JPH07198699A - 環状クロマトグラフィー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状に充填剤を充填した環状充填部の下部の
各流出口から気密の状態で流出液を採取し、各成分を的
確に分離回収できる環状クロマトグラフィー装置を提供
することを目的とする。 【構成】 被分離液供給管（原料通路６２と原料フィー
ドパイプ６５）を移動するようにし、環状充填部３４を
固定にすることにより、従来装置の被分離液供給管を固
定し、環状充填部を回転するようにした方式のものと相
対的に同じ関係を保つと共に、環状充填部３４の下部の
各流出口６８を弁１１９を介して分離成分数＋１（溶離
剤の分）の排出流路１１７に連絡し、弁切換制御手段で
被分離液供給管の環状移動位置に応じて常に所定の排出
流路１１７を選択する構成により、各成分が的確に所定
の排出流路に分離回収でき、かつ流出液の採取に際して
気密性が保たれるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、親和性等の被分離液中
の各成分に対して生物学的または物理化学的な相互作用
の差を有する充填剤（分離剤と称することがある）が、
環状に充填さされた環状充填部に、被分離液を通過さ
せ、各成分に対する生物学的または物理学的な相互作用
の差により生ずる移動速度の差を利用して、被分離液中
に含まれる２成分以上の成分を連続的に分離する環状ク
ロマトグラフィー装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被分離液中に含まれる２成分
以上の成分の分離には、ポーラスポリマーゲル、親水基
を有する親水性ポリマーゲル、オクタデシル基やフェニ
ル基などをシリカゲル表面に結合させた化学結合型シリ
カゲル等の充填剤を用いて各成分の溶解度差を利用して
各成分を分離する分配クロマトグラフィー；シリカゲル
等の充填剤を用いて各成分の吸着エネルギー差を利用し
て各成分を分離する吸着クロマトグラフィー；キラルリ
ガンド結合体をシリカゲルに結合した化学結合型シリカ
ゲル等の充填剤を用いて各成分の不斉識別能の差を利用
して各成分を分離する光学分割クロマトグラフィー；ヒ
ドロキシアパイト充填剤を用いて各成分の吸着エネルギ
ーとイオン親和力の差を利用して各成分を分離するヒド
ロキシアパタイトクロマトグラフィー；イオン交換樹脂
で代表されるポリスチレンゲル誘導体、化学結合型シリ
カゲル、親水性ポリマーゲル等の充填剤を用いて各成分
のイオン親和力の差を利用して各成分を分離するイオン
交換クロマトグラフィー（またはイオンクロマトグラフ
ィー）；化学結合シリカゲルや親水性ポリマーゲル等の
ゲルろ過剤型の充填剤を用いて各成分の分子の大きさの
差を利用して各成分を分離するサイズ排除クロマトグラ
フィー；さらには親水性ポリマーゲル等の充填剤を用い
て各成分の生物的親和力（例えば、酵素と、基質、阻害
剤または発現因子との間や、抗原と抗体との間に、見ら
れる生体分子間の特異的相互作用）の差を利用して各成
分を分離するアフィニティークロマトグラフィーなどが
汎用されている。

【０００３】通常、上記のクロマトグラフィー操作は、
円筒管に上記の充填剤を充填し、固定相となし、この固
定相に分離すべき被分離液を通過させる回分方式であ
る。すなわち、固定相の一端に被分離液を供給した後
に、固定相である充填剤に対して移動相の働きをして固
定相に捕集されている成分を脱離移動させる溶離剤を供
給する。この溶離剤の流れにより、被分離液の分離展開
が行われ、充填剤に対する生物学的または物理化学的な
相互作用力（捕集のされかた）が最も小さい被分離液成
分が、最初に溶離剤と共に固定相から流出し、充填剤に
対する生物学的または物理化学的な相互作用力が最も大
きい被分離液成分が、最後に溶離剤と共に固定相から流
出するのである。

【０００４】このように、クロマトグラフィー操作は、
被分離液の供給が間欠的であり、被分離液供給と溶離剤
供給を交互に行う必要があり、操作性が良くない。そこ
で、従来では、上記のような回分方式の欠点を解決する
方法として、溶離剤の流れ方向と十字流となるように、
充填剤を移動させることによって、被分離液供給を連続
的に供給できて、２成分以上の多成分の連続分離が行え
る十字流方式が提案されている。この方式は、充填剤を
環状に充填した環状充填部の上部から下部に流れる溶離
剤と被分離液の流れと、相対的に十字流となるように、
該環状充填部を回転移動させる環状クロマトグラフィー
装置によって行われる（特開昭６１−１６４１５６号公
報、特開昭６２−４２０４８号公報、特開平２−１８９
４５８号公報、特開平４−２２７０２７号公報、特開平
４−２２７８２０号公報等参照）。

【０００５】上記の環状クロマトグラフィーの原理を図
１０を参照して説明する。この方式は、周方向に回転す
る二重円筒体１の内筒２と外筒３との間の間隙に充填剤
を充填して環状充填部４を形成し、この環状充填部４に
その上部より被分離液および溶離剤を連続的に供給し、
下部より分離された成分を連続的に取り出すものであ
る。

【０００６】すなわち、環状に充填剤を充填した環状充
填部４上方に、それぞれ溶離剤を供給する溶離剤供給管
５（図では複数）および被分離液を供給する被分離液供
給管６（図では１本）が設けられていると共に、上記環
状充填部４下端に該環状充填部４を経て分離された分離
液を採取する流出口７が所定の間隔をあけて複数設けら
れている。環状充填部４は、矢印Ｐで示す方向に任意の
一定速度で回転しており、被分離液および溶離剤が、そ
れぞれ環状充填部４上部に固定された被分離液供給管６
および溶離剤供給管５から連続的に供給される。

