JP2005292098A - Esr装置における液体の通流機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】 磁場の安定化、連続測定及びESRセルの一連の作業をより容易にかつ連続して行うことが可能なESR装置における通流機構、前記通流機構を備えたESR装置を提供する。
【解決手段】 ESR装置のESR測定部に液体を通流させるESR装置における液体通流機構を液体の出入口及び入口側流路及び出口側流路を有するESRセルとから構成され、第1の液体(媒体)計量添加手段A1を有する流路本体と、前記流路本体の入口側流路及び出口側流路はESRセル内に通流する液体の流量を制御するための入口側及び出口側の流量制御手段Vin1、Vout1と、前記入口側流路の上流の流路に設けられ、上流側から下流側に向かって第2の液体(検体)計量添加手段A2と、第3の液体(スピントラップ剤)計量添加手段A3と、第4の液体(フリーラジカル)計量添加手段A4と、これらの液体を混合する混合槽103(’)とから構成する。
【選択図】 図3
【解決手段】 ESR装置のESR測定部に液体を通流させるESR装置における液体通流機構を液体の出入口及び入口側流路及び出口側流路を有するESRセルとから構成され、第1の液体(媒体)計量添加手段A1を有する流路本体と、前記流路本体の入口側流路及び出口側流路はESRセル内に通流する液体の流量を制御するための入口側及び出口側の流量制御手段Vin1、Vout1と、前記入口側流路の上流の流路に設けられ、上流側から下流側に向かって第2の液体(検体)計量添加手段A2と、第3の液体(スピントラップ剤)計量添加手段A3と、第4の液体(フリーラジカル)計量添加手段A4と、これらの液体を混合する混合槽103(’)とから構成する。
【選択図】 図3
Description
本発明は、ESR装置における液体の通流機構に関する。より詳しく述べると、ESR装置における液体の通流機構、かかる通流機構を備えたESR装置及びかかるESR装置を有する殺菌システムに関する。
固定磁場方式のESR装置は、固定された磁場を発生する磁場発生部と、前記磁場発生部に隣接して設けられたESR測定部とから主として構成されている。そして、前記ESR測定部には、内部に測定物質である検体を貯留可能なESR装置を挿入し、挿入されたESRセル内の検体が前記磁場発生部で発生した磁場に共鳴して発生するスペクトルを電子スピンスペクトルとして信号として検出し、その電子スピンスペクトルの量に基づいて所定のフリーラジカルを測定する方式のESR装置である。
このような固定磁場方式のESR装置は、対応する所定のフリーラジカルを選択的に高感度で測定可能であり、装置機構が簡単であるという特徴を有している。例えば、特許文献1には、このような固定磁場方式のESR装置と、前記ESR装置への検体を調製する試料調製装置を有するESR自動化又は半自動化装置が開示されている。
このような装置は、主としてフリーラジカル重合性モノマー等の性状を測定するための装置であり、試料を搬送手段により抽出して、抽出した試料を調製装置により、フリーラジカルスピントラップ剤等を添加して試料を調製し、調製した試料をESRセルに充填して電子スピンを測定しようとするものである。
しかしながら、この装置は、測定試料の搬送の際に消失しないような所定の寿命を有するフリーラジカルの検出にはある程度有効であるが、一般にフリーラジカルの寿命は非常に短いので試料調製装置までの搬送の間に検出すべきラジカルが消失してしまう場合がある。従って、このような装置で検出可能なフリーラジカル種は限定されてしまい、またフリーラジカル種によっては大きな測定誤差が生じてしまう場合がある。
また、特許文献1に記載のESR装置は、測定用に調製された試料をESRセルに通流することが記載されているが、例えば本発明者等が先に出願した非公開の特許出願に記載のサプリメント等の測定成分における所定のフリーラジカル消去能の濃度依存性の連続測定やESRセルの洗浄、更には磁場発生部における磁場の安定化を連続して行うことができず、改良すべき余地が残っている。
従って、本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、固定磁場方式のESR装置において、磁場の安定化、連続した電子スピン共鳴スペクトルの測定及びESRセルの洗浄の一連の作業をより容易にかつ連続して行うことが可能なESR装置における通流機構、前記通流機構を備えたESR装置を提供することである。
本発明の別の課題は、これらのESR装置を用いた特定の用途を開発することである。
本発明の別の課題は、これらのESR装置を用いた特定の用途を開発することである。
本発明者等は、上記課題は、磁場を発生する磁場発生部と、前記磁場発生部に隣接して設けられたESR測定部とから構成され、前記ESR測定部に挿入されたESRセル内に滞留又は通流した検体が前記磁場発生部で発生した磁場に共鳴して発生するスペクトルを電子スピンスペクトルとして信号として検出し、その電子スピンスペクトルのピーク強度に基づいて所定のフリーラジカルを測定するESR装置のESR測定部に液体を通流させるESR装置における液体通流機構を、液体の出入口及び入口側流路及び出口側流路を有するESRセルとから構成され、第1の液体として検体を稀釈し、液体通流機構の内部を洗浄するための媒体を通流させる第1の液体計量添加手段を有する流路本体と、前記流路本体の入口側流路及び出口側流路はESRセル内に通流する液体の流量を制御するための入口側及び出口側の流量制御手段と、前記入口側流路の上流の流路に設けられ、上流側から下流側に向かって第2の液体である所定量の検体を前記流路本体内に計量添加する第2の液体計量添加手段と、前記磁場発生手段により発生する磁場に対応するフリーラジカルをトラップするための第3の液体であるスピントラップ剤を前記流路本体内に計量添加するための第3の液体計量添加手段と、前記対応するフリーラジカルを含有する第4の液体を前記流路本体内に計量添加するための第4の液体計量添加手段とを含む少なくとも3つの液体計量添加手段と、前記第1ないし第4の液体を混合する混合槽とから構成することによって解決できることを見出して本発明を創作するに至った。
本発明は、また、このような液体通流機構を有するESR装置に関する。
さらに、本発明は、このようは液体通流機構を有するESR装置における流路を循環流路とし、前記循環流路にラジカルによる殺菌槽を備えたラジカル殺菌装置に関する。
なお、このような液体の通流機構は、固定磁場方式のESR装置だけでなく、LバンドESR装置にも適用することが可能である。
さらに、本発明は、このようは液体通流機構を有するESR装置における流路を循環流路とし、前記循環流路にラジカルによる殺菌槽を備えたラジカル殺菌装置に関する。
なお、このような液体の通流機構は、固定磁場方式のESR装置だけでなく、LバンドESR装置にも適用することが可能である。
このように構成することによって、ESR装置を用いてより容易にかつ連続して電子スピンスペクトルを測定することが可能となる。特に同一の検体の濃度を変えて又は異なる検体の混合比を変えて連続して電子スピンスペクトルを測定することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
(第1〜第3実施形態)
先ず図1〜図5に基づいて、本発明の第一実施形態を説明する。図1〜図3は、本発明の液体通流機構の第1〜第3の実施形態を示す概略図であり、図4は、本発明の液体流通機構に使用する混合槽の一例を示す概略図であり、そして図5(a)〜(c)は、本発明の液体通流機構を用いた液体の通流動作を示す概略図である。
(第1〜第3実施形態)
先ず図1〜図5に基づいて、本発明の第一実施形態を説明する。図1〜図3は、本発明の液体通流機構の第1〜第3の実施形態を示す概略図であり、図4は、本発明の液体流通機構に使用する混合槽の一例を示す概略図であり、そして図5(a)〜(c)は、本発明の液体通流機構を用いた液体の通流動作を示す概略図である。
本発明のESR装置における液体通流機構は、固定された磁場(又は所定範囲の磁場)を発生する磁場発生部101と、前記磁場発生部に隣接して設けられたESR測定部102(キャビティー)とから構成され、前記ESR測定部に挿入されたESRセル1内の検体が前記磁場発生部で発生した磁場に共鳴して発生するスペクトルを電子スピンスペクトルとして信号として検出し、その電子スピンスペクトルのピーク強度に基づいて所定のフリーラジカルを測定する固定磁場方式のESR装置のESR測定部102に液体を通流させるESR装置における液体通流機構である。
本発明の液体通流機構は、液体の出入口及び入口側流路Pin及び出口側流路Poutを有するESRセル1と、前記入口側流路及び出口側流路はESRセル内に通流する液体の流量を制御するための各々第1及び第2の流量制御手段Vin1、Vout1と、前記入口側流路の前記入口側流路の上流の流路に設けられ、各々所定の液体の流量を計量添加可能な少なくとも2つの液体計量添加手段(A1〜A4)とから主として構成されており、そして第1の流量制御手段Vin1の上流側に各液体計量添加手段からの液体を混合するための混合部103及び/又は流路外に各液体計量添加手段からの液体を混合するための混合部103’が設けられている。
本実施の形態においては、これらの液体計量添加手段(A1〜A4)のうち少なくとも1つの液体計量添加手段がESR測定部102に直接液体を通流させる閉鎖系となっている(図1の場合にはA1)。そして残りの液体計量添加手段は、この閉鎖系内であるいはこの閉鎖系と独立して液体を添加・混合できるように構成されている(以下、閉鎖系外と言う)。
