JP2013166115A - 磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 原流体の流れに妨害されることなく、磁場内の磁力によって原流体から磁性物質をより確実に分離しかつ集積できるようにする。
【解決手段】 超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、磁場中心Ｇ側で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍで分離した磁性物質Ｐを磁場中心Ｇ付近に集積する集積部Ｑと、前記磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂとを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体から磁性物質を磁力分離する磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法に関する。

細胞や微生物の培養液、その他抽出液、メッキ排水、重金属やレアーメタルが溶存する流体、その他の排水、地下水、等に溶存する物質は、磁性が付与された磁気ビーズ又は磁性体を利用して溶存する物質を吸着させて磁気分離装置を用いて濃縮回収されている。
これら溶存する物質を吸着させた磁性物質（磁気ビーズ及び磁性体）を原流体から分離する磁気分離装置には、強磁場を発生する超伝導磁石が使用されている。

例えば、特許文献１に開示された超伝導磁気分離型流体処理装置は、磁性の付与された被分離物質を含む流体から被分離物質を超伝導コイルのボア内で磁気分離する超伝導磁気分離型流体処理装置であって、中央から放射状に延びた複数の磁性ワイヤからなる傘型の磁気フィルターを超伝導コイルのボア内に備え、磁性ワイヤで誘導、捕獲された被分離物質を磁気フィルターの中央部又は周辺部から吸引するように構成されている（特許文献１の請求項５）。

なお、特許文献１においては、前記超伝導コイルは、ボア内の磁場を計算すると、ボア軸心方向中央の磁場中心で磁力が最大になることが記載されている。

特開２００９−１０６８５４号公報

前記従来技術は、被分離物質を含む流体を１方向に流して、磁性ワイヤからなるフィルター部材（磁気フィルター）の磁力で被分離物質を分離しかつ捕捉集積しており、流体は集積部を通って同じ方向に流れるため、フィルター部材で捕捉した被分離物質が流体によって流されることがあり、また、磁場中心部で磁性物質により閉塞が起こり流体が流れなくなる可能性があるため、フィルター部材を超伝導磁石内から取り出して、磁性物質を分離したり、洗浄したりする必要がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにした磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法を提供することを目的とする。
本発明は、筒体内に流入した原流体から磁性物質を磁気分離部で磁場中心側に磁力により引き付け、磁性物質を磁気分離した後の浄化流体を原流体の流入方向及び磁性物質が磁力により引き付けられる方向と反対方向に流すことにより、磁性物質をより確実に分離しかつ集積できるようにした磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法を提供することを目的とする。

本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
磁気分離具は第１に、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力により分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍで分離した磁性物質Ｐを磁場中心Ｇ付近に集積する集積部Ｑと、前記磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂとを形成していることを特徴とする。

磁気分離具は第２に、前記筒体は内外二重筒構造であって、外筒底壁３ａ側に前記磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑを形成する有底筒形状の外筒３と、この外筒３内に挿入されていて前記流入路１２ａを形成する内筒４とを有し、外筒３の内周面と内筒４の外周面との間に前記流出路１２ｂを形成していることを特徴とする。
磁気分離具は第３に、前記筒体は、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ集積部Ｑに集積
される磁性物質Ｐを吸引して取り出す抽出管５を有することを特徴とする。

磁気分離具は第４に、前記筒体は、原流体Ｓ１を流通させながら超伝導磁石２からの磁力で磁気勾配を作る高勾配磁気捕捉部材２５を有することを特徴とする。
磁気分離具は第５に、前記原流体Ｓ１を流入させる流入路１２ａの断面積と、原流体Ｓ１と反対方向に浄化流体Ｓ２を流す流出路１２ｂの断面積とを略同一に設定していることを特徴とする。

磁気分離装置は、前記磁気分離具１を、超伝導磁石２のボア２ａ内に挿入して着脱自在に装着していることを特徴とする。
磁気分離方法は第１に、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させ、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力により分離して磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積させ、磁性物質Ｐを分離した浄化流体Ｓ２を原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に流動させかつボア２ａ外へ流出させることを特徴とする。

磁気分離方法は第２に、前記筒体内の集積部Ｑに磁力によって集積される磁性物質Ｐを抽出管５で吸引して取り出すことを特徴とする。
磁気分離方法は第３に、前記原流体Ｓ１の流れ内に超伝導磁石２からの磁力で磁気勾配を作る高勾配磁気捕捉部材２５を配置し、この高勾配磁気捕捉部材２５で磁性物質Ｐを一旦捕捉して密集させてから、磁場中心Ｇ側に磁力によって集積することを特徴とする。

磁気分離方法は第４に、前記原流体Ｓ１と原流体Ｓ１と反対方向に流される浄化流体Ｓ２とを、原流体Ｓ１の取入口４ａと浄化流体Ｓ２の排出口３ｂとの水頭差によって流動させることを特徴とする。

本発明によれば、筒体内に流入した原流体から磁場中心側で磁性物質を磁力分離した後に、浄化流体を原流体の流入方向及び磁性物質が磁力により引き付けられる方向と反対方向に流すので、磁性物質をより確実に分離でき、しかも分離した磁性物質を確実に集積できる。
即ち、磁気分離具は第１に、筒体内に流入路１２ａと磁気分離部Ｍと集積部Ｑと流出路１２ｂとを形成し、この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流すので、浄化流体Ｓ２によって磁性物質Ｐが流されるのが減少でき、磁性物質Ｐをより確実に分離でき、しかも、磁気分離した磁性物質Ｐを浄化流体Ｓ２の流れの影響を受けない集積部Ｑで確実に集積することができる。

磁気分離具は第２に、前記筒体を内外二重筒構造にすることにより、外筒３の外筒底壁３ａ側に磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑを、外筒３と内筒４との間に流出路１２ｂを簡単かつ容易に形成できる。
磁気分離具は第３に、前記筒体に抽出管５を設けることにより、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを簡単かつ確実に吸引して取り出すことができ、原流体Ｓ１を連続流入して、磁気分離を連続的に行うことができる。

磁気分離具は第４に、前記筒体に高勾配磁気捕捉部材２５を設けることにより、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを捕捉でき、その磁性物質Ｐが密集して高勾配磁気捕捉部材２５から離脱しても、原流体Ｓ１流れ方向にある磁場中心Ｇ側に集積できる。
磁気分離具は第５に、流入路１２ａの断面積と流出路１２ｂの断面積とを略同一に設定すると、原流体Ｓ１と浄化流体Ｓ２との流量は略同一になって、流体Ｓは方向を変えるだけで、取入口４ａと排出口３ｂとによってできる水頭差による流れとなり、磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑにおいて磁性物質Ｐに流体Ｓの流れの影響をほとんど与えることがなくなる。

磁気分離装置は、前記磁気分離具１を組み立てておいて、超伝導磁石２のボア２ａ内に挿入して装着することができる。
磁気分離方法は第１に、原流体Ｓ１を磁気分離部Ｍへ流して磁性物質Ｐを磁気分離し、
磁気分離した磁性物質Ｐを磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑで確実に集積し、かつこの磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流すので、集積部Ｑに集積された磁性物質Ｐは浄化流体Ｓ２の流れの影響が少なく、浄化流体Ｓ２によって磁性物質Ｐが流されるのが減少でき、磁性物質Ｐをより確実に分離して集積できる。

磁気分離方法は第２に、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを、抽出管５で簡単かつ確実に吸引して取り出すことができ、原流体Ｓ１を連続流入して磁気分離を連続的に行うことができる。
磁気分離方法は第３に、磁場中心Ｇ側に達する前の原流体Ｓ１から高勾配磁気捕捉部材２５で磁性物質Ｐを捕捉でき、その磁性物質Ｐが密集して高勾配磁気捕捉部材２５から離脱しても、原流体Ｓ１流れ方向にある磁場中心Ｇ側に集積できる。

磁気分離方法は第３に、原流体Ｓ１と原流体Ｓ１と反対方向に流される浄化流体Ｓ２とを、原流体Ｓ１の取入口４ａと浄化流体Ｓ２の排出口３ｂとの水頭差によって流動させると、流体Ｓは方向を変えるだけで磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑにおいて磁性物質Ｐに流体Ｓの流れの影響をほとんど与えることがなくなる。

本発明の第１実施形態を示す断面正面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 第２実施形態を示す断面正面図である。 第２実施形態を示す側面図である。 第３実施形態を示す断面正面図である。 図５のＹ−Ｙ線断面図である。 第４実施形態を示す断面正面図である。 第５実施形態を示す側面図である。 第６実施形態を示す断面正面図である。 第７実施形態を示す断面正面図である。 超伝導磁石のボア内磁場の磁力強度分布を示す等磁場線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、２に示す第１実施形態おいて、磁気分離装置１１は、超伝導磁石２と、この超伝導磁石２内に挿入された磁気分離具１Ａとを備えており、細胞や微生物の培養液、その他抽出液、メッキ排水、重金属やレアーメタルが溶存する流体、その他の排水、地下水、等に溶存する物質を、磁性物質（磁性が付与されている磁気ビーズ及び磁性体）Ｐを利用して吸着させ、その磁性物質Ｐを超伝導磁石２の磁力を利用して流体から分離しかつ集積させ、濃縮状態でそれを連続的に回収する。

前記超伝導磁石２は超伝導コイル内にボア２ａが形成され、このボア２ａの軸心が垂直になるように縦向きに配置されている。
超伝導磁石２の磁場における磁力はボア２ａ内の各部位で異なっており、図１１に示すように、ボア２ａの軸心方向中央でかつボア２ａ内周面近くの部位Ｆ１が最高となり、次に部位Ｆ１からボア２ａの軸心方向に離れていてボア２ａ内周面から軸心に至る部位Ｆ２が高く、３番目に部位Ｆ２からボア２ａの軸心方向外方へ離れた部位Ｆ３が高く、この部位Ｆ３からボア２ａの軸心方向外方へ離れていくに従って、磁力は低くなっている。