【０００７】例えば、被分離液が、Ａ成分、Ｂ成分およ
びＣ成分を含むもので、この被分離液中の各成分と充填
剤の親和性においてＡ＜Ｂ＜Ｃの関係を有する場合、上
記操作により、溶離剤流れと充填剤流れは十字流とな
り、環状充填部４の充填剤上部に供給された被分離液は
溶離剤流れにより下方に流れるが、充填剤が溶離剤の流
れに対して相対的に垂直（直角）方向に移動しているた
め、被分離液中の各成分は、充填剤との親和性により螺
旋状に流れる。その結果、充填剤との親和性が大きいＣ
成分は被分離液供給管６の供給口から離れた位置に溶出
し、親和性が小さいＡ成分は供給口から近い位置に溶出
し、Ｂ成分はその中間の位置より溶出する。そして、こ
の溶出位置は、充填剤と溶離剤の移動速度により決まっ
た一定位置、すなわち、被分離液供給口より決まった角
度の位置である。このようにして、環状充填部４の下部
の流出口７から、被分離液を３成分に分離して取り出す
ことが可能となる。

【０００８】この流出口７から分離された各成分を受け
て取り出す分離液取出部８の機構は、環状充填部４の下
方にその環状形状に合わせて固定された複数のコレクタ
ー容器で構成される。すなわち、環状充填部４と流出口
７は、矢印Ｐで示す方向に任意の一定速度で回転する一
方、被分離液供給管６と上記コレクター容器は、これら
に対して、固定され静止した関係になっている。このコ
レクター容器は、少なくとも各成分が溶出する位置の下
方に設ければ良いが、通常は複数のコレクター容器を一
体接合し、環状充填部４の環状形状に合わせて形成する
場合が多い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の環状クロマトグラフィー装置においては、各成分の溶
出位置は、充填剤と溶離剤の移動速度により決まった一
定位置、即ち、被分離液供給口より決まった角度の位置
であるが、充填剤を充填した環状充填部は一定速度で回
転しているため、環状充填部の下部の各流出口と固定の
流出液採集容器とを直接接続できない。そのため、流出
液の採取に際して気密状態を確保することが難しく、溶
離剤に有機溶剤を使う場合に必要となる防爆対策や無菌
を要する被分離液の無菌保持等が困難となる。

【００１０】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、環状に充填剤を充填した環状充填部の下部の
各流出口から気密の状態で流出液を採取し、各成分を的
確に分離回収できる環状クロマトグラフィー装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の環状
クロマトグラフィー装置は、環状に充填剤を充填した環
状充填部と、該環状充填部下端に設けられ、当該環状充
填部からの排出液を導出する複数の流出口とを備え、前
記環状充填部を固定すると共に、少なくとも前記環状充
填部に溶離剤を供給する溶離剤供給管と、前記環状充填
部の環状に沿って移動しながら分離すべき被分離液を供
給する被分離液供給管とを前記環状充填部上部に設け、
前記流出口それぞれは、各分離成分と溶離剤に対応した
複数の排出流路に弁を介して連絡されると共に、前記各
流出口が前記被分離液供給管の環状移動位置に応じて常
にそれぞれ所定の前記排出流路と連通するべく前記弁を
切換制御する弁切換制御手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１２】上記弁切換制御手段は、例えば、次のよう
に構成することができる。すなわち、被分離液供給管と
被分離液の各成分の流出位置との関係は、常にその角度
が一定である。そして、被分離液供給管位置をセンサに
よって確認し、被分離液供給管の位置を基準にして所定
の角度位置にある弁が常に所定の排出流路を選択するよ
うに制御する。

【００１３】また、被分離液供給管の移動スピードが一
定の場合、各弁の作動は被分離液供給管の位置に対応し
て周期的に同じ作動を繰り返している。したがって、起
動時の被分離液供給管の位置に応じて各弁の周期の位相
ずれを予め決めておけばセンサの代わりにタイマを設け
ることにより、各弁を制御することができる。要は、被
分離液供給管の環状移動位置に応じて常に前記各流出口
に対してそれぞれ所定の排出流路を選択するべく弁を切
換制御するようにすればよいわけである。

【００１４】

【作用】かかる構成の環状クロマトグラフィー装置にお
いては、少なくとも被分離液を供給する被分離液供給管
を移動するようにし、充填剤を充填した環状充填部を固
定にすることにより、従来の環状クロマトグラフィー装
置の被分離液供給管を固定し、環状充填部を回転するよ
うにした方式のものと相対的に同じ関係を保つと共に、
固定された環状充填部の下部の各流出口を弁を介して少
なくとも目的とする（得たい）分離成分数＋１（溶離剤
の分）の排出流路に連絡し、弁切換制御手段で前記被分
離液供給管の環状移動位置に応じて常に各流出口を所定
の排出流路と連通するようにしたので、環状充填部下端
の被分離液の各成分の見掛け上の横方向（周方向）の移
動に合わせて、それぞれ弁が切り換えられ、各成分に対
応した排出流路（溶離剤のみの排出流路もある）が選択
される。これにより、各成分が的確に所定の排出流路に
分離回収されると共に、受皿のような回転するものがな
く、流出液の採取に際して気密性が保たれる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、第１の発明の一実施例を示す斜視断面図
である。環状クロマトグラフィー装置の本体１０は、胴
体１１と、該胴体１１上端部の上蓋１２と、胴体１１下
端部の架台１３とから構成される。なお、図１において
は、胴体１１の中間部が省略されて表示されている。

【００１６】前記胴体１１は、内筒１４と外筒１５とか
ら構成され、この内筒１４と外筒１５との間は所定の隙
間が設けられ、後述する環状充填部３４の一部を形成し
ている。この内筒１４は、上下に相対向する円形板部１
６と円環状板部１７、円形板部１６と円環状板部１７の
外周部相互を連接するように、両者の間に内側と外側と
にそれぞれ配設される内周壁部１８と外周壁部１９とか
ら構成される。この内周壁部１８と外周壁部１９との間
にはジャケット部２０が形成されている。すなわち、前
記内周壁部１８内側の上部と下部それぞれに図示しない
ノズルが設けられて、冷媒や熱媒さらには恒温槽等で一
定にされた流体が前記ジャケット部２０に流通し、所定
の温度に維持するようになっており、該ジャケット部２
０は後述する環状充填部３４の温度保持機能を司る。

