JPS5935266B2 - 場流れ分画方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は場流れ分別（ＦｉｅｌｄｆｌＯｗｆｒａｃｔｉ
ＯｎａｔｉＯｎ）のための方法および装置に関する。

場流れ分画（ＦｉｅｌｄｆｌＯｗｆｒａｃｔｉＯｎ一Ａ
ｔｉＯｎ）は流体媒体に懸濁された粒子および巨大分子
の両万を含めて広範囲の粒状物の高性能分別のための応
用性の広い技術である。

粒状物質としては、１０５〜１０１３の分子量（０．０
０１〜１ｔｔｍｙ））範囲の高分子、コロイド、粒子、
単細胞、オルガネラ（細胞器管）その他ＢＳあげられる
。この技術は米国特許第３，４４９，９３８および同第
３，５２３，６１０号各明細書により明白に記載されて
いる。場流れ分画はクロマトグラフイ一において経験さ
れるものと同様な様式におけるキヤリアまたは移動相（
ＭＯｂｉｌｅｐｈａｓｅ）中の成分の移動速度の差の結
果である。

しかしながら、場流れ分画においては、クロマトグラフ
イ一の場合におけるような別個の静止（定常）相は存在
しない。試料保持は移動相内での迅速に移動する層と緩
徐に移動する層との間の試料成分の再分散により生ぜし
められる。すなわち、粒状物は溶媒前線よりもより遅く
溶出する。典型的には２個の近接した距離の平行な表面
で構成される場流れ分画チヤンネルｔ）ｓ使用される。
移動相をこれら表面の間のギヤツプを通して連続的に流
過させる。このギヤツプまたはチヤンネルの狭さ（典型
的には０．０２５？）の故に、移動相流れは特性的な抛
物線速度プロフイルを有する層流である。流速はチヤン
ネルの中央で最高でありそしてこのチヤンネル表面付近
で最も低い。あるタイプの外的な影響力のある場すなわ
ち力の場（この力の場としては重力、熱、電気、流体横
流れおよびＧｉｄｄｉｎｇｓＢｅｒｇおよびＰｕｒｃｅ
ｌｌ氏等により種々に記載〔例ぇばＪ．Ｃ．Ｇｉｄｄｉ
ｎｇｓ氏の「ＡｍｅｒｉｃａｎＬａｂＯｒａｔＯｒｙ」
１９７８年５月号第１５頁ないし第３１頁に記載の「場
流れ分画：巨大分子および粒子のための一相クロマトグ
ラフイ一」なる論文を参照〕されているその他のもの枦
あげられる）をチヤンネル表面または壁に横方向（垂直
）に適用する。

この力の場は試料成分を外側の壁近くのより遅く移動す
る基層の方向に押しやる。しかしながら、この壁近くで
の試料濃度蓄積は、力の場に反対方向の粒状物の通常の
拡散によつて拮抗されている。このことは各成分Ｂ３指
数函数濃度プロフイルを有する成分粒子の動的層を生ず
る。保持の程度は濃度プロフイル内の粒状物Ｏ時間平均
での位置により決定されるが、これは適用される場の強
さおよびそれに反対する粒子の拡散傾向のバランスの函
数である。沈降（セデイメンテーシヨン）場流れ分画（
ＳＦＦＦ）においては、分別に要求される力の場の確立
のためには遠心が利用される。

この目的のためには長い薄い環状ベルト様チヤンネルＨ
Ｓ遠心機内で回転せしめられる。得られる遠心力は移動
相よりも一層高い密度の成分をチヤンネルの外壁方向に
沈降させる。等しい粒子密度に対しては、それらのより
高い拡散速度の故に、より小さい粒状物はより大なる粒
子よりも外壁に対して一層厚い層となるように蓄積する
。従つて平均するとより大なる粒状物は外壁により近く
に押しやられる。もし移動相または溶媒とも呼ぶことの
できる流体媒体ｔ）３連続的にチヤンネルの一端に供給
されるならば、その流体媒体はチヤンネルの出口で後程
の検出のために試料成分をチヤンネルを通して運搬する
。チヤンネル内での層流の速度プロフイルの形およびそ
のプロフイル内での粒状物の配置のために、溶媒の流れ
は最初小さい粒状物の溶出させ続いて粒状物の質量が上
昇して行く順に試料成分の連続的な溶出が行なわれる。
一定の力場の強さを有する沈降場流れ分画の装置におい
ては、粒子の保持は粒状物の質量および粒状物サイズの
３乗に正比例する。

