JPS5910844A - 高分子又は粒子等溶液の分離方法 - Google Patents

高分子又は粒子等溶液の分離方法

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JPS5910844A
JPS5910844A JP57120159A JP12015982A JPS5910844A JP S5910844 A JPS5910844 A JP S5910844A JP 57120159 A JP57120159 A JP 57120159A JP 12015982 A JP12015982 A JP 12015982A JP S5910844 A JPS5910844 A JP S5910844A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D57/00Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D43/00Separating particles from liquids, or liquids from solids, otherwise than by sedimentation or filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/12Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03BSEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/10Centrifuges combined with other apparatus, e.g. electrostatic separators; Sets or systems of several centrifuges

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遠心力中で電気泳動を行い、液体試料中の例
えば高分子、粒子、細胞等の各成分を遠心力と1を場に
よる力とのつり合い位1[VC分離する高分子又は粒子
等溶液の分離方法に関するものでめる。
荷電q、質蓋M、比容積υの粒子が遠心力fcと同時に
、遠心力と反対方向に大きさEの電場による力feを受
けたとすると、その粒子に働く力では f = f c−ヱ°e=M(1−υρ)ω”r−QK
となる。ここでρは粒子の密度、ωは角速度、r、−は
遠心力の回転半径を示す。上記式において、回転中心か
ら一定の点より半径rが増大するに従い、Eの大きさが
増大するようにすれば、回転数を適当に選ぶことにより
第1図に示すように遠心力fcと電場による力fθが交
る。交点rpより近い距離にある粒子fcの方がfeよ
りも犬であるので交点rpに向っ−C移動する。逆に交
点rpより遠い点にある粒子はfcよりfeの方が大で
あるので、やはり交点?’Pに向って移動する。即ち粒
子がどこに存在していても、同一の粒子は全て同じ場所
に集合することになる。
従って上述のような電場を作ることができれば、異なる
粒子の混合物から各成分を濃縮した状態で効率よく分離
できる事が期待できる。第1図においては、縦軸にfe
又はfcの大きさを、横軸に回転軸心からの距離をとっ
である。
本発明では、この目的のためにイオン交換膜を利用17
ている11分離すべき物質が負に荷電してぃる場合には
陽イオン交換膜を、正に荷電12ている場合には隔イオ
ン交換膜を用いた。第2図に示す如く、泳動槽1の陽極
側でけ南・fオン交換j摸2 [より陽極槽6への陰イ
オンの移動が妨げられ蓄積し、それに伴い陽イオンも蓄
積する。こitに対し、泳動4m!f 1の陰極側では
陰極槽4からのイオンの移動が妨げられるため、イオン
濃度は低下する。即ち泳動槽1の陽極側から陰極側に向
って減少するイオンの濃度勾配が得られる。回転軸を陽
極側VCノーれば軸から遠ざ力2るに従い1!位勾配が
増大することになる。第2図においてA1、AZが電極
を示す。
第6図、第4図に本発明方法を実施するに適し。
だ装置の一例を示しである。第6図、第4図において、
11は図示しないモータで駆動回転されるロータ、12
は該ロータ11に懸架されて回転する遠心電気泳動管で
ある。泳動管12けロータ11の停止時には第6図鎖線
