臺灣博碩士論文加值系統

草酸鈣是腎結石中最為常見的組成成分之一。本研究將操作溫度定為37℃，以氯化鈣水溶液混合草酸鈉水溶液來設計草酸鈣水溶液的成核與成長實驗。成核實驗使用批次結晶槽實驗裝置測量成核引發時間，並依公式換算出相對成核速率進行分析；成長實驗則是使用光學顯微鏡拍攝固定位置的草酸鈣晶體，以晶體面積及時間關係換算出成長速率，並分析研究其草酸鈣水溶液的相對成長速率。首先控制純草酸鈣水溶液在操作溫度為37 ℃、過飽和度介於69 ~ 104之間，由成核實驗計算出草酸鈣水溶液的表面能及成核動力學參數；由成長實驗計算出草酸鈣水溶液的成長速率常數及成長經驗參數。之後探討草酸鈣水溶液在操作溫度為37℃、過飽和度為72.26下，添加六種不同的抑制劑包含植酸鹽、軟骨膠硫酸鹽、羥基檸檬酸鹽、檸檬酸鹽、異檸檬酸鹽及硫酸鎂，對於草酸鈣水溶液成核與成長動力學之影響。本研究還使用掃描式電子顯微鏡來研究草酸鈣晶體，分析不同抑制劑對於晶體晶型的影響。

A batch crystallizer was used to study the nucleation kinetics of aqueous calcium oxalate solutions using the induction time measurement. A photomicroscopic isothermal crystallizer was used to study the growth kinetics of aqueous calcium oxalate solutions. Sodium oxalate and calcium chloride was used to prepare aqueous calcium oxalate solution. The nucleation and growth experiments were controlled at 37℃ at supersaturation between 69 and 104. The interfacial energy and nucleation kinetic parameter were obtained based on classical nucleation theory using the induction time data. The growth rate constant and experimental parameter were obtained based on the birth and spread growth model using the growth rate data. The effect of various of inhibitors, including phytate, chondroitin sulfate, hydroxycitrate, citrate, isocitrate and magnesium sulfate on the nucleation and growth kinetics of aqueous calcium oxalate solutions was explored. In addition, the effect of different inhibitors on the morphology of calcium oxalate was examined using scanning electron microscope (SEM).

目錄
誌謝 iii
摘要 iv
Abstract v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xii
第一章 緒論 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究內容與目的 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 尿路結石 4
2-2 腎結石 5
2-2-1 腎結石的預防與治療方法 8
2-3 草酸鈣結石 11
2-4 草酸鈣的抑制劑 14
第三章 原理 18
3-1 結晶作用 18
3-2 過飽和度 18
3-3 成核機制 21
3-3-1 初成核 22
3-3-2 次成核 25
3-4 成核引發時間 28
3-5成核引發時間研究之理論模式 30
3-6晶體成長 32
3-6-1二維成長模式 (Two-dimensional growth model) 33
第四章 研究方法 36
4-1 相對成核速率實驗 36
4-1-1 草酸鈣之成核引發時間的測定 36
4-1-2 成核實驗裝置 37
4-1-3 成核實驗儀器設備及廠牌 39
4-1-4 成核速率實驗步驟 40
4-2 相對成長速率實驗 42
4-2-1 草酸鈣晶體相當直徑計算 42
4-2-2 成長實驗裝置 43
4-2-3成長實驗儀器設備及廠牌 46
4-2-4 成長速率實驗步驟 47
4-3 實驗藥品 49
第五章 結果與討論 55
5-1 未添加抑制劑時草酸鈣水溶液之成核速率 55
5-2 未添加抑制劑時草酸鈣水溶液之成長速率 61
5-3 添加抑制劑時的成核速率關係式 67
5-4 添加抑制劑時的成長速率關係式 72
5-5 相對成核速率與相對成長速率之研究 79
5-6 抑制劑對草酸鈣晶型的分析 89
六 結論 92
參考文獻 95
符號說明 99
附錄一 101
附錄二 102
附錄三 104
附錄四 106
附錄五 107
附錄六 108
附錄七 109