例えば、ボア２ａの内径が３０ｃｍの超伝導磁石２において、最高磁場部位Ｆ１が２４０００ガウスのとき、高磁場部位Ｆ２は２００００ガウス、部位Ｆ１２当たりで１００００ガウスとなっている。
このように超伝導磁石２の磁場は、磁場中心Ｇが最大磁界で磁力が最も大きくなっており、磁気分離具１Ａはボア２ａの外側から磁場中心Ｇ近傍まで挿入されている。

前記磁気分離具１Ａは内外二重構造の筒体であり、外端側に流体（浄化流体、廃液）Ｓ２の排出口３ｂを有しかつ内端側に外筒底壁３ａを有する有底筒形状の外筒３と、この外筒３内に挿入されていて外端側に磁性物質Ｐを含む原流体（原液）Ｓ１を取り入れる取入
口４ａを有する内筒４とを有し、さらに、前記内筒４の外端側から内方へ挿入されていて、その先端が内筒４の内端から外筒底壁３ａ側へ突出された抽出管５を有している。

前記外筒３、内筒４及び抽出管５は略同心三重管となっていて、それらはボア２ａの軸心Ｃと略同心に配置されている。外筒３、内筒４及び抽出管５は金属、樹脂又はガラス等の非磁性体で形成されており、例えば、ステンレス鋼、ポリプロピレン（ＰＰ）、透明アクリル樹脂等で形成でき、ポリプロピレンは蛋白質の吸着防止性の観点から適用が好ましい。

前記外筒３は外周面がボア２ａ内面と近接又は密接する大きさの有底円筒形状に形成され、ケーシングとなっており、ボア２ａ内に挿入されている内端は外筒底壁３ａで閉鎖され、外端は内筒４との間に設けた閉鎖部材１５で閉鎖されており、外端近傍の外周面に排出口３ｂが形成され、この排出口３ｂに排出管１６が接続されている。
外筒３の外筒底壁３ａは、ボア２ａ内に挿入されて磁場中心Ｇ近傍でかつ磁場中心Ｇを越えた位置に配置され、外筒底壁３ａの上側は磁性物質Ｐの溜り場となる集積部Ｑとなっており、この集積部Ｑは、内筒４の内端から出てくる原流体Ｓ１が浄化流体Ｓ２として反対の方向に流れを変える部位となり、この部位は磁性物質Ｐが磁場中心Ｇ方向に磁力で引かれることで分離をする磁気分離部Ｍとなっている。

前記外筒３は装着具６を介して超伝導磁石２のボア２ａ内に縦挿入状態に配置して超伝導磁石２に対して着脱自在に装着される。前記装着具６は、外筒３の軸心方向中途部の外周に固定した環状取付板６ａと、外筒３の内端の外周に設けた隙間部材６ｂと、前記環状取付板６ａと磁気分離具１Ａとの間に介在するスペーサ２２を有しており、外筒３の外筒底壁３ａ（内端側）をボア２ａ内に挿入してボア２ａとの間を隙間部材６ｂで調整し、環状取付板６ａと磁気分離具１Ａの上面にボルト等の締結具で固定している。

前記内筒４は両端開口の円筒形状に形成され、ボア２ａ内に挿入されている内端の開口は外筒底壁３ａと軸心方向に距離をおいて対向配置され、外端は抽出管５との間に設けた蓋部材１７で閉鎖されており、外端近傍の外周面に取入口４ａが形成され、この取入口４ａに流入管１８が接続されている。
内筒４は外筒３との間に設けた支持具７によって外筒３内に取り付けられている。前記支持具７は、内筒４の軸心方向中途部の外周に固定した前記閉鎖部材１５と、外筒３の外端外周面に固定の外筒フランジ６ｃと、前記閉鎖部材１５と外筒フランジ６ｃとの間に介在されるスペーサ２３とを有し、閉鎖部材１５を外筒フランジ６ｃに上側から着脱自在に固定しており、外筒３に対して内筒４の位置を固定しかつ両者の間の間隙の上端を閉鎖する。

内筒４は流入管１８から取入口４ａを通って導入される原流体Ｓ１を外筒３の磁気分離部Ｍに向けて流動させる流入路１２ａを形成しており、内筒４と外筒３との間には、磁気分離部Ｍから磁性物質Ｐを分離した後の浄化流体Ｓ２を排出口３ｂを通って排出管１６から排出する断面環状の流出路１２ｂを形成しており、これらによって、磁性物質Ｐを含む流体Ｓを外部から超伝導磁石２内へ流入し、その後に超伝導磁石２内から再び外部へ通じる流路１２を形成している。

即ち、磁気分離具１を構成する筒体内には、磁性物質Ｐを含む原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、磁場中心Ｇ側で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁気分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂと、前記磁気分離部Ｍで磁気分離した磁性物質Ｐを集積させる集積部Ｑとが一連に形成されている。

流出路１２ｂの断面積は流入路１２ａより大きく設定されているが同一でもよく、どちらにしても、内筒４の内端から外筒底壁３ａまでの磁気分離部Ｍの断面積は内筒４の断面積より大きくなっている。
前記抽出管５は細管であり、内筒４の外端側から内方へ挿入されていて、その先端は内筒４の内端開口から集積部Ｑ側へ突出され、かつ先端は外筒底壁３ａに向かって開口していて、外筒底壁３ａに向けて広がる漏斗形状の吸入口５ａが形成されている。

抽出管５の先端吸入口５ａは集積部Ｑ内で略磁場中心Ｇに配置されている。即ち、先端吸入口５ａは磁場中心Ｇ上、越えた位置又は手前に配置され、外筒底壁３ａとは離れており、集積部Ｑ内に集積される磁性物質Ｐを吸引し易い位置に配置されている。先端吸入口５ａは寸切りでもよいが、漏斗形状であるほうが外筒底壁３ａと広い面積で対向し、磁性物質Ｐを効果的に吸引できる。

抽出管５は内筒４との間に設けた管取付具８によって内筒４に取り付けられている。前記管取付具８は、ボア２ａの外方に位置する抽出管５の外端側を貫通した前記蓋部材１７と、内筒４の外端の外周に設けた内筒フランジ４ｂとによって構成されており、前記内筒フランジ４ｂに蓋部材１７を着脱自在に固定することにより、内筒４に対して抽出管５の位置を固定しかつ両者の間の間隙の上端を閉鎖する。

前記外筒３は超伝導磁石２に対して挿脱自在でありかつスペーサ２２の厚みを変更することにより挿入位置を調整することができ、内筒４は外筒３に対して挿脱自在でありかつスペーサ２３の厚みを変更することにより挿入位置を調整することができ、抽出管５は内筒４に対して挿脱自在であり、内筒４の位置を変更するか、又は内筒フランジ４ｂと蓋部材１７との間にスペーサを介在させることにより、抽出管５も挿入位置を調整することができる。

従って、磁気分離具１Ａは超伝導磁石２と別個に構成して、超伝導磁石２内に挿入装着することができ、抽出管５、内筒４等の取り替えが可能になっている。
前記磁気分離具１Ａを組み込んだ磁気分離装置１１における磁気分離方法を次に説明する。
超伝導磁石２のボア２ａ内に磁気分離具１Ａを装着し、超伝導磁石２で磁場を発生させる。磁性が付与された磁性物質Ｐを含む原流体Ｓ１を内筒４の取入口４ａから流入して、内筒４及び外筒３の内部を流体Ｓで満たす。そしてさらに原流体Ｓ１を連続して流入すると、原流体Ｓ１は内筒４内の流入路１２ａを通って外筒３の外筒底壁３ａに向かって流動し、磁場中心Ｇ側の磁気分離部Ｍ内に入り、そして磁気分離部Ｍから外筒３内の流出路１２ｂへ流動していき、その間、流体Ｓの流れ方向が反対になることにより、また、磁気分離部Ｍ内で溜まることにより、原流体Ｓ１の流速は一旦停止、又は極めて低速となる。

原流体Ｓ１が一旦停止又は極めて低速となることにより、内筒４から磁気分離部Ｍ内に至る間、また、磁気分離部Ｍ内に溜まっている間に、流体Ｓの挙動に対して超伝導磁石２の磁力によって磁性物質Ｐに違った運動をさせて流体Ｓから分離し、分離した磁性物質Ｐを磁気分離部Ｍからさらに磁場中心Ｇ側に引き寄せて集積部Ｑ内に集積する。
この集積部Ｑ内での磁性物質Ｐは、磁力で磁場の強さがより強い方向、即ち、最高のボア２ａの軸心方向中央でかつボア２ａ内周面近くの最高磁場部位Ｆ１に向かって引っ張られて集積し、また最高磁場部位Ｆ１に沿って集積することになり、高磁場部位Ｆ２にも集積されて、集積部Ｑ内で磁性物質Ｐが壁を形成するように、また、外筒底壁３ａを埋めるようになる。

磁気分離部Ｍ内の流体Ｓは、原流体Ｓ１が流入路１２ａから磁気分離部Ｍ内に入ってくることにより、内筒４と外筒３との間の流出路１２ｂから浄化流体Ｓ２として押し出される動きとなる。
流体Ｓが磁気分離部Ｍ内から流出路１２ｂへ流動するとき、その方向は原流体Ｓ１の流入方向と反対方向であり、磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向であり、流速も低いので、磁力が流体Ｓの動きに打ち勝って磁性物質Ｐを流体Ｓから確実に引っ張って分離し、浄化流体Ｓ２と共に排出される磁性物質Ｐの量を減少する。

