JP5234449B2 - Urea concentration measuring method and urea concentration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、試料溶液と反応剤溶液を混合させることにより生じた化学発光を計測する化学発光測定方法、及びそれに用いられる化学発光測定装置に関する。 The present invention relates to a chemiluminescence measuring method for measuring chemiluminescence generated by mixing a sample solution and a reagent solution, and a chemiluminescence measuring apparatus used therefor.
人工透析医療においては、ダイアライザと呼ばれる、内径１００μｍ程度の半透膜でできた管状の中空糸集合体を用いている。血中に存在する尿素等の溶質は、ダイアライザを通過する過程で透析液側に浸透することにより体外に除去される。従来、血中の尿素量は、採血することにより分析され、血中尿素窒素（Ｂｌｏｏｄ Ｕｒｅａ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ、以下「ＢＵＮ」と略記することがある。）値として評価されていた。 In the artificial dialysis medical treatment, a tubular hollow fiber assembly called a dialyzer made of a semipermeable membrane having an inner diameter of about 100 μm is used. Solutes such as urea present in the blood are removed from the body by permeating into the dialysate side while passing through the dialyzer. Conventionally, the amount of urea in blood has been analyzed by collecting blood, and has been evaluated as a value of blood urea nitrogen (hereinafter sometimes abbreviated as “BUN”).
尿素を含む試料溶液中の尿素濃度を測定する方法として、尿素と反応して発色する試薬を用い、その試薬の標準色と比較することにより尿素濃度を測定する比色法、尿素に特異的に働く酵素であるウレアーゼをガラスビーズの周囲に固定化し、尿素の加水分解反応に伴う反応熱を測定することにより尿素濃度を測定する酵素サーミスタ法、尿素と反応して化学発光を生じる酸化剤、例えば、次亜ハロゲン酸塩を用い、その化学発光（Ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下「ＣＬ」と略記することがある。）の強度から尿素濃度を測定する化学発光法等が知られている。 As a method for measuring the urea concentration in a sample solution containing urea, a colorimetric method that measures the urea concentration by using a reagent that develops color by reacting with urea and comparing it with the standard color of the reagent, specific to urea An enzyme thermistor method that measures urea concentration by immobilizing urease, which is a working enzyme, around glass beads and measuring the heat of reaction accompanying the hydrolysis reaction of urea, an oxidizing agent that reacts with urea to produce chemiluminescence, for example A chemiluminescence method for measuring urea concentration based on the intensity of chemiluminescence (hereinafter sometimes abbreviated as “CL”) using hypohalite is known.
比色法では、尿素と反応して変色する試薬の調製に手間がかかり、測定誤差の原因の一つにもなるとともに、測定が終わるまでに時間がかかってしまう問題があった。また、経時的に濃度変化をモニタリングをするには不向きであった。 In the colorimetric method, there is a problem in that it takes time to prepare a reagent that changes color by reacting with urea, which is one of the causes of measurement errors and that it takes time to complete the measurement. In addition, it is not suitable for monitoring the concentration change over time.
酵素サーミスタ法では、測定を繰り返すごとに酵素が劣化し、酵素の経時変化が大きく、長期間安定して測定することが困難であった。尿素濃度のモニタリングに用いることはできるが、複数回の測定に用いるには精度的に問題があった。 In the enzyme thermistor method, the enzyme deteriorates each time the measurement is repeated, the change with time of the enzyme is large, and it is difficult to measure stably for a long period of time. Although it can be used for monitoring the urea concentration, there is a problem in accuracy when used for multiple measurements.
化学発光は、尿素と次亜ハロゲン酸イオンが反応する過程で生成される励起窒素が基底状態に戻る際に生じるとされている（非特許文献１）。また、化学発光を生じさせるための反応容器として流通式反応容器や攪拌槽式反応容器等が知られているが、以下のような問題点があった。 Chemiluminescence is said to occur when excited nitrogen generated in the process of urea and hypohalite ion reaction returns to the ground state (Non-patent Document 1). Further, as a reaction vessel for generating chemiluminescence, a flow-type reaction vessel, a stirring vessel type reaction vessel, and the like are known, but there are the following problems.
化学発光計測装置として流通式反応容器を用いた場合、均一な反応を生じさせるために狭い流通路を形成する精密加工が必要であり、化学発光を効率良く計測するためには流通路を渦巻き状などの複雑な形状に加工する必要がありコスト高となる場合があった。また反応液の粘度が高い場合や反応液に微粒子や高分子が含まれる場合には、長時間の計測により細い流通路が汚染されたり閉塞されるという問題点があった。更に反応容器内部のクリーニングのためには、別途クリーニング液を流通させる機構が必要であった。したがって多数のポンプやバルブが必要となるため周辺装置もコスト高となる場合があった。また、大量の反応液を混合することが困難であるため、化学発光量を増大させることが困難であった。 When a flow-type reaction vessel is used as a chemiluminescence measuring device, precise processing that forms a narrow flow path is necessary to produce a uniform reaction, and the flow path is spiral to efficiently measure chemiluminescence. In some cases, it was necessary to process into a complicated shape such as a high cost. In addition, when the viscosity of the reaction solution is high or when the reaction solution contains fine particles or polymer, there is a problem that a narrow flow path is contaminated or blocked by long-time measurement. Further, for cleaning the inside of the reaction vessel, a separate mechanism for circulating a cleaning liquid is required. Therefore, since a large number of pumps and valves are required, the peripheral device may be expensive. In addition, since it is difficult to mix a large amount of reaction solution, it is difficult to increase the amount of chemiluminescence.
一方、化学発光計測装置として攪拌槽式反応容器を用いた場合、複数の反応液をポンプに導入するためにポンプ及びバルブが複数必要であり、反応容器内の液体を均一に攪拌するためには攪拌装置が必要であるため、周辺装置が複雑となりコスト高となる場合があった。回転水流による攪拌においては、均一化に時間がかかるとともに回転の乱れにより攪拌状態が変化して反応効率に影響を与えるため精度良く測定することが困難であった。特に、少量の反応液と大量の反応液を短時間で均一に混合することが困難であった。また攪拌装置の性能が経時変化しやすく長期間安定して用いることができない場合もあった。 On the other hand, when a stirring vessel type reaction vessel is used as a chemiluminescence measuring device, a plurality of pumps and valves are required to introduce a plurality of reaction liquids into the pump, and in order to uniformly stir the liquid in the reaction vessel Since a stirrer is necessary, the peripheral device may be complicated and costly. In the stirring by the rotating water flow, it takes time for homogenization, and the stirring state changes due to the disturbance of the rotation and affects the reaction efficiency, so that it is difficult to measure accurately. In particular, it was difficult to uniformly mix a small amount of reaction solution and a large amount of reaction solution in a short time. In addition, the performance of the stirring device is likely to change over time and cannot be used stably for a long time.
経時変化が少なく、精度良く測定することができる分析装置としては、例えば、特開平９−２２９９２９号公報（特許文献１）に、試料中の特定成分を分析するための分析装置であって、試料を採取するためのサンプリング手段と、ピストンとその駆動機構を有するシリンジポンプと、前記シリンジポンプの頭部に設けたロータリーバルブと、試料と混合される試薬を貯蔵する試薬タンクと、前記シリンジポンプ及びロータリーバルブを制御する制御装置とを備え、ポンプ室にて試薬と混合した試料に対し、光の透過が可能となるように前記シリンジポンプの少なくとも一部に透明部を形成し、１対の投受光素子を前記透明部に取付けたことを特徴とする分析装置が記載されている。この分析装置によれば、ポンプ室内に吸引した試料、試薬に対して光の透過、受光が可能となり光学的に試料に含まれる特定成分を検出することができ、ポンプ室の内壁をピス卜ンに設けたパッキンが磨き上げるので汚れが付着することがなく精度が良く経時的劣化の非常に少ない分析装置を提供できるとされている。しかしながら、例えば、尿素と次亜ハロゲン酸イオンとの反応のように化学発光を検出する場合、特に化学発光時間が非常に短い場合には、必ずしも再現性良く測定できず改善が求められていた。 As an analyzer that can be measured accurately with little change over time, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-229929 (Patent Document 1) is an analyzer for analyzing a specific component in a sample. Sampling means for collecting the sample, a syringe pump having a piston and its drive mechanism, a rotary valve provided at the head of the syringe pump, a reagent tank for storing a reagent mixed with the sample, the syringe pump, A control device for controlling the rotary valve, and a transparent part is formed in at least a part of the syringe pump so that light can be transmitted to the sample mixed with the reagent in the pump chamber, and a pair of An analyzer is described in which a light receiving element is attached to the transparent part. According to this analyzer, it is possible to transmit and receive light with respect to the sample and the reagent sucked into the pump chamber, and optically detect a specific component contained in the sample. Since the packing provided on the surface is polished, dirt is not attached, and it is said that it is possible to provide an analyzer with high accuracy and very little deterioration with time. However, for example, when chemiluminescence is detected as in the reaction between urea and hypohalite ions, especially when the chemiluminescence time is very short, measurement cannot be performed with good reproducibility, and improvement has been demanded.
