei der Messung in der Gasphase ist die Reinigung des bei der Umsetzung des Kohlenstoffes zu gasförmigen Verbindungen, das heißt bei der Verbrennung gebildeten Kohlendioxydes. Zur quantitativen Verbrennung des Kohlenstoffgehaltes der Probe ist ein Sauerstoff-Überschuß notwendig, dessen Entfernung vom Gasgemisch unbedingt erforderlich ist, jedoch ohne vorübergehende Isolierung des Kohlendioxydes ein bisher ungelöstes Problem darstellte. Es wurde von der Anmelderin jedoch festgestellt, daß der Sauerstoff vom Kohlendioxyd kontinuierlich entfernt werden kann, wenn der Sauerstoff mittels Wasserstoff in Gegenwart einer speziellen Kontaktmasse zu Wasser reduziert wird.

b) Der nächste Schritt der Vorbereitung der Gasprobe besteht in der Entfernung der aus dem verbrauchten Sauerstoff gebildeten und für analytische Verfahren ungewöhnlich großen Mengen Wasser. Bei den Versuchen der Anmelderin wurde festgestellt, daß das entstandene Wasser bei einer ein wenig unter dem Siedepunkt liegenden Temperatur in solcher Weise kondensiert werden kann, daß das Köhlendioxyd durch Einführen eines geeigneten Trägergases in den Gastransport quantitativ in die Nachweiseinheit (Detektor) überführt werden kann, das heißt, daß das

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in solcher Weise abgetrennte Wasser praktisch kein Zurückhalten von Kohlendioxyd und dadurch keine "Erinnerungswirkung" (Kemorie-Effekt) während der Messung verursacht. Die diesbezügliche Feststellung der Anmelderin ermöglicht das unmittelbare Hineinspülen des Kohlendioxydgases in die ITachweisei'nheit ohne Abtrennen, .das heißt ohne Ausfrieren desselben mittels verflüssigter Luft.

c) Schließlich beruht die Erfindung auf der Feststellung, daß, falls ein·geeignetes Gas oder Gasgemisch als Zählergas verwendet wird, die Kohlendioxydgasprobe.ohne besondere Reinigung zur Messung herangezogen v/erden kann. -

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur

14 Messung der Radioaktivität von mit dem C-Isotop markierten Substanzen, insbesondere organischen Verbindungen und Substanzen biologischen Ursprunges, in der Gasphase durch Um-

14 setzen derselben durch Verbrennen zu einem das C-Isotop enthaltenden Gas, vorzugsweise CO₂-GaS, Einführen dieses Gases in eine Kachweiseinheit und Bestimmung seiner Radioaktivität, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Überschuß des bei der Verbrennung verwendeten Sauerstoffes mittels Wasserstoff in einem mit einem als Puffer wirkenden Kontaktkatalysator des Metall/Metalloxyd-Typs, vorzugsx^eise einem Gemisch von Cu und CuO, gefüllten Reaktionsgefäß kontinuierlich zu Wasserdampf umgesetzt, das V/asser aus dem so erzeugten Gasgemisch durch Kondensieren abgetrennt und dabei das Kohlendioxydgas mittels eines Zählergases, vorzugsweise eines Kohlenwasserstoffgases oder eines Gemisches von Kohlenwasserstoffgasen, in die Nachweiseinheit überführt wird.

Erfindungsgemäß kann als eine Pufferwirkung aufweisende Kontaktmasse des Metall/Metalloxyd-Typs außer einem Gemisch

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von Kupfer und Kupferoxyd beispielsweise auch ein Gemisch von Eisen, Nickel, Kobalt, Mangan, Chrom und Vanadium mit den entsprechenden Oxyden verwendet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das zur Vorbereitung der Gasprobe notwendige Sauerstoffgas und Wasserstoffgas, deren Verhältnis zueinander nahezu stöchiometrisch ist, in einer Elektrolysierzelle in situ hergestellt werden. Infolge der anzuwendenden großen Stromstärke bildet sich dann auch eine bedeutende Menge Ozon, welches die rasche und quantitative Verbrennung der Substanzen fördert. Durch Änderung der an die Zellen angelegten Spannung ist die Gasgeschwindigkeit äußerst genau regulierbar.

