DE2362990A1

DE2362990A1 - Verfahren und apparatur zum vergleichen radioaktiver konzentrationen in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2362990A1
Application number: DE2362990A
Authority: DE
Inventors: John Cecil Charlton
Original assignee: Radiochemical Centre Ltd
Current assignee: GE Healthcare Ltd
Priority date: 1972-12-18
Filing date: 1973-12-18
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3950643A; GB1416548A

Description

zum Vergleichen radioaktiver Konzentrationen 'in Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren.zum Vergleichen radioaktiver Konzentrationen von Flüssigkeiten in einem Satz von Gefäßen und eine Apparatur zum Durchführen des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf Analysen, in denen ein radioaktives Element oder eine Verbindung zwischen zwei Phasen verteilt wird und der Anteil der Aktivität in jeder Phase bestimmt wird. Typische solche Analysen sind Vergleichsbestimmungen der Art, bei der eine unbekannte Menge der zu untersuchenden bzw. zu bestimmenden Verbindung und eine Standardmenge einer radioaktiv markierten Version dieser Verbindung in der Reaktion mit' einer Standardmenge eines anderen Reagenz konkurrieren. Diese Technik ist in der Medizin beim Bestimmen oder Untersuchen von Hormonen oder anderen Substanzen weit-verbreitet, wobei als anderes Reagenz der Antikörper im Immunsystem oder ein anderer spezifischerer Reaktionsstoff in Nichtimmun- oder Nichthormonsystemen verwendet wird.

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■ Das Prinzip der Technik kann durch das folgende Schema angegeben werden:

wobei C die zu bestimmende Verbindung ist, C* die markierte Version der Verbindungist und R das andere Reagenz ist.

Die Menge von R ist so gewählt, daß sie nicht genügt, mit

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allem C + C* zu reagieren. -Wenn die Reaktion zumindest teilweise reversibel ist, stellt sich ein Gleichgewicht ein, bei dem das Verhältnis von (C*)/(C*)+(C*-R) .durch die Menge von nichtmarkiertem, anwesendem C bestimmt ist. Wenn C* von C*-R getrennt wird und die Aktivität jedes getrennten Teils gemessen wird, kann der Wert des Verhältnisses leicht berechnet werden. Die Menge von nichtmarkfertem C kann dann durch Verwendung von Standardherstellungen bzw. Präparationen der Verbindung C (C kann auch eine Zusammensetzung sein), um Eichkurven zu erzeugen, in relativen oder absoluten Größen bestimmt werden.

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Diese Technik ist anhand von Beispielen in einem Review-Artikel von R.S. Yalow und S.A. Berson in IAEA-SM-124/106, Seiten 455-481 beschrieben.

Die Abtrennung von C* aus C*-R wird im allgemeinen in zwei Stufen vollzogen. In der ersten Stufe wird entweder C* oder C*-R zu einem Phasenwechsel gebracht, beispielsweise indem es aus der Lösung ausgefällt oder an einem inerten Träger adsorbiert oder in eine sich nicht mit Wasser mischende Phase überführt wird. In der zweiten Stufe werden die beiden Phasen voneinander entfernt bzw. voneinander getrennt, beispielsweise durch filtration oder durch Zentrifugieren und anschließendes Dekantieren der überstehenden Flüssigkeit. Wenn die. beiden Phasen in verschiedene Gefäße getrennt sind, ist es einfach, die Aktivität in jeder Phase bzw. in jedem Gefäß zu bestimmen.

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Die Trennung der beiden Phasen durch Entfernen einer Phase aus dem Reaktionsrohr bzw. Reagenzglas in ein anderes■Gefäß ist zeitraubend und führt zu Ungenauigkeit. Insbesondere ist die Überführung von Material aus einem Gefäß in ein anderes kaum vollständig.

Ein Experiment wird normalerweise so durchgeführt, daß eine Anzahl von Reagenzgläsern verwendet wird, von denen jedes die gleiche Menge v^n C* und R enthält, wobei einige Reagenzgläser eine unbekannte Menge der zu bestimmenden Zusammensetzung bzw. Verbindung C enthalten, während andere Reagenzgläser eine bekannte Menge der Verbindung C enthalten und als Standard zum Erzeugen einer Eichkurve verwendet werden. Das gesamte Volumen des Materials in jedem Reagenzglas, das in einem Experiment verwendet wird, ist im allgemeinen gleich. Unter diesen Umständen wird manchmal ein anderes bekanntes Verfahren benutzt.