更に、化学発光法は、試料溶液の濃度をリアルタイムで測定することが可能であるため、試料溶液が尿素を含む試料溶液である場合には、人工透析医療において透析治療の終了すべきタイミングを知る手段として用いることができる。例えば、非特許文献２では、ＢＵＮ値を知る目安として、透析廃液中の尿素濃度を測定することが記載されている。具体的には、透析廃液中の尿素と、次亜臭素酸ナトリウムとが反応することにより生じた化学発光を測定することで、尿素濃度の測定を行う方法について記載されている。しかしながら、化学発光効率や再現性が必ずしも良好ではなく改善が求められていた。 Furthermore, since the chemiluminescence method can measure the concentration of the sample solution in real time, when the sample solution is a sample solution containing urea, the timing of dialysis treatment termination in artificial dialysis medical care is known. It can be used as a means. For example, Non-Patent Document 2 describes measuring the urea concentration in the dialysis waste liquid as a guide for knowing the BUN value. Specifically, it describes a method for measuring urea concentration by measuring chemiluminescence generated by the reaction of urea in dialysis waste liquid with sodium hypobromite. However, chemiluminescence efficiency and reproducibility are not always good, and improvements have been demanded.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ピストンが移動することにより、他方の溶液による噴流によってシリンダー内に乱流を発生させて試料溶液と反応剤溶液とを短時間で均一化することができ、発光効率が高く再現性の良い化学発光測定方法を提供することを目的とするものである。また、そのような測定方法の好適な用途を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem. When the piston moves, a turbulent flow is generated in the cylinder by the jet of the other solution, so that the sample solution and the reactant solution are made uniform in a short time. It is an object of the present invention to provide a chemiluminescence measurement method that can be converted to a light-emitting layer with high luminous efficiency and good reproducibility. Moreover, it aims at providing the suitable use of such a measuring method.
上記課題は、シリンダー内で生じた化学発光を計測することにより間接的に尿素を含む試料溶液の濃度を定量する方法であって、シリンダー内でピストンを移動させることにより尿素を含む試料溶液又は次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液の一方をシリンダー内に吸入し、続いて吸入する際の噴流の平均流速が２００ｍｍ／ｓ以上となるように他方の溶液を吸入し、他方の溶液による噴流によってシリンダー内に乱流を発生させて尿素を含む試料溶液と次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液とを均一に混合させることにより生じた化学発光を計測することを特徴とする尿素濃度測定方法を提供することによって解決される。 The above-described problem is a method of indirectly quantifying the concentration of a sample solution containing urea by measuring chemiluminescence generated in the cylinder, and the sample solution containing urea or the next solution by moving a piston in the cylinder. One of the reactant solutions containing halite ions is sucked into the cylinder, and then the other solution is sucked so that the average flow velocity of the jet at the time of sucking becomes 200 mm / s or more, and the jet of the other solution A urea concentration measurement method characterized by measuring chemiluminescence generated by uniformly mixing a sample solution containing urea and a reagent solution containing hypohalite ions by generating turbulent flow in a cylinder It is solved by providing.
このとき、尿素を含む試料溶液を吸入してから次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液を吸入して混合させることが好適であり、尿素を含む試料溶液及び次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液を切替バルブにより別々にシリンダー内に吸入することが好適である。また、尿素を含む試料溶液が透析廃液であることが好適である。 In this case, it is preferred to be mixed by suction the reaction solution containing hypohalous acid ion after inhalation a sample solution containing urea, the reactants containing the sample solution and hypohalite ions containing urea It is preferred to draw the solution separately into the cylinder by means of a switching valve . Also, Ru preferably der that sample solution containing urea is dialyzed waste.
更に上記課題は、ピストンとシリンダーと試料溶液供給部と反応剤溶液供給部と光検出器とを備え、シリンダー内で生じた化学発光を計測する尿素濃度測定装置であって、
シリンダーと試料溶液供給部とが試料溶液供給弁を有する配管で接続され、該配管とシリンダーとの境界部に試料溶液噴出口を有し、
シリンダーと反応剤溶液供給部とが反応剤溶液供給弁を有する配管で接続され、該配管とシリンダーとの境界部に反応剤溶液噴出口を有し、
シリンダーの少なくとも一部が透明部を有して該透明部の外側に光検出器が配置され、
シリンダー内でピストンを移動させることにより尿素を含む試料溶液又は次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液の一方をシリンダー内に吸入し、続いて他方の溶液を吸入し、他方の溶液による平均流速が２００ｍｍ／ｓ以上の噴流によってシリンダー内に乱流を発生させて尿素を含む試料溶液と次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液とを均一に混合させることにより生じた化学発光を計測することにより間接的に尿素を含む試料溶液の尿素濃度を定量することを特徴とする尿度濃度測定装置を提供することによっても解決される。
Furthermore, the above-described problem is a urea concentration measuring device that includes a piston, a cylinder, a sample solution supply unit, a reactant solution supply unit, and a photodetector, and measures chemiluminescence generated in the cylinder,
The cylinder and the sample solution supply unit are connected by a pipe having a sample solution supply valve, and have a sample solution jet at the boundary between the pipe and the cylinder,
The cylinder and the reactant solution supply part are connected by a pipe having a reagent solution supply valve, and have a reagent solution jet at the boundary between the pipe and the cylinder,
At least a part of the cylinder has a transparent portion, and a photodetector is disposed outside the transparent portion;
One reactant solution containing the sample solution or hypohalite ions containing urea by moving the piston inhaled into the cylinder in the cylinder, followed by inhalation of the other solution, the average flow velocity by the other solution Indirect by measuring the chemiluminescence generated by generating a turbulent flow in the cylinder with a jet of 200 mm / s or more and uniformly mixing the sample solution containing urea and the reactant solution containing hypohalite ions. It is also solved by providing a urinary concentration measuring device characterized by quantitatively determining the urea concentration of a sample solution containing urea .
このとき、シリンダーの側面に反射材が設けられてなることが好適であり、シリンダーの、ピストンと対向する位置に透明部が配置され、該透明部の外側に光検出器が配置されてなることが好適である。また、試料溶液供給弁と反応剤溶液供給弁を兼ねる三方弁を有し、三方弁とシリンダーが１本の配管で接続されてなることが好適であり、シリンダーの断面積と前記他方の溶液を吸入する際の噴出口の断面積との比（シリンダーの断面積／噴出口の断面積）が２以上であることも好適である。 At this time, it is preferable that a reflecting material is provided on the side surface of the cylinder, a transparent portion is disposed at a position of the cylinder facing the piston, and a photodetector is disposed outside the transparent portion. Is preferred. In addition, it is preferable to have a three-way valve that doubles as a sample solution supply valve and a reactant solution supply valve, and the three-way valve and the cylinder are connected by a single pipe. It is also preferable that the ratio of the cross-sectional area of the jet port during suction (the cross-sectional area of the cylinder / the cross-sectional area of the jet port) is 2 or more .
また、上記尿度濃度測定装置により透析廃液中の尿素濃度を測定することを特徴とする人工透析装置が本発明の好適な実施態様である。 Further, an artificial dialysis apparatus characterized in that the urea concentration in the dialysis waste liquid is measured by the urinary concentration measuring apparatus is a preferred embodiment of the present invention.