Zur kontinuierlichen Durchführung der Reaktion

2 H₀ + O₀ = 2 H₀O

wird vorzugsweise ein Kontaktkatalysator aus Cu und CuO, auf dessen Oberfläche die Reaktion ausreichend rasch verläuft und dessen Kupferoxydgehalt den Ersatz des bei der Verbrennung des Kohlenstoff- beziehungsweise Wasserstoffgehaltes der Substanzprobe verbrauchten Sauerstoffes sicherstellt, verwendet. Außerdem verfügt die Cu/CuO-Füllung auch über eine geeignete Pufferkapazität, die gemäß den Reaktionsgleichungen

H₂ + CuO = Cu + H₂O O₂ + 2 Cu = 2 CuO

die örtlichen Ungleichmäßigkeiten in den Sauerstoff- beziehungsweise Wasserstoffkonzentrationen des Gasstromes ausgleichen kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des er-

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findimgs gemäß en Verfahrens kann die Reihenfolge und Stetigkeit der Arbeitsgänge der Vorbereitung der Gasprobe ohne irgendeinen handbetriebsmäßigen Eingriff durch eine elektromechanisch oder pneumatisch betätigte Zuführungsvorrichtung und elektromechanisch oder pneumatisch betätigte Gasventile, die mittels einer beliebig einstellbaren Zeit-Programmsteuerung (Zeit-Programmierer) gesteuert werden, sichergestellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens, welcne durch eine Zuführungsvorrichtung, eine an die Zuführungsvorrichtung angeschlossene zur Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Substanzprobe zu Gas dienende Kammer, ein an die zur Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Substanzprobe zu Gas dienende Kammer angeschlossenes zur Entfernung des Sauerstoffgehaltes des Gases dienendes und mit der Kontaktmasse gefülltes Iteäktionsgefäß, ein an das mit Kontaktmasse gefüllte Reaktionsgefaß angeschlossenes Kondensationsgefäß, eine an das Kondensat ions gefäß angeschlossene Nachwe is einheit und eine an die Nachweiseinheit angeschlossene Registriereinheit und gegebenenfalls eine zur Erzeugung des Wasserstoff gases und des Sauerstoffgases dienende.an die zur Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Substanzprobe zu Gas dienende Kammer und das mit Kontaktmasse gefüllte Reaktionsgefäß angeschlossene Elektrolysierzelle gekennzeichnet ist.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften ausführlichen Darlegungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Hierbei sind:

Figur 1 das Blockschema einer erfindungsgemäßen Anordnung,

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Figur 2 das Blockschema einer "bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung und

Figur 3 die Darstellung des Programmes der Arbeitsgänge des Betriebes der erfindungsgemäßen Anordnung.

Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 Bezug genommen. Die Probe wird durch die Zuführungsvorrichtung 1 in die Kammer 2 eingeführt, wo der Kohlenstoffgehalt der Probe durch Verbrennung zu einem Gas, vorzugsweise zu Kohlendioxyd, umgesetzt wird. Ein Sauerstoffstrom befördert das Gas in das Heakti-Onsgefäß 3, wo es mit Wasserstoff vermischt und dann das Gemisch von Sauerstoff und Wasserstoff an der Kontaktmasse, vorzugsweise an einer Cu/CuO-Füllung, zu Wasserdampf umgesetzt wird,, der die Gasprobe in das Kondensationsgefäß 4- weiterleitet. Hier wird der Wasserdampf kondensiert und ein Trägergas, vorzugsweise ein Gemisch aus Propan und Butan, nimmt an der Gasbeförderung teil, indem es das den