Nach diesem bekannten Verfahren wird nur ein Teil der flüssigen Phase aus dem Reaktionsgefäß abgezogen, beispielsweise durch Pipettieren ,und es wird ein genau abgemessenes Volumen dieser flüssigen Phase in ein anderes Gefäß gebracht und seine Radioaktivität bestimmt. Es wird weiter die Annahme gemacht,daß das genau abgemessene Volunen der Flüssigkeit einen konstanten Teil des gesamten Materialvolumens darstellt (wie zwischen verschiedenen Reagenzgläsern im.gleichen Experiment). Wie oben beschrieben, ist das Überführen eines genau abgemessenen Volumens radioaktiver Flüssigkeit aus einem Gefäß in ein anderes zeitraubend und führt zu Ungenauigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vergleichen radioaktiver Konzentrationen von Flüssigkeiten zu schaffen, das schnell und genau durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Vergleichen radioaktiver Konzentrationen von Flüssigkeiten in einem Satz

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von Gefäßen gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß

a) die Flüssigkeit aus einem der Gefäße des Satzes zunächst in einen definierten Meßbereich derart gezogen wird, daß sie diesen Bereich füllt,

b) sodann die von der im Meßbereich befindlichen Flüssigkeit emittierte Radioaktivität gemessen wird,

c) anschließend die Flüssigkeit aus dem Bereich ausgetrieben wird und die Verfahrensstufen a), b) und c) der Reihe nach für die Flüssigkeiten in jedem weiteren Gefäß des Satzes wiederholt werden.

Der Meßbereich ist vorteilhafterweise durch einen Strahlenschutzmantel begrenzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vor allem als ein Schritt in einer Analyse gedacht, beispielsweise einer kompetitiven Radiobestimmung, bei der verschiedene Gefäße verwendet werden, von denen jedes ein radioaktives Element oder eine Verbindung enthält, die zwischen zwei Phasen verteilt ist, von denen wenigstens eine Phase flüssig ist. Im gebräuchlichsten Fall ist das radioaktive Element oder die radioaktive Verbindung zwischen einer flüssigen und einer schwereren festen Phase verteilt, die, falls nötig, am Boden des Gefäßes durch Zentrifugieren konzentriert werden kann.

Er findungs gemäß und im Gegensatz zu dem bekannten, oben beschriebenen Verfahren wird keine Messung des Volumens der Flüssigkeitsprobe durchgeführt, deren Radioaktivität bestimmt wird; anstelle davon ist das Volumen der Probe automatisch durch das Volumen des definierten Meßbereiches, den die Probe füllt, bestimmt. Desweiteren geschieht kein Überführen von Flüssigkeit von einem Gefäß in ein anderes, beispielsweise über eine Pipette, weil die Flüssigkeit erfindungsgemäß direkt in den definierten

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bzw. "begrenzten Meßbereich gezogen werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert .

Es zeigen:
Fig._v1 einen Schnitt durchweine Strahlungsmeßvorrichtung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Apparatur mit der Strahlungsmeßvorrichtung.

Die Meßvorrichtung enthält einen Natriumoodidszintillationskristall 10, der ein einziger Materieblock mit einem zylindrischen Loch sein kann, der in Kontakt mit einem Photomultiplier (nicht dargestellt) ist und eine Bleiabschirmung 11 und 12 aufweist, die unmittelbar über und unter ihm angeordnet ist. Durch das Loch im Natriumjodidszintillationskristall 10 und durch Löcher in der Bleiabschirmung 11 und 12 erstreckt sich ein Rohr

13 aus Glas oder Kunststoff mit einer engen Durchgangsöffnung

14 an seinem oberen Ende und einer engen Durchgangsöffnung an seinem unteren Ende.

Im Betrieb ist die enge Dur-chgangsöffnung 14 an eine P_umpe 16 angeschlossen, mit der der Innenraum des Rohres mit Druck unter oder über Atmosphärendruck beaufschlagtwerden kann. Die enge Durchgangsöffnung 15 ist an einen Schlauch oder ein biegsames Rohr 17 mit kleinem Innendurchmesser angeschlossen. Das freie Ende des Schlauches 17 wird in eine flüssige Phase 18 aus Materie in einem groben Rohr 19 eingetaucht; in dem das radioaktive Element oder die Verbindung zwischen zwei Phasen 18 und 20 verteilt ist. Die Pumpe 16 wird dann betätigt, um Flüssigkeit 18 durch den Schlauch 13 nach oben zu ziehen, so daß

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die Flüssigkeitsoberfläclie über dem Niveau der Bleiabschirmung 11 liegt. Die Meßvorrichtung wird dann betätigt, um die radioaktive Konzentration der Flüssigkeit in einem begrenzten Meßbereich zu bestimmen, wobei der Meßbereich das Rohr 13 zwischen der oberen Bleiabschirmung 11 und der unteren Bleiabschirmung 12 ist.

Während der Messung muß die Flüssigkeitsoberfläche über der Höhe jder Bleiabschirmung 11. bleiben. Während des Messens kann das freie Ende des Schlauches 17 weiter in die flüssige Phase 18 eintauchen, muß aber nicht.