液体計量添加手段(A2〜A4)からの液体は、状況に応じて閉鎖系に入る前に混合部103’(以下、閉鎖系外混合部と言う)で互いに混合されるか、あるいは閉鎖系に入った後、所望により設けられた液体混合部103(以下、閉鎖系内混合部という)により混合された後、ESRセル1側へと通流される。
なお、本発明において、閉鎖系とは、ESR1を挟んで液体の出入口及び入口側流路Pin及び出口側流路Poutに至るまでの系を言う。この区間の流路は、ESRセル1内に通流又は滞留した検体(試料)の電子スピンスペクトルを測定するために電子スピンスペクトル測定を阻害する因子、例えば酸素等が混在しないことが正確な電子スピンスペクトルを測定するために必要である。
そのため、この区間は、このような阻害因子がら遮断された系、すなわち閉鎖系である必要がある。
そのため、この区間は、このような阻害因子がら遮断された系、すなわち閉鎖系である必要がある。
一方、閉鎖系外は、試料の調製時には、必ずしも閉鎖系である必要がない系を意味する。当然のことであるが、閉鎖系外で混合された液体を閉鎖系内に導入する際には、このような阻害因子が閉鎖系内に混在しない方法で導入する必要がある。例えば、(1)閉鎖系内の混合の配管を混合槽103’の底面付近に設置し、この設置面を超えない範囲で液体を閉鎖系に導入する方法や(2)導入時に不活性ガス(例えば、ネオン、アルゴン、ヘリウム等の希ガス)で混合槽103’の雰囲気を置換する方法等により閉鎖系外からの混合液を閉鎖系内へと導入可能である。
例えば、ESRセル1側に通流する液体が(1)セルの洗浄用及び検体の稀釈用の液体である純水(第1の液体計量添加手段A1から添加)、(2)検体(第2の液体計量手段A2から添加)、(3)測定するフリーラジカルをトラップするためのスピントラップ剤(第3の液体計量添加手段A3から添加)及び(4)フリーラジカル含有液(第4の液体計量添加手段A4から添加)であり、検体中にスピントラップ剤を導入した試料(2)+(3)に所定量のラジカル(3)を添加して、検体のフリーラジカル消去能をESR装置にて測定する場合を想定すると、図1〜図3に示す装置を用いて液体を通流させる方法は、(a)閉鎖系内で全ての液体を添加混合して試料を調製する方法(図1参照)、(b)閉鎖系外で検体とスピントラップ剤とを混合した後、閉鎖系内でフリーラジカルを添加混合して試料を調製する方法(図2参照)、及び(c) 閉鎖系外で全ての液体を添加混合して試料を調製する方法(図3参照)の三通りが考えられる。
閉鎖系内の圧力の調整・均一に混合するための制御の観点からは、図3に示す装置を用いて試料を通流する方法、図2に示す装置を用いて試料を通流する方法、そして図1に示す装置を用いて試料を通流する方法の順に好ましい。
一方、検体が微量な場合や、スピントラップ剤が高価な薬剤であるという観点からは図1に示す装置を用いて試料を通流する方法、図2に示す装置を用いて試料を通流する方法、そして図3に示す装置を用いて試料を通流する方法の順に好ましい。
従って、本発明においては、このような状況を鑑みて流路構成のうち好ましいものを選択する。
一方、検体が微量な場合や、スピントラップ剤が高価な薬剤であるという観点からは図1に示す装置を用いて試料を通流する方法、図2に示す装置を用いて試料を通流する方法、そして図3に示す装置を用いて試料を通流する方法の順に好ましい。
従って、本発明においては、このような状況を鑑みて流路構成のうち好ましいものを選択する。
以下、図1〜図3に示す本発明の液体の通流機構をより具体的に説明する。
図1に示す液体の通流機構は、閉鎖系内で全ての液体を添加混合して測定すべき検体を含む試料(以下、単に試料という)を調製して、ESRセル1へと調製した液体をESRセル1へと導いて検体の電子スピンスペクトルを測定するとともに、洗浄液をESRセル1に通流してESRセル1を洗浄し、また所定量のラジカルとスピントラップ剤とを含む溶液(以下、キャリブレーション液という)をESRセル1に通流して磁場発生装置101の磁場調整を行うESR装置における液体の通流機構である。
図1に示す液体の通流機構は、閉鎖系内で全ての液体を添加混合して測定すべき検体を含む試料(以下、単に試料という)を調製して、ESRセル1へと調製した液体をESRセル1へと導いて検体の電子スピンスペクトルを測定するとともに、洗浄液をESRセル1に通流してESRセル1を洗浄し、また所定量のラジカルとスピントラップ剤とを含む溶液(以下、キャリブレーション液という)をESRセル1に通流して磁場発生装置101の磁場調整を行うESR装置における液体の通流機構である。
この液体の通流機構は、計量ポンプPから流路を通じて液媒を通流する流路、バルブ及び計量ポンプから構成される第1の液体計量添加手段A1と、ESRセル1の上流側に設けられ、各々流路から分岐された第2〜第4の液体計量添加手段A2〜A4と、前記第4の液体計量添加手段の下流かつESR1の入口側流量制御手段の上流側の流路の途中に設けられた混合槽103とから主として構成されている。
第2の液体計量添加手段A2は、液体として検体を計量添加する手段であり、第3の液体計量添加手段A3は、液体としてラジカル(所定量のラジカルを含有する溶液)を計量添加する手段であり、そして第4の液体計量添加手段は、液体としてスピントラップ剤を計量添加する手段である。
なお、各バルブVの下流には所望に応じて計量ポンプPを配置し、各計量ポンプとバルブの開閉により第2〜第4の液体計量添加手段から液体を流路内に計量添加する構成となっている。しかしながら、本発明の第2〜第4の液体計量添加手段は、閉鎖系である流路中に正確な測定を阻害する因子を同伴せずに液体を計量添加できれば特に限定されるものではなく、例えばバルブ中に所定量の孔を設け孔中に所定量の液体を添加し、バルブの開閉に伴って液体を同伴させる構成(後述する図13参照)、不活性ガスをキャリアとして液体を噴霧する構成等幅広く適用可能である。更に、液体、例えば破壊等によりスピントラップ剤を放出可能なカプセル中に所定量のスピントラップ剤封入し、混合する際にカプセルを破壊することによって所定量のスピントラップ剤を添加してもよい(図示せず)。
図2に示す液体の通流機構は、閉鎖系内外で液体を添加混合して試料を調製して、ESRセル1へと調製した液体をESRセル1へと導いて検体の電子スピンスペクトルを測定するとともに、洗浄液をESRセル1に通流してESRセル1を洗浄し、またキャリブレーション液をESRセル1に通流して磁場発生装置101の磁場調整を行うESR装置における液体の通流機構である。すなわち、図2に示す液体の通流機構は、図1に示す液体の通流機構において、第2及び第3の液体計量添加手段からの液体を流路系外の混合槽103’で混合し、混合した液体を流路系に計量添加して、更に第4の液体計量添加手段からの液体を計量添加して流路内の混合槽103で混合する以外は、図1に示す液体の通流機構と同様の構成を有している。
図3に示す液体の通流機構は、閉鎖系外で全ての液体を添加混合して試料を調製して、ESRセル1へと調製した液体をESRセル1へと導いて検体の電子スピンスペクトルを測定するとともに、洗浄液をESRセル1に通流してESRセル1を洗浄し、またキャリブレーション液をESRセル1に通流して磁場発生装置101の磁場調整を行うESR装置における液体の通流機構である。
すなわち、図3に示す液体の通流機構は、図1に示す液体の通流機構及び図2に示す液体の通流機構において、第2〜第4の液体計量添加手段からの液体を流路系外の混合槽103’で予め混合して試料を調製した後、試料を流路系に計量添加する以外は、図1に示す液体の通流機構と同様の構成を有している。
具体的には、図1に示す液体の通流機構は流路内に設けられた混合槽103で全ての液体を混合する構成を有しており、図2に示す液体の通流機構は流路系外に設けられた混合槽103’と流路内に設けられた混合槽103とで液体を混合する構成を有しており、そして図3に示す液体の通流機構は流路系外に設けられた混合槽103’で全ての液体を混合する構成を有している。
なお、図2及び図3に示す混合槽103’は、所望に応じて検体を稀釈するための第1の液体を計量添加する更に別の液体計量添加手段を有していても良い。
具体的には、図1に示す液体の通流機構は流路内に設けられた混合槽103で全ての液体を混合する構成を有しており、図2に示す液体の通流機構は流路系外に設けられた混合槽103’と流路内に設けられた混合槽103とで液体を混合する構成を有しており、そして図3に示す液体の通流機構は流路系外に設けられた混合槽103’で全ての液体を混合する構成を有している。
なお、図2及び図3に示す混合槽103’は、所望に応じて検体を稀釈するための第1の液体を計量添加する更に別の液体計量添加手段を有していても良い。
混合槽103、103’は、均一にかつ再現性よく所定量の各液体を混合できるものであれば特に限定されず、例えば図4に示す構成を有することができる。
すなわち、多孔質プレートで区画された混合槽103(103’)の底面側に液体に対して不活性な表面積の大きい担体(例えば球体)を配置し、球体に液体が通流する際に各液体が分散し均質に混合する構成を有している。図4では液体を上側から下側へ流下させて混合しているが、逆に下側から上側へ液体をオーバーフローさせる構成にすることもでき、あるいは水平方向に(例えば、下流側に向かうに従って球体の粒子径を細かくして、すなわち、下流側に向かうに従って球体の充填密度を密にして)液体を通流することによって均一に液体を混合する構成とすることもできる。