14-gesamten G-Gehalt der eingewogenen Substanz enthaltende Gas in die Nachweiseinheit 5 weiterleitet. An die Kachweiseinheit 5 ist die Registriereinheit 6 angeschlossen, die gegebenenfalls die Ergebnisse auch zu fixieren vermag. Das Sauerstoff gas und Wasserstoff gas werden ζ weckmäßiger v/eise in der Elektrolysierzelle 7 erzeugt. Die Gasleitungen A, B und C dienen zum Anschluß der Sauerstoff-, Wasserstoff- beziehungsweise Zählergasquellen an das System. Die Verbindung der einzelnen Teile der Anordnung miteinander wird durch automatisch betätigte Ventile, deren in der gewünschten Reihenfolge erfolgende Betätigung mittels einer Programmsteuerung gesteuert wird, bewerkstelligt. '

Die hauptsächlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung sind wie folgt:

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1.) Die Messung erfolgt in jedem Fall in der gleichen Gasphase, so daß es möglich ist, die Aktivitätsbestimmung der unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisenden C-haltigen Substanzen unter den gleichen Bedingungen durchzuführen.

2.) Die Anordnung liefert gut reproduzierbare genaxie Ergebnisse. Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Angaben sind von der Übung und Geschicklichheit des Bedienungspersonals unabhängig.-

3·) Der Wirkungsgrad der Zählung beträgt annähernd 100%, so daß keine Berichtigungsberechnungen notwendig sind und die Anordnung keine kostspielige Bechenmaschine erfordert.

4.) Die Substanzproben, die keine besondere Vorbehand- - lung benötigen, durchlaufen nach ihrem Einbringen in die Zuführungsvorrichtung die Arbeitsgänge der Umsetzung zu Zählergas ohne Handberührung kontinuierlich und vollautomatisch. Daher ist die Bedienung der Anordnung äußerst einfach und ihre Kapazität hoch.

5.) Infolge ihres einfachen Aufbaues ist die Anordnung mit geringem Aufwand herstellbar, die Möglichkeit ihrer Beschädigung ist gering und ihre Instandhaltung ist leicht durchführbar.

6.) Infolge der Durchführung der Messungen in der gleichen chemischen Form kann die Anordnung mittels ßtandardproben leicht und genau überprüft werden.

7.) Die Nachweiseinheit kann unter Atmosphärendruck und bei Zimmertemperatur betrieben werden, so daß keine kostspieligen Vakuum- beziehungsweise Kühl-

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oder Konditioniereinrichtungen benötigt werden.

Im folgenden wird auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen. Die in die aus Aluminiumfolie hergestellten Präparatebehälter eingewogenen Proben der radioaktiven Substanz werden in die Zuführungsvorrichtung 1 eingebracht. Auf den Steuerimpuls der Programmsteuerung P hin wirft die Zuführungsvorrichtung/I die erste Probe in die mit dem aus der Elektrolysierzelle 7 durch den durch Iflüssigkeitsniveau betätigten Druckregler M^, und die Gasleitung A eingeführten Sauerstoffgas gefüllte und auf 900⁰C aufgeheizte Verbrennungskammer 2 aus Quarz, wo die Substanz binnen einer Minute verbrannt wird, ein. Eine Minute nach dem Einwurf öffnet sich auf einen neuen Impuls der Programmsteuerung P hin das Gasventil S^, und das bei der Verbrennung entstandene radioaktive Kohlendioxyd wird durch das überschüssige Sauerstoffgas in das Reaktionsgefäß 3 überführt« Gleichzeitig mit dem Öffnen des Gasventiles S,- öffnet sich auch das Gasventil Sp , durch welches das aus der Elektro-. lysierzelle 7 durch den Druckregler Mp und die Gasleitung B kommende Wasserstoffgas mit dem Gasgemisch aus der Verbrennungskammer 2 im Eeakbionsgefäß 3 vermischt wird. Auf der Kontaktmasse Cu/CuO des auf 600⁰C aufgeheizten Reaktionsgefäßes 3 werden das Sauerstoffgas- und das Wasserstoffgas zu Wasserdampf umgesetzt. Das Kohlendioxyd wird durch diesen Dampf vom Reaktionsgefäß 3 weitergeleitet. Der durch das geöffnete Gasventil S^ , den Druckregler M, und die Gasleitung C ankommende Propan/Butan-Gasstrom leitet das radioaktive Kohlendioxyd in das Zählrohr 5 weiter, wobei der in der Verbrennungskammer.2 und im Reaktionsgefäß 3 entstandene Wasserdampf im Wasserabtrennsystem beziehungsweise Kondensationsgefäß 4 kondensiert wird.