で示すほぼ垂直な向きをなし、ロータ11の回転に伴っ
て遠心力で次第に持ち上げられ、所定の回転数に達しだ
時点では実線のように水平に維持される。前記ロータ1
1の上端VCはその中心部に配されだ導電(/l:摺動
片13と、摺動片13と同心なリング状の導電性摺動片
14が互いに絶縁さytで固定されている。
そしC1ロータ11の上側に位置してバネ15で圧力が
加えられ前記摺動片15.14VC対向摺接する導電性
摺動片16.17が配設されている。
摺動片16.14.16.17には夫々導線18.19
.20.21の一端が接続され、導線18.19はロー
タ11の中央部を通って泳trh管12懸架側に引き出
され、泳動管12内に導入されて電極としている。他方
導線20.21の他端ば、枠体に固定の直流電圧発生器
22に接続されている。
23.21ま絶縁物を示す。又25Fi泳動管懸架ピン
を、26は駆動軸を示す。
泳動管12の詳細を@4図に示す。#動管12はケース
部として、有底円面状のパケット30とキャップ52を
有し、キャップ32はパケット30の上端開口にネジ込
まれた保持部材63の内面にOIJソング4を介在して
密封拡態に嵌め込まれている。31はパケット50の上
mvc形成されたフックである。
ケース部内面には、底部から順に、陰極槽40、嵐解質
貯tj、槽41、泳動槽42、陽極槽43が形成されて
いる。陰極槽40はピース50と陽イオン交換膜44で
区画され、貯#、槽41は陽イオン交換膜44.45並
びンCピース46で区画さfL。
泳動槽42)まIWイオン交換膜45、ピース47、陽
・fオン交換膜48で区画され、 陽極槽46t1陽イ
メン交換膜48、ピース49で区画形成されている。
前記導線18.19のうち、−極側導線18の一端は陰
極槽40内VC臨み、1m方+極側導線19の一端は悶
極槽46内に臨んでいる。
上記に2いて、イオン交換膜44を増やし電解質貯蔵槽
41を設けたのは、!A2図のま−まだと、泳動fla
il隘極側の膜のごく付近でイオン濃度の極端な低下が
起き、事実上絶縁状態となる。′喉解質貯#、槽41に
高濃度の高解質溶液を入れることに上り、生鮭の陰イオ
ンが泳動槽4Yに供給され、磁流は維持される。上記装
置により、次の祠料で以下の実験を行った。
イオン交換膜:旭化成工条(株)製イオン交]如いxt
ol(商品名) 試    料二日本合成ゴム(株)製ラテックスTD−
1、TI)−2 「程 極  e、:陽極槽、0.5Mクエン酸三ナトリ
ウム水溶液 陽極槽、0.15M酢酸、[J、IM川用ナトリウム水
溶液 阻IQ¥質貯蔵槽敲:46M酢酸、0.4M酢酸ソーダ
水溶液 泳動槽内の溶液によ、ジーール熱に、【る対流を防ぐ目
的でしょ糖により直線的な密度勾配をつけた。
電解質は酢酸すトリウムを用い、実験−1では濃度を均
等に、実験−2,3では後述する方法(第6図1照)で
、上に凹になる様にしだ。泳動槽47内の電位測定は、
泳動槽47に一定間隔で埋め込んだ電極で測定した。
〔実験−1〕 泳動槽47内に1(]mM酢酸ソーダ溶液と10mM酢
酸ソーダ、15%しよ糖溶液を用い、しよ糖に関して0
11俵極側からIIJ!極側に向って15%〜0チの直
線的密度勾配をつけ、酢酸ソーダに関しては均一な磯囲
になる様にし、印加ゼ、圧50Vで通電した。この結果
、第5図に示すように約5時間後にほぼ直線的に増大す
る電位勾配の勾配が得られた。
〔実験−2〕 実験−1の方法では所定の電位勾配の勾配を得るのに長
時間を要する。そこで予め電解質VC濃度勾配をつける
事にした。電気抵抗は′vL解質眞度にほぼ反比例する
ので、理想的には陽極側から陰極側に向って距離に反比
例1〜て減少する電解質の濃度勾配をつけるのが望まし
い。第6図に示す方法で近似的にこの条件を満/こしだ
。第6図において、槽51と槽52に夫々分離槽の半量
の溶液?入れておき、槽53から槽52ヘスピードαで
送液し、攪拌しながら槽52からスピードαで排液する
と同時にスピードβで槽51に送液する。同様に攪拌し
ながらPi51から2βのスピードで泳動槽47に注入
17、分離層を調整する。この方法してよると、分離層
の直解質濃度はα/β企げ6以下にすると比較的しく反
比例関係を近似し得る。″−#、験−2、実験−3(後
述)ではα/β=0.24となるようにした。
各槽内溶液は、 槽51内溶液:2111M酢酸ソーダ、15ダしょ抛溶