すなわち、多孔質プレートで区画された混合槽103(103’)の底面側に液体に対して不活性な表面積の大きい担体(例えば球体)を配置し、球体に液体が通流する際に各液体が分散し均質に混合する構成を有している。図4では液体を上側から下側へ流下させて混合しているが、逆に下側から上側へ液体をオーバーフローさせる構成にすることもでき、あるいは水平方向に(例えば、下流側に向かうに従って球体の粒子径を細かくして、すなわち、下流側に向かうに従って球体の充填密度を密にして)液体を通流することによって均一に液体を混合する構成とすることもできる。
次に、図5に基づいて、図1〜図3に示す液体の通流機構の動作について説明する。図5は、本発明の一実施形態におけるESR装置における液体通流機構の動作を説明する図面である。
図5において、第1〜第4の液体計量添加手段A1〜A4からの液体の添加タイミングを模式的に示すものであり、添加場所を示すものではない。
第1の液体計量添加手段A1は、ESRセル1や流路を洗浄し、なおかつ検体やその他の液体を稀釈するための媒体(例えば純水)を計量添加する媒体添加手段である。
第2の液体計量添加手段A2は、液状の検体又は検体を所定量の水に溶解又、分散、又は懸濁させた規定濃度の水性検体液を計量添加する検体添加手段である。
第2の液体計量添加手段A2は、液状の検体又は検体を所定量の水に溶解又、分散、又は懸濁させた規定濃度の水性検体液を計量添加する検体添加手段である。
なお、所望に応じてこの検体添加手段は、複数の検体添加手段、例えば濃度の異なる同一検体を添加するための異なる検体を添加する複数の検体添加手段や異なる検体を添加する複数の検体添加手段から構成されていてもよい。
第3の液体計量添加手段は、所定のフリーラジカル(例えばヒドロキシラジカルを含む水溶液(過酸化水素水))を計量添加するフリーラジカル添加手段である。
なお、このフリーラジカル添加手段は、例えば従来公知のフリーラジカル発生源であってもよい。
そして、第4の所定のラジカルを捕捉するスピントラップ剤又はその所定濃度の水溶液を計量添加するスピントラップ剤添加手段である。
第3の液体計量添加手段は、所定のフリーラジカル(例えばヒドロキシラジカルを含む水溶液(過酸化水素水))を計量添加するフリーラジカル添加手段である。
なお、このフリーラジカル添加手段は、例えば従来公知のフリーラジカル発生源であってもよい。
そして、第4の所定のラジカルを捕捉するスピントラップ剤又はその所定濃度の水溶液を計量添加するスピントラップ剤添加手段である。
スピントラップ剤の選択は、所定のフリーラジカル、すなわち、測定する磁場に対応して適宜決定されるものである。この際の磁場範囲、スピントラップ剤の関係の一例を下記に列挙する(ラジカル種:スピントラップ剤例(略称);磁場(mT)
スーパーオキシドアニオンラジカル:5,5−dimethyl−1−pyrroline−N−oxide (DMPO);333.6 ±0.1。
ヒドロキシルラジカル:(DMPO);334.5±0.1。
一重項酸素:2,2,6,6−tetramethyl−4−piperidinol(4−OH−TEMP);333.5±0.1。
ヒドロキシルラジカル:(DMPO);334.5±0.1。
一重項酸素:2,2,6,6−tetramethyl−4−piperidinol(4−OH−TEMP);333.5±0.1。
図1〜図3に示すような構成を有する本発明のESR装置における液体流通機構は、その状況に応じて、即ち磁場のキャリブレーション時、サンプルの測定時、セルの洗浄時等の状況に応じて所望の液体(単独の液体・又は2種以上の混合液)を第1〜第4の液体計量添加手段を単独であるいは組み合わせてESRセル1に計量添加することが可能であるので、固定磁場方式の電子スピンスペクトル測定が容易となるとともに、連続した測定が可能である。
(キャリブレーション時:図5(a))
キャリブレーションを行う際に、磁場発生手段から発生される磁場が安定し、かつ規定濃度の所定のラジカル種に対して対応する強度のピーク信号を生成する必要がある。
例えば、フリーラジカル種がヒドロキシラジカルの場合には、上記の通り、333.6±0.1(mT)で安定している必要があり、なおかつ所定量のヒドロキシラジカルに対して対応する強度のピークを生成する必要がある。
キャリブレーションを行う際に、磁場発生手段から発生される磁場が安定し、かつ規定濃度の所定のラジカル種に対して対応する強度のピーク信号を生成する必要がある。
例えば、フリーラジカル種がヒドロキシラジカルの場合には、上記の通り、333.6±0.1(mT)で安定している必要があり、なおかつ所定量のヒドロキシラジカルに対して対応する強度のピークを生成する必要がある。
そのため、キャリブレーション時には、第3及び第4の液体計量手段から所定量のヒドロキシラジカルを含む水溶液と対応するスピントラップ剤水溶液とを計量添加して、所定濃度のヒドロキシラジカルがスピントラップされた溶液(キャリブレーション液)を調製し、キャリブレーション液をESRセルへと通流させる。なお、所望に応じて第1の液体計量添加手段から純水を通流して濃度勾配を有するキャリブレーション液を調製してもよい。
このようにして、キャリブレーション液がESRセル1に通流する際に、図1〜図3に示す入口側流量制御弁Vin1を開き、出口側流量制御手段Vout1を閉じると、ESRセル1内にキャリブレーション液液が滞留し、所定のシグナルが安定して発生しているかどうかを判断することができる。
このようにして、キャリブレーション液がESRセル1に通流する際に、図1〜図3に示す入口側流量制御弁Vin1を開き、出口側流量制御手段Vout1を閉じると、ESRセル1内にキャリブレーション液液が滞留し、所定のシグナルが安定して発生しているかどうかを判断することができる。
なお、出口側の流路と入口側流路と接続して、循環流路を形成して、同様の操作を繰り返し行うことも可能である。
更に、同様にキャリブレーション液の濃度を変化させてピーク強度がヒドロキシラジカル濃度に対応するか否かを判断する。
このようにして、本発明のESR装置における液体の通流機構を用いると容易にキャリブレーションを行うことが可能である。
更に、同様にキャリブレーション液の濃度を変化させてピーク強度がヒドロキシラジカル濃度に対応するか否かを判断する。
このようにして、本発明のESR装置における液体の通流機構を用いると容易にキャリブレーションを行うことが可能である。
なお、キャリブレーション液の容量は、少なくともESRセル1の内容量以上である必要がある。前述の通り、キャリブレーション液を循環させる場合には循環できる量のキャリブレーション液を調製する必要がある。一方、循環させない場合には出口側流量制御手段Vout1から入口側流量制御手段Vin1までの内容量(すなわち、Vout1からESRセルを介してVin1までの内容量)以上であることが好ましい。これは、出口側流量制御手段Vout1からキャリブレーション液が排出される時間から入口側流量制御手段Vin1へRT溶液が流れ終わるまでの時間の間の任意の時間で出口側流量制御手段Vout1及び入口側流量制御手段Vin1の開閉制御ができるからである。(後述する他の液体の場合も同様である)。
そのため、図1及び図2に示す混合槽の容量は、上記の容量以上であることが好ましい。また、図3に示す液体の通流機構では入口側流量制御手段Vin1と第4の添加手段の間に液溜まりを作ることが好ましい。
(洗浄時:図5(b))
キャリブレーション操作後、あるいは後述する検体測定後には、ESRセル1内(図1参照)には、所定のフリーラジカル種(及びスピントラップ剤)や検体が残留している場合がある。そこで、これらの操作後にESRセル1の洗浄を行うが、本実施の形態では、第1の液体計量添加手段から純水を通流させて洗浄を行う。すなわち、第1の液体計量添加手段から純水を通流させるとともに、入口側流量制御弁Vin1を開き、出口側流量制御手段Vout1を閉じると、ESRセル1内に純水が滞留し、所定の磁場におけるシグナルが消失しているかどうかを判断することができる。
このようにして、シグナルが消失するまで、ESRセル1の洗浄操作を繰り返すことで容易に洗浄を行うことが可能となる。
キャリブレーション操作後、あるいは後述する検体測定後には、ESRセル1内(図1参照)には、所定のフリーラジカル種(及びスピントラップ剤)や検体が残留している場合がある。そこで、これらの操作後にESRセル1の洗浄を行うが、本実施の形態では、第1の液体計量添加手段から純水を通流させて洗浄を行う。すなわち、第1の液体計量添加手段から純水を通流させるとともに、入口側流量制御弁Vin1を開き、出口側流量制御手段Vout1を閉じると、ESRセル1内に純水が滞留し、所定の磁場におけるシグナルが消失しているかどうかを判断することができる。
このようにして、シグナルが消失するまで、ESRセル1の洗浄操作を繰り返すことで容易に洗浄を行うことが可能となる。
(検体測定時:図5(c))
検体測定を行う際には、測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2を通流するか、あるいは測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2からそしてフリーラジカル含有水溶液を第3の液体計量添加手段A3から添加し混合した後、第4の液体計量添加手段A4からスピントラップ剤を添加、混合してサンプル液を調製し、そして、キャリブレーション時と同様にして流量制御弁の開閉操作を行うことによって、サンプル液をESRセル内に導入することが可能である。なお、図5(c)において▲1▼、▲2▼、▲3▼とは添加順序を意味している。