【００１７】前記内筒１４の上側の円形板部１６の中央
部には、後述する回転軸４４の貫通孔２１が開設され、
下側の円環状板部１７の中央部には、円形孔２２が開設
される。前記外筒１５は、上下に相対向する円環状板部
２３，２４と、両円環状板部２３，２４の内周部相互を
連接するように、両円環状板部２３，２４の間に内・外
に配設される内周壁部２５と外周壁部２６とから構成さ
れる。この内周壁部２５と外周壁部２６との間にはジャ
ケット部２７が形成されている。すなわち、前記外周壁
部２６外側の上部と下部それぞれに図示しないノズルが
設けられて、冷媒や熱媒さらには恒温槽等で一定にされ
た流体が前記ジャケット部２７に流通し、所定の温度に
維持するようになっており、該ジャケット部２７は前記
内筒１４側のジャケット部２０と同様に後述する環状充
填部３４の温度保持機能を司る。

【００１８】前記上蓋１２は円形板から構成される。ま
た、前記架台１３は円環状板から構成され、図示しない
スタンド等に固定支持されている。そして、前記上蓋１
２は、周方向に複数用意されたボルト・ナット２８によ
り、外筒１５の上側円環状板部２３に、Ｏリング２９を
介装して、取り付けられており、上蓋１２は胴体１１の
外筒１５上端部に気密に接合されている。

【００１９】前記架台１３には、周方向に複数用意され
たボルト・ナット３０により、外筒１５の下側円環状板
部２４が取り付けられると共に、周方向に複数用意され
たボルト・ナット３１により、内筒１４の円環状板部１
７が取り付けられる。なお、架台１３と外筒１５の下側
円環状板部２４との接合面にはＯリング３２が、架台１
３と内筒１４の円環状板部１７との接合面にはＯリング
３３が、それぞれ介装され、架台１３は、胴体１１の外
筒１５下端部と内筒１４下端部とに気密に接合されてい
る。

【００２０】上記のように装置本体１０を構成すること
により、内筒１４上面、すなわち、上側円形板部１６の
上面は外筒１５上端部位置により下側に位置し、外筒１
５と内筒１４との間には環状に充填剤が充填される環状
充填部３４が形成される。前記上蓋１２の上面中央部に
は、円筒部３５と該円筒部３５の上端に接合される円板
部３６とからなる原料供給筒３７が一体に形成されてい
る。この原料供給筒３７の円板部３６上面には、支持部
３８が固定取付されている。さらに、この支持部３８の
上端部には、支持架台３９を介して後述する回転軸４４
の駆動装置４０が保持されている。

【００２１】この駆動装置４０は、ステッピングモータ
４１と、一対のスプロケット４２ａとチェーン４２ｂと
からなる動力伝達装置４２と、ウォームギヤ４３とから
構成され、ステッピングモータ４１の回転駆動力を動力
伝達装置４２を介してウォームギヤ４３に伝達して、該
ウォームギヤ４３を回転させている。前記ウォームギヤ
４３の軸には垂直方向に延びる回転軸４４が連結され
る。この回転軸４４は前記原料供給筒３７、支持部３
８、上蓋１２、内筒１４および架台１３の中央部を貫通
して該架台１３の下方に突出される。

【００２２】前記支持部３８の陥凹部３８ａ内側には、
回転軸保持用のブロック４５が挿入されている。このブ
ロック４５には、該ブロック４５を貫通する回転軸４４
が、接続ボルト４６によって固定されている。前記支持
部３８の陥凹部３８ａ内側のブロック４５下側には、該
ブロック４５支持用のベアリング４７とブロック位置決
め用のベアリング４８とが挿入配置されている。

【００２３】前記原料供給筒３７の円筒部３５内側と内
筒１４の円形板部１６の上面中央部に突出形成された円
筒部４９内側には、原料（分離すべき被分離液）のフィ
ード用のブロック５０が挿入されている。このブロック
５０は、そのブロック５０中央を貫通する回転軸４４の
外周に、接続ボルト５１によって固定取り付けられてい
る。前記原料供給筒３７の円筒部３５内周面とブロック
５０外周面との間には、後述する原料が外部に漏れない
ようにするための上下一対のシールパッキン５２と、シ
ールパッキン５２，５２間に位置し原料流入ラインの空
間部（デッド部）を減少させるためのスペーサ５３とが
介装されている。上蓋１２の下面には、前記シールパッ
キン５２を押さえて支持する押さえ固定部材５４が装着
される。また、内筒１４の円筒部４９内周面とブロック
５０外周面との間には、原料が外部に漏れないようにす
るためのシールパッキン５５が介装される。さらに、円
筒部４９内側のブロック５０下側には、該ブロック５０
位置決め用のベアリング５６が挿入配置されている。円
筒部４９の上面には前記シールパッキン５５の押さえ固
定部材５７が装着されている。

【００２４】前記原料供給筒３７の円筒部３５周壁に
は、原料入り口となる孔５８が開設されていると共に、
この孔５８を取り囲むように該円筒部３５の周壁外面に
は、ボス部５９が固着取付されている。このボス部５９
の先端部には、原料入り口パイプ６０がパイプ固定ナッ
ト６１によって固定取付されている。また、このボス部
５９内部の孔５８周りの円筒部３５外周面と原料入り口
パイプ６０先端との間にはシールパツキンが装填されて
いる。前記円筒部３５内側の孔５８と連通する上下一対
の前記シールパッキン５２，５２間は、原料流入ライン
の空間部として形成される。ブロック５０には、この空
間部と一端部が連通するべく該ブロック５０外周面に開
口され、他端部が該ブロック５０の前記内筒１４上部と
上蓋１２との間に形成される空間部に位置する部分の外
周面に孔６３として開口する原料通路６２が形成されて
いる。この孔６３を取り囲むように該ブロック５０外周
面には、ボス部６４が固着取付されている。このボス部
６４の先端部には、原料フィードパイプ６５がパイプ固
定ナット６６により固定取付されている。また、ボス部
６４内側の孔６３周りのブロック５０外周面と原料フィ
ードパイプ６５の基端部との間には、シールパッキン６
７が装填されている。原料フィードパイプ６５は、ブロ
ック５０外周面から前記内筒１４上部と上蓋１２との間
に形成される空間部を水平に延びた後、下方に折曲さ
れ、その先端部は環状充填部３４の充填剤に突入され
る。