本発明の化学発光測定方法は、ピストンが移動することにより、他方の溶液による噴流によってシリンダー内に乱流が発生して試料溶液と反応剤溶液とが極めて短時間で均一化されるため、最初にシリンダー内に吸入した一方の溶液と、その後に吸入した他方の溶液の濃度分布が、他方の溶液を吸入している間、常に空間的に一様に維持されるので、発光効率が高く再現性の良い化学発光測定を行うことができる。特に、試料溶液と反応剤溶液の化学発光反応時間が１秒以下で反応速度が速い場合でも、空間的に一様で再現性の良い化学発光測定を行うことができる。また、試料溶液が尿素を含む試料溶液である場合、リアルタイムで尿素濃度を測定することができるため、透析時間の終了を知ることのできる人工透析装置として好適に用いることができる。 In the chemiluminescence measuring method of the present invention, since the piston moves, a turbulent flow is generated in the cylinder by the jet of the other solution, and the sample solution and the reactant solution are made uniform in a very short time. Since the concentration distribution of one solution sucked into the cylinder and the other solution sucked after that is always kept spatially uniform while the other solution is sucked, the luminous efficiency is highly reproducible. It is possible to perform chemiluminescence measurement with good characteristics. In particular, even when the chemiluminescence reaction time of the sample solution and the reagent solution is 1 second or less and the reaction rate is fast, it is possible to perform chemiluminescence measurement with spatial uniformity and good reproducibility. Further, when the sample solution is a sample solution containing urea, the urea concentration can be measured in real time, so that it can be suitably used as an artificial dialysis apparatus that can know the end of the dialysis time.
以下、図面を参照しながら本発明をより具体的に説明する。図１は、本発明で用いられる化学発光測定装置１の一例を示した模式図であり、ピストン３とシリンダー２と試料溶液供給部５と反応剤溶液供給部６と光検出器１４とを備えたものである。図１では、試料溶液供給部５が試料溶液供給弁と反応剤溶液供給弁を兼ねる三方弁１２と配管９で接続され、反応剤溶液供給部６が前記三方弁１２と配管１０で接続され、前記三方弁１２とシリンダー２が１本の配管１１で接続されている。また、シリンダー２の側面を覆うように反射材１６が設けられており、更に、シリンダー２の、ピストン３と対向する位置に透明部１５が配置され、該透明部１５の外側に光検出器１４が配置されている。電動シリンダー４によりピストン３がＯ点からＰ点まで移動すると試料溶液又は反応剤溶液の一方が試料溶液噴出口と反応剤溶液噴出口を兼ねる噴出口１３からシリンダー２内のＰ点まで吸入される。続いて三方弁１２を切り替えて電動シリンダー４によりピストン３がＰ点からＱ点まで移動すると、他方の溶液が前記噴出口１３からシリンダー２内に吸入され、他方の溶液による噴流によってシリンダー２内に乱流を発生させて試料溶液と反応剤溶液とが瞬時に均一に混合され化学発光が生じる。生じた化学発光は反射材１６で反射を繰り返し効率良く光検出器１４まで導かれてその発光量が測定される。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a chemiluminescence measuring apparatus 1 used in the present invention, which includes a piston 3, a cylinder 2, a sample solution supply unit 5, a reactant solution supply unit 6, and a photodetector 14. It is a thing. In FIG. 1, the sample solution supply unit 5 is connected to the sample solution supply valve and the reagent solution supply valve by a three-way valve 12 and a pipe 9, and the reactant solution supply unit 6 is connected to the three-way valve 12 and a pipe 10, The three-way valve 12 and the cylinder 2 are connected by a single pipe 11. Further, a reflective material 16 is provided so as to cover the side surface of the cylinder 2, and further, a transparent portion 15 is disposed at a position of the cylinder 2 facing the piston 3, and a photodetector 14 is provided outside the transparent portion 15. Is arranged. When the piston 3 moves from the O point to the P point by the electric cylinder 4, one of the sample solution and the reactant solution is sucked from the jet port 13 serving as the sample solution jet port and the reactant solution jet port to the P point in the cylinder 2. . Subsequently, when the three-way valve 12 is switched and the piston 3 is moved from the point P to the point Q by the electric cylinder 4, the other solution is sucked into the cylinder 2 from the jet port 13 and is injected into the cylinder 2 by the jet flow of the other solution. A turbulent flow is generated, and the sample solution and the reactant solution are instantaneously and uniformly mixed to generate chemiluminescence. The generated chemiluminescence is repeatedly reflected by the reflector 16 and efficiently guided to the photodetector 14 and the amount of luminescence is measured.
本発明の化学発光測定装置１は、ピストン３とシリンダー２と試料溶液供給部５と反応剤溶液供給部６と光検出器１４とを備えたものである。本発明で用いられるピストン３は、シリンダー２内に設置され、ピストン３がシリンダー２内を移動することにより試料溶液及び反応剤溶液が噴出口１３からシリンダー２内に吸入される。本発明ではシリンダー２内をピストン３が往復移動するため、シリンダー２の内壁をクリーニングすることができるため好ましい。ピストン３の移動はバネとダンパーを用いた機械的手段で行ってもよいし、電動シリンダー４のような自動制御手段により行ってもよく、シリンダー２内に一定量の試料溶液又は反応剤溶液を化学発光の反応速度に応じた最適な一定速度で精度良く吸入する観点から、ピストン３に電動シリンダー４のような自動制御手段が備えられていることが好ましい。このように、電動シリンダー４のような自動制御手段を備えることにより、例えば、最適な乱流を発生させるために、液体の粘度や噴出口１３の形状等を考慮し、最適なピストン３の移動速度を自動制御して、最大の発光効率を得ることができる。また、試料溶液又は反応剤溶液を精度良く吸入するために、ピストン３のストロークを長くすることも好ましく、このことにより再現性の良い化学発光が得られる。 The chemiluminescence measuring apparatus 1 of the present invention includes a piston 3, a cylinder 2, a sample solution supply unit 5, a reactant solution supply unit 6, and a photodetector 14. The piston 3 used in the present invention is installed in the cylinder 2, and the sample solution and the reactant solution are sucked into the cylinder 2 from the jet nozzle 13 by moving the piston 3 in the cylinder 2. In the present invention, since the piston 3 reciprocates in the cylinder 2, it is preferable because the inner wall of the cylinder 2 can be cleaned. The movement of the piston 3 may be performed by mechanical means using a spring and a damper, or may be performed by automatic control means such as an electric cylinder 4, and a fixed amount of sample solution or reactant solution is placed in the cylinder 2. It is preferable that the piston 3 is provided with an automatic control means such as the electric cylinder 4 from the viewpoint of accurately sucking at an optimum constant speed according to the reaction rate of chemiluminescence. Thus, by providing automatic control means such as the electric cylinder 4, for example, in order to generate an optimum turbulent flow, the optimum movement of the piston 3 is considered in consideration of the viscosity of the liquid, the shape of the jet 13 and the like. The maximum luminous efficiency can be obtained by automatically controlling the speed. In order to aspirate the sample solution or the reagent solution with high accuracy, it is also preferable to lengthen the stroke of the piston 3, thereby obtaining chemiluminescence with good reproducibility.