検体測定を行う際には、測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2を通流するか、あるいは測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2からそしてフリーラジカル含有水溶液を第3の液体計量添加手段A3から添加し混合した後、第4の液体計量添加手段A4からスピントラップ剤を添加、混合してサンプル液を調製し、そして、キャリブレーション時と同様にして流量制御弁の開閉操作を行うことによって、サンプル液をESRセル内に導入することが可能である。なお、図5(c)において▲1▼、▲2▼、▲3▼とは添加順序を意味している。
このようにして、簡単な操作でキャリブレーション、洗浄及び検体測定の一連の操作を行うことが可能である。
なお、キャリブレーション操作及び洗浄操作後に、検体測定を数回行うことによって、同一検体について複数回の測定を行うことが可能である。
また、更に所定の検体測定後、洗浄操作を経て別の検体を測定することも可能である(この場合には、第2の液体計量添加手段の内容物を置き換えるかまたは複数の第2の液体計量添加手段を用いるかのいずれかの手段によって達成可能である)。
なお、キャリブレーション操作及び洗浄操作後に、検体測定を数回行うことによって、同一検体について複数回の測定を行うことが可能である。
また、更に所定の検体測定後、洗浄操作を経て別の検体を測定することも可能である(この場合には、第2の液体計量添加手段の内容物を置き換えるかまたは複数の第2の液体計量添加手段を用いるかのいずれかの手段によって達成可能である)。
(濃度依存性試験)
次に、図6に示す本発明の液体の通流機構を用いた好ましい特定の実施形態について説明する。図6は、本発明の液体の通流機構の特定の実施の形態の要部を示す概略図である。なお、図6に示す液体の通流機構の構成は、図2に示す液体の通流機構において混合槽103’の構成を変更したものである。混合槽103’は、複数の容器104A、104Bと、容器間を液体を搬送可能(計量添加可能)に接続する配管から構成されている。
なお、図3に示す液体の通流機構において混合槽103’の構成を変更した場合には、流路(閉鎖系)へ導入する前に第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加することによって達成されるが、その詳細な説明は省略する。
次に、図6に示す本発明の液体の通流機構を用いた好ましい特定の実施形態について説明する。図6は、本発明の液体の通流機構の特定の実施の形態の要部を示す概略図である。なお、図6に示す液体の通流機構の構成は、図2に示す液体の通流機構において混合槽103’の構成を変更したものである。混合槽103’は、複数の容器104A、104Bと、容器間を液体を搬送可能(計量添加可能)に接続する配管から構成されている。
なお、図3に示す液体の通流機構において混合槽103’の構成を変更した場合には、流路(閉鎖系)へ導入する前に第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加することによって達成されるが、その詳細な説明は省略する。
この特定の実施形態は、本発明の液体通流機構を用いて、例えば検体のフリーラジカル消去能の濃度依存性を連続的に測定する実施の形態である。
図6(a)に示す実施形態において、まず、容器104Aを、第2の液体計量添加手段A1より所定濃度、例えば100%の検体で満たしておく(濃度1検体)。
所定量のこの濃度1検体を容器104Aから104Bに導入する。次いで、この濃度1検体に第3の液体計量添加手段A3よりスピントラップ剤を添加して、閉鎖系流路へと計量添加し、そして閉鎖系流路内で第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加して濃度1試料を調製する(図3に示す構成の場合容器104Bに設けられた第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加してから閉鎖系流路へ搬送する)。
この濃度1試料をESRセル1へ導入して、濃度1検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する(所望に応じて数回濃度1試料をESRセル1へ導入)。
図6(a)に示す実施形態において、まず、容器104Aを、第2の液体計量添加手段A1より所定濃度、例えば100%の検体で満たしておく(濃度1検体)。
所定量のこの濃度1検体を容器104Aから104Bに導入する。次いで、この濃度1検体に第3の液体計量添加手段A3よりスピントラップ剤を添加して、閉鎖系流路へと計量添加し、そして閉鎖系流路内で第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加して濃度1試料を調製する(図3に示す構成の場合容器104Bに設けられた第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加してから閉鎖系流路へ搬送する)。
この濃度1試料をESRセル1へ導入して、濃度1検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する(所望に応じて数回濃度1試料をESRセル1へ導入)。
次いで、容器104Bへ第1の液体計量添加手段A1’より所定量の純水を添加して、容器104B内で濃度2検体を調製する。濃度1検体と同様の操作を行って、濃度2検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する(所望に応じて数回濃度2試料をESRセル1へ導入)。
同様に、順次容器104Bへ第1の液体計量添加手段A1’より所定量の純水を添加して、濃度3検体、・・・濃度n検体を調製して各々濃度3〜n検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する。
同様に、順次容器104Bへ第1の液体計量添加手段A1’より所定量の純水を添加して、濃度3検体、・・・濃度n検体を調製して各々濃度3〜n検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する。
このような操作を繰り返すことによって、同一の検体に対する各種濃度のフリーラジカル消去能を連続して測定することが可能となる。このような所定の検体に対する濃度依存性の試験は、例えばサプリメント、薬剤、機能性食品のフリーラジカル消去能の濃度依存性試験を行うのに非常に有利である。
なお、図6(a)に示す実施形態において、純水の代わりに所定濃度のスピントラップ剤を含有するスピントラップ剤稀釈水溶液を添加してもよい。更に、スピントラップ剤の添加量は、常に所定のスピントラップ剤濃度、例えば1/10の濃度になるように計量添加する。
また、図6(b)示す実施形態において、まず、容器104Aを、第2の液体計量添加手段A1より所定濃度、例えば100%の検体で満たしておく(濃度1検体)。
所定量のこの濃度1検体を容器104Aから104Bに導入する。次いで、濃度1検体を更に容器104Bから容器104Cに所定量導入する。この際に、容器104Bには相当量の濃度1検体が残存している。
次いで、図6(a)と同様にして、容器104Cに設けられた第3の液体計量添加手段A3よりスピントラップ剤を添加して、閉鎖系流路へと計量添加し、そして閉鎖系流路内で第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加して濃度1試料を調製する(図3に示す構成の場合容器10CBに設けられた第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加してから閉鎖系流路へ搬送する)。
この濃度1試料をESRセル1へ導入して、濃度1検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する(所望に応じて数回濃度1試料をESRセル1へ導入)。
所定量のこの濃度1検体を容器104Aから104Bに導入する。次いで、濃度1検体を更に容器104Bから容器104Cに所定量導入する。この際に、容器104Bには相当量の濃度1検体が残存している。
次いで、図6(a)と同様にして、容器104Cに設けられた第3の液体計量添加手段A3よりスピントラップ剤を添加して、閉鎖系流路へと計量添加し、そして閉鎖系流路内で第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加して濃度1試料を調製する(図3に示す構成の場合容器10CBに設けられた第4の液体計量添加手段によりフリーラジカルを添加してから閉鎖系流路へ搬送する)。
この濃度1試料をESRセル1へ導入して、濃度1検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する(所望に応じて数回濃度1試料をESRセル1へ導入)。
次いで、容器104Bへ第1の液体計量添加手段A1’より所定量の純水を添加して、容器104B内で濃度2検体を調製する。以下、同様にして濃度3検体、・・・濃度n検体を調製して各々濃度3〜n検体の所定のフリーラジカルに対する消去能を測定する。
このような操作を繰り返すことによって、同一の検体に対する各種濃度のフリーラジカル消去能を連続して測定することが可能となる。このような所定の検体に対する濃度依存性の試験は、例えばサプリメント、薬剤、機能性食品のフリーラジカル消去能の濃度依存性試験を行うのに非常に有利である。
(相乗・拮抗作用測定・二種以上の成分の混合によるフリーラジカル消去能の測定)