【００２５】前記原料通路６２と原料フィードパイプ６
５とは、原料（分離すべき被分離液）を環状充填部３４
上方に供給する被分離液供給管を構成する。前記架台１
３の前記環状充填部３４に対応する複数位置には、該環
状充填部３４と連通する流出口６８が形成されている。
流出口６８の内側にはフィルタ７０が介装されている。

【００２６】前記流出口６８下方には、少なくとも目的
とする分離成分数＋１（溶離液の分）の環状排出流路１
１７が設けられると共に、環状充填部３４下端の流出口
６８全部において、各流出口６８に接続されたそれぞれ
の流出管１１８を分岐し、それぞれの前記環状排出流路
１１７に自動切換弁１１９を介して連絡し、かつ、被分
離液供給管の環状移動位置に応じて常に所定の環状排出
流路１１７を選択するように自動切換弁１１９を制御す
る弁切換制御手段（後に図に基づいて詳述する）が設け
られている。

【００２７】前記環状排出流路１１７の下流の出口部１
１７ａには、圧力および流量の調節を行う弁６９（バル
ブ）が設けられている。前記弁６９の構成を図２に基づ
いて説明する。弁６９は、弁本体７１と弁体７２とから
構成される。弁本体７１は、内筒７１Ａと外筒７１Ｂと
から構成される。内筒７１Ａの上端部は環状排出流路１
１７の下流の出口部１１７ａに連通接続される。内筒７
１Ａの下端部外周面にはおねじ部７１ｂが形成され、該
おねじ部７１ｂに外筒７１Ｂの上端部内周面に形成され
ためねじ部７１ｃをねじ嵌合することにより、外筒７１
Ｂが内筒７１Ａにねじ式にスライド可能に結合され、内
筒７１Ａと外筒７１Ｂとが連通する。

【００２８】前記弁体７２は、ニードル部分７２ａと、
図２（Ｂ）に示すように円形孔７２ｂが開設された目皿
形状部分７２ｃとから構成され、前記ニードル部分７２
ａと目皿形状部分７２ｃとは独立して形成される。前記
ニードル部分７２ａは、内筒７１Ａと外筒７１Ｂとの結
合部に形成された空間部７３に挿入配置され、その先端
部が内筒７１Ａ内側に位置される。また、前記目皿形状
部分７２ｃは、前記空間部７３のニードル部分７２ａの
下側の外筒７１Ｂの段部７１ｄ上に挿入配置される。

【００２９】かかる構成の弁６９において、外筒７１Ｂ
を内筒７１Ａに対して回転して、外筒７１Ｂの内筒７１
Ａに対するねじ嵌合位置を変化させると、前記空間部７
３の大きさが大小に変化する。したがって、前記空間部
７３を大きくすると、ニードル部分７２ａと目皿形状部
分７２ｃとが自重で下方にスライド移動し、これによ
り、ニードル部分７２ａと内筒７１Ａ内側との隙間（通
路）が大きくなり、流量が大に調整される。逆に、前記
空間部７３を小さくすると、ニードル部分７２ａと目皿
形状部分７２ｃとが押し上げられて上方にスライド移動
し、これにより、ニードル部分７２ａと内筒７１Ａ内側
との隙間（通路）が小さくなり、流量が小に調整され
る。

【００３０】一方、図１において、前記上蓋１２には、
溶離液（溶離剤）を、内筒１４上部と上蓋１２との間に
形成される空間部を介して、環状充填部３４に供給する
ための溶離剤供給管７４が貫通して一体に取付られてい
る。なお、前記環状排出流路１１７は、完全な環状でな
くともよく、例えば、両端が閉塞したパイプを円弧状に
形成し、該パイプに全流出口６８からの流出管１１８が
自動切換弁１１９を介して連通すると共に、製品受容器
８４に連絡するパイプが設けられていればよい。また、
環状排出流路１１７を設ける数は、例えばＡ，Ｂ，Ｃの
３成分が機能的に分離可能である場合、通常３＋１（溶
離剤の分）の４つとなるが、仮に成分Ａのみを分離目的
としていた場合は、環状排出流路１１７の設定数は、２
つでも良く、要は、目的に応じて各分離成分と溶離剤の
対応した複数の環状排出流路１１７を設ければよい。

【００３１】次に、かかる構成の環状クロマトグラフィ
ー装置の作用について説明する。この環状クロマトグラ
フィー装置は、上述した説明から明らかなように、被分
離液供給管（原料通路６２と原料フィードパイプ６５）
が回転し、環状に充填剤を充填した環状充填部３４が固
定される方式である。この環状クロマトグラフィー装置
と、図１０の被分離液供給管６が固定され環状充填部４
が回転する従来例のものとを、それぞれの環状充填部と
被分離液供給管との運動関係から見れば、相対的な運動
関係は全く同じ状態であることがわかる。したがって、
この環状クロマトグラフィー装置においても、溶離剤流
れと充填剤流れは十字流となり、環状充填部３４の充填
剤上部に供給された被分離液は溶離剤流れにより下方に
流れるが、被分離液供給管が充填剤に対して相対的に直
角方向に移動しているため、被分離液中の各成分は、充
填剤との親和性により螺旋状に流れる。その結果、充填
剤との親和性が大きい成分は被分離液供給管から離れた
位置に溶出し、親和性が小さい成分は被分離液供給管供
給口から近い位置に溶出する。

【００３２】すなわち、上記実施例の環状クロマトグラ
フィー装置においては、まず前記内筒１４のジャケット
部２０と前記外筒１５のジャケット部２７に、必要によ
り冷媒や熱媒さらには恒温槽等で一定にされた流体等が
流通され、環状充填部３４が所定の温度に維持される。
冷媒や熱媒をジャケット部２０，２７に流通させる場合
は、例えば、溶離剤の流下に影響の少ない流出口６８，
６８間の環状充填部３４下部に温度計を取り付け、該温
度計の信号を基にジャケット部２０，２７への冷媒や熱
媒の供給量を制御して該環状充填部３４の温度制御が行
われる。