本発明で用いられるシリンダー２としては、可変容量型反応容器であれば円筒型の容器であっても角型の筒状容器であってもよく、攪拌効率が良好である観点から、円筒型の容器が用いられる。本発明で用いられるシリンダー２には、試料溶液及び反応剤溶液が吸入される噴出口１３が設けられているが、ピストン３の移動により試料溶液又は反応剤溶液を吸入する際に混入した気泡や反応後の廃液を完全に排出するためには、ピストン３と対向する位置であるシリンダー２の先端部に噴出口１３が設けられていることが好ましい。更にこの先端部がシリンダー２の鉛直上方に位置するようにシリンダー２を配置することがより好ましく、このことによりシリンダー２内に混入した気泡をより完全に排出することができる。また、噴出口１３は複数であってもよく、特に強い乱流を発生させるための突出部を噴出口１３の部分に設けてもよい。また、噴出口１３から試料溶液又は反応剤溶液をシリンダー２内に吸入する際に乱流を発生させるとともに、反応後の廃液をシリンダー２内から完全に排出させるためには、シリンダー２先端部は傾斜が小さい形状、すなわちシリンダー２先端部の傾斜角度が一定以上であることが好ましい。ここで、傾斜角度は、シリンダー２の軸となす角度を表しており、シリンダー２先端部の傾斜角度が３０度未満の場合、シリンダー２内全域に乱流を発生させることが困難となるおそれがあり、傾斜角度は４５度以上であることが好ましく、６０度以上であることがより好ましい。 The cylinder 2 used in the present invention may be a cylindrical container or a square cylindrical container as long as it is a variable capacity reaction container. From the viewpoint of good stirring efficiency, the cylinder 2 A container is used. The cylinder 2 used in the present invention is provided with a jet port 13 through which the sample solution and the reagent solution are sucked. However, air bubbles mixed when the sample solution or the reagent solution is sucked by the movement of the piston 3 are removed. In order to completely discharge the waste liquid after the reaction, it is preferable that a jet port 13 is provided at the tip of the cylinder 2 which is a position facing the piston 3. Furthermore, it is more preferable to dispose the cylinder 2 so that the tip portion is positioned vertically above the cylinder 2, whereby the air bubbles mixed in the cylinder 2 can be discharged more completely. Moreover, the jet nozzle 13 may be plural, and a protrusion for generating a particularly strong turbulent flow may be provided in the jet nozzle 13. Further, in order to generate a turbulent flow when the sample solution or the reactant solution is sucked into the cylinder 2 from the jet nozzle 13 and to completely discharge the waste liquid after the reaction from the cylinder 2, the tip of the cylinder 2 is It is preferable that the inclination is small, that is, the inclination angle of the tip end portion of the cylinder 2 is a certain value or more. Here, the inclination angle represents an angle formed with the axis of the cylinder 2. If the inclination angle of the tip of the cylinder 2 is less than 30 degrees, it may be difficult to generate turbulent flow in the entire area of the cylinder 2. The inclination angle is preferably 45 degrees or more, and more preferably 60 degrees or more.
本発明で用いられる試料溶液供給部５としては、試料溶液の供給が可能であれば特に限定されず、例えば、試料溶液が一定量満たされたタンク等が挙げられる。試料溶液の濃度測定をリアルタイムで行う観点からは、試料溶液供給部５が随時新たな試料溶液を供給できる手段を備えていることが好ましい。このような試料溶液供給部５としては、試料溶液を直接サンプリングする手段を備えたものであってもよいし、試料溶液供給部５が、外部から試料溶液を導入する導入口７と試料溶液を外部へ排出する排出口８とを備え、導入口７と排出口８を通じて試料溶液を試料溶液供給部５の内部と外部との間で流通させる手段を備えていてもよい。特に、試料溶液供給部５が試料溶液を流通させる手段を有する場合、シリンダー２内や配管などを試料溶液や反応剤溶液で洗浄した後の廃液や、試料溶液と反応剤溶液との反応後の廃液などを試料溶液供給部５へ流入させても試料溶液の流通により廃液が排出口８から排出されるため好ましい。また、本発明で用いられる反応剤溶液供給部６としては、反応剤溶液の供給が可能であれば特に限定されず、例えば、反応剤溶液が一定量満たされたタンク等が挙げられる。本発明では、反応後の廃液や未反応の廃液などが排出されるたびに配管等の内部がクリーニングされるので閉塞したり内壁に汚染が蓄積することがないため好ましく、特に、反応剤溶液が強い酸化性溶液である場合はクリーニングの効果が大きいため好ましい。 The sample solution supply unit 5 used in the present invention is not particularly limited as long as the sample solution can be supplied, and examples thereof include a tank filled with a certain amount of the sample solution. From the viewpoint of measuring the concentration of the sample solution in real time, it is preferable that the sample solution supply unit 5 includes a means capable of supplying a new sample solution at any time. Such a sample solution supply unit 5 may be provided with means for directly sampling a sample solution, or the sample solution supply unit 5 may introduce an inlet 7 for introducing a sample solution from the outside and the sample solution. A discharge port 8 for discharging to the outside may be provided, and a means for flowing the sample solution between the inside and the outside of the sample solution supply unit 5 through the introduction port 7 and the discharge port 8 may be provided. In particular, when the sample solution supply unit 5 has a means for circulating the sample solution, the waste liquid after the inside of the cylinder 2 or the piping is washed with the sample solution or the reactant solution, or after the reaction between the sample solution and the reactant solution. Even if waste liquid or the like is allowed to flow into the sample solution supply unit 5, it is preferable because the waste liquid is discharged from the discharge port 8 by the flow of the sample solution. In addition, the reactant solution supply unit 6 used in the present invention is not particularly limited as long as the reactant solution can be supplied, and examples thereof include a tank filled with a certain amount of the reactant solution. In the present invention, since the interior of the piping and the like is cleaned every time the waste liquid after reaction or unreacted waste liquid is discharged, it is preferable that the inner wall is not clogged or accumulated, and in particular, the reactant solution is used. A strong oxidizing solution is preferable because the cleaning effect is great.
本発明の化学発光測定装置１は、シリンダー２と試料溶液供給部５とが試料溶液供給弁を有する配管９、１１で接続され、該配管１１とシリンダー２との境界部に試料溶液の噴出口１３を有し、シリンダー２と反応剤溶液供給部６とが反応剤溶液供給弁を有する配管１０で接続され、該配管１０とシリンダー２との境界部に反応剤溶液の噴出口１３を有するものである。このように、シリンダー２と試料溶液供給部５とが試料溶液供給弁を有する配管９で接続されているため、ピストン３の移動により試料溶液の噴出口１３からシリンダー２内に試料溶液が吸入される。同様に、シリンダー２と反応剤溶液供給部６とが反応剤溶液供給弁を有する配管１０で接続されているためピストン３の移動により反応剤溶液の噴出口１３からシリンダー２内に反応剤溶液が吸入される。 In the chemiluminescence measuring apparatus 1 of the present invention, a cylinder 2 and a sample solution supply unit 5 are connected by pipes 9 and 11 having a sample solution supply valve, and a sample solution spout is provided at the boundary between the pipe 11 and the cylinder 2. 13, the cylinder 2 and the reactant solution supply unit 6 are connected by a pipe 10 having a reagent solution supply valve, and have a reactant solution jet 13 at the boundary between the pipe 10 and the cylinder 2. It is. Thus, since the cylinder 2 and the sample solution supply unit 5 are connected by the pipe 9 having the sample solution supply valve, the sample solution is sucked into the cylinder 2 from the sample solution jet 13 by the movement of the piston 3. The Similarly, since the cylinder 2 and the reactant solution supply unit 6 are connected by a pipe 10 having a reactant solution supply valve, the reactant solution is brought into the cylinder 2 from the reactant solution jet 13 by the movement of the piston 3. Inhaled.
本発明の化学発光測定装置１には、シリンダー２と試料溶液供給部５とが接続された配管９、１１に試料溶液供給弁を有し、シリンダー２と反応剤溶液とが接続された配管１０、１１に反応剤溶液供給弁を有するため、弁の開閉によりシリンダー２内への試料溶液及び反応剤溶液の吸入を制御することができる。ここで、試料溶液及び反応剤溶液がシリンダー２内に同時に吸入されないように制御するためには、試料溶液供給弁及び反応剤溶液供給弁をそれぞれの配管に設けてもよいし、切替バルブを設けて試料溶液及び反応剤溶液を別々にシリンダー２内に吸入させてもよい。試料溶液供給弁及び反応剤溶液供給弁の設置箇所や個数については特に限定されないが、図１に示されるように試料溶液供給弁と反応剤溶液供給弁を兼ねる三方弁１２のような切替バルブを設けて三方弁１２とシリンダー２が１本の配管１１で接続されるようにすることが好ましい。このことにより装置構成が複雑とならず、コスト面での利点も有する。 The chemiluminescence measuring apparatus 1 of the present invention has a sample solution supply valve in pipes 9 and 11 to which a cylinder 2 and a sample solution supply unit 5 are connected, and a pipe 10 to which the cylinder 2 and a reactant solution are connected. , 11 has a reactant solution supply valve, so that the intake of the sample solution and the reactant solution into the cylinder 2 can be controlled by opening and closing the valve. Here, in order to control the sample solution and the reagent solution not to be simultaneously sucked into the cylinder 2, the sample solution supply valve and the reagent solution supply valve may be provided in each pipe, or a switching valve may be provided. Thus, the sample solution and the reactant solution may be separately sucked into the cylinder 2. The location and number of the sample solution supply valve and the reagent solution supply valve are not particularly limited, but a switching valve such as a three-way valve 12 serving as the sample solution supply valve and the reagent solution supply valve as shown in FIG. It is preferable that the three-way valve 12 and the cylinder 2 be connected by a single pipe 11. This does not complicate the apparatus configuration and has an advantage in terms of cost.