Nach Beenden der Messung wird die Pumpe 16 so betätigt, daß die flüssige Phase aus dem Rohr 13 entfernt v/ird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die flüssige Phase in das obere Rohr 19, aus dem sie entnommen ist oder in ein anderes Gefäß geblasen wird. Es kann dann notwendig oder zumindest wünschenswert sein, daß. Rohr 13 oder den damit verbundenen schmalen Schlauch 17, beispielsweise in dem Wasser oder Reinigungsmittel hindurchgeleitet wird, auszuwaschen. Das freie Ende des Schlauches kann dann in eine andere flüssige Phase 18 eingetaucht werden und der ganze Vorgang wird wiederholt.

Das beechriebene Verfahren eignet sich gut zum automatischen Betrieb. Entsprechend gehört zur Erfindung eine Apparatur zum Vergleichen der radioaktiven Konzentration eines Satzes von Flüssigkeiten, wobei die Apparatur eine Vorrichtung aufweist, mit der die von einem begrenzten Meßbereich emittierte Strahlung gemessen werden kann und der Meßbereich eine an eine Pumpe angeschlossene öffnung und eine andere Öffnung aufweist, die an ein offen endendes Rohr angeschlossen ist, wobei die Pumpe derart angeordnet ist, daß abwechselnd

i) Flüssigkeit in das offen endende Rohr hineingezogen v/erden kann, um den definierten Meßbereich zu füllen und ii) die Flüssigkeit aus dem definierten Meßbereich ausgetrieben werden kann, wenn die von ihr emittierte Strahlung gemessen ist.

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Die Apparatur enthält weiter eine Vorrichtung zum nacheinander Eintauchen des offenen Endes des offen endenden Rohres in jede der Flüssigkeiten des Satzes, deren radioaktive Konzentration verglichen werden soll.

Diese Apparatur ist am besten zur Verwendung für Analysen geeignet, bei denen verschiedene Gefäße verwendet werden, von denen jedgs_rejn_eradioaktives Element oder eine Verbindung enthält, das/zwischen zwei Phasen verteilt sind, von denen wenigstens eine flüssig ist. Solche Analysen werden normalerweise automatisch ausgeführt bis auf den Arbeitsschritt, in dem Flüssigkeit manuell dekantiert wird, um die Radioaktivität zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Apparatur kann zusammen mit oder als eine Erweiterung von Instrumenten verwendet werden, die zum Durchführen solcher Analysen verwendet werden.

Die Form des begrenzten bzw. definierten Meßbereiches kann weit variieren. Vorzugsweise ist dieser Bereich ein erweiterter Teil eines Rohres, dessen eines Ende an eine Pumpe angeschlossen ist und dessen anderes Ende in die zu analysierende Flüssigkeit eingetaucht werden kann. Der erweiterte Bereich des Rohres kann länglich sein, wie in den Figuren dargestellt, oder er kann kugeligsoder irgendeine andere geeignete Form haben. Im allgemeinen werden die Enden des definierten Bereiches durch Blei- oder eine andere Abschirmung gebildet, die das Rohr nahe umgibt. In den Figuren umgibt die Bleiabschrmung das Rohr an zwei Stellen, an denen es erweitert ist. Es gibt jedoch keinen Grund dafür, warum die Abschirmung nicht die eng geöffneten Bereiche des Rohres um-.geben sollte, beispielsweise an den Stellen 14 und 15 in den ■Figuren. Der definierte Meßbereich kann auch die Form einer Spule oder Spirale haben, das nicht notwendigerweise irgendwo erweitert sein muß.

Die verwendete Abschirmung (aus Blei oder einem anderen Material) kann auf vielerlei Y7eise angeordnet werden·, beispiels-

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weise als bleibende Befestigung in der radioaktiven Zählerbaugruppe, als bewegliche Abschirmung oder am die radioaktive Lösung zählenden Rohr befestigt.