この基本的な関・係はＦ．Ｊ．Ｆ．Ｙａｎｇ，Ｍ．Ｎ．
ＭｙｅｒｓおよびＪ．Ｃ．Ｇｉｄｄｉｎｇｓ氏等の「Ａ
ｎａｌｙｔｉｃａｌ−Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」第４６巻第
１９２４頁（１９７４）における論文にＧｉｄｄｉｎｇ
ｓ氏等によつて記載されている。大部分の沈降場流れ分
画分別は一定の力場で実施されてきた。しかしな／）５
ら、不幸なことに一定場でのＳＦ丹課持は粒状物質量に
直接的に相関されるのであるから、粒状物サイズに関す
る保持時間依存性は高度に非線形である。従つて一定（
ＣＯｎｓｔａｎｔ）場でのＳＦＦＦフラクトグラムの試
料粒状物サイズ分布曲線への変換は控え目に云つても不
便なものである。一定場ＳＦＦＦ分析または分別に関す
るその他の問題は、分別の実施に長い時間を要しそして
ピークＢｊ幅広の故に遅れて市出するものの検出度ＢＳ
劣ることである。

これらの問題は、一定場ＳＦＦＦ分析ｔ）Ｓ要求される
広い粒状物質量分別範囲全体にわたつて一定の分離（分
別力）を示さないという事実に関係している。一定場分
別においては、小粒状物の分離に要求される高い場の強
度は不可避的に大形粒状物の過剰の保持を生ぜしめる。
更に、後で洛出する大形粒状物はまたそれらがＳＦＦＦ
チヤンネルから溶出する際にひどく分散（希釈）されて
検出の問題を生ぜしめる。Ｇｉｄｄｉｎｇｓ氏等は、一
定場ＳＦＦ紛別に必要とされる長い分ＶＴ時間を短縮さ
せそしてそれから由来する劣つた検出件を改善させよう
と試みた。

彼等は、段階的および線形場減衰プログラムの使用によ
つてこれを実施しようとした。熱勾配の抛物線形場プロ
グラムもまた熱的ＦＦＦにおいては使用されている。こ
れは「Ａｎａｌ，ｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ」第４
８巻第１５８７頁（１９７６）において［プログラムさ
れた熱の場流れ分画］（「ＰｒＯｇｒａｍｍｅｄＴｈｅ
ｒｍａｌＦｉｅｌｄ−ＦｌＯｗＦｒａｃｔｉＯｎａｔｉ
Ｏｎ」）と題するＪ．Ｃ．Ｇｉｄｄｉｎｇｓ氏等の論文
に記載されている。これらプログラム計画は分析時間お
よび試料検出性を改善するけれども、それらは不可避的
に保持時間と粒子質量または粒子状物のサイズとの間の
定量的関係ｔこ不確定件を生ぜしめた。これらのプログ
ラム計画は一定場ＳＦＦＦの簡単な保持一質量関係を犠
性にする。分別範囲および分離を変化でき、そして同時
に便利な保持一質量関係を容易なそして正確な粒状物サ
イズまたは分子量測定のために保持できるＳＦＦＦ分別
技術を提供することは高度に望まし，いことであろう。
Ｇｉｄｄｉｎｇｓ氏等は「ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ」第４６巻第１９１７頁（１９７４）にお
いて、流速の上昇と共に場流れ分画においては速やかに
溶出する成分Ｂ５、高流速Ｂ５使用される場合には、ボ
ードまたは洛媒ピーク中に移行する傾向／）ｊあると述
べている。