前記磁場中心Ｇの強力な磁力と流速の低下により、原流体Ｓ１中の磁性物質Ｐは外筒底壁３ａの前側の集積部Ｑに効果的に集積され、その磁場中心Ｇ又はその近傍で開口している抽出管５の先端の吸入口５ａから、集積磁性物質Ｐは濃縮状態で吸引されて超伝導磁石２外に取り出される。
前記磁気分離具１Ａにおいて、流入路１２ａの断面積と流出路１２ｂの断面積とを略同一に設定した場合、原流体Ｓ１と浄化流体Ｓ２との流量は略同一になって、流体Ｓは方向を変えるだけで、若干乱流が発生しても流入路１２ａから流出路１２ｂの方向に流れる。
これは取入口４ａと排出口３ｂとによってできる水頭差による流れとなる。

そして、この水頭差による流れは、磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑにおいて磁性物質Ｐに流体Ｓの流れの影響をほとんど与えることがなく、磁気分離部Ｍでは磁性物質Ｐに磁場強度の強い外筒底壁３ａに向かう方向の引っ張り力が作用し、集積部Ｑでは磁性物質Ｐに磁場中心Ｇ側に引き寄せる力が作用する。
集積部Ｑに溜る磁性物質Ｐが多くなって磁気分離部Ｍまで溜まってくると、流体Ｓの流れを妨げることになるので、抽出管５で磁性物質Ｐを外部に取り出す。この集積磁性物質Ｐの連続取り出しによって、原流体Ｓ１の連続処理が可能になる。

細胞や微生物の培養液、その他抽出液に、目的物質を特異的に結合させることが可能なリガンドを固定化した磁気ビーズ等の磁性物質を供給して原流体Ｓ１として磁気分離装置１１内へ流す。
磁気分離装置１１は磁気分離部Ｍの磁場が強力であり、磁性物質Ｐを短時間で分離ができることに加え、磁場勾配がなだらかなことから、磁性物質Ｐの凝集を極力抑制でき、流体Ｓ中への再分散を容易に生じさせることができる。

蛋白質や酵素の精製においては、磁性物質に固定化したリガンドに対して弱い結合力しか持たない目的物質が存在し、その結合を外す要因となる過度な外力は禁物であるが、前記磁気分離装置１１によれば、超伝導磁石２によって極めて高い磁場を発生できること、流体Ｓの供給を多くしても流入路１２ａから集積部Ｑを経て流出路１２ｂに至る流体Ｓの流れが穏やかであること等によって、凝集が少なく過度なストレスを与えることがなく、また、過度な外力を加えなくても再分散できることになる。そしてこれらによって、高い精製効率に寄与することが可能になる。

図３、４に示す第２実施形態おいて、横置き型の磁気分離装置１１を示しており、超伝導磁石２はボア２ａの軸心が水平になるように横向きに配置され、その超伝導磁石２内に側方から磁気分離具１Ｂが挿脱自在に挿入されている。
有底円筒形状の外筒３は、外端内周と内筒４との間に設けた閉鎖部材１５によって外端が閉鎖されている。この外筒３をボア２ａ内に横置き状に配置して超伝導磁石２に対して着脱自在に装着する装着具６は、外筒３の外周を軸心方向複数カ所で当接受持する複数枚（実施形態では３枚）の円弧状の取付板６ｄを、ボア２ａ周方向複数枚で軸心方向に沿った連結板６ｅで連結して構成されている。

この装着具６は、外筒３の外周の一部を受持する円弧形状になっているが、外筒３の全外周を包囲する形状に形成してもよい。
両端開口の円筒形状に形成された内筒４は、内端開口が外筒底壁３ａと距離をおいて対向配置され、外端が抽出管５との間に設けた蓋部材１７で閉鎖されている。
内筒４を外筒３内に取り付ける支持具７は、ボア２ａの外方に位置する外端側のシール付きの閉鎖部材１５と、外筒３内に位置する内端側の軸心方向複数の支持片１９とを有し、この各支持片１９は内筒４と外筒３との間の断面略環状の流出路１２ｂを塞がないように周方向に間隔を置いて複数個配置されている。

抽出管５を内筒４に取り付ける管取付具８は、ボア２ａの外方に位置する抽出管５の外端側を貫通した前記蓋部材１７と、内筒４の内端内に設けた取付片２０とによって構成されており、前記取付片２０は内筒４内の流入路１２ａを塞がないように周方向に間隔を置いて複数設けられている。
第２実施形態の磁気分離具１Ｂのその他の構成は前記磁気分離具１Ａと同様であり、抽出管５は先端吸入口５ａが磁場中心Ｇ上に配置され、蓋部材１７及び取付片２０に対して位置調整することができる。

前記磁気分離具１Ｂにおいて、原流体Ｓ１を磁気分離部Ｍへ流し、磁気分離部Ｍの高磁場部位Ｆ２へ磁力で磁性物質Ｐを引っ張って流体Ｓから分離し、集積部Ｑに集積する。この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流すので、浄化流体Ｓ２によって磁性物質Ｐが流されるのが減少でき、磁性物質Ｐを磁力で流体Ｓから確実に分離して集積部Ｑに集積できる。

図５、６に示す第３実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用
可能な磁気分離具１Ｃを示しており、筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、抽出管５は外筒３と内筒４との間にそれらと平行に配置され、内筒４の内端には高勾配磁気捕捉部材２５が設けられている。
抽出管５は外筒３と内筒４との間に周方向１８０度偏位して２本設けられており、１本又は周方向等間隔に３本以上でもよく、抽出管５の先端吸入口５ａが磁場中心Ｇ上でかつ外筒３の内周面近傍で、超伝導磁石２の最高磁場部位Ｆ１に配置され、集積部Ｑ内で磁性物質Ｐが最も多く集積される位置から磁性物質Ｐを吸引できるように配置されている。

高勾配磁気捕捉部材２５はステンレス鋼で風車形状に形成されていて、筒軸２５ａの外周に、軸心方向及び周方向に一定間隔をおいて多数の細線２５ｂを植設しており、多数の細線２５ｂは筒軸２５ａの中央で最大径となり両端で最小となり、その先端の配置形状は略球面形状となっている。
前記高勾配磁気捕捉部材２５は筒軸２５ａの両端の軸部２５ｃが内筒４から外筒底壁３ａに向けて突出した軸受部２６に回転自在に支持されており、その一部（上部）は内筒４の内端側に挿入され、内筒４側から外筒底壁３ａ側へ磁場中心Ｇに近づくように配置されている。

この高勾配磁気捕捉部材２５は、超伝導磁石２の磁界の中におくと、ステンレス細線２５ｂの表面に非常に大きな磁気勾配を作ることができ、内筒４内を流動してくる原流体Ｓ１を流通させながら、それに含まれる磁性物質Ｐを付着して捕捉し、磁性物質Ｐを原流体Ｓ１から磁気分離する。
ステンレス細線２５ｂに付着する磁性物質Ｐが次第に蓄積され、それが大きくなってくると、原流体Ｓ１の液圧によって流されることになり、磁場中心Ｇ側の磁気分離部Ｍを越えて集積部Ｑに集積される。また、付着する磁性物質Ｐの蓄積量にアンバランスが生じて高勾配磁気捕捉部材２５が回動すると、ステンレス細線２５ｂが内筒４側から磁気分離部Ｍ側へ回動し、磁場中心Ｇに近づいてきたときに、その強力な磁力によって大粒の磁性物質Ｐの受け渡しがなされ、磁性物質Ｐは外筒底壁３ａの前側の集積部Ｑに集積されることになる。

第３実施形態の磁気分離具１Ｃでは、原流体Ｓ１が流入路１２ａから磁気分離部Ｍに至るときに、磁性物質Ｐが高勾配磁気捕捉部材２５の磁力によって流体Ｓから分離捕捉されかつそれが蓄積され、その蓄積された磁性物質Ｐが高勾配磁気捕捉部材２５から離れて集積部Ｑの最高磁場部位Ｆ１及び高磁場部位Ｆ２に集積され、流出路１２ｂへの浄化流体Ｓ２の流れも原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と逆方向になるので、磁性物質Ｐを磁力で確実に分離することができる。また、抽出管５は複数本が集積部Ｑ内の最高磁場部位Ｆ１に配置されるので、磁性物質Ｐの吸引効率も高めることができる。

図７に示す第４実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｄを示しており、筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、外筒３の外筒底壁３ａは磁場中心Ｇから離れて配置され、抽出管５は内筒４内にその筒心からずれて（又は同心に）配置され、その先端は環状（又はＣ形状）の吸引部５ｂが形成され、この吸引部５ｂの外周面に吸引口５ａが複数形成されている。

第４実施形態の磁気分離具１Ｄでは、集積部Ｑの容量が大きくなっており、原流体Ｓ１が流入路１２ａから磁気分離部Ｍに至り、この磁気分離部Ｍで溜まってから流出路１２ｂへ原流体Ｓ１の流入方向と逆に流れ、磁気分離部Ｍ内で流体Ｓから磁性物質Ｐが磁力によって分離されかつ多量に集積部Ｑに集積され、抽出管５の環状の吸引部５ｂの複数の吸引口５ａから効率良く磁性物質Ｐが吸引される。