Die Messung der Radioaktivität wird bei geschlossenen Gasventilen S^, und S_n- während einer Zählungsdauer von 2 Minuten durchgeführt. Das Zählrohr wird im Proportionalitätsbereich beim Arbeitspunkt 4 7OO V betätigt; ein ringförmig um—

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liegender Antikoinzidenz-Schild und ein 5 cm dicker Bleischild schirmt das Zählrohr gegen die Hintergrundstrählung¹ "*^:- ab; Die vom Zählrohr kommenden elektrischen Signale werden^; '* durch die Zweikanal-Koinzidenz-Zähleinrichtung 6 registriert,-während ein dritter Kanal die Signale des inneren Rohres unter Berücksichtigung der in die Koinzidenz ankommenden ^: Impulse vermindert. Die Impulse der einzelnen Kanäle werden durch die Registriereinrichtung 6 am Band festgehalten.

Der Betrieb findet in drei Perioden gemäß dem in Figur 3 dargestellten Zeitprogramm statt. Die schattierten Quadrate bedeuten geschlossene Ventilstellungen, die nicht schattierten dagegen offene Ventilstellungen. Die römischen Zahlen beziehen sich auf Betriebsperioden und die Bezeichnungen S^ , Sp , S-, , S^ und Sr auf die entsprechenden Gasventile der Figur 2. ·

Periode I

Verbrennung und Entfernung von Verunreinigungen (Dekontamination)

Die Gasventile S^ und Sp sind geschlossen. Durch die geöffneten Gasventile S^ , S^ und S^ strömt ein Propan/Butan- -Gasgemisch durch das Zählrohr 5· Dauer: eine Minute.

Periode II
Spülen

Bei offenen Ventilstellungen wird das bei der Verbrennung entstandene Kohlendioxyd durch den Sauerstoffgasstrom aus der Verbrennungskammer 2 herausgespült. Gleichzeitig wird im

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Reaktionsgefäß 3 der Sauerstoffüberschuß kontinuierlich, zu Wasserdampf reduziert, das Wasser im Kondensationsgefäß beziehungsweise Wasserabscheider 4 kondensiert und die Gasprobe mittels des Propan/Butan-Gasstromes in das Zählrohr 5 befördert. Dauer: zwei Minuten.

Periode III

Messung und Regenerierung des Katalysators

Durch das offene Gasventil S^ strömt Sauerstoff in das Reaktionsgefäß 3. Die Gasventile S2 , S, _T S^ und S,- sind geschlossen. Dauer: zwei Minuten.

Die oben erwähnten drei Perioden werden ohne irgendwelche handbetriebsmäßige Betätigung so lange wiederholt, bis alle in die Zuführungsvorrichtung 1 eingelegten Proben zur Untersuchung gelangt sind.

Die Ergebnisse der Meßreihe zürn Nachweis der guten Reproduzierbarkeit des Verfahrens und des zuverlässigen Betriebes der Anordnung sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.¹ Die Ergebnisse der Parallelmessungen unter Nr. 1 bis 5 und, 6 bis 10 beziehen sich auf Standardsubstanzen, während die weiteren Ergebnisse Messungen bei verschiedenen Organproben betreffen.