逆に、低速Ｂ５使用される場合には、より高度に保持さ
れる成分の溶出が大幅に遅延される。Ｇｉｄｄｉｎｇｓ
氏等は「Ａｎａｌ．ＣｈｅｍＪ第５１巻第３０頁（１９
７９）において、移動相の流速を段階的にかまたは簡単
な時間の幕に比例する函数で増大させてこれらの問題の
若干を軽減しうると提案している。不幸にしてこの方法
は分析的測定に有用な便利な保持時間一質量（または場
により影響された粒状物特件）関係を与えない。ここに
記載の方法および装置は簡単な指数函数的減衰場プログ
ラムまたは指数函数的流速上昇プログラム技術を使用し
てＦＦＦ分別において必要な分別時間を短縮させそして
溶出成分の検出性を改善するものである。

更に、指数函数的減衰および指数函数的噌大プログラム
を使用して定量的な粒状物サイズまたは分子量分析のた
めの線形対数粒状物サイズまたは分子量一粒子保持時間
キヤリブレーシヨンプロツトが与えられる。好ましい別
の方法は、延長された粒状物サイズ範囲にわたつて対数
ＦＦＦ分別用の時間遅延化指数函数プログラムを使用し
ている。巨大（マクロ）分子および粒子を含めて粒状物
試料を流体媒体中に導入し、その中に懸濁された試料を
含有する流体媒体を狭い流れチヤンネルに通過させ、前
記流れチヤンネル全体にわたり粒状物の特性に影響を与
えるような場を確立させることにより、その影響場およ
び前記の流体媒体との種々の粒状物の相互作用によつて
それら粒状物を選択的に遅滞させて前記流れチヤンネル
内で粒状を分配し、時間の函数として指数函数的に場強
度を減少させることによつて粒状物に対する分別時間を
実質的に短縮させる段階を包含する方法ｔ）３記載され
ている。

本発明の方法によれば、場の強さＧをＧ（ｔ）＝ＧＯｅ
−ｔ／τ 〔式中Ｇ（ｔ）は場の減少の開始後の時間τにおける影
響する場の強度であり、ＧＯは場の減少開始時の影響す
る場の強度であり、そしてτは場強度の指数函数的減少
の時定数である〕の関係式に従つて減少されそれによつ
て前記流れチヤンネルから溶出する前記粒状物の保持時
間が一般に粒状物特性の対数に直線的に相関係せしめら
れる。

それに代る本発明のより好ましい方法においては、影響
する場の強さＧを最初はτに等しい時間の間、初期強度
ＧＯに一定に保持し、そして次いで関係式Ｇ（ｔ）＝Ｇ
Ｏｅ−ｔ／７ に従つて変動させる。

この別法を使用する場合、前記粒状物特性の対数に線形
に関係している保持時間の範囲は実質的に増大する。本
発明の更にその他の別法においては、前記流れチヤンネ
ルを通しての前記流体媒体の流速くＶ〉は関係式〈〉ｔ
＝〈Ｖ＞０ｅｔ／τ （く〉ｔは流れ開始後の時間ｔにおける前記流体媒体の
平均線速度であり、〈Ｖ＞ｏはキヤリア移動相の初期平
均線速度であり、そしてτは流速の指数函数的増大の時
定数である）に従つて増大され、それによつて前記流れ
チヤンネル中の前記粒状物の保持時間は前記粒状物特性
の対数に一般に線形に相関係せしめられる。

流れプログラムの好ましい方法においては、流れ速度増
加開始時間が指数函数的増大の時定数である時間τだけ
遅延せしめられる。

本発明によれば、流体媒体中に懸濁された粒状物の分別
のための装置が構成されるものであり、而して前記装置
は狭い流れチヤンネル、粒状物の特件に影響を与えるチ
ヤンネル当りの場の確立手段、流れチヤンネルを通して
流体媒体を通過させる手段、前記流れチヤンネルを通過
させるために前記流体媒体中に前記粒状物の試料を導入
する手段を有しており、そしてその際場確立手段ｔ）３
時間の函数として指数函数的に場の強度を低減させて前
記粒状物の分別時間を一定の場の操作に相対的に減少さ
せるプログラム手段を包含している点を特徴としている
。