なお、図6(a)及び図6(b)に示す実施形態において、第1の液体計量添加手段から純水を導入して検体を稀釈する代わりに、第2の液体の液体計量添加手段A2’(図中括弧書きで示す)から添加される検体と異なる検体を添加することによって、混合比の異なる検体の混合物を調製することが可能である。
なお、図6(a)及び図6(b)に示す実施形態において、第1の液体計量添加手段から純水を導入して検体を稀釈する代わりに、第2の液体の液体計量添加手段A2’(図中括弧書きで示す)から添加される検体と異なる検体を添加することによって、混合比の異なる検体の混合物を調製することが可能である。
このようにして混合比が連続して異なる検体混合物のフリーラジカル消去能を測定することも可能である。
このように構成することによって、異なる検体を混合した際のフリーラジカルの消去能の相乗作用・拮抗作用を連続して測定できる。
例えば、ヒドロキシルラジカルを効果的に消去したい薬剤を調合する場合、検体Aと検体Bの最適の調合比を容易に見出すことが可能となる。
従って、本発明はこのようなESR装置及びその液体流通機構を用いたフリーラジカル消去能を示す薬剤の調合方法も本発明の範囲内である。
例えば、ヒドロキシルラジカルを効果的に消去したい薬剤を調合する場合、検体Aと検体Bの最適の調合比を容易に見出すことが可能となる。
従って、本発明はこのようなESR装置及びその液体流通機構を用いたフリーラジカル消去能を示す薬剤の調合方法も本発明の範囲内である。
以上、本発明のESR装置における液体の通流機構について説明したが、本発明の液体の通流機構は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、フリーラジカル及びスピントラップ剤を添加したが、測定系によってはこれらの薬剤のいずれかの添加が不要の場合もある。
更に、第1の液体計量添加手段A1には水性媒体である純水について説明したが、水性媒体の代わりに油性媒体を第1の液体計量添加手段A1に用いても良い。
更に、第1の液体計量添加手段A1は、複数の媒体(例えば、水性媒体、両性媒体、油性媒体)を切り換えて導入可能な構成とすることも本発明の範囲内である。
例えば、上記実施形態においては、フリーラジカル及びスピントラップ剤を添加したが、測定系によってはこれらの薬剤のいずれかの添加が不要の場合もある。
更に、第1の液体計量添加手段A1には水性媒体である純水について説明したが、水性媒体の代わりに油性媒体を第1の液体計量添加手段A1に用いても良い。
更に、第1の液体計量添加手段A1は、複数の媒体(例えば、水性媒体、両性媒体、油性媒体)を切り換えて導入可能な構成とすることも本発明の範囲内である。
(ESR装置)
本発明のESR装置は、図1〜図3に示す本発明の流通機構を備えた固定磁場方式のESR装置である。この実施形態における本発明の通流機構は、液体計量添加手段、流路に配置された制御流量弁の少なくとも1つは(好ましくは全て)が電子制御可能な電子部品、例えば電磁弁から構成されている。そしてこれらの通流機構における電子部品や磁場発生部等の固定磁場方式のESR装置における電子部品は、電子制御装置(ECU)に接続されているものである。
本発明のESR装置は、図1〜図3に示す本発明の流通機構を備えた固定磁場方式のESR装置である。この実施形態における本発明の通流機構は、液体計量添加手段、流路に配置された制御流量弁の少なくとも1つは(好ましくは全て)が電子制御可能な電子部品、例えば電磁弁から構成されている。そしてこれらの通流機構における電子部品や磁場発生部等の固定磁場方式のESR装置における電子部品は、電子制御装置(ECU)に接続されているものである。
この電子制御装置は、演算素子(CPU)と情報記憶部(メモリ)と前記情報記憶部に格納された制御プログラムとから主として構成されており、測定状況、洗浄、キャリブレーション等の種々の条件に応じて電子制御装置に接続された液体計量添加手段、流量制御弁及び磁場発生部等の電子部品の動作を制御するものである。
また、この電子制御装置(ECU)は、入力手段(キーボード、入力ボタン等)と接続されていることが好ましく、入力手段からの入力内容(命令)に応じて各種電子部品を制御するものである。
例えば、入力ボタンとして、図7に示す通りの、テンキーと操作キーから構成されたものが挙げられる。
例えば、入力ボタンとして、図7に示す通りの、テンキーと操作キーから構成されたものが挙げられる。
また、本発明のESR装置は、入力手段とともに、入力内容を確認するための表示手段を備えていることが好ましい。更に,例えば、ESR装置の入力手段は、外部の入力手段からの入力を受信して、受信した内容(信号)を電子制御装置装置ECUに送信する構成であってもよい。例えば、本発明の好ましい実施の形態において、携帯電話で、所望の操作を入力し、入力した内容に応じて操作を行う構成とすることが可能である。
(制御方法・制御プログラム)
このようにして、所定の液体通流機構を備えた本発明のESR装置は、例えば図8〜図10に記載したフローチャートに示す通り制御することが可能である。
なお、図7は、図2又は図3に示す流通機能を備えたESR装置の制御を示すものである。
このようにして、所定の液体通流機構を備えた本発明のESR装置は、例えば図8〜図10に記載したフローチャートに示す通り制御することが可能である。
なお、図7は、図2又は図3に示す流通機能を備えたESR装置の制御を示すものである。
(キャリブレーション時:図8)
キャリブレーションを行う際に、磁場発生手段から発生される磁場が安定し、かつ規定濃度の所定のラジカル種に対して対応する強度のピーク信号を生成する必要がある。
そのため、キャリブレーション時には、第1、第3及び第4の液体計量手段からキャリブレーション液を調製する(S1001)。
次いで、キャリブレーション液がESRセル1に通流させ(S1002)、所定のシグナルが安定して発生しているかどうかを判断する(S1003)。
キャリブレーションを行う際に、磁場発生手段から発生される磁場が安定し、かつ規定濃度の所定のラジカル種に対して対応する強度のピーク信号を生成する必要がある。
そのため、キャリブレーション時には、第1、第3及び第4の液体計量手段からキャリブレーション液を調製する(S1001)。
次いで、キャリブレーション液がESRセル1に通流させ(S1002)、所定のシグナルが安定して発生しているかどうかを判断する(S1003)。
S1003で所定のシグナルが安定して発生している場合(YES)、キャリブレーションを終了する(エンド)。
一方、S1003で所定のシグナルが安定して発生していない場合(NO)、所定時間間隔をおいて、S1001に戻り同様の操作を繰り返す。
一方、S1003で所定のシグナルが安定して発生していない場合(NO)、所定時間間隔をおいて、S1001に戻り同様の操作を繰り返す。
なお、S1001におけるキャリブレーション液の調製を、フリーラジカル濃度を変更してS1001からS1003を数回繰り返すことが好ましい。
このようにして、本発明のESR装置は容易にキャリブレーションを行うことが可能である。
このようにして、本発明のESR装置は容易にキャリブレーションを行うことが可能である。
なお、キャリブレーション液をESRセル1内に通流した後(Vin1、Vout1各々開)から、ESRセル1内にRT溶液を滞留させるための開閉タイミングは、例えばS1001で調製したキャリブレーション液の初流がVout1から流出する時間t0からS1001で調製したキャリブレーション液の最終の流れがVin1に流入する時間t1の間の任意の時間として、タイマにより管理してもよい。
また、液体の粘度等を考慮してVin1の上流に流量計等を設けてもよい。そして、通流する流量に対する弁の開閉タイミングデータをデータベース情報として電子制御装置の記憶部に記憶させ、流量計による流量から弁の開閉タイミングを決定してもよい。
また、液体の粘度等を考慮してVin1の上流に流量計等を設けてもよい。そして、通流する流量に対する弁の開閉タイミングデータをデータベース情報として電子制御装置の記憶部に記憶させ、流量計による流量から弁の開閉タイミングを決定してもよい。
(洗浄時:図9)
キャリブレーション操作後、あるいは後述する検体測定後には、ESRセル1内(図1参照)には、所定のフリーラジカル種(及びスピントラップ剤)や検体が残留している場合がある。そこで、これらの操作後にESRセル1の洗浄を行うが、本実施の形態では、第1の液体計量添加手段から純水を通流させて洗浄を行う。
すなわち、第1の液体計量添加手段から純水を通流させるとともに、入口側流量制御弁Vin1を開き、出口側流量制御手段Vout1を閉じると、ESRセル1内に純水が滞留し(S2001)、所定の磁場におけるシグナルが消失しているかどうかを判断する(S2002)。
S2002で所定の磁場におけるシグナルが消失している場合(Yes)、ESRの洗浄操作を終了する(エンド)。一方、S2002で所定の磁場におけるシグナルが消失していない場合(No)、S2001に戻り、再び洗浄液である純水を通流させる。
キャリブレーション操作後、あるいは後述する検体測定後には、ESRセル1内(図1参照)には、所定のフリーラジカル種(及びスピントラップ剤)や検体が残留している場合がある。そこで、これらの操作後にESRセル1の洗浄を行うが、本実施の形態では、第1の液体計量添加手段から純水を通流させて洗浄を行う。
すなわち、第1の液体計量添加手段から純水を通流させるとともに、入口側流量制御弁Vin1を開き、出口側流量制御手段Vout1を閉じると、ESRセル1内に純水が滞留し(S2001)、所定の磁場におけるシグナルが消失しているかどうかを判断する(S2002)。