液槽52内溶液: 2mM酢酸ソーダ、1%しょ1m溶
液槽56内溶液:50mM酢酸ソーダ、1%しょ糖fu
液とし、泳動槽47内に陰極側から陽極側に向って、し
ょ糖に関1−ては15弾〜1%の直線的な濃度勾配を、
酢酸ソーダに関しては2mM〜50 III Mの上に
凹の濃度勾配をもつ分離層と調整しその上に試料層とし
て100mM酢酸ソーダを満たした。成極槽、′直解質
貯蔵槽に関しては前述の通りである。
印加電圧50Vで通電1〜電位勾配を6111定しだと
ころ、第7図の如く、通V、直後からほぼ直線的に増大
する電位勾配の勾配が得られ、少くとも2時間tま安定
であった。
第6図VC↓゛いCy  ”’1% 821’ユ人々ス
ターラーを示す。Ply”Z、Pskよホンプケ示ず。
〔実験−5〕 実験−2によって安定な電位勾配が1得られることが明
らかとなったので、実1fflに2種類のラテックスの
混合懸濁液を用い゛C1夫々の成分に分離することを試
みた。用いた溶液は次の通りである。
槽51・内溶液:2mM詐酸ソーダ、8係しょ糖溶液試
料g濁γよニラテックス゛1“D−1、TD−2漕陥症
格手を10[J+nM酢酸ソーダ、L]、5%しょ糖溶
液に騨i?蜀したもの。
・1曹52.56、成極槽、電解質貯蔵槽41[関して
は実験−2と同様である。     ゛実験−2と同じ
やり方で分離層fr:調整し、その上pこ静かに試料;
ピ冴液を重層し、史eこその上VC少址の10 CII
JIM 1fI=酸ソーダ溶液を滴)こした。冷却下で
印加電圧50 V 、遠心力i aoop(泳1/74
+j47の中央)で30分間分分離性った結果、第8図
りこノ]<ず通り、夫々の成分ラテックス′rD−1(
a)。
TI)−2(b)が11」狭く帯状に分離にき/こ。
以上′−X験結果から明らかなように、本発明り法によ
れば、たとえ試料層が厚くても人々の成分が11ノ狭い
イ↑)状となっ゛(分離することができる。
ここ1こは詳述しなかつ九が、本発明方法VCおい′C
は′1M、解質貯蔵溶l夜の組成が重要であり、次の条
件を満たずことが必要Cある。
即ら、辿′屯中に消耗するイオンを補充するため、未解
離の′1!I屏質が大目&C存在すること。
こjtらの事により、泳動槽内に過不足なく−rオンが
長時間供給され得る。実験−2,6において電解質貯蔵
液として高磯ハ(の酢酸及び酢酸ソーダ液を用いたのt
よ上記の理由(′こよる。
【図面の簡単な説明】
第1図は回転軸からの距離と遠心力又Q:i電場の力の
大きさとの関係を示す線図、第2図は−rオンの移動関
係を示す模式図、第6図d本発明方法を実施するに適し
た装置の一例を示す縦断11n図、第4図は同遠心亀気
泳動管の縦断面図、第5図は1泣勾配を示]″線図、第
6図は濃度勾配作成装置の    ・模式図、第7図は
電位勾配を示す線図、第8図は本発明方法による分離結
果を示す遠心電気泳動管の縦断面図である。 11はロータ、12は遠心電気泳動管、22は直流電圧
調整器、30tまパケット、32はキャップ、40は陰
極槽、41は電解質貯蔵槽、42は泳動槽、46は陽極
槽である。 特許出願人の名称  日立工機株式会社第1図 P 第2図 第3図 () 第4m オフ図 O444(1(116b

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 試料に、遠心力と紋遠心力の方向と反対方向に電場によ
    る力を与え、液体試料中の高分子又tま粒子等の成分を
    上記遠心力と電場による力とのつり合い位置に分離する
    ことを特徴とした高分子又は粒子等溶液の5+:陥方法
JP57120159A 1982-07-09 1982-07-09 高分子又は粒子等溶液の分離方法 Granted JPS5910844A (ja)

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US06/511,133 US4432849A (en) 1982-07-09 1983-07-06 Method and apparatus for separating macromolecules or particles in a liquid solution

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