影響を与える場ｔ）ｓ遠心力場である場合には、場を確
立する手段は前記流れチヤンネル当りに遠心力を確立さ
せるための角運動モーメントに流れチヤンネルを付すた
めの一次駆動手段および前記流れチヤンネルの角速度を
低下させるプログラム手段を包含している。

指数函数的および指数函数的減衰流速プログラムを与え
るための同様の適当な装置が構成される。

本発明のその他の利点および特件は次の記載において明
白となるであろう。添付図面において第１図は沈降場流
れ分画技術の簡単化した模式的図であり、第２図は本発
明により構成された粒子分別装置の部分的な模式的図で
あり、第３図は本発明に関して使用できる流れ千ヤンネ
ルの一部分ダイヤグラム的な部分断面図であり、そして
第４図は本発明に関して使用できるローター速度制御の
プロツクダイヤグラムである。本発明の方法および装置
は、まず典型的 ＳＦＦＫ置の操作を説明するならばより容易に理解され
よう。

ＳＦＦＦ装置が記載されるけれども、その他の影響を与
える力の場も同様に使用しうることを理解すべきである
。これらのその他の力の場としては、Ｇｉｄｄｉｎｇｓ
氏等により記載されているように電気的、熱的、水力学
的または横流れ、磁気または超音波力場Ｈ５あげられる
。操作の原則は第１図および第２図を参照することによ
つて最良に理解することＢｊできる。第１図においては
、Ｗで表した比較的小さい厚さ（半径寸法）を有する環
状ベルト様（またはリボン様）チヤンネル１０をみるこ
とができる。

このチヤンネルは流体媒体（本明細書中では以後移動相
、液体または単に流体と呼ばれている）を分画すべき粒
状物の小試料と共にある時点で一緒に導入するための導
入口１２および排出口１４を有している。環状チヤンネ
ルはどちらの方向にも転回する。説明の目的のために、
このチヤンネルは矢印１６により示される反時計方向に
回転するものとする。典型的にはこれらチヤンネルの厚
さは０．０２５ＣＴ１１の程度のものでありうる。実際
にはチヤンネル厚さＢｊより小さい程、分別を達成でき
る速度はより大である。薄いチヤンネルの故に、いずれ
の場合にも流体流れは層流でありそして参照数字１８に
より示されているように、チヤンネル厚さに横方向に抛
物線流速プロフイルの形をとつている。

チヤンネル１０は外側表面すなわち壁２２および内側表
面すなわち壁２３により規制されている。ここに矢印２
０により示した半径方向遠心力場Ｆを横方向すなわちチ
ヤンネルに直角に加えた場合（（は、粒状物は指数的濃
度プロフイルを有する動的クラウド（ＣｌＯｕｄ）に圧
縮され、そして外壁２２からのその平均高さまたは距離
は場Ｆにより、そしてブラウン運動に由来する通常の拡
散力により各粒子上に加わる平均的力の間の平衡により
決定される。粒状物はある与えられた瞬間においては一
定の運動下にあるから、すべての与えられた粒状物は壁
からある距離に見出すことｔ）３できる。拡散時間に比
して長い時間にわたつて、グラウンドの中の各粒状物は
何回も壁からおのおの異なつた高さになつているであろ
う。しかしなｔ）Ｓら、その時間期間にわたつてのある
質量の個々の粒状物のすべてのものの壁からの平均高さ
は同一で？ｂる。すなわち壁からの粒状物の平均高さは
粒状物の質量に依存する。より大なる粒状物の平均高さ
１Ａ（第１図）はより小なる粒状物のそれ１Ｂ（第１図
）より低い。チヤンネル中の流体を均一速度で流れさせ
て流れ１８の抛物線プロフイルを確立させる。