【００３３】そして、必要によって図示しない熱交換器
等で温度調整された原料（分離すべき被分離液）が原料
入口パイプ６０から原料供給筒３７に供給されると、原
料は該原料供給筒３７の円筒部３５内周とブロック５０
外周と上下一対のシールパッキン５２，５２間に形成さ
れた原料流入ラインの空間部に流入する。前記回転軸４
４と同期回転するブロック５０には、この空間部と一端
部が連通し、他端部が該ブロック５０の前記内筒１４上
部と上蓋１２との間に形成される空間部で原料フィード
パイプ６５に接続する原料通路６２が形成されているの
で、原料は、この空間部から初めて回転移動する原料通
路６２を介して原料フィードパイプ６５に流入する。よ
って、分離すべき被分離液を供給する被分離液供給管を
構成する原料フィードパイプ６５が、環状充填部３４の
上部充填剤に埋没させられながら、回転軸４４と同期し
て環状充填部３４の周方向に沿って移動するので、原料
は環状充填部３４の上部充填剤に確実に供給される。

【００３４】本方式のように環状充填部３４を固定式と
してある円環状クロマトグラフィー装置においては、少
なくとも被分離液供給管は、その先端が環状充填部３４
の該環状に沿って移動しながら分離すべき被分離液を供
給する必要があるが、溶離剤（溶離液）を供給する溶離
剤供給管７４は、この実施例装置においては、環状充填
部３４と同様に固定式であり、溶離剤は環状充填部３４
上部に所定レベルの液位を保持するように供給されて、
溶離剤が環状充填部３４全体に均一に降下される。

【００３５】環状排出流路１１７の下流の出口部１１７
ａに設けられた弁（バルブ）６９によって、各環状排出
流路１１７からの流出液の流量調整ないし環状充填部３
４の圧力調整が行われる。その場合、各弁６９それぞれ
の開度は、各環状排出流路１１７に流れ込む分離成分や
溶離液の予定流量に比例させて設定すればよい。例え
ば、運転条件が一定なら各環状排出流路１１７に選択連
通する流出口６８の数はそれぞれ固有の一定値になるの
で、自動切換弁１１９が切換制御された結果、各環状排
出流路１１７それぞれに選択連通される流出口６８の数
に比例して流量を調整する。これにより、溶離剤が環状
充填部３４全体におおよそ均一に降下するように調整さ
れると共に、環状充填部３４が若干の加圧状態に調整さ
れてる。若干の加圧状態に調整されると、環状充填部３
４を流下する溶離剤速度が変動しにくくなる。

【００３６】前記流量調整は、溶離剤は環状充填部３４
上部に供給している状態で（被分離液は、溶離剤に比べ
て供給量が少なくてほとんど影響しないので、供給して
も供給しなくても良い）、弁６９の開度を調整する。小
規模の装置では、環状排出流路１１７の下流の出口部１
１７ａからの流出液が弁６９を介してぽたぽたと滴下す
るので、流量を調整するには、単位時間当たりの滴下数
を数え、運転条件に応じて各環状排出流路１１７に流れ
込む予定流量に比例させて各弁６９の開度を調整する。
大きい規模の装置やより精度を上げるには、弁６９の下
流に流量計を設け、その値を見て弁６９の開度を調整す
る。なお、この場合、弁６９全てに流量計を付ける必要
はなく、移動可能な流量計を用意し、環状排出流路１１
７の下流の一つの出口部１１７ａの流量を測定したら、
その流量計を外し、その流量計を次の出口部１１７ａに
接続して、その出口部の弁６９の開度を調整することも
できる。

【００３７】そして、前記出口部１１７ａから弁６９を
介して流下する分離成分を含む溶離液は製品受容器８４
に流れる。かかる環状クロマトグラフィー装置において
は、環状充填部３４の下端の各成分の見掛け上の横方向
（周方向）の移動に合わせて、それぞれ自動切換弁１１
９を切り換え、各成分に対応した環状排出流路１１７
（溶離液のみの環状排出流路もある）を選択し連通す
る。例えば、成分Ａの移動に応じて成分Ａのみが所定の
環状排出流路１１７に流入するように、成分Ａが移動し
てきた流出口６８においては、成分Ａを集める環状排出
流路１１７に通じる自動切換弁１１９が一定の期間だけ
開となり、当該流出口６８の他の自動切換弁１１９は閉
となる。

【００３８】ここで、図３と表１は、上述の環状排出流
路１１７の選択機構の作動説明図である。

【００３９】

【表１】

【００４０】なお、図１の環状クロマトグラフィー装置
においては、通常数十の流出口を設けるが、図３では説
明を簡単にするため８つの流出口を設けた場合を示して
おり、環状充填部を平面状に展開したものである。図３
において、Ａ₁ 〜Ａ₈ は製品Ａ回収用の自動切換弁、Ｂ
₁ 〜Ｂ₈ は製品Ｂ回収用の自動切換弁、Ｃ₁ 〜Ｃ₈ は排
出溶離液用の自動切換弁である。

【００４１】いま、図３の状態における自動切換弁の開
閉状態は、製品Ａ回収用の自動切換弁の開く位置は、原
料フィード部から１１０°〜１６０°の範囲の自動切換
弁、また製品Ｂ回収用の自動切換弁の開く位置は、原料
フィード部から２２０°〜３１０°の範囲の自動切換
弁、排出溶離液用の自動切換弁の開く位置は、製品Ａ，
Ｂ回収用の自動切換弁が共に閉のところの自動切換弁を
開とすることが必要である。これを具体的に示すと、製
品Ａ回収用の自動切換弁の開はＡ₄ 、閉はＡ_{1 ,} Ａ_{2 ,}
Ａ_{3 ,} Ａ_{5 ,} Ａ₆ ，Ａ₇ ，Ａ₈ 、製品Ｂ回収用の自動切
換弁の開はＢ₆ ，Ｂ₇ 、閉はＢ_{1 ,} Ｂ_{2 ,} Ｂ_{3 ,} Ｂ₄ ，
Ｂ_{5 ,} Ｂ₈ 、排出溶離液用の自動切換弁の開はＣ_{1 ,} Ｃ
_{2 ,} Ｃ_{3 ,} Ｃ_{5 ,} Ｃ₈ 、閉はＣ₄ ，Ｃ_{6 ,} Ｃ₇ である。