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Tabelle

Nr.	ι Probe	Netto	Aktivität	Hinter	Aktivität	ι	61
		gewicht	in	grund	- Hinter	49
		in	cpm .	in	grund	— — — — —j
		mg		cpm	in	692
					cpm/mg	. 738 t
1	Benzoesäure	16·, 2	88 047	83	5 352
2	Benzoesäure	11,4,	' 61 492	• 83	5 311
3	Benzoesäure	7,3	39 639	83	5 347
A	Benzoesäure	2,1	11 479	83	5 383
5	Benzoesäure	3,8	20 725	83	5 371
6	Acetanilid	4,7	59 145	101	12 483
7	Acetanilid	12,3	154 882	101	12 491.
8	Acetanilid	11,0	139 370	101	12 569
9	Acetanilid	6,2	77 798	101	12 447
10	Acetanilid	6,8	85 694	101	. 12 501
11	Blut	20,2	16 907	88	749
12	Blut	14,5	11 440	88	7OT
13	Leber	27,4	57 156	84	2 002
14	Leber	31,0	.70 122	84	2 178
15	Niere	24,0	10 488	90	347
16	Niere	17,6	6 829	90	298
17	Gehirr	28,3	4 273	90
18	Gehirn	22,7	3 155	90
19	Urin	18,6	14 022	87
20	Urin	23,3	19 223*	87

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Patentansprüche

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Messung der Radioaktivität von mit dem

   14-

   C-Isotop markierten Substanzen, insbesondere organischen Verbindungen und Substanzen biologischen Ursprunges, in der Gasphase durch Umsetzen derselben

   14-durch Verbrennen zu einem das C-Isotop enthaltenden

   Gas, vorzugsweise COp-Gas, Einführen dieses Gases in eine Nachweiseinheit und Bestimmung seiner Radioaktivität, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überschuß des bei der Verbrennung verwendeten Sauerstoffes mittels - Wasserstoff in einem mit einem als Puffer wirkenden • Kontaktkatalysator des Metall/Metalloxyd-Typs, vorzugsweise einem Gemisch von Gu und CuO, gefüllten Reaktionsgefäß kontinuierlich zu Wasserdampf umsetzt, das Wasser • aus dem so erzeugten Gasgemisch durch Kondensieren abtrennt und dabei das Kohlendioxydgas mittels eines Zählergases, vorzugsweise eines Kohlenwasserstoffgases oder eines Gemisches von Kohlenwasserstoffgasen, in die Nachweiseinheit' überführt. '. , ....... ^:
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die gewünschte Reihenfolge und Stetigkeit der Arbeitsgänge durch Steuern einer elektromechanisch oder pneumatisch betätigten Zuführungsvorrichtung und von elektromechanisch oder pneumatisch betätigten Gasvehtilen mittels einer Zeit-Programmsteuerung sicherstellte
3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_f dadurch gekennzeichnet, daß man das Sauerstoffgas und das Wasserstoffgas durch Elektrolyse,von V/asser, erzeugt und die Zuführungsgeschwindigkeit dieser Gase ύμΐΌΐι die an die _; Elektrolysiereirjheit angelegte Spannung; steuert.

   4-.) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An-'^: ' spruch 1 bis 3> gekennzeichnet durch eine Zuführungs- ·

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   vorrichtung (1), eine an die Zuführungsvorrichtung (1) angeschlossene zur Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Substanzprobe zu Gas dienende Kammer (2), ein an die zur Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Substanzprobe zu Gas dienende Kammer (2) angeschlossenes zur Entfernung des Sauerstoffgehaltes des Gases dienendes und mit der Kontaktmasse gefülltes Reaktionsgefäß (3) , ein an das mit der Kohtakt·*- masse gefüllte Reaktionsgefäß (J) angeschlossenes Kondensationsgefäß (4), eine an das Kondensationsgefäß (4) angeschlossene Nachweiseinheit (5) und eine an die Nachweiseinheit (5) angeschlossene Registriereinheit (6) und gegebenenfalls eine zur Erzeugung des Wasserstoffgases und des Sauerstoffgases dienende an die zur Umsetzung des Kohlenstoffgehaltes der Substanzprobe zu Gas dienende" Kammer (2) und das mit der Kontaktmasse gefüllte Reaktionsgefäß (J) angeschlossene Elektrolysierzelle. (7) » .",'" '".

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