なお、前記磁気分離具１Ｄにおいては、抽出管５を内筒４の筒心回りに回転させて、集積部Ｑ全域の磁性物質Ｐをより確実に回収するように構成してもよい。
図８に示す第５実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｅを示しており、筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、抽出管５は外筒３の外筒底壁３ａから内筒４側と反対方向に延設され、外筒３及び内筒４にはそれぞれ高勾配磁気捕捉部材２５が設けられている。

前記外筒３の外筒底壁３ａは円錐凹形状、即ち、円錐壁面を有していて、集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを可及的に外周部から中央部に集める形状となっており、抽出管５は吸引口５ａが外筒底壁３ａの中央に開口されており、外筒底壁３ａから内筒４と反対方向に延設されている。
高勾配磁気捕捉部材２５はそれぞれ、多数のステンレス細線で円形網形状に形成されていて、超伝導磁石２の磁界内で大きな磁気勾配を作ることができ、原流体Ｓ１が流通可能であり、第１高勾配磁気捕捉部材２５Ａは内筒４の内端に取り付けられ、第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂは外筒底壁３ａの手前で外筒３に取り付けられている。

第１高勾配磁気捕捉部材２５Ａは流入路１２ａを流れてくる原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを付着して捕捉し、捕捉した磁性物質Ｐが次第に蓄積されて大きくなってくると、原流体Ｓ１の液圧によって流され、それをより大きな磁気勾配を作る第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂで捕捉する。
なお、前記磁気分離具１Ｅは、弱い結合力しか持たない目的物質が存在する蛋白質や酵素の精製においては、結合を外す要因となる過度な外力を与えないように、高勾配磁気捕捉部材２５を外しておくことが好ましい。

第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂで捕捉された磁性物質Ｐが次第に蓄積されて大きくなってくると、原流体Ｓ１の液圧、抽出管５の吸引力等によって第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂから離脱され、磁場中心Ｇ側の強力な磁力によって集積部Ｑに集積され、そして抽出管５で吸引される。磁性物質Ｐ分離後の浄化流体Ｓ２は外筒３と内筒４との間の流出路１２ｂを通って原流体Ｓ１と反対方向に流出される。

第５実施形態の磁気分離具１Ｅでは、原流体Ｓ１及び浄化流体Ｓ２の流れ方向は前記磁気分離具１Ｄと略同一であるが、２段の高勾配磁気捕捉部材２５で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを確実に磁気分離でき、高勾配磁気捕捉部材２５に蓄積されて大きくなった磁性物質Ｐを、集積部Ｑの円錐凹形状の外筒底壁３ａの中央側に集積でき、かつこの外筒底壁３ａの中央側から抽出管５で効率良く磁性物質Ｐを吸引できる。

図９に示す第６実施形態おいて、主に横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｆを示しており、超伝導磁石２の両端からボア２ａ内に対向状に一対の磁気分離具１Ｆを挿入配置している。各磁気分離具１Ｆの筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、外筒３の外筒底壁３ａは円錐凸形状であり、抽出管５は先端部が屈曲されている。

両磁気分離具１Ｆは外筒３の外筒底壁３ａが磁場中心Ｇを挟んで対面しており、磁場中心Ｇから片方ずつの磁場を利用して、外筒３内の磁気分離部Ｍで磁力分離をし、分離した磁性物質Ｐを最高磁場部位Ｆ１側の集積部Ｑに集積する。外筒底壁３ａが円錐凸形状であることも相まって、集積部Ｑの外周側に磁性物質Ｐが集められる。
前記抽出管５は外筒３及び内筒４と同心に配置されているが、その先端部は外筒３の内周面に向けて屈曲傾斜され、先端の吸引口５ａは外筒底壁３ａの外周側に開口され、最高磁場部位Ｆ１に集積された磁性物質Ｐを効率よく吸引できるように配置されている。

前記第６実施形態の磁気分離装置１１は超伝導磁石２の磁場を２倍に活用でき、両磁気分離具１Ｆは内筒４から同一の原流体Ｓ１を流入させて磁気分離を行ってもよいが、一方の磁気分離具１Ｆで磁性物質Ｐを磁気分離した後の浄化流体Ｓ２を、他方の磁気分離具１Ｆに原流体Ｓ１として供給して、２段磁気分離装置として構成することもできる。
磁気分離具１Ｆの場合は、集積部Ｑ内の磁性物質Ｐを環状に集積し易いので、抽出管５は第３実施形態のように複数本にしたり、第４実施形態のように環状にしたりすることが好ましい。

図１０に示す第７実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｇを示しており、筒体は内外筒の区別がなく、有底筒体３０の内部を外端から途中（磁場中心Ｇの手前）まで仕切り壁３１で仕切って流入路１２ａと流出路１２ｂとを形成し、仕切り壁３１の存在しない奥側に磁気分離部Ｍと集積部Ｑとを形成している。

即ち、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流
体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、磁場中心Ｇ側で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂと、磁気分離部Ｍの奥で底壁３０ａの前の集積部Ｑとを形成している。

前記仕切り壁３１は有底筒体３０内に直径方向に配置して、流入路１２ａと流出路１２ｂとを断面積が同一の断面半円形流路に形成しているが、一方の断面積を他方より大きくしてもよく、仕切り壁３１と有底筒体３０の底壁３０ａとは離れているので、流入路１２ａを流動してくる原流体Ｓ１の流れを反転して、流出路１２ｂへ浄化流体Ｓ２を流す折り返し点が形成され、この折り返し部分が磁気分離部Ｍとなっている。

原流体Ｓ１に含まれる磁性物質Ｐは、磁気分離部Ｍで最高磁場部位Ｆ１及び高磁場部位Ｆ２の磁力により引っ張られて流体Ｓから分離され、集積部Ｑの内周面に沿って集積され、集積が進むにつれて図１０に示すような断面鼓形状となり、さらには磁場中心Ｇから離れた底壁３０ａまで溜まることになる。
前記集積部Ｑ内に溜まった磁性物質Ｐは、前記各実施形態と同様に、有底筒体３０の上部から抽出管５を挿入して吸い出してもよいが、処理する原流体Ｓ１の量が少ない場合は、磁気分離具１Ｇ自体を磁気分離装置１１から抜いて磁性物質Ｐを回収することもできる。

なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及びそれぞれの前後・左右・上下の位置関係は、図１〜１０に示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
例えば、磁気分離具１は１本の筒体をＵ字状又はコ字状に屈曲形成し、中途部に磁力分離部Ｍ及び集積部Ｑを形成し、両側に流入路１２ａと流出路１２ｂとを形成して構成してもよい。

また、抽出管５は筒体又は外筒３の内部に配置せずに、径外側から集積部Ｑに接続するようにしてもよい。
なお、磁気分離装置１１は、超伝導磁石２に代えて、強磁場を発生できる常温電磁石又は永久磁石を用いることも考えられる。

１ 磁気分離具
２ 超伝導磁石
２ａ ボア
３ 外筒
３ａ 外筒底壁
３ｂ 排出口
４ 内筒
４ａ 取入口
５ 抽出管
５ａ 吸入口
１１ 磁気分離装置
１２ 流路
１２ａ 流入路
１２ｂ 流出路
２５ 高勾配磁気捕捉部材
３０ 有底筒体
Ｆ 磁場部位
Ｇ 磁場中心
Ｈ 磁力線
Ｍ 磁気分離部
Ｐ 磁性物質
Ｑ 集積部
Ｓ 流体
Ｓ１ 原流体
Ｓ２ 浄化流体

本発明は、流体から磁性物質を磁力分離する磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法に関する。

細胞や微生物の培養液、その他抽出液、メッキ排水、重金属やレアーメタルが溶存する流体、その他の排水、地下水、等に溶存する物質は、磁性が付与された磁気ビーズ又は磁性体を利用して溶存する物質を吸着させて磁気分離装置を用いて濃縮回収されている。
これら溶存する物質を吸着させた磁性物質（磁気ビーズ及び磁性体）を原流体から分離する磁気分離装置には、強磁場を発生する超伝導磁石が使用されている。

例えば、特許文献１に開示された超伝導磁気分離型流体処理装置は、磁性の付与された被分離物質を含む流体から被分離物質を超伝導コイルのボア内で磁気分離する超伝導磁気分離型流体処理装置であって、中央から放射状に延びた複数の磁性ワイヤからなる傘型の磁気フィルターを超伝導コイルのボア内に備え、磁性ワイヤで誘導、捕獲された被分離物質を磁気フィルターの中央部又は周辺部から吸引するように構成されている（特許文献１の請求項５）。

なお、特許文献１においては、前記超伝導コイルは、ボア内の磁場を計算すると、ボア軸心方向中央の磁場中心で磁力が最大になることが記載されている。

特開２００９−１０６８５４号公報

前記従来技術は、被分離物質を含む流体を１方向に流して、磁性ワイヤからなるフィルター部材（磁気フィルター）の磁力で被分離物質を分離しかつ捕捉集積しており、流体は集積部を通って同じ方向に流れるため、フィルター部材で捕捉した被分離物質が流体によって流されることがあり、また、磁場中心部で磁性物質により閉塞が起こり流体が流れな
くなる可能性があるため、フィルター部材を超伝導磁石内から取り出して、磁性物質を分離したり、洗浄したりする必要がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにした磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法を提供することを目的とする。
本発明は、筒体内に流入した原流体から磁性物質を磁気分離部で磁場中心側に磁力により引き付け、磁性物質を磁気分離した後の浄化流体を原流体の流入方向及び磁性物質が磁力により引き付けられる方向と反対方向に流すことにより、磁性物質をより確実に分離しかつ集積できるようにした磁気分離具、磁気分離装置及び磁気分離方法を提供することを目的とする。