【００４２】各成分が流出する流出口６８の位置は、被
分離液供給管を構成する原料フィードパイプ６５の位置
からの所定位相ずれた位置であり、その位相ずれ位置は
クロマトグラフィーの諸条件により異なり、実験により
決定される。また、この流出口６８から次の隣接する流
出口６８への同様の操作タイミング（成分Ａの移動速
度）は、溶離液供給量等のクロマトグラフィーの条件が
一定であれば、原料フィードパイプ６５の周速度と同じ
であり、移動する原料フィードパイプ６５の位置を基準
として、そこから離れた所定位置においては、常に特定
の環状排出流路１１７が選択される。

【００４３】上記特定の環状排出流路１１７を選択する
タイミングは、図１に示すように、架台１３内周面に設
けられた複数の近接センサ１２０と回転軸４４下端部に
原料フィードパイプ６５と同角度に取り付けられた位置
決めバー１２１とによって回転軸４４の回転（原料フィ
ードパイプ６５の回転位置）に同期して設定できるよう
になっている。

【００４４】そして、本実施例の前記弁切換制御手段
は、図４に示すように、複数の近接センサ１２０と、位
置決めバー１２１と、各近接センサ１２０から出力され
る位置決めバー１２１の接近信号に基づいて所定の自動
切換弁１１９に開閉信号を出力する制御装置１２２（シ
ーケンサー、プログラマブルコントローラまたはパソコ
ン）とから構成される。

【００４５】すなわち、図３および表１に示すように、
原料フィードパイプ６５と被分離液の各成分の流出位置
との関係は、常にその角度が一定である。そして、図４
の被分離液供給管位置確認手段１２３が原料フィードパ
イプ６５の位置を近接センサ１２０の信号に基づいて確
認し、自動切換弁開閉タイミング設定手段１２４が原料
フィードパイプ６５の位置を基準にして所定の角度位置
にある自動切換弁１１９が常に所定の環状排出流路１１
７を選択するように制御したものであり、具体的な一例
としては、表１に示すように、自動切換弁を制御する。

【００４６】表１において、例えば近接センサＳ−１が
ＯＮとなると、開となる自動切換弁１１９は、Ａ₄ ，Ｂ
₆ ，Ｂ₇ ，Ｃ_{1 ,} Ｃ_{2 ,} Ｃ_{3 ,} Ｃ₅ ，Ｃ₈ である。な
お、原料フィードパイプ６５の位置を直接測定する必要
はなく、間接的に測定すれば良く、位置決めバー１２１
と原料フィードパイプ６５の位置が正確に一致している
必要はない。

【００４７】したがって、位置決めバー１２１は単に回
転軸４４に固定されていれば良く、その位置決めバー１
２１の位置に対応して、自動切換弁１１９が常に所定の
環状排出流路１１７を選択し連通するようにすれば良
い。また、上記実施例は、流出管１１８を各環状排出流
路１１７に分岐させ、該分岐した各環状排出流路１１７
それぞれに自動切換弁１１９を設ける構成としたが、流
出管１１８に多方弁を設け、該多方弁から各環状排出流
路１１７に通じる分岐管を設けた装置として、弁の使用
数を減らすようにしても良い。

【００４８】さらに、弁切換制御手段として次のような
構成を採用しても良い。すなわち、原料フィードパイプ
６５の移動スピードは一定であるから、各自動切換弁１
１９の作動は原料フィードパイプ６５の位置に対応して
周期的に同じ作動を繰り返している。したがって、起動
時の原料フィードパイプ６５の位置に応じて各自動切換
弁１１９の周期の位相ずれを予め決めておけば近接セン
サ１２０の代わりに各自動切換弁１１９についてタイマ
を設けることにより、各自動切換弁１１９を制御するこ
とができる。

【００４９】例えば、図５の如き弁切換制御手段が考え
られる。この弁切換制御手段においては、起動前の原料
フィードパイプ６５の位置を例えば「基準位置からの回
転角度」または「原料フィードパイプ６５の直下に位置
する自動切換弁１１９の番号」を原料フィードパイプ位
置入力手段１２５に入力すると、その情報に基づいて原
料フィードパイプ６５に最も近い自動切換弁１１９が表
２中の弁番号１に相当するように、自動切換弁１１９の
位相ずれ補正手段１２６が自動切換弁開閉タイミング設
定手段１２７に補正信号を送る。起動スイッチ１２８か
ら起動信号が入力されると、設定完了判定手段１２９が
上記補正信号が出されたことを確認して、タイマ１３０
を起動する。自動切換弁開閉タイミング設定手段１２７
は、上記補正信号を受けてタイマ１３０の時間信号に基
づいて表２に示すように、各自動切換弁１１９に開閉信
号を出力する。

【００５０】

【表２】

【００５１】かかる構成の環状クロマトグラフィー装置
によると、少なくとも被分離液を供給する被分離液供給
管（原料通路６２と原料フィードパイプ６５）を移動す
るようにし、充填剤を充填した環状充填部３４を固定に
することにより、従来の環状クロマトグラフィー装置の
被分離液供給管を固定し、環状充填部を回転するように
した方式のものと相対的に同じ関係を保つと共に、固定
された環状充填部３４の下部の各流出口６８を弁１１９
を介して少なくとも分離成分数＋１（溶離剤の分）の排
出流路１１７に連絡し、弁切換制御手段で前記被分離液
供給管の環状移動位置に応じて常に所定の排出流路１１
７を選択するようにしたので、環状充填部３４下端の被
分離液の各成分の見掛け上の横方向（周方向）の移動に
合わせて、それぞれ弁１１９が切り換えられ、各成分に
対応した排出流路１１７（溶離剤のみの排出流路もあ
る）が選択される。これにより、各成分が的確に所定の
排出流路に分離回収されると共に、受皿のような回転す
るものがなく、流出液の採取に際して気密性が保たれ
る。

【００５２】また、従来の環状クロマトグラフィー装置
においては、充填剤中に流下する溶離剤の流速が遅く、
分離に時間が掛かる。分離効率を下げずに、分離速度を
上げるには、充填剤粒度を細かくし、溶離剤流量を増加
させることが必要となる。しかし、溶離剤流量の増加
は、溶離剤供給用のポンプの吐出圧の上昇をもたらすこ
とになる。