本発明の化学発光測定方法は、シリンダー２内でピストン３を移動させることにより試料溶液又は反応剤溶液の一方をシリンダー２内に吸入し、続いて他方の溶液を吸入し、他方の溶液による噴流によってシリンダー２内に乱流を発生させて試料溶液と反応剤溶液とを均一に混合させることにより生じた化学発光を計測することを特徴とする。本発明のように、他方の溶液による噴流によってシリンダー２内に乱流を発生させることにより、試料溶液と反応剤溶液とが急激に混合されて短時間で均一化するため、生じた化学発光強度を測定する際の発光強度の揺らぎが減少してＳ／Ｎ比が向上し、その結果、化学発光強度の測定の再現性が良好となる。また、試料溶液と反応剤溶液の液量が著しく異なる場合であっても、試料溶液と反応剤溶液とが乱流により急激に混合されて短時間で均一化され、ピストン３が移動している間は溶液全体が一様に混合撹拌されて最大の発光効率が得られるので好ましく、特に化学反応速度が速い場合であっても混合速度による揺らぎの影響を受けない利点を有する。化学発光を生じる化学反応は、その反応のメカニズムが完全に明らかになっていない場合も多く、反応条件によって副反応の進行状況も異なり、反応条件に応じた特定の時間で混合攪拌して均一化するためのピストン３の移動速度を選択することが再現性の良いデータを得るために重要である。 In the chemiluminescence measuring method of the present invention, one of the sample solution and the reactant solution is sucked into the cylinder 2 by moving the piston 3 in the cylinder 2, and then the other solution is sucked and jetted by the other solution. By measuring the chemiluminescence generated by generating a turbulent flow in the cylinder 2 and mixing the sample solution and the reactant solution uniformly. Since the turbulent flow is generated in the cylinder 2 by the jet of the other solution as in the present invention, the sample solution and the reagent solution are rapidly mixed and homogenized in a short time. The fluctuation of the emission intensity when measuring is reduced and the S / N ratio is improved. As a result, the reproducibility of the measurement of the chemiluminescence intensity is improved. Even if the sample solution and the reactant solution are remarkably different in volume, the sample solution and the reactant solution are rapidly mixed by turbulent flow and uniformized in a short time, and the piston 3 moves. In the meantime, the entire solution is uniformly mixed and stirred so that the maximum luminous efficiency can be obtained, and it has an advantage that it is not affected by fluctuations caused by the mixing speed even when the chemical reaction speed is high. The chemical reaction that produces chemiluminescence is often not fully understood, and the progress of side reactions varies depending on the reaction conditions. Mixing and stirring at a specific time according to the reaction conditions makes it uniform. It is important to select the moving speed of the piston 3 for obtaining data with good reproducibility.
シリンダー２内でどの程度乱流が発生しているかは必ずしも明らかではないが、ピストン３が刻々と移動するとともに後から吸入される溶液による噴流によってシリンダー２内に乱流が発生するので、シリンダー２内の全域が速やかに乱流状態になることができ、その結果、試料溶液と反応剤溶液とが短時間で均一化されると共に、ピストン３が移動している間は一様に混合撹拌されると考えられる。このとき、乱流により瞬時に急激な混合が生じるため均一化の速度は温度に依存しないと考えられる。また、温度変化に由来する溶液の粘度の変化の影響を受けにくいため再現性の良い化学発光が得られる。本発明者らは、ピストン３を移動させてシリンダー２内にインクを吸入し、続いて、後から吸入される溶液として水を吸入した場合に、ピストン３の移動とともに乱流が発生してシリンダー２内全体に一様に広がり、インクの濃度むらが観測されなかったことを確認している。また、化学発光の反応速度を２次元のフォトンカウンティング装置を用いて計測し、その速度が試料溶液と反応剤溶液の混合均一化の速度で律速されることを確認している。本発明では、後から吸入される溶液をシリンダー２内に吸入する際に乱流を発生させることにより先に吸入される溶液と混合することが重要であり、この観点から、先に吸入される溶液をシリンダー２内に吸入する際に、乱流を発生させるように吸入することは必ずしも必要ではない。 It is not always clear how much turbulent flow is generated in the cylinder 2, but turbulent flow is generated in the cylinder 2 by the jet of the solution sucked after the piston 3 is moved every moment. As a result, the sample solution and the reactant solution can be homogenized in a short time and mixed and stirred uniformly while the piston 3 is moving. It is thought. At this time, since rapid mixing occurs instantaneously due to turbulent flow, the speed of homogenization is considered not to depend on temperature. In addition, chemiluminescence with good reproducibility can be obtained because it is hardly affected by the change in the viscosity of the solution due to the temperature change. The present inventors have moved the piston 3 to suck ink into the cylinder 2, and then, when water is sucked as a solution to be sucked later, a turbulent flow is generated as the piston 3 moves, and the cylinder It was confirmed that the ink spread evenly throughout 2 and no ink density unevenness was observed. Moreover, the reaction rate of chemiluminescence is measured using a two-dimensional photon counting device, and it is confirmed that the rate is controlled by the rate of mixing and homogenizing the sample solution and the reactant solution. In the present invention, it is important to mix a solution to be sucked later with the previously sucked solution by generating a turbulent flow when sucked into the cylinder 2, and from this point of view, it is sucked first. When the solution is sucked into the cylinder 2, it is not always necessary to suck it so as to generate a turbulent flow.
本発明の化学発光測定方法では、試料溶液を吸入してから反応剤溶液を吸入して混合させてもよいし、反応剤溶液を吸入してから試料溶液を吸入して混合させてもよいが、混合効率の向上が発光効率の向上をもたらすという観点から、ピストン３に吸入する試料溶液と反応剤溶液の量が異なる場合には、どちらか一方の少量溶液を吸入してから他方の多量溶液を吸入して混合させることが好ましい。試料溶液と反応剤溶液のいずれかを少量とするかは、試料溶液の測定濃度範囲と、当該化学発光反応における化学量論比に応じて選択する。試料溶液が尿素を含む試料溶液、特に透析廃液である場合は、少量の反応剤溶液を先に吸入すると試料溶液と反応剤溶液との化学発光反応における化学量論比が合わなくなるおそれがあり、試料溶液を吸入してから反応剤溶液を吸入して混合させることが好ましい。また、再現性の良い化学発光測定を行うために試料溶液でシリンダー２内や配管内を洗浄した場合は、そのまま試料溶液を先に吸入してから反応剤溶液を吸入して試料溶液と反応剤溶液を混合させることが好ましい。 In the chemiluminescence measurement method of the present invention, the sample solution may be inhaled and then the reactant solution may be inhaled and mixed, or the reagent solution may be inhaled and then the sample solution may be inhaled and mixed. From the viewpoint that the improvement of the mixing efficiency leads to the improvement of the luminous efficiency, when the amount of the sample solution sucked into the piston 3 and the amount of the reactant solution are different, one of the small solutions is sucked before the other large solution. Is preferably mixed by inhalation. Whether to use a small amount of the sample solution or the reactant solution is selected according to the measured concentration range of the sample solution and the stoichiometric ratio in the chemiluminescence reaction. If the sample solution is a sample solution containing urea, particularly dialysis waste liquid, if a small amount of the reagent solution is sucked first, the stoichiometric ratio in the chemiluminescence reaction between the sample solution and the reagent solution may not match, It is preferable that the sample solution is inhaled and then the reactant solution is inhaled and mixed. In addition, in order to perform chemiluminescence measurement with good reproducibility, when the inside of the cylinder 2 or the pipe is cleaned with the sample solution, the sample solution is first sucked as it is, and then the reactant solution is sucked into the sample solution and the reactant. It is preferable to mix the solutions.