本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
磁気分離具は第１に、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力により分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍで分離した磁性物質Ｐを磁場中心Ｇ付近に集積する集積部Ｑと、前記磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂとを形成しており、
前記筒体は内外二重筒構造であって、外筒底壁３ａ側に前記磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑを形成する有底筒形状の外筒３と、この外筒３内に挿入されていて前記流入路１２ａを形成する内筒４とを有し、外筒３の内周面と内筒４の外周面との間に前記流出路１２ｂを形成していることを特徴とする。

磁気分離具は第２に、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力により分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍで分離した磁性物質Ｐを磁場中心Ｇ付近に集積する集積部Ｑと、前記磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂとを形成しており、
前記筒体は、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを吸
磁気分離具は第３に、前記筒体は集積部Ｑに円錐凹形状の底壁３ａを有し、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを吸引して取り出す抽出管５を前記底壁３ａの中央側に連結していることを特徴とする。

磁気分離装置は第１に、前記磁気分離具１を、超伝導磁石２のボア２ａ内に挿入して着脱自在に装着していることを特徴とする。
磁気分離装置は第２に、前記磁気分離具１を、超伝導磁石２のボア２ａの一端から磁場中心Ｇ側へ挿入して着脱自在に装着し、抽出管５をボア２ａの他端側に延設していることを特徴とする。

磁気分離装置は第３に、前記磁気分離具１を、超伝導磁石２のボア２ａの両端から磁場中心Ｇ側へ対向状に一対を挿入して配置していることを特徴とする。
磁気分離方法は第１に、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させ、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力により分離して磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積させ、磁性物質Ｐを分離した浄化流体Ｓ２を原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に流動させかつボア２ａ外へ流出させ、前記筒体内の集積部Ｑに磁力によって集積された磁性物質Ｐを抽出管５で吸引して取り出すことを特徴とする。

磁気分離方法は第２に、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させ、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力により分離して磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積させ、磁性物質Ｐを分離した浄化流体Ｓ２を原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に流動させかつボア２ａ外へ流出させ、
前記原流体Ｓ１と原流体Ｓ１と反対方向に流される浄化流体Ｓ２とを、原流体Ｓ１の取
入口４ａと浄化流体Ｓ２の排出口３ｂとの水頭差によって流動させることを特徴とする。

磁気分離方法は第３に、前記集積部Ｑを円錐凹形状にして磁性物質Ｐを筒体の外周部から中央側に集め、この中央側から磁性物質Ｐを抽出管５で原流体Ｓ１の流入方向に取り出すことを特徴とする。

本発明によれば、筒体内に流入した原流体から磁場中心側で磁性物質を磁力分離した後に、浄化流体を原流体の流入方向及び磁性物質が磁力により引き付けられる方向と反対方向に流すので、磁性物質をより確実に分離でき、しかも分離した磁性物質を確実に集積できる。
即ち、磁気分離具は第１に、筒体内に流入路１２ａと磁気分離部Ｍと集積部Ｑと流出路１２ｂとを形成し、この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流すので、浄化流体Ｓ２によって磁性物質Ｐが流されるのが減少でき、磁性物質Ｐをより確実に分離でき、しかも、磁気分離した磁性物質Ｐを浄化流体Ｓ２の流れの影響を受けない集積部Ｑで確実に集積することができる。

磁気分離具は第２に、前記筒体を内外二重筒構造にすることにより、外筒３の外筒底壁３ａ側に磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑを、外筒３と内筒４との間に流出路１２ｂを簡単かつ容易に形成できる。
磁気分離具は第３に、前記筒体に抽出管５を設けることにより、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを簡単かつ確実に吸引して取り出すことができ、原流体Ｓ１を連続流入して、磁気分離を連続的に行うことができる。

磁気分離具は第４に、前記筒体に高勾配磁気捕捉部材２５を設けることにより、原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを捕捉でき、その磁性物質Ｐが密集して高勾配磁気捕捉部材２５から離脱しても、原流体Ｓ１流れ方向にある磁場中心Ｇ側に集積できる。
磁気分離具は第５に、流入路１２ａの断面積と流出路１２ｂの断面積とを略同一に設定すると、原流体Ｓ１と浄化流体Ｓ２との流量は略同一になって、流体Ｓは方向を変えるだけで、取入口４ａと排出口３ｂとによってできる水頭差による流れとなり、磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑにおいて磁性物質Ｐに流体Ｓの流れの影響をほとんど与えることがなくなる。

磁気分離装置は、前記磁気分離具１を組み立てておいて、超伝導磁石２のボア２ａ内に挿入して装着することができる。
磁気分離方法は第１に、原流体Ｓ１を磁気分離部Ｍへ流して磁性物質Ｐを磁気分離し、磁気分離した磁性物質Ｐを磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑで確実に集積し、かつこの磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流すので、集積部Ｑに集積された磁性物質Ｐは浄化流体Ｓ２の流れの影響が少なく、浄化流体Ｓ２によって磁性物質Ｐが流されるのが減少でき、磁性物質Ｐをより確実に分離して集積できる。

磁気分離方法は第２に、磁気分離部Ｍ内で磁気分離されかつ磁場中心Ｇ付近の集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを、抽出管５で簡単かつ確実に吸引して取り出すことができ、原流体Ｓ１を連続流入して磁気分離を連続的に行うことができる。
磁気分離方法は第３に、磁場中心Ｇ側に達する前の原流体Ｓ１から高勾配磁気捕捉部材２５で磁性物質Ｐを捕捉でき、その磁性物質Ｐが密集して高勾配磁気捕捉部材２５から離脱しても、原流体Ｓ１流れ方向にある磁場中心Ｇ側に集積できる。

磁気分離方法は第３に、原流体Ｓ１と原流体Ｓ１と反対方向に流される浄化流体Ｓ２とを、原流体Ｓ１の取入口４ａと浄化流体Ｓ２の排出口３ｂとの水頭差によって流動させると、流体Ｓは方向を変えるだけで磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑにおいて磁性物質Ｐに流体Ｓの流れの影響をほとんど与えることがなくなる。

本発明の第１実施形態を示す断面正面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 第２実施形態を示す断面正面図である。 第２実施形態を示す側面図である。 第３実施形態を示す断面正面図である。 図５のＹ−Ｙ線断面図である。 第４実施形態を示す断面正面図である。 第５実施形態を示す側面図である。 第６実施形態を示す断面正面図である。 第７実施形態を示す断面正面図である。 超伝導磁石のボア内磁場の磁力強度分布を示す等磁場線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、２に示す第１実施形態おいて、磁気分離装置１１は、超伝導磁石２と、この超伝導磁石２内に挿入された磁気分離具１Ａとを備えており、細胞や微生物の培養液、その他抽出液、メッキ排水、重金属やレアーメタルが溶存する流体、その他の排水、地下水、等に溶存する物質を、磁性物質（磁性が付与されている磁気ビーズ及び磁性体）Ｐを利用して吸着させ、その磁性物質Ｐを超伝導磁石２の磁力を利用して流体から分離しかつ集積させ、濃縮状態でそれを連続的に回収する。

前記超伝導磁石２は超伝導コイル内にボア２ａが形成され、このボア２ａの軸心が垂直になるように縦向きに配置されている。
超伝導磁石２の磁場における磁力はボア２ａ内の各部位で異なっており、図１１に示すように、ボア２ａの軸心方向中央でかつボア２ａ内周面近くの部位Ｆ１が最高となり、次に部位Ｆ１からボア２ａの軸心方向に離れていてボア２ａ内周面から軸心に至る部位Ｆ２が高く、３番目に部位Ｆ２からボア２ａの軸心方向外方へ離れた部位Ｆ３が高く、この部位Ｆ３からボア２ａの軸心方向外方へ離れていくに従って、磁力は低くなっている。

例えば、ボア２ａの内径が３０ｃｍの超伝導磁石２において、最高磁場部位Ｆ１が２４０００ガウスのとき、高磁場部位Ｆ２は２００００ガウス、部位Ｆ１２当たりで１００００ガウスとなっている。
このように超伝導磁石２の磁場は、磁場中心Ｇが最大磁界で磁力が最も大きくなっており、磁気分離具１Ａはボア２ａの外側から磁場中心Ｇ近傍まで挿入されている。

前記磁気分離具１Ａは内外二重構造の筒体であり、外端側に流体（浄化流体、廃液）Ｓ２の排出口３ｂを有しかつ内端側に外筒底壁３ａを有する有底筒形状の外筒３と、この外筒３内に挿入されていて外端側に磁性物質Ｐを含む原流体（原液）Ｓ１を取り入れる取入口４ａを有する内筒４とを有し、さらに、前記内筒４の外端側から内方へ挿入されていて、その先端が内筒４の内端から外筒底壁３ａ側へ突出された抽出管５を有している。

前記外筒３、内筒４及び抽出管５は略同心三重管となっていて、それらはボア２ａの軸心Ｃと略同心に配置されている。外筒３、内筒４及び抽出管５は金属、樹脂又はガラス等の非磁性体で形成されており、例えば、ステンレス鋼、ポリプロピレン（ＰＰ）、透明アクリル樹脂等で形成でき、ポリプロピレンは蛋白質の吸着防止性の観点から適用が好ましい。