この層流状態においては、液相は壁に近い程、より遅く
流れている。流れる流体と粒状物の圧縮クラウドとの間
の相互作用の間に、充分に大なる粒状物はその平均速度
がチヤンネル中の全流体速度に対して最大のものより小
さい流体層と相互作用する。その時点でこれら粒状物は
場により保持または遅延化されているということができ
るしまたはその場においては遅延された溶出を示す、と
いうことＢ３できる。この機構はＢｅｒｇおよびＰｕｒ
ｃｅｌｌ両氏によつて「ＡＭｅｔｈＯｄｆＯｒＳｅｐａ
ｒ−ＡｔｉｎｇＡｃｃＯｒｄｉｎｇｔＯＭａｓｓａＭｉ
ｘｔｕｒｅＯｆＭａｃｒＯｍＯｌｅｃｕｌｅｓＯｒＳｍ
ａｌｌＰａＲｔｉｃＩｅｓＳｕｓｐｅｎｄｅｄｉｎａＦ
ｌｕｉｄＩ．ＴｈｅＯｒｙ」と題する［ＰｒＯｃ−Ｅｅ
ｄｉｎｇｓＯｆＮａｔｉＯｎａｌＡｃａｄｅｍｙＯｆＳ
ｃｉｅｎｃｅｓ」第５８巻第３号第８６２〜８６９頁（
１９６７）の論文中に記載されてい）る。

ＢｅｒｇおよびＰｕｒｃｅＩｌ両氏によれば、流体に懸
濁された巨大分子または小粒状物の混合物は質量または
より正確には有効質量と称しうるもの、すなわち粒状物
の質量からそれの置換された流体の質量を減じたものに
従つて、分別することＢ３できる。

粒状物が流れている流体中に懸濁された場合には、それ
らは平衡「雰囲気］中にそれ自体分布する。平衡雰囲気
のスケール高さｌは、一般的な関係式Ｍｅａ＝ＫＴによ
つて有効質量Ｍ。に依存する。この関係式においては、
ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、そし
てａは遠心加速度である。比較的長いカラムまたはチヤ
ンネルを通しての粒状物のこの異つた輸送時間の観点か
ら、粒状物は時間と共に分別されそして異つた時間で爵
出される。すなわち第１図かられかるように、比較的小
粒子の集塊１Ｂは先端にありそしてチヤンネルから最初
に溶出するＢＳｌより大きくより重い粒状物の集塊１Ａ
は外壁２２により近いところに分布しそして明らかに流
体流れのより遅く移動する成分（これはより遅い時点で
溶出する）の作用をうけることＢ３認められている。本
発明の一態様によれば、一定の力場操作において要求さ
れる時間に比して粒状物の分離に必要とされる時間は時
間の函数として指数函数的に場の強度を減少させること
によつて低下される。

ただし前述したように影響を与える場は記載したものの
いずれかでありうる。議論を簡単にするために、場の強
度の減少はＳＦＦＦの場合を特に参照してその場合の数
学的説明により論じられ、記載されそして支持される。
すなわちギデイングス（Ｇｉｄｄｉｎｇｓ）氏等によつ
て記載されているように、ＳＦＦＦにおいては保持され
た試料成分の移動速度は液体キヤリア移動相の線速度よ
りも保持比であるフアクタ一Ｒだけより遅い。

ここに、または、 であり、 そしてＧ＝ω２ｒである。

高度に保持された試料成分に関しては、万程式ｌに対す
る簡単化された近似Ｂ５可能である。

Ｒ＝６λ−１２λ２（Ｒ＜０．７に対し） （４）ま
たはＲ″：＝６λ （Ｒ〈０．３に対し）
（５）簡単な指数函数的減衰場プログラム化ＳＦＦＦに
おいてはその時点での特定の場の強さによつて保持比Ｒ
は時間の函数となるみすなわちＴＲ Ｌ−ＦＯＲ（ｔ）〈Ｖ＞Ｄｔ（６） この場合、時間依存件Ｒ（ｔ）はまだ方程式１〜３によ
り表わされるがただし力の場Ｇはここでは時間依存性指
数函数的減衰函数Ｇ（ｔ）−ＧＯｅ−ｔ／７
（７）である。