S2002で所定の磁場におけるシグナルが消失している場合(Yes)、ESRの洗浄操作を終了する(エンド)。一方、S2002で所定の磁場におけるシグナルが消失していない場合(No)、S2001に戻り、再び洗浄液である純水を通流させる。
(検体測定時:図10)
検体測定を行う際には、測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2を通流するか、あるいは測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2からそしてフリーラジカル含有水溶液を第3の液体計量添加手段A3から添加し混合した後、第4の液体計量添加手段A4からスピントラップ剤を添加、混合してサンプル液を調製し、そして、キャリブレーション時と同様にして流量制御弁の開閉操作を行うことによって、サンプル液をESRセル内に導入することが可能である。以下の説明では、図6に示す通流機構を備えたESR装置における検体のフリーラジカル消去能の濃度依存性を調査する場合について説明する。
検体測定を行う際には、測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2を通流するか、あるいは測定すべき検体を第2の液体計量添加手段A2からそしてフリーラジカル含有水溶液を第3の液体計量添加手段A3から添加し混合した後、第4の液体計量添加手段A4からスピントラップ剤を添加、混合してサンプル液を調製し、そして、キャリブレーション時と同様にして流量制御弁の開閉操作を行うことによって、サンプル液をESRセル内に導入することが可能である。以下の説明では、図6に示す通流機構を備えたESR装置における検体のフリーラジカル消去能の濃度依存性を調査する場合について説明する。
まず、S3000において初期濃度C0の検体を用意する。次いで、この検体にスピントラップ剤を添加し(S3002)、フリーラジカルを添加し(S3003)、そしてESR測定を実行する(S3004)、S3001〜S3004を1回又は数回繰り返した後、濃度依存試験を実行するか否かを判断する(S3005)。
続行する場合(Yes)、初期濃度C0の検体を所定濃度に希釈し(S3001)、S3002からS3004を1回又は数回繰り返した後、濃度依存試験を実行するか否かを判断する(S3005)。
同様にして、S3005において濃度依存試験を実行しない(No)まで繰り返す。
(ラジカル発生/消去複合系の測定)
本発明の液体通流機構を備えたESR装置における別の特定の実施形態において、ラジカル発生/消去複合系、例えば体液、代表的には唾液のフリーラジカル消去能を測定することが可能である。
例えば、唾液には、ラジカル発生系とラジカル消去系とがありバランスが保たれている。このような唾液をサンプルとして、前記唾液のラジカル消去系の消去能を若干超える量の特定のラジカルを添加して、経時的に測定することが本発明のESR装置を用いて行うことができる。
また、フリーラジカル添加量に濃度勾配をつけて順次添加・測定することによって唾液におけるラジカル消去系の臨界点を見出すことも可能である。
本発明の液体通流機構を備えたESR装置における別の特定の実施形態において、ラジカル発生/消去複合系、例えば体液、代表的には唾液のフリーラジカル消去能を測定することが可能である。
例えば、唾液には、ラジカル発生系とラジカル消去系とがありバランスが保たれている。このような唾液をサンプルとして、前記唾液のラジカル消去系の消去能を若干超える量の特定のラジカルを添加して、経時的に測定することが本発明のESR装置を用いて行うことができる。
また、フリーラジカル添加量に濃度勾配をつけて順次添加・測定することによって唾液におけるラジカル消去系の臨界点を見出すことも可能である。
このように、唾液等の体液におけるラジカル消去系とラジカル発生系のバランスをわざと崩して唾液の状態を検査することは新規である。従って、本発明は、唾液等の体液が有するフリーラジカル消去能を超える量のフリーラジカルを添加してフリーラジカルが消去するまでの時間から体液の状態を測定する方法及び体液に種々の濃度のフリーラジカルを添加して、体液のフリーラジカル消去可能濃度を検出して血液の状態を測定する方法も本発明の範囲内である。
このように、従来行うことが困難であった臨界点を見出すような実験を行うことが可能となる。このような体液として、血液(及びその成分)、隋液、尿等も挙げられる。
このように、従来行うことが困難であった臨界点を見出すような実験を行うことが可能となる。このような体液として、血液(及びその成分)、隋液、尿等も挙げられる。
また、本発明者等は、所定のラジカル、ラジカル消去系の存在下で所定の微生物が特異のラジカルを発生することを見出している。
すなわち、フリーラジカルスキャベンジャであるビタミンCを含有する柑橘系の表皮にヒドロキシラジカルを添加すると、アリシクロバチルスが存在する場合にはアスコルビン酸に対応する特有のESRシグナルを発生することを見出した。
一般に微生物の検査は、その種類によっては、感染対策を行う必要がある。しかしながら、本発明のシステムを応用すると閉鎖系で微生物の存在・不存在を分析することが可能となる。
すなわち、フリーラジカルスキャベンジャであるビタミンCを含有する柑橘系の表皮にヒドロキシラジカルを添加すると、アリシクロバチルスが存在する場合にはアスコルビン酸に対応する特有のESRシグナルを発生することを見出した。
一般に微生物の検査は、その種類によっては、感染対策を行う必要がある。しかしながら、本発明のシステムを応用すると閉鎖系で微生物の存在・不存在を分析することが可能となる。
すなわち、柑橘系、ヒドロキシラジカル水溶液を収納する容器(微生物測定系)と、その容器に気密・液密に接続された本発明の流通機構を用いて、磁場が微生物の発生するピークに対応する磁場である固定磁場方式のESR装置で容器内の水溶液のフリーラジカルを測定すれば、微生物を測定系外に放出することなしに、微生物の存在の定性分析を行うことが可能である。
従って、本発明は、フリーラジカル及びフリーラジカルスキャベンジャから構成された測定系における微生物の存在・不存在を検査する方法であって、
所定の微生物の発生するESRスペクトルの存在又は不存在で前記微生物の存在・不存在を判定する方法も本発明の範囲内である。
従って、本発明は、フリーラジカル及びフリーラジカルスキャベンジャから構成された測定系における微生物の存在・不存在を検査する方法であって、
所定の微生物の発生するESRスペクトルの存在又は不存在で前記微生物の存在・不存在を判定する方法も本発明の範囲内である。
このように構成することで、比較的簡単にしかも短期間に微生物を存在及び不存在を判定することが可能となる。また、本発明の通流機構を用いることによって、特別な感染症対策を行うことなしに微生物の存在及び不存在を判定することが可能である。
(磁場の異なる固定磁場ESR装置によるラジカル測定:測定成分のフリーラジカル消去能の選択性の測定)
更に、本発明の別の実施の形態において、図11に示す通り磁場可変の固定磁場方式(図11(a)または複数の固定磁場方式のESR装置を直列(図11(b))又は並列(図11(c))に接続して、同一の検体に対して、異なる磁場(すなわち、異なるフリーラジカル)を用いて発生した電子スピンスペクトルを連続して高感度に測定可能である。
更に、本発明の別の実施の形態において、図11に示す通り磁場可変の固定磁場方式(図11(a)または複数の固定磁場方式のESR装置を直列(図11(b))又は並列(図11(c))に接続して、同一の検体に対して、異なる磁場(すなわち、異なるフリーラジカル)を用いて発生した電子スピンスペクトルを連続して高感度に測定可能である。
図11(a)に示す装置の場合、磁場の変化の後、キャリブレーションを行うことによって、連続測定が可能となる。
図11(b)に示す装置の場合には、ESR装置のオン/オフ制御、すなわち、測定するラジカルに対応するESR装置をONにし、その他のESR装置をOFFにすることによって、同一検体の異なる磁場に対するESRの連続測定が可能となる。
また、図11(c)に示す装置の場合には、所定の磁場を有するESR装置へ流路を切り替えることによって、同一検体の異なる磁場に対する電子スピンスペクトル、すなわち異なる種類のフリーラジカルを高感度に連続測定することが可能となる。
なお、図11の例では、固定磁場方式のESR装置への切り替え例を示したが、例えばLバンドESR装置や他の検査装置(例えばHPLCやガスクロマトグラフィ)等へ接続することも本発明の範囲内である。
LバンドESRの流路形成については、全く新規のものである。
従って、本発明の通流機構はLバンドESR装置用のものまで拡大される。
LバンドESRの流路形成については、全く新規のものである。
従って、本発明の通流機構はLバンドESR装置用のものまで拡大される。
(応用例:殺菌装置)
本発明のESR装置の応用例として、図12に示すようなラジカル殺菌システムが挙げられる。
このラジカル殺菌システムは、オゾン殺菌、過酸化水素殺菌等のモニタに使用されるものであり、ラジカル添加手段AR(例えばオゾン発生装置)と所望によりラジカルスキャベンジャ添加手段AS(例えばVC添加手段)とを備えたラジカル殺菌槽が本発明の通流機構を介してESR装置に接続されている。
なお、これらの添加手段AR、ADは、ESR装置のECUに接続されているのが好ましい。
本発明のESR装置の応用例として、図12に示すようなラジカル殺菌システムが挙げられる。