前記外筒３は外周面がボア２ａ内面と近接又は密接する大きさの有底円筒形状に形成され、ケーシングとなっており、ボア２ａ内に挿入されている内端は外筒底壁３ａで閉鎖され、外端は内筒４との間に設けた閉鎖部材１５で閉鎖されており、外端近傍の外周面に排出口３ｂが形成され、この排出口３ｂに排出管１６が接続されている。
外筒３の外筒底壁３ａは、ボア２ａ内に挿入されて磁場中心Ｇ近傍でかつ磁場中心Ｇを越えた位置に配置され、外筒底壁３ａの上側は磁性物質Ｐの溜り場となる集積部Ｑとなっており、この集積部Ｑは、内筒４の内端から出てくる原流体Ｓ１が浄化流体Ｓ２として反対の方向に流れを変える部位となり、この部位は磁性物質Ｐが磁場中心Ｇ方向に磁力で引かれることで分離をする磁気分離部Ｍとなっている。

前記外筒３は装着具６を介して超伝導磁石２のボア２ａ内に縦挿入状態に配置して超伝
導磁石２に対して着脱自在に装着される。前記装着具６は、外筒３の軸心方向中途部の外周に固定した環状取付板６ａと、外筒３の内端の外周に設けた隙間部材６ｂと、前記環状取付板６ａと磁気分離具１Ａとの間に介在するスペーサ２２を有しており、外筒３の外筒底壁３ａ（内端側）をボア２ａ内に挿入してボア２ａとの間を隙間部材６ｂで調整し、環状取付板６ａと磁気分離具１Ａの上面にボルト等の締結具で固定している。

前記内筒４は両端開口の円筒形状に形成され、ボア２ａ内に挿入されている内端の開口は外筒底壁３ａと軸心方向に距離をおいて対向配置され、外端は抽出管５との間に設けた蓋部材１７で閉鎖されており、外端近傍の外周面に取入口４ａが形成され、この取入口４ａに流入管１８が接続されている。
内筒４は外筒３との間に設けた支持具７によって外筒３内に取り付けられている。前記支持具７は、内筒４の軸心方向中途部の外周に固定した前記閉鎖部材１５と、外筒３の外端外周面に固定の外筒フランジ６ｃと、前記閉鎖部材１５と外筒フランジ６ｃとの間に介在されるスペーサ２３とを有し、閉鎖部材１５を外筒フランジ６ｃに上側から着脱自在に固定しており、外筒３に対して内筒４の位置を固定しかつ両者の間の間隙の上端を閉鎖する。

内筒４は流入管１８から取入口４ａを通って導入される原流体Ｓ１を外筒３の磁気分離部Ｍに向けて流動させる流入路１２ａを形成しており、内筒４と外筒３との間には、磁気分離部Ｍから磁性物質Ｐを分離した後の浄化流体Ｓ２を排出口３ｂを通って排出管１６から排出する断面環状の流出路１２ｂを形成しており、これらによって、磁性物質Ｐを含む流体Ｓを外部から超伝導磁石２内へ流入し、その後に超伝導磁石２内から再び外部へ通じる流路１２を形成している。

即ち、磁気分離具１を構成する筒体内には、磁性物質Ｐを含む原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、磁場中心Ｇ側で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁気分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂと、前記磁気分離部Ｍで磁気分離した磁性物質Ｐを集積させる集積部Ｑとが一連に形成されている。

流出路１２ｂの断面積は流入路１２ａより大きく設定されているが同一でもよく、どちらにしても、内筒４の内端から外筒底壁３ａまでの磁気分離部Ｍの断面積は内筒４の断面積より大きくなっている。
前記抽出管５は細管であり、内筒４の外端側から内方へ挿入されていて、その先端は内筒４の内端開口から集積部Ｑ側へ突出され、かつ先端は外筒底壁３ａに向かって開口していて、外筒底壁３ａに向けて広がる漏斗形状の吸入口５ａが形成されている。

抽出管５の先端吸入口５ａは集積部Ｑ内で略磁場中心Ｇに配置されている。即ち、先端吸入口５ａは磁場中心Ｇ上、越えた位置又は手前に配置され、外筒底壁３ａとは離れており、集積部Ｑ内に集積される磁性物質Ｐを吸引し易い位置に配置されている。先端吸入口５ａは寸切りでもよいが、漏斗形状であるほうが外筒底壁３ａと広い面積で対向し、磁性物質Ｐを効果的に吸引できる。

抽出管５は内筒４との間に設けた管取付具８によって内筒４に取り付けられている。前記管取付具８は、ボア２ａの外方に位置する抽出管５の外端側を貫通した前記蓋部材１７と、内筒４の外端の外周に設けた内筒フランジ４ｂとによって構成されており、前記内筒フランジ４ｂに蓋部材１７を着脱自在に固定することにより、内筒４に対して抽出管５の位置を固定しかつ両者の間の間隙の上端を閉鎖する。

前記外筒３は超伝導磁石２に対して挿脱自在でありかつスペーサ２２の厚みを変更することにより挿入位置を調整することができ、内筒４は外筒３に対して挿脱自在でありかつスペーサ２３の厚みを変更することにより挿入位置を調整することができ、抽出管５は内筒４に対して挿脱自在であり、内筒４の位置を変更するか、又は内筒フランジ４ｂと蓋部材１７との間にスペーサを介在させることにより、抽出管５も挿入位置を調整することができる。

従って、磁気分離具１Ａは超伝導磁石２と別個に構成して、超伝導磁石２内に挿入装着
することができ、抽出管５、内筒４等の取り替えが可能になっている。
前記磁気分離具１Ａを組み込んだ磁気分離装置１１における磁気分離方法を次に説明する。
超伝導磁石２のボア２ａ内に磁気分離具１Ａを装着し、超伝導磁石２で磁場を発生させる。磁性が付与された磁性物質Ｐを含む原流体Ｓ１を内筒４の取入口４ａから流入して、内筒４及び外筒３の内部を流体Ｓで満たす。そしてさらに原流体Ｓ１を連続して流入すると、原流体Ｓ１は内筒４内の流入路１２ａを通って外筒３の外筒底壁３ａに向かって流動し、磁場中心Ｇ側の磁気分離部Ｍ内に入り、そして磁気分離部Ｍから外筒３内の流出路１２ｂへ流動していき、その間、流体Ｓの流れ方向が反対になることにより、また、磁気分離部Ｍ内で溜まることにより、原流体Ｓ１の流速は一旦停止、又は極めて低速となる。

原流体Ｓ１が一旦停止又は極めて低速となることにより、内筒４から磁気分離部Ｍ内に至る間、また、磁気分離部Ｍ内に溜まっている間に、流体Ｓの挙動に対して超伝導磁石２の磁力によって磁性物質Ｐに違った運動をさせて流体Ｓから分離し、分離した磁性物質Ｐを磁気分離部Ｍからさらに磁場中心Ｇ側に引き寄せて集積部Ｑ内に集積する。
この集積部Ｑ内での磁性物質Ｐは、磁力で磁場の強さがより強い方向、即ち、最高のボア２ａの軸心方向中央でかつボア２ａ内周面近くの最高磁場部位Ｆ１に向かって引っ張られて集積し、また最高磁場部位Ｆ１に沿って集積することになり、高磁場部位Ｆ２にも集積されて、集積部Ｑ内で磁性物質Ｐが壁を形成するように、また、外筒底壁３ａを埋めるようになる。

磁気分離部Ｍ内の流体Ｓは、原流体Ｓ１が流入路１２ａから磁気分離部Ｍ内に入ってくることにより、内筒４と外筒３との間の流出路１２ｂから浄化流体Ｓ２として押し出される動きとなる。
流体Ｓが磁気分離部Ｍ内から流出路１２ｂへ流動するとき、その方向は原流体Ｓ１の流入方向と反対方向であり、磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向であり、流速も低いので、磁力が流体Ｓの動きに打ち勝って磁性物質Ｐを流体Ｓから確実に引っ張って分離し、浄化流体Ｓ２と共に排出される磁性物質Ｐの量を減少する。

前記磁場中心Ｇの強力な磁力と流速の低下により、原流体Ｓ１中の磁性物質Ｐは外筒底壁３ａの前側の集積部Ｑに効果的に集積され、その磁場中心Ｇ又はその近傍で開口している抽出管５の先端の吸入口５ａから、集積磁性物質Ｐは濃縮状態で吸引されて超伝導磁石２外に取り出される。
前記磁気分離具１Ａにおいて、流入路１２ａの断面積と流出路１２ｂの断面積とを略同一に設定した場合、原流体Ｓ１と浄化流体Ｓ２との流量は略同一になって、流体Ｓは方向を変えるだけで、若干乱流が発生しても流入路１２ａから流出路１２ｂの方向に流れる。これは取入口４ａと排出口３ｂとによってできる水頭差による流れとなる。

そして、この水頭差による流れは、磁気分離部Ｍ及び集積部Ｑにおいて磁性物質Ｐに流体Ｓの流れの影響をほとんど与えることがなく、磁気分離部Ｍでは磁性物質Ｐに磁場強度の強い外筒底壁３ａに向かう方向の引っ張り力が作用し、集積部Ｑでは磁性物質Ｐに磁場中心Ｇ側に引き寄せる力が作用する。
集積部Ｑに溜る磁性物質Ｐが多くなって磁気分離部Ｍまで溜まってくると、流体Ｓの流れを妨げることになるので、抽出管５で磁性物質Ｐを外部に取り出す。この集積磁性物質Ｐの連続取り出しによって、原流体Ｓ１の連続処理が可能になる。

細胞や微生物の培養液、その他抽出液に、目的物質を特異的に結合させることが可能なリガンドを固定化した磁気ビーズ等の磁性物質を供給して原流体Ｓ１として磁気分離装置１１内へ流す。
磁気分離装置１１は磁気分離部Ｍの磁場が強力であり、磁性物質Ｐを短時間で分離ができることに加え、磁場勾配がなだらかなことから、磁性物質Ｐの凝集を極力抑制でき、流体Ｓ中への再分散を容易に生じさせることができる。