【００５３】上記実施例の環状クロマトグラフィー装置
においては、原料入口パイプ６０が接続する原料供給筒
３７の円筒部３５内側に、回転軸４４と同期回転するブ
ロック５０を挿入し、この円筒部３５内周面とブロック
５０外周面との間に、上下一対のシールパッキン５２を
介装して、原料が外部に漏れないようにすると共に、円
筒部３５内周とブロック５０外周と上下一対のシールパ
ッキン５２，５２間に空間部を形成し、さらに、回転軸
４４と同期回転するブロック５０に、この空間部と一端
部が連通し、他端部が該ブロック５０の前記内筒１４上
部と上蓋１２との間に形成される空間部で原料フィード
パイプ６５に接続する原料通路６２を形成し、原料入口
パイプ６０が回転軸４４と同期移動する原料フィードパ
イプ６５に気密に連通する耐圧シール構造としたので、
溶離剤供給用のポンプとして、高圧ポンプの使用が可能
となり、迅速な分離が可能となる。

【００５４】なお、このシールパッキン５２に代えてメ
カニカルシールを適用すれば、上述した環状充填部３４
の上部の構造の耐圧性をさらに高めることができる。次
に、上記本発明の一実施例の環状クロマトグラフィー装
置の効果を本発明者らによる実験例を挙げて説明する。 実験例１（比較例） 下記の円環状クロマトグラフィー装置、下記の充填剤お
よび下記の溶離剤を用いて、下記の被分離液について下
記の操作条件の基にクロマクトグラフィーを実施し、下
記の結果を得るに至った。 〔円環状クロマトグラフィー装置〕図６に示す装置と同
様な装置で次の構成を特徴とする装置。

【００５５】胴部を構成する二重円筒部は、外筒内径１
６０ｍｍ、内筒外径１５０ｍｍ、高さ４５０ｍｍであ
る。流出部は、図１の装置の環状排出流路１１７を取り
去り、流出口６８に流量調整用の弁（バルブ）６９Ａを
取り付けた。つまり、分離機能を評価するために、各流
出部（実験装置では４８箇所）からの流出液を採取し
て、その成分の分析ができるようにした。すなわち、図
６に示す如く、４８箇所の流出部の直下部の受皿７５に
試験管（内径８ｍｍ×長さ４０ｍｍ）を立てた状態で保
持できる穴７５Ａを設けた。

【００５６】そして、実験装置の運転開始後に定常状態
になったときに、上記穴７５Ａに試験管を挿入し、流出
液を全試験管に同時に１〜２ｍｌ程度採取した。二重円
筒部で形成された環状充填部３４の下端には１０μｍの
ステンレス製の焼結フィルタ７０を設けた。その他の材
質は、パッキン類を除き、全てステンレス材を用いた。 〔充填剤，溶離剤、被分離液〕 ・充填剤 カチオン交換樹脂 Ｄｏｗｅｘ ５０Ｗ−Ｘ
８ 平均粒子径０．１４ｍｍ ・溶離剤 ０．１Ｍくえん酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ
３．４） ・被分離液 アスパラギン酸とグリシン水溶液（濃度
各々２０ｍｏｌ／ｍ³） 〔操作条件〕 ・被分離液は被分離液供給管から、また溶離剤は溶離剤
供給管からそれぞれ供給する。

【００５７】・被分離液供給流量 ０．６ｃｍ³ ／ｍｉ
ｎ ・溶離剤（溶離液）供給流量 ６．０ｃｍ³ ／ｍｉｎ ・被分離液供給管回転速度 １．４４ｄｅｇ／ｍｉｎ ・被分離液供給圧力 ｇｒａｖｉｔｙ（０ ｋｇ／ｃｍ
² Ｇ） 〔試料分析〕 ・アスパラギン酸とグリシン水溶液の分析は、ニンヒド
リン法（検出器ＵＶメーター）によった。 〔結果〕試験管に採取した試料のアスパラギン酸とグリ
シンの相対濃度（各流出液中の各濃度／被分離液中の各
濃度）を図７に示す。

【００５８】この結果から、ピーク形状が鋭く、かつ各
成分の重なりが極めて少なく、２成分の分離は良好であ
ることが判る。 実験例２ 上記実験例１で使用した装置を用いて、下記のように排
出部の流量調整バルブの開度を調整して、実験例１より
供給圧力が高い状態の加圧運転を行ない、その分離精度
や分離速度等を実験例１の結果と比較した。

【００５９】その他の充填剤、溶離剤、被分離液は実験
例１と全く同じである。 〔操作条件〕 ・被分離液は被分離液供給管から、また溶離剤は溶離剤
供給管からそれぞれ供給する。 ・被分離液供給流量 ４．５ｃｍ³ ／ｍｉｎ ・溶離剤（溶離液）供給流量 ４５．０ｃｍ³ ／ｍｉｎ ・被分離液供給管回転速度 １．４４ｄｅｇ／ｍｉｎ ・被分離液供給圧力 ０．１ｋｇ／ｃｍ² Ｇ 〔結果〕 アスパラギン酸とグリシンが図８に示す濃度分布で取り
出された。

【００６０】この結果から、実験例１より処理スピード
（被分離液供給流量）を７．５倍に上げても、ピーク形
状が多少幅広くなって重なりが多少生じて分離精度は多
少低下しているが、問題なく分離できることが判る。し
たがって、この高圧環状クロマトグラフィー法を採用す
ると、小さい装置で多量原料を処理できることが判る。
なお、さらに上記結果より分離精度をアップするには、
通常充填剤粒度を小さくすれば良い。

【００６１】なお、上記実施例においては、環状充填部
３４を円形の内筒と外筒との２重円筒部により構成した
が、円形に限らず、円錐台あるいは楕円等でも良く。要
は、環状であれば良い。また、被分離液供給管としての
原料フィードパイプ６５を環状充填部３４内側に埋没さ
せるようにしたが、特に、これに限定されるものではな
い。例えば、環状充填部３４上部にガラスビーズ層を設
け、そこに被分離液供給管を埋没させるようにしてもよ
く、また、環状充填部３４を半径方向に区画する上下方
向の隔壁を設ければ、環状充填部３４上方から被分離液
を供給してもよい。