このラジカル殺菌システムは、オゾン殺菌、過酸化水素殺菌等のモニタに使用されるものであり、ラジカル添加手段AR(例えばオゾン発生装置)と所望によりラジカルスキャベンジャ添加手段AS(例えばVC添加手段)とを備えたラジカル殺菌槽が本発明の通流機構を介してESR装置に接続されている。
なお、これらの添加手段AR、ADは、ESR装置のECUに接続されているのが好ましい。
そして、ラジカル殺菌水におけるラジカルの濃度をESR装置によりモニタし、ラジカル量が不足したと判断した場合には、ラジカル添加手段ARよりラジカル量を増加させ、殺菌終了後、ラジカル量が所定値を越えた場合には、所望に応じてラジカルスキャベンジャ添加手段ASよりラジカルスキャベンジャを添加する構成となっている。
このように構成することにより、殺菌装置のラジカルの状態を状況に応じて常に把握することが可能となる。
なお、測定対象がオゾン殺菌等、ラジカルの寿命が短時間の場合には、図13に示すような添加手段を用いることができる。すなわち、バルブの内側に所定量のスピントラップ剤を入れる孔が設けられた構成となっている。バルブを矢印の方向に回転させると、オゾン液と同時に孔に導入されたスピントラップ剤が同伴されESR側へと通流する構成である。この場合、使用するフリーラジカル種(すなわち、モニタすべきフリーラジカル種)が決定しているので、装置の構成が簡単でありなおかつ高い感度が得られるという点で固定磁場方式のESR装置を使用することが好ましい。
なお、測定対象がオゾン殺菌等、ラジカルの寿命が短時間の場合には、図13に示すような添加手段を用いることができる。すなわち、バルブの内側に所定量のスピントラップ剤を入れる孔が設けられた構成となっている。バルブを矢印の方向に回転させると、オゾン液と同時に孔に導入されたスピントラップ剤が同伴されESR側へと通流する構成である。この場合、使用するフリーラジカル種(すなわち、モニタすべきフリーラジカル種)が決定しているので、装置の構成が簡単でありなおかつ高い感度が得られるという点で固定磁場方式のESR装置を使用することが好ましい。
(応用例:電子移動反応モニタ装置)
本発明の通流機構を備えたESR装置は、例えば図14に示す通り、処理液に反応物質を反応させる電子移動反応又はフリーラジカル反応をモニタするモニタ装置に使用することも可能である。
例えば、微生物や薬剤による廃液処理の場合、所定の遷移金属のトラップさせる場合の添加量や流量をモニタして最適化することが可能である。
また、処理液にpH測定装置、温度計等を設けることによって、温度/pH依存性をモニタすることも可能である。
本発明の通流機構を備えたESR装置は、例えば図14に示す通り、処理液に反応物質を反応させる電子移動反応又はフリーラジカル反応をモニタするモニタ装置に使用することも可能である。
例えば、微生物や薬剤による廃液処理の場合、所定の遷移金属のトラップさせる場合の添加量や流量をモニタして最適化することが可能である。
また、処理液にpH測定装置、温度計等を設けることによって、温度/pH依存性をモニタすることも可能である。
なお、この場合、媒体の代わる液体としてバイパス流路を通じて流れる未反応の処理液を用いることができる。このように構成すると、反応前後の反応系の電子の移動反応を連続して観察することが可能となり、また反応条件を最適化するためのモニタ装置として有意に使用することが可能となる。なお、反応系には、例えば流体添加手段、固定床又は流動床触媒装置等の種々の構成をすることができ、反応系の上流及び下流には、流量計、温度計、圧力計等の種々のセンサ類を取り付けることも可能である。
(応用例:セルの外側に熱媒・冷媒を通流)
更に、本発明の別の実施の形態において、流路及び又はESRセルの外側に熱媒・冷媒を通流する通流機構を設けることができる。このように構成することによって、温度を保持したままESR測定を行うことが可能となる。
また、所望に応じて、ESRセル1に従来公知の圧力調整弁(圧力逃がし弁)を設けて、所定の圧力を超えた場合には発生した気体を逃がす構成とすることが可能である。
更に、本発明の別の実施の形態において、流路及び又はESRセルの外側に熱媒・冷媒を通流する通流機構を設けることができる。このように構成することによって、温度を保持したままESR測定を行うことが可能となる。
また、所望に応じて、ESRセル1に従来公知の圧力調整弁(圧力逃がし弁)を設けて、所定の圧力を超えた場合には発生した気体を逃がす構成とすることが可能である。
以上、本発明の実施の形態を説明したが本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
例えば、本発明のESR装置の電子制御装置のプロトコール及び検体の測定結果の解析に関する情報が収納されたサーバに置換し、前記入力手段と通信回線を介して接続することも可能である。
例えば、本発明のESR装置の電子制御装置のプロトコール及び検体の測定結果の解析に関する情報が収納されたサーバに置換し、前記入力手段と通信回線を介して接続することも可能である。
1 ESRセル
101 磁場発生部
102 ESR測定部
103,103’ 混合槽
104A・・ 容器
A1〜A4 液体計量添加手段
101 磁場発生部
102 ESR測定部
103,103’ 混合槽
104A・・ 容器
A1〜A4 液体計量添加手段
Claims (26)
- 磁場を発生する磁場発生部と、前記磁場発生部に隣接して設けられたESR測定部とから構成され、前記ESR測定部に挿入されたESRセル内に滞留又は通流した検体が前記磁場発生部で発生した磁場に共鳴して発生するスペクトルを電子スピンスペクトルとして信号として検出し、その電子スピンスペクトルのピーク強度に基づいて所定のフリーラジカルを測定するESR装置のESR測定部に液体を通流させるESR装置における液体通流機構であって、
液体の出入口及び入口側流路及び出口側流路を有するESRセルとから構成され、第1の液体として検体を稀釈し、液体通流機構の内部を洗浄するための媒体を通流させる第1の液体計量添加手段を有する流路本体と、
前記流路本体の入口側流路及び出口側流路はESRセル内に通流する液体の流量を制御するための入口側及び出口側の流量制御手段と、
前記入口側流路の上流の流路に設けられ、上流側から下流側に向かって第2の液体である所定量の検体を前記流路本体内に計量添加する第2の液体計量添加手段と、前記磁場発生手段により発生する磁場に対応するフリーラジカルをトラップするための第3の液体であるスピントラップ剤を前記流路本体内に計量添加するための第3の液体計量添加手段と、前記対応するフリーラジカルを含有する第4の液体を前記流路本体内に計量添加するための第4の液体計量添加手段とを含む少なくとも3つの液体計量添加手段と、
前記第1ないし第4の液体を混合する混合槽と、
から構成されることを特徴とするESR装置における液体通流機構。 - 前記第3の液体計量添加手段の下流でかつ前記入口側の流量制御手段の上流に少なくとも1つの混合槽が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のESR装置における液体通流機構。
- 前記第2及び第3の液体計量添加手段を備え、かつ前記第4の液体計量添加手段の上流で前記流路本体に、その内部の液体を計量添加可能に接続された少なくとも1つの混合槽を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のESR装置における液体通流機構。
- 前記第2から第4の液体計量添加手段を備え、かつ前記記入口側の流量制御手段の上流で前記流路本液体を計量添加可能に接続された少なくとも1つの混合槽を有していることを特徴とする請求項1に記載のESR装置における液体通流機構。
- 前記混合槽は、液体混合手段、温度調節手段または両者を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のESR装置における液体通流機構。
- 磁場発生部と、前記磁場発生部に隣接して設けられたESR測定部とから構成され、前記ESR測定部に挿入されたESRセル内の検体が前記磁場発生部で発生した磁場に共鳴して発生するスペクトルを電子スピンスペクトルとして信号として検出し、その電子スピンスペクトルの量に基づいて所定のフリーラジカルを測定するESR装置であって、
前記ESRセルは、液体の出入口と、入口側流路及び出口側流路を有するESRセルであって、測定条件、キャリブレーション条件又はセル洗浄条件に応じて所望の液体を前記ESRセルに通流又は滞留させることを特徴とするESR装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のESR装置における液体通流機構を有するESR装置。
- 前記電子制御装置は、入力手段を有しており、前記入力手段から磁場発生部における磁場の安定化制御、ESR測定部の洗浄処理又は測定液体の電子スペクトル測定条件が入力されると、前記入力情報に応じて前記ESR測定部内へ流れる液体の条件付けを行い、条件付けされた液体の電子スピンスペクトル信号に基づいて前記磁場の安定化制御、ESR測定部の洗浄制御、測定液体の測定制御の少なくとも1つの制御を行うことを特徴とする請求項7に記載のESR装置。
- 前記電子制御装置は、測定するフリーラジカル種に対応した磁場の安定化制御を行うために、前記ESR測定部に所定のフリーラジカル及び前記フリーラジカルを捕捉するためのスピントラップ剤を含む液体を前記ESR測定部に通流又は滞留させ、そして前記ESR装置本体からの電子スピンスペクトル信号に基づいて磁場の安定化を判断する制御を行うことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のESR装置。