蛋白質や酵素の精製においては、磁性物質に固定化したリガンドに対して弱い結合力しか持たない目的物質が存在し、その結合を外す要因となる過度な外力は禁物であるが、前記磁気分離装置１１によれば、超伝導磁石２によって極めて高い磁場を発生できること、
流体Ｓの供給を多くしても流入路１２ａから集積部Ｑを経て流出路１２ｂに至る流体Ｓの流れが穏やかであること等によって、凝集が少なく過度なストレスを与えることがなく、また、過度な外力を加えなくても再分散できることになる。そしてこれらによって、高い精製効率に寄与することが可能になる。

図３、４に示す第２実施形態おいて、横置き型の磁気分離装置１１を示しており、超伝導磁石２はボア２ａの軸心が水平になるように横向きに配置され、その超伝導磁石２内に側方から磁気分離具１Ｂが挿脱自在に挿入されている。
有底円筒形状の外筒３は、外端内周と内筒４との間に設けた閉鎖部材１５によって外端が閉鎖されている。この外筒３をボア２ａ内に横置き状に配置して超伝導磁石２に対して着脱自在に装着する装着具６は、外筒３の外周を軸心方向複数カ所で当接受持する複数枚（実施形態では３枚）の円弧状の取付板６ｄを、ボア２ａ周方向複数枚で軸心方向に沿った連結板６ｅで連結して構成されている。

この装着具６は、外筒３の外周の一部を受持する円弧形状になっているが、外筒３の全外周を包囲する形状に形成してもよい。
両端開口の円筒形状に形成された内筒４は、内端開口が外筒底壁３ａと距離をおいて対向配置され、外端が抽出管５との間に設けた蓋部材１７で閉鎖されている。
内筒４を外筒３内に取り付ける支持具７は、ボア２ａの外方に位置する外端側のシール付きの閉鎖部材１５と、外筒３内に位置する内端側の軸心方向複数の支持片１９とを有し、この各支持片１９は内筒４と外筒３との間の断面略環状の流出路１２ｂを塞がないように周方向に間隔を置いて複数個配置されている。

抽出管５を内筒４に取り付ける管取付具８は、ボア２ａの外方に位置する抽出管５の外端側を貫通した前記蓋部材１７と、内筒４の内端内に設けた取付片２０とによって構成されており、前記取付片２０は内筒４内の流入路１２ａを塞がないように周方向に間隔を置いて複数設けられている。
第２実施形態の磁気分離具１Ｂのその他の構成は前記磁気分離具１Ａと同様であり、抽出管５は先端吸入口５ａが磁場中心Ｇ上に配置され、蓋部材１７及び取付片２０に対して位置調整することができる。

前記磁気分離具１Ｂにおいて、原流体Ｓ１を磁気分離部Ｍへ流し、磁気分離部Ｍの高磁場部位Ｆ２へ磁力で磁性物質Ｐを引っ張って流体Ｓから分離し、集積部Ｑに集積する。この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流すので、浄化流体Ｓ２によって磁性物質Ｐが流されるのが減少でき、磁性物質Ｐを磁力で流体Ｓから確実に分離して集積部Ｑに集積できる。

図５、６に示す第３実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｃを示しており、筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、抽出管５は外筒３と内筒４との間にそれらと平行に配置され、内筒４の内端には高勾配磁気捕捉部材２５が設けられている。
抽出管５は外筒３と内筒４との間に周方向１８０度偏位して２本設けられており、１本又は周方向等間隔に３本以上でもよく、抽出管５の先端吸入口５ａが磁場中心Ｇ上でかつ外筒３の内周面近傍で、超伝導磁石２の最高磁場部位Ｆ１に配置され、集積部Ｑ内で磁性物質Ｐが最も多く集積される位置から磁性物質Ｐを吸引できるように配置されている。

高勾配磁気捕捉部材２５はステンレス鋼で風車形状に形成されていて、筒軸２５ａの外周に、軸心方向及び周方向に一定間隔をおいて多数の細線２５ｂを植設しており、多数の細線２５ｂは筒軸２５ａの中央で最大径となり両端で最小となり、その先端の配置形状は略球面形状となっている。
前記高勾配磁気捕捉部材２５は筒軸２５ａの両端の軸部２５ｃが内筒４から外筒底壁３ａに向けて突出した軸受部２６に回転自在に支持されており、その一部（上部）は内筒４の内端側に挿入され、内筒４側から外筒底壁３ａ側へ磁場中心Ｇに近づくように配置されている。

この高勾配磁気捕捉部材２５は、超伝導磁石２の磁界の中におくと、ステンレス細線２５ｂの表面に非常に大きな磁気勾配を作ることができ、内筒４内を流動してくる原流体Ｓ
１を流通させながら、それに含まれる磁性物質Ｐを付着して捕捉し、磁性物質Ｐを原流体Ｓ１から磁気分離する。
ステンレス細線２５ｂに付着する磁性物質Ｐが次第に蓄積され、それが大きくなってくると、原流体Ｓ１の液圧によって流されることになり、磁場中心Ｇ側の磁気分離部Ｍを越えて集積部Ｑに集積される。また、付着する磁性物質Ｐの蓄積量にアンバランスが生じて高勾配磁気捕捉部材２５が回動すると、ステンレス細線２５ｂが内筒４側から磁気分離部Ｍ側へ回動し、磁場中心Ｇに近づいてきたときに、その強力な磁力によって大粒の磁性物質Ｐの受け渡しがなされ、磁性物質Ｐは外筒底壁３ａの前側の集積部Ｑに集積されることになる。

第３実施形態の磁気分離具１Ｃでは、原流体Ｓ１が流入路１２ａから磁気分離部Ｍに至るときに、磁性物質Ｐが高勾配磁気捕捉部材２５の磁力によって流体Ｓから分離捕捉されかつそれが蓄積され、その蓄積された磁性物質Ｐが高勾配磁気捕捉部材２５から離れて集積部Ｑの最高磁場部位Ｆ１及び高磁場部位Ｆ２に集積され、流出路１２ｂへの浄化流体Ｓ２の流れも原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と逆方向になるので、磁性物質Ｐを磁力で確実に分離することができる。また、抽出管５は複数本が集積部Ｑ内の最高磁場部位Ｆ１に配置されるので、磁性物質Ｐの吸引効率も高めることができる。

図７に示す第４実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｄを示しており、筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、外筒３の外筒底壁３ａは磁場中心Ｇから離れて配置され、抽出管５は内筒４内にその筒心からずれて（又は同心に）配置され、その先端は環状（又はＣ形状）の吸引部５ｂが形成され、この吸引部５ｂの外周面に吸引口５ａが複数形成されている。

第４実施形態の磁気分離具１Ｄでは、集積部Ｑの容量が大きくなっており、原流体Ｓ１が流入路１２ａから磁気分離部Ｍに至り、この磁気分離部Ｍで溜まってから流出路１２ｂへ原流体Ｓ１の流入方向と逆に流れ、磁気分離部Ｍ内で流体Ｓから磁性物質Ｐが磁力によって分離されかつ多量に集積部Ｑに集積され、抽出管５の環状の吸引部５ｂの複数の吸引口５ａから効率良く磁性物質Ｐが吸引される。

なお、前記磁気分離具１Ｄにおいては、抽出管５を内筒４の筒心回りに回転させて、集積部Ｑ全域の磁性物質Ｐをより確実に回収するように構成してもよい。
図８に示す第５実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｅを示しており、筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、抽出管５は外筒３の外筒底壁３ａから内筒４側と反対方向に延設され、外筒３及び内筒４にはそれぞれ高勾配磁気捕捉部材２５が設けられている。

前記外筒３の外筒底壁３ａは円錐凹形状、即ち、円錐壁面を有していて、集積部Ｑに集積される磁性物質Ｐを可及的に外周部から中央部に集める形状となっており、抽出管５は吸引口５ａが外筒底壁３ａの中央に開口されており、外筒底壁３ａから内筒４と反対方向に延設されている。
高勾配磁気捕捉部材２５はそれぞれ、多数のステンレス細線で円形網形状に形成されていて、超伝導磁石２の磁界内で大きな磁気勾配を作ることができ、原流体Ｓ１が流通可能であり、第１高勾配磁気捕捉部材２５Ａは内筒４の内端に取り付けられ、第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂは外筒底壁３ａの手前で外筒３に取り付けられている。

第１高勾配磁気捕捉部材２５Ａは流入路１２ａを流れてくる原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを付着して捕捉し、捕捉した磁性物質Ｐが次第に蓄積されて大きくなってくると、原流体Ｓ１の液圧によって流され、それをより大きな磁気勾配を作る第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂで捕捉する。
なお、前記磁気分離具１Ｅは、弱い結合力しか持たない目的物質が存在する蛋白質や酵素の精製においては、結合を外す要因となる過度な外力を与えないように、高勾配磁気捕捉部材２５を外しておくことが好ましい。

第２高勾配磁気捕捉部材２５Ｂで捕捉された磁性物質Ｐが次第に蓄積されて大きくなってくると、原流体Ｓ１の液圧、抽出管５の吸引力等によって第２高勾配磁気捕捉部材２５
Ｂから離脱され、磁場中心Ｇ側の強力な磁力によって集積部Ｑに集積され、そして抽出管５で吸引される。磁性物質Ｐ分離後の浄化流体Ｓ２は外筒３と内筒４との間の流出路１２ｂを通って原流体Ｓ１と反対方向に流出される。