本発明の化学発光測定方法において、後から吸入される溶液を吸入する際の噴流の平均流速が１０ｍｍ／ｓ以上であることが好ましい。噴流の平均流速が１０ｍｍ／ｓ以上であることにより、後から吸入される溶液による噴流によってシリンダー２内に乱流が発生して試料溶液と反応剤溶液との混合により生じた化学発光の再現性が高くなるため好ましい。噴流の平均流速が１０ｍｍ／ｓ未満の場合、シリンダー２内に乱流と層流が混在して試料溶液と反応剤溶液との混合により生じる化学発光の再現性が低下するおそれがあり、噴流の平均流速は５０ｍｍ／ｓ以上であることがより好ましく、２００ｍｍ／ｓ以上であることが更に好ましい。一方、噴流の平均流速が速いほど、シリンダー２内で激しい乱流が発生するため、試料溶液と反応剤溶液とがより短時間で均一化すると考えられるが、噴流の平均流速は、通常、５０００ｍｍ／ｓ以下である。化学発光反応が終了するよりも早く、ピストン３の移動が終了する場合には、発光効率と発光量の再現性が低下するので、反応条件に応じて最適なピストン３の移動速度を決定することが必要である。 In the chemiluminescence measuring method of the present invention, it is preferable that the average flow velocity of the jet flow when inhaling the solution to be inhaled later is 10 mm / s or more. When the average flow velocity of the jet is 10 mm / s or more, the reproducibility of the chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reagent solution due to the turbulent flow generated in the cylinder 2 by the jet flow caused by the solution sucked later. Is preferable because of high. When the average flow velocity of the jet is less than 10 mm / s, turbulent flow and laminar flow are mixed in the cylinder 2 and the reproducibility of chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reactant solution may be reduced. The average flow rate is more preferably 50 mm / s or more, and further preferably 200 mm / s or more. On the other hand, the faster the average flow velocity of the jet, the more intense turbulent flow is generated in the cylinder 2, so that it is considered that the sample solution and the reactant solution become uniform in a shorter time, but the average flow velocity of the jet is usually 5000 mm. / S or less. When the movement of the piston 3 is completed earlier than the end of the chemiluminescence reaction, the reproducibility of the light emission efficiency and the amount of light emission is reduced, so the optimum moving speed of the piston 3 is determined according to the reaction conditions. is necessary.
本発明の化学発光装置において、シリンダー２の断面積と前記他方の溶液を吸入する際の噴出口１３の断面積との比（シリンダー２の断面積／噴出口１３の断面積）が２以上であることが好ましい。このことにより、他方の溶液を吸入した際にシリンダー２内に乱流が発生して試料溶液と反応剤溶液との混合により生じた化学発光の再現性が高くなるため好ましい。前記断面積比が２未満の場合、シリンダー２内に乱流と層流が混在して試料溶液と反応剤溶液との混合により生じる化学発光の再現性が低下するおそれがある。断面積比は、３以上であることがより好ましく、５以上であることが更に好ましく、１０以上であることが特に好ましい。一方、断面積比は、通常、１０００以下である。 In the chemiluminescent device of the present invention, the ratio of the cross-sectional area of the cylinder 2 to the cross-sectional area of the jet outlet 13 when sucking the other solution (the cross-sectional area of the cylinder 2 / the cross-sectional area of the jet outlet 13) is 2 or more. Preferably there is. This is preferable because turbulent flow is generated in the cylinder 2 when the other solution is sucked, and the reproducibility of chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reactant solution is increased. When the cross-sectional area ratio is less than 2, turbulent flow and laminar flow are mixed in the cylinder 2 and the reproducibility of chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reactant solution may be reduced. The cross-sectional area ratio is more preferably 3 or more, further preferably 5 or more, and particularly preferably 10 or more. On the other hand, the cross-sectional area ratio is usually 1000 or less.
本発明の化学発光計測装置には、試料溶液と反応剤溶液との混合により生じた化学発光を計測するために、シリンダー２の少なくとも一部が透明部１５を有して該透明部１５の外側に光検出器１４が配置されている。この光検出器１４でシリンダー２内で試料溶液と反応剤溶液との混合により生じた化学発光がフォトンカウンティングされる。このように、光検出器１４を用いて化学発光強度を測定することにより、間接的に試料溶液の濃度を定量することができる。光検出器１４の配置については特に限定されず、シリンダー２の側面に配置してもよいが、図１に示されるように、シリンダー２の、ピストン３と対向する位置に透明部１５が配置され、該透明部１５の外側に光検出器１４が配置されてなることが好ましく、化学発光強度を効率良く測定することができる。更に、本発明で用いられるシリンダー２の側面に反射材１６が設けられていることが好ましい。図１に示されるようにシリンダー２の側面に反射材１６を設けることにより、シリンダー２内で生じた化学発光がシリンダー２内の内壁で全反射し、反射材１６がライトガイド、すなわちシリンダー２自体が光導波管として機能する。このことにより、シリンダー２内で試料溶液と反応剤溶液との混合により生じた化学発光の大部分を光検知器に導くことができるため、より効率良く化学発光強度を測定できる。反射材１６はシリンダー２の内部に設けても、シリンダー２の外部に設けてもよいが、シリンダー２内でのピストン３の移動が円滑に行われる観点からは、透明なシリンダー２の外部に反射材１６を設けることが好ましい。 In the chemiluminescence measuring device of the present invention, at least a part of the cylinder 2 has a transparent portion 15 to measure the chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reactant solution, and the outside of the transparent portion 15. The photodetector 14 is disposed in the center. With this photodetector 14, chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reactant solution in the cylinder 2 is photon counted. Thus, the concentration of the sample solution can be indirectly quantified by measuring the chemiluminescence intensity using the photodetector 14. The arrangement of the photodetector 14 is not particularly limited, and may be arranged on the side surface of the cylinder 2, but as shown in FIG. 1, the transparent portion 15 is arranged on the cylinder 2 at a position facing the piston 3. The photodetector 14 is preferably arranged outside the transparent portion 15, and the chemiluminescence intensity can be measured efficiently. Furthermore, it is preferable that the reflective material 16 is provided on the side surface of the cylinder 2 used in the present invention. As shown in FIG. 1, by providing the reflecting material 16 on the side surface of the cylinder 2, the chemiluminescence generated in the cylinder 2 is totally reflected on the inner wall of the cylinder 2, and the reflecting material 16 is a light guide, that is, the cylinder 2 itself. Functions as an optical waveguide. As a result, most of the chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reagent solution in the cylinder 2 can be guided to the photodetector, so that the chemiluminescence intensity can be measured more efficiently. The reflective material 16 may be provided inside the cylinder 2 or outside the cylinder 2. However, from the viewpoint of smooth movement of the piston 3 within the cylinder 2, the reflective material 16 is reflected outside the transparent cylinder 2. It is preferable to provide the material 16.
本発明で用いられる試料溶液としては、反応剤溶液と混合することにより化学発光するものであれば特に限定されないが、尿素を含む試料溶液であることが好ましい。試料溶液が尿素を含む試料溶液である場合、本発明の化学発光測定装置１は、尿素濃度測定装置として種々の用途に好適に用いることができる。また、本発明で用いられる反応剤溶液としては、試料溶液と混合することにより化学発光するものであれば特に限定されないが、尿素、アミノ酸、タンパク質などを含む試料溶液と反応して化学発光するという観点から、反応剤溶液が次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液であることが好ましい。次亜ハロゲン酸イオンとしては特に限定されず、ＦＯ−、ＣｌＯ−、ＢｒＯ−、ＩＯ−等の次亜ハロゲン酸イオンが挙げられるが、次亜臭素酸イオン又は次亜塩素酸イオンから選択される少なくとも１種であることが好ましい。また、次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液は、次亜ハロゲン酸イオンを含む水溶液として予め調製されたものを装置に供給してもよいし、装置内でハロゲンイオンを含む水溶液を電気分解することにより供給してもよい。刺激性を有する次亜ハロゲン酸塩を直接ハンドリングしなくてもよい観点からは、ハロゲンイオンを含む水溶液を電気分解により供給することが好ましい。電気分解により次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液を供給する場合は、反応剤溶液供給部６に電解槽が設けられることが好ましい。 The sample solution used in the present invention is not particularly limited as long as it is chemiluminescent by mixing with the reactant solution, but is preferably a sample solution containing urea. When the sample solution is a sample solution containing urea, the chemiluminescence measuring device 1 of the present invention can be suitably used for various applications as a urea concentration measuring device. In addition, the reagent solution used in the present invention is not particularly limited as long as it is chemiluminescent when mixed with the sample solution, but it reacts with the sample solution containing urea, amino acid, protein, etc. to emit chemiluminescence. From the viewpoint, the reactant solution is preferably a reactant solution containing hypohalite ions. The hypohalite ion is not particularly limited, and examples thereof include hypohalite ions such as FO − , ClO − , BrO − and IO −, and are selected from hypobromite ions or hypochlorite ions. It is preferable that there is at least one. The reactant solution containing hypohalite ions may be supplied to the apparatus in advance as an aqueous solution containing hypohalite ions, or the aqueous solution containing halogen ions is electrolyzed in the apparatus. You may supply by. From the viewpoint that the hypohalite having irritation does not have to be handled directly, it is preferable to supply an aqueous solution containing halogen ions by electrolysis. When supplying the reactant solution containing hypohalite ions by electrolysis, the reactant solution supply unit 6 is preferably provided with an electrolytic cell.