- 前記電子制御装置は、ESR測定部内を洗浄するために、洗浄用の液体を前記ESR測定部に通流又は滞留させ、そして前記ESR装置本体からの電子スピンスペクトル信号に基づいて前記ESR測定部の洗浄を判断する制御を行うことを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記電子制御装置は、測定物質を含む液体を数回に分けて前記ESR測定部に通流又は滞留させ、そして前記ESR装置本体からの電子スピンスペクトル信号に基づいて前記測定物質の所定のフリーラジカルを測定する制御を行うことを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記電気制御装置により制御され温度条件、濃度条件、pH条件及び媒体条件から成る群から選択された少なくとも1つの液体の測定条件を変える測定条件変換手段を有しており、前記電子制御装置は、前記測定条件変換手段により測定条件を変えた同一の測定物質を含む液体を連続して前記ESR測定部に通流又は滞留させ、そして前記ESR装置本体からの電子スピンスペクトル信号に基づいて前記測定物質の所定のフリーラジカルを連続的に測定する制御を行うことを特徴とする請求項11に記載のESR装置。
- 前記電子制御装置は、異なる測定物質を含む液体を連続して前記ESR測定部に通流又は滞留させ、そして前記ESR装置本体からの電子スピンスペクトル信号に基づいて前記測定物質の所定のフリーラジカルを連続的に測定する制御を行うことを特徴とする請求項11に記載の固定磁場方式のESR装置。
- 前記電子制御装置は、二種又はそれ以上の混合物を所定の割合で含む液体をESR測定部への通流又は滞留させるように制御を行うことを特徴とする請求項7から請求項13のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記電子制御装置は、前記測定物質を含む液体のESR測定部への通流又は滞留と次のESR測定部への通流又は滞留の間に、前記ESR測定部の洗浄を行うように制御することを特徴とする請求項7から請求項14のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記ESR装置は、複数台の異なる固定された磁場発生を有する固定磁場方式のESR装置本体と、各ESR装置本体の対応部分に配置された液体の出入口と、前記出入口からの液体の流量を制御するための第1及び第2の流量制御手段とが設けられた複数のESR測定部と、前記各ESR測定部を直列に接続する流路とから構成され、前記電子制御装置は、前記ESR装置本体のON/OFF制御を行って、液体を通過させる磁場領域を制御とすることを特徴とする請求項7から請求項15のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記ESR装置は、複数台の異なる固定された磁場発生を有するESR装置本体と、各ESR装置本体の対応部分に配置された液体の出入口と、前記出入口からの液体の流量を制御するための第1及び第2の流量制御手段とが設けられた複数のESR測定部と、前記各ESR測定部を並列に接続する流路と、前記電子制御装置に接続され、前記並列に接続された流路を切り換えるための流路切り換え手段と、から構成され、前記電子制御装置は、前記流路切り換え手段により液体の流れを制御して液体を通過させる磁場領域を可変とすることを特徴とする請求項7から請求項15のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記ESR装置は、その磁場を変更することが可能な固定磁場方式のESR装置であり、液体を通過させる磁場領域を測定すべきフリーラジカルに応じて変化させることを特徴とする請求項7から請求項15のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記ESR測定部の下流の流路は、前記ESR測定部からの液体を系外に放出するための放出流路と、前記ESR測定部の上流側へ液体を戻す循環流路と、これらの流路を切り換えるための前記電子制御装置に接続された流路切り換え手段を有しており、前記電子制御装置は前記液体の循環と系外への排出の切り換え制御を行うことを特徴とする請求項7から請求項18のいずれか1項に記載のESR装置。
- 前記電子制御装置が通信回線を解して接続されたサーバにより制御されることを特徴とする請求項7から請求項19のいずれか1項に記載のESR装置。
- 請求項19又は請求項20に記載の固定磁場方式のESR装置と、
前記循環流路に設けられた所定のフリーラジカル種により殺菌を行うための殺菌槽とから構成されることを特徴とするフリーラジカル殺菌システム。 - 前記殺菌槽は、前記電子制御装置に接続されたフリーラジカル種添加手段、フリーラジカル種消去手段又は両者を有しており、殺菌状態に応じて、前記殺菌槽にフリーラジカル種の添加又はフリーラジカル種の消去制御を行うことを特徴とする請求項21に記載の固定磁場方式のフリーラジカル殺菌システム。
- 前記電子制御装置は、殺菌終了時に前記殺菌槽に含まれるフリーラジカル種の量が所定値以下か否かを判断し、所定値を上回る場合にはフリーラジカル種の消去を行うことを特徴とする請求項22に記載の固定磁場方式のフリーラジカル殺菌システム。
- 液体の出入口と、前記出入口からの液体の流量を制御するための第1及び第2の流量制御手段とが設けられたESR測定部と、前記ESR測定部に所定の範囲で所定の磁場を発生させる磁場発生部と、前記ESR測定部の上流側から前記ESR測定部の下流側に液体を通流させる流路と、前記流路に液体を通流させるための通流手段と、前記磁場発生部、通流手段、液体添加手段、流量調整手段及びESR装置本体と接続された電子制御部と、前記電子制御部に情報を入力するための入力手段と、から構成され、
液体が前記ESR測定部を通過した際に生じる磁場変動を、その特定磁場領域における電子スピンスペクトル信号として検出し、その電子スピンスペクトルの量に基づいて所定のフリーラジカルを測定するESR装置本体とから構成されたフリーラジカル測定システムを制御するフリーラジカル測定制御プログラムであって、
前記電子制御装置を、前記入力手段から磁場発生部における磁場の安定化制御、ESR測定部の洗浄処理又は測定液体の電子スペクトル測定条件が入力されると、前記入力情報に応じて前記ESR測定部内へ流れる液体の条件付けを行い、条件付けされた液体の電子スピンスペクトル信号に基づいて前記磁場を安定化制御する制御手段、ESR測定部を洗浄させる制御手段、測定液体を測定させる制御手段の少なくとも1つの制御手段として機能させることを特徴とするフリーラジカル測定制御プログラム。 - LバンドESR装置の測定部に装着するLバンドESR装置用の測定容器であって、
開閉可能な入口と出口を有し、かつ測定片を前記容器内に装置可能な非磁性体の密閉容器から構成されることを特徴とするLバンドESR装置用の測定容器。 - 前記容器は、前記容器内の熱を外部に放出しない空間を有する二重構造を有していることを特徴とする請求項25に記載のLバンドESR装置用の測定容器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2004130450A JP2005292098A (ja) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Esr装置における液体の通流機構 |
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|---|---|
| JP2005292098A true JP2005292098A (ja) | 2005-10-20 |
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ID=35325171
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| JP (1) | JP2005292098A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009528508A (ja) * | 2005-11-14 | 2009-08-06 | ホワイト,ジェームス | 自動車用フルードの劣化の現場測定用の装置 |
| JP2010008057A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Bioradical Research Institute Corp | 生体内抗酸化度の測定方法 |
| JP2014219344A (ja) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | 株式会社 バイオラジカル研究所 | 活性酸素の測定方法 |
| CN118275485A (zh) * | 2024-03-05 | 2024-07-02 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 液相自由基实时原位检测装置及其检测方法 |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004130450A patent/JP2005292098A/ja not_active Withdrawn
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