 
圖目錄
圖2-1、泌尿系統的構造 (王中敬,1997) 6
圖2-2、尿路結石在泌尿系統中的位置 (王中敬, 1997) 6
圖3-1、溶解度與溫度關係圖 (Mullin, 2001) 20
圖3-2、成核作用之分類 (Randolph and Larson, 1988) 26
圖3-3、均質成核的自由能變化 (Mullin, 2001) 27
圖3-4、成核機制示意圖 29
圖3-5 晶體二維成長模式(Ohara, M. and Reid, R. C., 1973) 34
圖4-1、成核引發時間實驗裝置 38
圖4-2、晶體成長實驗裝置 44
圖4-3、結晶槽裝置圖： 45
圖5-1、操作溫度310.15 K，草酸鈣水溶液在不同過飽和度下的成核引發時間 59
圖5-2、操作溫度310.15 K，未添加抑制劑下，不同過飽和度的草酸鈣水溶液以式(3-10)計算之迴歸圖 60
圖5-3、操作溫度310.15 K，未添加抑制劑下，不同過飽和度的各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 64
圖5-4、操作溫度310.15 K，草酸鈣水溶液在不同過飽和度下的成長速率圖 65
圖5-5、操作溫度310.15 K下，以式(3-14)對未添加抑制劑下不同過飽和度的草酸鈣水溶液成長速率作線性迴歸圖 66
圖5-6、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的植酸鹽下草酸鈣水溶液所測得的成核引發時間 68
圖5-7、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的軟骨膠硫酸鹽下草酸鈣水溶液所測得的成核引發時間 69
圖5-8、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的檸檬酸、羥機檸檬酸、異檸檬酸下草酸鈣水溶液所測得的成核引發時間 70
圖5-9、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的硫酸鎂下草酸鈣水溶液所測得的成核引發時間 71
圖5-10、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的植酸鹽下各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 73
圖5-11、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的軟骨膠硫酸鹽下各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 74
圖5-12、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的檸檬酸下各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 75
圖5-13、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的羥基檸檬酸下各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 76
圖5-14、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的異檸檬酸下各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 77
圖5-15、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的硫酸鎂下各個草酸鈣晶體直徑與時間的關係圖 78
圖5-16、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的植酸鹽下，草酸鈣水溶液相對成核速率與相對成長速率的趨勢圖 85
圖5-17、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的軟骨膠硫酸鹽下，草酸鈣水溶液相對成核速率與相對成長速率的趨勢圖 86
圖5-18、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的檸檬酸、羥基檸檬酸、異檸檬酸下，草酸鈣水溶液相對成核速率與相對成長速率的趨勢圖 87
圖5-19、操作溫度310.15 K，添加不同濃度的硫酸鎂下，草酸鈣水溶液相對成核速率與相對成長速率的趨勢圖 88
圖5-20、過飽和度S為72.26下，草酸鈣晶體的SEM圖(a)~(f) 90
圖5-21、過飽和度S為72.26下，草酸鈣晶體的SEM圖(g)~(h) 91






表目錄
表2-1、腎結石的種類 (Frąckowiak et al., 2010; Parmar, 2004) 7
表2-2、三種草酸鈣的晶型 13
表4-1、成核實驗中不同濃度的抑制劑所需克數 (植酸鹽、軟骨膠硫酸鹽、硫酸鎂) 51
表4-2、成核實驗中不同濃度的抑制劑所需克數 (檸檬酸、羥基檸檬酸、異檸檬酸) 52
表4-3、成長實驗中不同濃度的抑制劑所需克數 (植酸鹽、軟骨膠硫酸鹽、硫酸鎂) 53
表4-4、成長實驗中不同濃度的抑制劑所需克數 (檸檬酸、羥基檸檬酸、異檸檬酸) 54
表5-1、操作溫度310.15 K下，不同過飽和度草酸鈣水溶液的成核引發時間測量 57
表5-2、草酸鈣分子的各項參數與操作溫度 58
表5-3、不同過飽和度，未添加抑制劑草酸鈣晶體的成長速率表 63
表5-4、操作溫度310.15K，加入不同抑制劑的草酸鈣水溶液相對成核速率比較 83
表5-5、操作溫度310.15K，加入不同抑制劑的草酸鈣晶體相對成長速率比較 84

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