本発明で用いられる試料溶液が透析廃液である場合、透析廃液中の尿素濃度を測定することを特徴とする人工透析装置として好適に用いることができる。特に、リアルタイムで尿素濃度を測定することができるため、透析治療の終了すべきタイミングを知ることのできる人工透析装置として好適に用いることができる。 When the sample solution used in the present invention is a dialysis waste liquid, it can be suitably used as an artificial dialysis apparatus characterized by measuring the urea concentration in the dialysis waste liquid. In particular, since the urea concentration can be measured in real time, it can be suitably used as an artificial dialysis apparatus that can know the timing at which dialysis treatment should be terminated.
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
実施例１
図１に示される化学発光測定装置１を用いた。内径９．５ｍｍのシリンダー２（ポリプロピレン製，内容積５ｍｌ）内にピストン３（ネオプレン製）を設けたものを反応容器として用いた。シリンダー２において、ＯＰ間を１０ｍｍ、ＯＱ間を５０ｍｍに設定した。シリンダー２の先端部には光電子増倍管である光検出器１４が取り付けられ、ピストン３には自動制御が可能な電動シリンダー４が取り付けられている。電動シリンダー４の移動速度は、３１ｍｍ／ｓに設定した。透明なシリンダー２の外壁はアルミテープの反射材１６で覆われており、シリンダー２内で生じた化学発光を効率良く光検出器１４に導くことができる。シリンダー２の先端部に設けられた内径２ｍｍの噴出口１３は、内径１ｍｍのテフロン（登録商標）チューブを介して三方弁１２に接続され、三方弁１２は更に内径２ｍｍのテフロン（登録商標）チューブを介して試料溶液供給部５と反応剤溶液供給部６に各々接続されている。
Example 1
The chemiluminescence measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 was used. A reaction vessel was used in which a piston 3 (made of neoprene) was provided in a cylinder 2 (made of polypropylene, internal volume 5 ml) having an inner diameter of 9.5 mm. In the cylinder 2, the interval between the OPs was set to 10 mm, and the interval between the OQs was set to 50 mm. A photodetector 14 which is a photomultiplier tube is attached to the tip of the cylinder 2, and an electric cylinder 4 capable of automatic control is attached to the piston 3. The moving speed of the electric cylinder 4 was set to 31 mm / s. The outer wall of the transparent cylinder 2 is covered with a reflecting material 16 made of aluminum tape, and chemiluminescence generated in the cylinder 2 can be efficiently guided to the photodetector 14. A jet nozzle 13 having an inner diameter of 2 mm provided at the tip of the cylinder 2 is connected to a three-way valve 12 via a Teflon (registered trademark) tube having an inner diameter of 1 mm. The three-way valve 12 is further connected to a Teflon (registered trademark) tube having an inner diameter of 2 mm. Are connected to the sample solution supply unit 5 and the reactant solution supply unit 6, respectively.
この化学発光測定装置１を用いて、試料溶液として尿素濃度が５．３５×１０−３ｍｏｌ／ｌの尿素水溶液を用い、反応剤溶液として同体積の９％次亜臭素酸溶液と０．４ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨ水溶液の混合溶液を用いて、試料溶液と反応剤溶液との反応による化学発光強度を測定した。その手順は以下のとおりである。
（１）三方弁１２の切替口Ｃと切替口Ａを接続し、ピストン３に取り付けられた電動シリンダー４を用いてピストン３を移動させ、シリンダー２内を３．５４４ｍｌの反応剤溶液で満たすことによりシリンダー２内を洗浄した。
（２）次に、切替口Ｃと切替口Ｂを接続し、ピストン３を移動させて反応剤溶液由来の廃液を試料溶液供給部５へ排出した。試料溶液供給部５には順次新たな試料溶液が流入するので、廃液は試料溶液供給部５の外部へ排出される。
（３）続いて、切替口Ｃと切替口Ｂを接続し、ピストン３を移動させて試料溶液をシリンダー２内に吸入し、試料溶液でシリンダー２内をリンスした後、ピストン３を移動させて試料溶液由来の廃液を排出した。
（４）更に、ピストン３の先端をＯ点からＰ点まで移動させ、試料溶液０．７ｍｌをシリンダー２内に吸入した。
（５）また、切替口Ｃと切替口Ａを接続し、ピストン３の先端をＰ点からＱ点まで急激に移動させることにより、シリンダー２内に２．８３５ｍｌの反応剤溶液を吸入した。このときの噴流の平均流速は、７００ｍｍ／ｓであった。試料溶液と反応剤溶液の混合により生じた化学発光を光電子増倍管である光検出器１４で０．１秒ごとにフォトンカウンティング法により計測した。
（６）その後、切替口Ｃと切替口Ｂを接続し、廃液を試料溶液供給部５に排出した。
以上の（１）〜（６）の操作を繰り返して化学発光量の再現性を確認した。１回の測定における発光強度は約１．２×１０５ｃｐｓであり、発光量は約９．５×１０５ｃｏｕｎｔｓであった。得られた化学発光の応答波形図を図２に、発光量の再現性についての図を図４に、尿素濃度と化学発光強度との相関図を図６に示す。
Using this chemiluminescence measuring apparatus 1, a urea solution having a urea concentration of 5.35 × 10 −3 mol / l was used as a sample solution, and the same volume of 9% hypobromite solution and 0.4 mol were used as a reactant solution. The chemiluminescence intensity due to the reaction between the sample solution and the reactant solution was measured using a mixed solution of / l NaOH aqueous solution. The procedure is as follows.
(1) The switching port C and the switching port A of the three-way valve 12 are connected, the piston 3 is moved using the electric cylinder 4 attached to the piston 3, and the cylinder 2 is filled with 3.544 ml of the reactant solution. The inside of the cylinder 2 was washed by
(2) Next, the switching port C and the switching port B were connected, the piston 3 was moved, and the waste liquid derived from the reactant solution was discharged to the sample solution supply unit 5. Since new sample solutions sequentially flow into the sample solution supply unit 5, the waste liquid is discharged to the outside of the sample solution supply unit 5.
(3) Subsequently, the switching port C and the switching port B are connected, the piston 3 is moved, the sample solution is sucked into the cylinder 2, the inside of the cylinder 2 is rinsed with the sample solution, and then the piston 3 is moved. The waste liquid derived from the sample solution was discharged.
(4) Further, the tip of the piston 3 was moved from the O point to the P point, and 0.7 ml of the sample solution was sucked into the cylinder 2.
(5) Further, the switching port C and the switching port A were connected, and 2.835 ml of the reactant solution was sucked into the cylinder 2 by rapidly moving the tip of the piston 3 from the P point to the Q point. The average flow velocity of the jet at this time was 700 mm / s. Chemiluminescence generated by mixing the sample solution and the reactant solution was measured by a photon counting method every 0.1 second with a photodetector 14 which is a photomultiplier tube.
(6) Thereafter, the switching port C and the switching port B were connected, and the waste liquid was discharged to the sample solution supply unit 5.
The above operations (1) to (6) were repeated to confirm the reproducibility of the chemiluminescence amount. The light emission intensity in one measurement was about 1.2 × 10 5 cps, and the light emission amount was about 9.5 × 10 5 counts. The obtained chemiluminescence response waveform diagram is shown in FIG. 2, the reproducibility of the luminescence amount is shown in FIG. 4, and the correlation between the urea concentration and the chemiluminescence intensity is shown in FIG.