第５実施形態の磁気分離具１Ｅでは、原流体Ｓ１及び浄化流体Ｓ２の流れ方向は前記磁気分離具１Ｄと略同一であるが、２段の高勾配磁気捕捉部材２５で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを確実に磁気分離でき、高勾配磁気捕捉部材２５に蓄積されて大きくなった磁性物質Ｐを、集積部Ｑの円錐凹形状の外筒底壁３ａの中央側に集積でき、かつこの外筒底壁３ａの中央側から抽出管５で効率良く磁性物質Ｐを吸引できる。

図９に示す第６実施形態おいて、主に横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｆを示しており、超伝導磁石２の両端からボア２ａ内に対向状に一対の磁気分離具１Ｆを挿入配置している。各磁気分離具１Ｆの筒体は外筒３と内筒４とを有する二重筒構造であり、外筒３の外筒底壁３ａは円錐凸形状であり、抽出管５は先端部が屈曲されている。

両磁気分離具１Ｆは外筒３の外筒底壁３ａが磁場中心Ｇを挟んで対面しており、磁場中心Ｇから片方ずつの磁場を利用して、外筒３内の磁気分離部Ｍで磁力分離をし、分離した磁性物質Ｐを最高磁場部位Ｆ１側の集積部Ｑに集積する。外筒底壁３ａが円錐凸形状であることも相まって、集積部Ｑの外周側に磁性物質Ｐが集められる。
前記抽出管５は外筒３及び内筒４と同心に配置されているが、その先端部は外筒３の内周面に向けて屈曲傾斜され、先端の吸引口５ａは外筒底壁３ａの外周側に開口され、最高磁場部位Ｆ１に集積された磁性物質Ｐを効率よく吸引できるように配置されている。

前記第６実施形態の磁気分離装置１１は超伝導磁石２の磁場を２倍に活用でき、両磁気分離具１Ｆは内筒４から同一の原流体Ｓ１を流入させて磁気分離を行ってもよいが、一方の磁気分離具１Ｆで磁性物質Ｐを磁気分離した後の浄化流体Ｓ２を、他方の磁気分離具１Ｆに原流体Ｓ１として供給して、２段磁気分離装置として構成することもできる。
磁気分離具１Ｆの場合は、集積部Ｑ内の磁性物質Ｐを環状に集積し易いので、抽出管５は第３実施形態のように複数本にしたり、第４実施形態のように環状にしたりすることが好ましい。

図１０に示す第７実施形態おいて、縦向き型又は横置き型の磁気分離装置１１に使用可能な磁気分離具１Ｇを示しており、筒体は内外筒の区別がなく、有底筒体３０の内部を外端から途中（磁場中心Ｇの手前）まで仕切り壁３１で仕切って流入路１２ａと流出路１２ｂとを形成し、仕切り壁３１の存在しない奥側に磁気分離部Ｍと集積部Ｑとを形成している。

即ち、超伝導磁石２の外側からボア２ａ内の磁場中心Ｇ側へ挿入される筒体内に、原流体Ｓ１をボア２ａ外から磁場中心Ｇ側に向けて流入させる流入路１２ａと、磁場中心Ｇ側で原流体Ｓ１から磁性物質Ｐを磁力分離する磁気分離部Ｍと、この磁気分離部Ｍから原流体Ｓ１の流入方向及び磁性物質Ｐが磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体Ｓ２を流しかつボア２ａ外へ排出する流出路１２ｂと、磁気分離部Ｍの奥で底壁３０ａの前の集積部Ｑとを形成している。

前記仕切り壁３１は有底筒体３０内に直径方向に配置して、流入路１２ａと流出路１２ｂとを断面積が同一の断面半円形流路に形成しているが、一方の断面積を他方より大きくしてもよく、仕切り壁３１と有底筒体３０の底壁３０ａとは離れているので、流入路１２ａを流動してくる原流体Ｓ１の流れを反転して、流出路１２ｂへ浄化流体Ｓ２を流す折り返し点が形成され、この折り返し部分が磁気分離部Ｍとなっている。

原流体Ｓ１に含まれる磁性物質Ｐは、磁気分離部Ｍで最高磁場部位Ｆ１及び高磁場部位Ｆ２の磁力により引っ張られて流体Ｓから分離され、集積部Ｑの内周面に沿って集積され、集積が進むにつれて図１０に示すような断面鼓形状となり、さらには磁場中心Ｇから離れた底壁３０ａまで溜まることになる。
前記集積部Ｑ内に溜まった磁性物質Ｐは、前記各実施形態と同様に、有底筒体３０の上部から抽出管５を挿入して吸い出してもよいが、処理する原流体Ｓ１の量が少ない場合は、磁気分離具１Ｇ自体を磁気分離装置１１から抜いて磁性物質Ｐを回収することもできる
。

なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及びそれぞれの前後・左右・上下の位置関係は、図１〜１０に示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
例えば、磁気分離具１は１本の筒体をＵ字状又はコ字状に屈曲形成し、中途部に磁力分離部Ｍ及び集積部Ｑを形成し、両側に流入路１２ａと流出路１２ｂとを形成して構成してもよい。

また、抽出管５は筒体又は外筒３の内部に配置せずに、径外側から集積部Ｑに接続するようにしてもよい。
なお、磁気分離装置１１は、超伝導磁石２に代えて、強磁場を発生できる常温電磁石又は永久磁石を用いることも考えられる。

１ 磁気分離具
２ 超伝導磁石
２ａ ボア
３ 外筒
３ａ 外筒底壁
３ｂ 排出口
４ 内筒
４ａ 取入口
５ 抽出管
５ａ 吸入口
１１ 磁気分離装置
１２ 流路
１２ａ 流入路
１２ｂ 流出路
２５ 高勾配磁気捕捉部材
３０ 有底筒体
Ｆ 磁場部位
Ｇ 磁場中心
Ｈ 磁力線
Ｍ 磁気分離部
Ｐ 磁性物質
Ｑ 集積部
Ｓ 流体
Ｓ１ 原流体
Ｓ２ 浄化流体

Claims (10)

1. 超伝導磁石（２）の外側からボア（２ａ）内の磁場中心（Ｇ）側へ挿入される筒体内に、原流体（Ｓ１）をボア（２ａ）外から磁場中心（Ｇ）側に向けて流入させる流入路（１２ａ）と、原流体（Ｓ１）から磁性物質（Ｐ）を磁力により分離する磁気分離部（Ｍ）と、この磁気分離部（Ｍ）で分離した磁性物質（Ｐ）を磁場中心（Ｇ）付近に集積する集積部（Ｑ）と、前記磁気分離部（Ｍ）から原流体（Ｓ１）の流入方向及び磁性物質（Ｐ）が磁力により引き付けられる方向と反対方向に浄化流体（Ｓ２）を流しかつボア（２ａ）外へ排出する流出路（１２ｂ）とを形成していることを特徴とする磁気分離具。
2. 前記筒体は内外二重筒構造であって、外筒底壁（３ａ）側に前記磁気分離部（Ｍ）及び集積部（Ｑ）を形成する有底筒形状の外筒（３）と、この外筒（３）内に挿入されていて前記流入路（１２ａ）を形成する内筒（４）とを有し、外筒（３）の内周面と内筒（４）の外周面との間に前記流出路（１２ｂ）を形成していることを特徴とする請求項１に記載の磁気分離具。
3. 前記筒体は、磁気分離部（Ｍ）内で磁気分離されかつ集積部（Ｑ）に集積される磁性物質（Ｐ）を吸引して取り出す抽出管（５）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気分離具。
4. 前記筒体は、原流体（Ｓ１）を流通させながら超伝導磁石（２）からの磁力で磁気勾配を作る高勾配磁気捕捉部材（２５）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気分離具。
5. 前記原流体（Ｓ１）を流入させる流入路（１２ａ）の断面積と、原流体（Ｓ１）と反対方向に浄化流体（Ｓ２）を流す流出路（１２ｂ）の断面積とを略同一に設定していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気分離具。
6. 前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気分離具（１）を、超伝導磁石（２）のボア（２ａ）内に挿入して着脱自在に装着していることを特徴とする磁気分離装置。
7. 超伝導磁石（２）の外側からボア（２ａ）内の磁場中心（Ｇ）側へ挿入される筒体内に、原流体（Ｓ１）をボア（２ａ）外から磁場中心（Ｇ）側に向けて流入させ、原流体（Ｓ１）から磁性物質（Ｐ）を磁力により分離して磁場中心（Ｇ）付近の集積部（Ｑ）に集積させ、磁性物質（Ｐ）を分離した浄化流体（Ｓ２）を原流体（Ｓ１）の流入方向及び磁性物質（Ｐ）が磁力により引き付けられる方向と反対方向に流動させかつボア（２ａ）外へ流出させることを特徴とする磁気分離方法。
8. 前記筒体内の集積部（Ｑ）に磁力によって集積された磁性物質（Ｐ）を抽出管（５）で吸引して取り出すことを特徴とする請求項７に記載の磁気分離方法。
9. 前記原流体（Ｓ１）の流れ内に超伝導磁石（２）からの磁力で磁気勾配を作る高勾配磁気捕捉部材（２５）を配置し、この高勾配磁気捕捉部材（２５）で磁性物質（Ｐ）を一旦捕捉して密集させてから、磁場中心（Ｇ）側に磁力によって集積することを特徴とする請求項７又は８に記載の磁気分離方法。
10. 前記原流体（Ｓ１）と原流体（Ｓ１）と反対方向に流される浄化流体（Ｓ２）とを、原流体（Ｓ１）の取入口（４ａ）と浄化流体（Ｓ２）の排出口（３ｂ）との水頭差によって流動させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の磁気分離方法。

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