In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, ein Rohr mit genau konstanter Bohrung bzw. Öffnung zu verwenden (seine Lage in der Vertikalen braucht nicht genau festgelegt zu sein, vorausgesetzt, daß der Flüssigkeitsspiegel genügend über der Höhe der Bleiabschirmung bleibt). Es kann auch vorteilhaft sein, Rohre mit Präzisionsöffnung zu haben, so daß sich die Ergebnisse nach Ersetzen eines Rohres nicht ändern. Es ist aber ins Auge gefaßt, daß ein Rohr nur selten ersetzt werden muß. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, daß das Rohr irn^"passiven" Sinn kalibiert werden kann, indem Standardwerte'in das herkömmliche Radioimmunobestimmungsverfahren eingeschlossen werden, oder in einem"aktiven" Sinn kalibiert werden kann, zu dem gehört, daß ein Satz Messungen ein Messen der radioaktiven Konzentration in den Lösungen in Mikrocurie/ml erfordern kann. In einem solchen Fall könnte eine Lösung mit dem Radionuklid in bekannter radioaktiver Konzentration zum Kalibieren des Zählvolumens verwendet werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind vor allem bei radio— aktiven Elementen, die gamma-Strahler sind, verwendbar. Jod ^ ist das Radionuklid, dessen Verwendung in der Radioimmunobestimmung am weitesten verbreitet ist, und ist ein besonders vorteilhaftes Beispiel, weil seine gamma- und X-Strahlung von nur 0,2 mm dicker Bleiabschirmung auf e.inen unbedeutenden Wert vermindert wird. In der einschlägigen Technik sind weitere geeignete Radionuklide bekannt,

Die Vorrichtung zum Zählen der radioaktiven Strahlen oder um die radioaktive Konzentration der Flüssigkeit in dem definierten Meßbereich anderweitig messen können herkömmlicher Art sein. Wohlbekannte Natriumjodidkristallszintillationszähler bekannter Art stehen zur Verfügung. Wenn genügend Aktivität vorhanden

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ist , können abgedichtete Ionisationskammern verwendet werden. Selbstverständlich ist eine genaue Collimation und Abschirmung der Zähler wichtig, weil die Flüssigkeit in dem begrenzten Meßbereich ständig in Berührung mit der Flüssigkeit außerhalb des Bereiches ist; die notwendige Collimation und Abschirmung kann aber mit ^bekannten Mitteln in einfacher Weise erreicht werden.

Die Natur der. Analyse, von der die erfindun-gsgemäße Radioaktivitätsmessung einen Teil bildet, ist für die Erfindung nicht wesentlich; Immunobestimmungen und ähnliche kompetitive Bestimmungen sind geeignete Formen solcher Analysen. Die Natur der Flüssigkeit ist für die Erfindung nicht wesentlich. In Fällen, in denen die Radioaktivität zwischen zwei Phasen verteilt wird, ist auch die Natur der Phasen nicht erfindungswesentlich.

' Ai Sprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Vergleichen radioaktiver Konzentrationen von Flüssigkeiten in einem Satz von Gefäßen, dadurch gekennzeichnet , daß

a) die Flüssigkeit aus einem der Gefäße des Satzes in einem definiertem Meßbereich gezogen wird, so daß sie diesen Meßbereich füllt,

b) die von der im Meßbereich befindlichen Flüssigkeit emittierte Radioaktivität gemessen wird,

c) die Flüssigkeit aus dem Meßbereich ausgetrieben wird,

und die Verfahrensschritte a), b) und c) der Reihe nach für die Flüssigkeiten in jedem weiteren Gefäß des Satzes wiederholt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbereich durch die Strahlungsabschirmung begrenzt ist..

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als eine Stufe bei einer Analyse durchgeführt wird, bei der verschiedene Gefäße verwendet werden, von denen jedes ein radioaktives Element oder eine Verbindung enthält, die zwischen zwei Phasen verteilt sind, von denen wenigstens eine flüssig ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chi net, daß die Analyse ein Antikörper oder ein spezifisches Bindungsprotein als Reagenz verwendet und wenigstens ein Bestandteil des Systems eine radioaktive Verbindung ist.

5. Verfahren nach Anspruch .3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß das radioaktive Element oder die Verbindung zwischen einer flüssigen Phase und einer dichteren festen Phase verteilt ist.

6. Apparatur zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich η_ο£ t , daß die Apparatur eine Vorrichtung (10) zum Messen von/einem definierten Meßbereich ausgesandter Strahlung aufweist, und der definierte Meßbereich eine an eine Pumpe (16) angeschlossene Öffnung (14) und eine andere an ein offen endendes Rohr (17) angeschlossene Öffnung (15) hat, wobei die Pumpe (16) so angeordnet ist, daß abwechselnd

i) Flüssigkeit durch das offen endende Rohr (17) gesaugt wird, bis der definierte Meßbereich gefüllt ist und ii) die Flüssigkeit aus dem definierten Meßbereich nach Messung der vom Meßbereich ausgesandten Strahlung ausgetrieben wird und daß weiter eine Vorrichtung zum Hintereinande r-Eintauchen des offenen Endes des offen endenden Rohres (17) in jede Flüssigkeit des Satzes vorhanden· ist, deren Radioaktivitäten verglichen v/erden sollen.

7. Apparatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chn e t , daß der definierte Meßbereich ein erweiterter Bereich eines Rohres (13) ist.

8. Apparatur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Meßbereiches durch eine Bleiabschirmung (11,12) gebildet sind, die das Rohr (13) eng umgibt.

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