比較例１
内径２０ｍｍの円筒型反応容器に、５ｍｌの次亜臭素酸溶液をスターラー（攪拌子）で攪拌しながら、０．１ｍｌの尿素水溶液を３回に分けて注入し、生じた化学発光を測定した。１回の測定における発光強度は約４×１０４ｃｐｓであり、発光量は約２．５×１０４ｃｏｕｎｔｓであった。得られた化学発光の応答波形図を図３に、発光量の再現性についての図を図５に、尿素濃度と化学発光強度との相関図を図７に示す。
Comparative Example 1
While stirring 5 ml of a hypobromite solution with a stirrer (stirrer) in a cylindrical reaction vessel having an inner diameter of 20 mm, 0.1 ml of an aqueous urea solution was injected in three portions, and the resulting chemiluminescence was measured. The light emission intensity in one measurement was about 4 × 10 4 cps, and the light emission amount was about 2.5 × 10 4 counts. FIG. 3 shows a response waveform diagram of the obtained chemiluminescence, FIG. 5 shows the reproducibility of the luminescence amount, and FIG. 7 shows a correlation diagram between the urea concentration and the chemiluminescence intensity.
図２及び図４から分かるように本発明の化学発光測定装置１を用いた実施例１では、発光強度は約１．２×１０５ｃｐｓであり、発光量は約９．５×１０５ｃｏｕｎｔｓであり、発光量の相対標準偏差は２．８％であった。これに対し、図３及び図５から分かるように円筒型反応容器内でスターラーを用いた比較例１では、発光強度は約４×１０４ｃｐｓであり、発光量は約２．５×１０４ｃｏｕｎｔｓであり、発光量の相対標準偏差は５．１％であった。このとき、本発明の化学発光測定装置１を用いて得られた発光量は、円筒型反応容器内でスターラーを用いて得られた発光量の約３８倍であった。このことは、本発明では他方の溶液による噴流によってシリンダー２内に乱流が発生して、試料溶液と反応剤溶液とが短時間で均一化されるとともに、シリンダー２の周囲に設けられた反射材１６がライトガイドとして機能してシリンダー２内で生じた化学発光の大部分が光検出器１４で集光されるためと考えられる。特に、本発明者らにより、円筒型反応容器内にインクを注入してスターラーを用いて攪拌した場合に、インクのプルームがスターラーで作られる渦の中に一度流れ込んだ後に容器の周辺部に広がり、その後徐々に均一化することが目視により確認された。また、２次元のフォトンカウンティング装置を用いて化学発光を動画により観測した場合には、注入された一方の溶液と他の溶液との境界部で化学発光が強く、時間の経過とともに発光点が移動していく様子が観測された。このことから、化学発光を生じる部分は、注入された一方の溶液のプルームと他の溶液との境界部であることが分かる。攪拌における渦の状況によってバラツキやすいと考えられる。 As can be seen from FIGS. 2 and 4, in Example 1 using the chemiluminescence measuring apparatus 1 of the present invention, the emission intensity is about 1.2 × 10 5 cps, and the emission amount is about 9.5 × 10 5 counts. The relative standard deviation of the light emission amount was 2.8%. On the other hand, as can be seen from FIGS. 3 and 5, in Comparative Example 1 using a stirrer in a cylindrical reaction vessel, the emission intensity is about 4 × 10 4 cps and the emission amount is about 2.5 × 10 4. counts, and the relative standard deviation of the amount of luminescence was 5.1%. At this time, the amount of luminescence obtained using the chemiluminescence measuring device 1 of the present invention was about 38 times the amount of luminescence obtained using a stirrer in a cylindrical reaction vessel. This is because in the present invention, a turbulent flow is generated in the cylinder 2 by the jet of the other solution, and the sample solution and the reactant solution are made uniform in a short time, and the reflection provided around the cylinder 2 It is considered that the material 16 functions as a light guide and most of the chemiluminescence generated in the cylinder 2 is collected by the photodetector 14. In particular, when the present inventors injected ink into a cylindrical reaction vessel and stirred it using a stirrer, the ink plume once flowed into the vortex created by the stirrer and then spread around the periphery of the vessel. After that, it was confirmed by visual observation that it gradually became uniform. When chemiluminescence is observed with a moving image using a two-dimensional photon counting device, chemiluminescence is strong at the boundary between one injected solution and the other, and the emission point moves over time. The situation was observed. From this, it can be seen that the portion where chemiluminescence occurs is the boundary between the plume of one injected solution and the other solution. It is thought that it is easy to vary depending on the state of vortex in the stirring.
本発明の化学発光測定装置１を用いて得られた尿素濃度と化学発光強度との相関図である図６と、円筒型反応容器内でスターラーを用いて攪拌することにより得られた尿素濃度と化学発光強度との相関図である図７との対比から分かるように、本発明の化学発光測定装置１を用いた場合では、尿素濃度と化学発光強度とがリニアに相関している。 FIG. 6, which is a correlation diagram between the urea concentration obtained using the chemiluminescence measuring apparatus 1 of the present invention and the chemiluminescence intensity, and the urea concentration obtained by stirring using a stirrer in a cylindrical reaction vessel, As can be seen from the comparison with FIG. 7 which is a correlation diagram with the chemiluminescence intensity, when the chemiluminescence measuring apparatus 1 of the present invention is used, the urea concentration and the chemiluminescence intensity are linearly correlated.
１ 化学発光測定装置
２ シリンダー
３ ピストン
４ 電動シリンダー
５ 試料溶液供給部
６ 反応剤溶液供給部
７ 導入口
８ 排出口
９、１０、１１ 配管
１２ 三方弁
１３ 噴出口
１４ 光検出器
１５ 透明部
１６ 反射材
Ａ、Ｂ、Ｃ 切替口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chemiluminescence measuring device 2 Cylinder 3 Piston 4 Electric cylinder 5 Sample solution supply part 6 Reactant solution supply part 7 Inlet 8 Ejection port 9, 10, 11 Piping 12 Three-way valve 13 Spout 14 Photo detector 15 Transparent part 16 Reflection Material A, B, C switching port
Claims (10)
シリンダーと試料溶液供給部とが試料溶液供給弁を有する配管で接続され、該配管とシリンダーとの境界部に試料溶液噴出口を有し、
シリンダーと反応剤溶液供給部とが反応剤溶液供給弁を有する配管で接続され、該配管とシリンダーとの境界部に反応剤溶液噴出口を有し、
シリンダーの少なくとも一部が透明部を有して該透明部の外側に光検出器が配置され、
シリンダー内でピストンを移動させることにより尿素を含む試料溶液又は次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液の一方をシリンダー内に吸入し、続いて他方の溶液を吸入し、他方の溶液による平均流速が２００ｍｍ／ｓ以上の噴流によってシリンダー内に乱流を発生させて尿素を含む試料溶液と次亜ハロゲン酸イオンを含む反応剤溶液とを均一に混合させることにより生じた化学発光を計測することにより間接的に尿素を含む試料溶液の尿素濃度を定量することを特徴とする尿度濃度測定装置。 A urea concentration measurement device that includes a piston, a cylinder, a sample solution supply unit, a reactant solution supply unit, and a photodetector, and measures chemiluminescence generated in the cylinder,
The cylinder and the sample solution supply unit are connected by a pipe having a sample solution supply valve, and have a sample solution jet at the boundary between the pipe and the cylinder,
The cylinder and the reactant solution supply part are connected by a pipe having a reagent solution supply valve, and have a reagent solution jet at the boundary between the pipe and the cylinder,
At least a part of the cylinder has a transparent portion, and a photodetector is disposed outside the transparent portion;
One reactant solution containing the sample solution or hypohalite ions containing urea by moving the piston inhaled into the cylinder in the cylinder, followed by inhalation of the other solution, the average flow velocity by the other solution Indirect by measuring the chemiluminescence generated by generating a turbulent flow in the cylinder with a jet of 200 mm / s or more and uniformly mixing the sample solution containing urea and the reactant solution containing hypohalite ions. A urinary concentration measuring device characterized by quantitatively determining the urea concentration of a sample solution containing urea .
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