【００６２】さらに、流出口と自動切換弁１１９の間の
流出管１１８に自動流量調整装置を取り付けるようにし
ても良い。また、供給管としては溶離剤用と被分離液用
の２本を設けた例について説明したが、供給管が２本以
上である場合がある。すなわち、通常の回分方式で用い
られる数種類の溶離剤を順次切り換えて数段階で溶出さ
せ、溶出を速めるステップ（段階）溶離法や除々に連続
的にその組成を変えて溶出させ、溶出時間の短縮やピー
ク形状を鋭くする等の効果を意図とするグラジエント
（グラディエント）溶離法は、特開平２−１８９４５８
号公報や特開平４−２２７８２０号公報で知られている
ように、環状クロマクトグラフィ装置においては、溶離
剤供給管を複数個設けて、溶離剤供給管から供給する溶
離剤の組成を各供給管毎に変えることによって行える。
この場合、被分離液供給管が回転し、環状充填部が回転
する前述の実施例の環状クロマトグラフィーにおいて
は、図９に示すように、被分離液供給管と類似の機構か
らなり、環状充填部１３１の周方向に沿って移動する数
個の溶離剤供給管１３２から供給する溶離剤を各供給管
１３２毎に変えることにより行える。

【００６３】グラジエント溶離は、溶離剤組成を連続的
に変化させるわけであるから、例えば２成分系の溶離剤
においては、複数個の溶離剤供給管より、一方の溶離剤
の供給量を順次増加させることにより、近似的に溶離剤
組成を連続的に（直線的に）変化させたことになる。複
数個の溶離剤供給管が無限に多くなれば、完全に直線的
変化になる。ステップ溶離においては、溶離剤組成を段
階的に変化させるので、限られた複数個の溶離剤供給管
より、もう一方の溶離剤の供給量を、段階的に変化させ
ることにより、実現できる。

【００６４】したがって、上記環状充填部を固定式とし
てある円環状クロマトグラフィー装置においては、少な
くとも被分離液供給管は、その先端が上記環状充填部の
該環状に沿って移動しながら、分離すべき被分離液を供
給するようにしなければならないが、溶離剤供給管につ
いては、種々のクロマクトグラフィの方式により異な
り、例えば本実施例の如く溶離剤が環状充填部の上部に
所定レベルの液位であるように供給し、溶離剤が環状充
填部全体に均一に降下するようする場合は、環状充填部
と同様に固定式としても良く、また、例えばグラジエン
ト溶離およびステップ溶離の場合には、その先端が環状
充填部の該環状に沿って移動しながら溶離液を供給する
ようにしなければならない場合がある。

【００６５】なお、これらステップ溶離法やグラジエン
ト溶離法を効果的に行うために、特開平４−２２７８２
０号公報に開示された如く、環状充填部を半径方向に区
画する上下方向の隔壁を設けても良い。また、本発明に
係る環状クロマトグラフィー装置は、従来例で述べたイ
オン交換クロマトグラフィー法、サイズ排除クロマトグ
ラフィー法、分配クロマトグラフィー法、吸着クロマト
グラフィー法、光学分割クロマトグラフィー、ヒドロキ
シアパタイトクロマトグラフィー、アフィニテークロマ
トグラフィー等に適用できるのは勿論である。

【００６６】以上のように、特定の実施例を参照して本
発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、当該技術分野における熟練者等により、本発明に
添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、種々
の変更及び修正が可能であるとの点に留意すべきであ
る。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の環状クロ
マトグラフィー装置によれば、少なくとも被分離液を供
給する被分離液供給管を移動するようにし、充填剤を充
填した環状充填部を固定にすることにより、従来の環状
クロマトグラフィー装置の被分離液供給管を固定し、環
状充填部を回転するようにした方式のものと相対的に同
じ関係を保つと共に、固定された環状充填部の下部の各
流出口を弁を介して各分離成分と溶離剤に対応した複数
の排出流路に連絡し、弁切換制御手段で前記被分離液供
給管の環状移動位置に応じて常に所定の排出流路を選択
するようにしたので、環状充填部下端の被分離液の各成
分の見掛け上の横方向（周方向）の移動に合わせて、そ
れぞれ弁が切り換えられ、各成分に対応した排出流路
（溶離剤のみの排出流路もある）が選択される。これに
より、各成分が的確に所定の排出流路に分離回収される
と共に、受皿のような回転するものがなく、流出液の採
取に際して気密性が保たれ、溶離剤に有機溶剤を使う場
合に必要となる防爆対策や無菌を要する被分離液の無菌
保持等が容易となると共に、各成分を的確に分離回収で
きる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す斜視断面図

【図２】 同上実施例における弁の構成を示す図で、
（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は目皿形状部分の平面図

【図３】 同上実施例の環状排出流路の選択機構の作動
説明図

【図４】 同上実施例の弁切換制御手段の構成を示す図

【図５】 同上実施例の他の弁切換制御手段の構成を示
す図

【図６】 実験に用いた円環状クロマトグラフィー装置
の斜視図

【図７】 本発明の一実施例を用いた実験例１の結果を
示す図

【図８】 本発明の一実施例を用いた実験例２の結果を
示す図

【図９】 他の実施例の概略説明図

【図10】 従来の環状クロマトグラフィー装置の概略説
明図

【符号の説明】

１０ 環状クロマトグラフィー装置本体 ３４ 環状充填部 ６２ 原料通路 ６５ 原料フィードパイプ ６８ 流出口 ７４ 溶離剤供給管 117 環状排出流路 118 流出管 119 自動切換弁 120 近接センサ 121 位置決めバー 122 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状に充填剤を充填した環状充填部と、
   該環状充填部下端に設けられ、当該環状充填部からの排
   出液を導出する複数の流出口とを備え、前記環状充填部
   を固定すると共に、少なくとも前記環状充填部に溶離剤
   を供給する溶離剤供給管と、前記環状充填部の環状に沿
   って移動しながら分離すべき被分離液を供給する被分離
   液供給管とを前記環状充填部上部に設け、前記流出口そ
   れぞれは、各分離成分と溶離剤に対応した複数の排出流
   路に弁を介して連絡されると共に、前記各流出口が前記
   被分離液供給管の環状移動位置に応じて常にそれぞれ所
   定の前記排出流路と連通するべく前記弁を切換制御する
   弁切換制御手段を設けたことを特徴とする環状クロマト
   グラフィー装置。