ここで式中ＧＯｉ防期沈降力場（？／秒２）でありそし
てτ＝指数函数的減衰時定数（分）である。万程式２，
５，６および７は次の指数函数的に場をプログラム化し
たＳＦＦＦに対するキヤリブレーシヨン関係を導く。１
ｎＭ＝１ｎＣＡ（ｌ−ｅ−ＴＲ／τ）〕＋ＴＲ／τ（８
）比較的大なるＴＲ．／τ比から由来するＳＦＦＦピー
クに対しては万程式１０は対数線形近似に非常に近くな
る。

１ｎＭ＝１ｎＡ＋ＴＲ／τ （０これか
ら、粒状物質量の対数と保持時間ＴＲ．の間には線形関
係Ｂｊ存在することが明白である。

球形粒子の場合には、１ｎｄｐは１ｎＭこ比例し従つて
ＴＲに比例する。前記の対数線形関係は本発明の場の力
のプログラム化法の好ましい態様に関して修正して、粒
状物特性、この場合には質量の対数に直線的に関係する
保持時間範囲を増大させることができる。

これは時間遅延を指数函数的減衰の時定数と等しくする
ことによつて場の強さの減衰の開始時間を遅らせること
によつて達成される。これは次の数学的展開によつてよ
り明白に理解することｔ）５できる。時間遅延された指
数函数的減衰場強度関係の一般的形式は、Ｇ（ｔ卜ＧＯ
ｅ−（ｔ−Ｘ）／７（ｔ＞ｘ） （）であり、ここに
ｘは任意の遅延時間（分）である。

ｘ＝０の場合には簡単な指数函数的減衰プログラムに対
しては万程式１１は万程式７に還元される。この場合、
場減衰プログラムのもとにおけるＳＦＦＦ保持特性は次
の通りとなる。ｔ＜ｘに対しては ｔ＞ｘに対しては である。

真の対数線形キヤリプレーシヨンは、万程式１３でＸを
τに等しくすることによつてＴＲ＞Ｘに対して得られる
ことを留意されたい。この独特の場合に関しては、ＳＦ
ＦＦの対数分離を至適化させることができる。好ましい
ＳＦＦＦ操作においては、試料注入後に流れＨＳ開始さ
れ、そして初期の力の場ＧＯは、指数函数的減衰時定数
である時間τに等しい時間の間一定に保たれる。

時間τの後、力の場を時定数τで指数函数的に減衰させ
る。ｔくτに対しては 所望の対数函数に関しては、万程式１８は次の通りとな
る。

である。

万程式１６および１８〜２２はＲ〜６λの場合の高度に
保持された成分に対して導かれた。Ｒのより高次の近似
を使用する効果は、ほとんど実用的結果のないＴＯに近
いピーク保持値においてのみ認めうることを示すことが
できる。（簡潔にするためにそのような例示はここでは
省略される）。この結果は、万程式１ｆ）Ｒに対して厳
格なしかし複雑な表現の使用Ｈ５キヤリブレーシヨン曲
線特性にそれ以上に有意に影響するとは予想されないこ
とを示している。逆に、万程式１９および２０は実用的
関心のあるほとんどの粒子保持域に対して充分に精確で
ある筈である。この時間遅延化指数函数法は、比較的よ
り広い線形範囲の対数ＳＦＦＦ分離を与える結果となる
。

また本発明の方法の使用によつて万程式１９により描か
れる対数線形関係の勾配（傾斜）はτ値によつてのみ制
御されることを認識すべきである。流速、初期の場の強
度およびその他の装置フアクタ一例ぇばチャンネルの厚
みは保持キヤリプレーシヨンプロツトの切片のみに影響
する。すなわち試料成分の保持時間は、場の強さおよび
流速の変化によつてわずかしか影響されない。方程式１
９を参照すると流速を半分にすることは試料成分保持時
間を２倍にはしないことを示している。逆に相対的ピー
ク分離距離には変化なしにそれらピークはわずかだけ遅
れて溶出する。これらの結果は全く予期せざることであ
る。本発明の方法により与えられる利点には、広い粒子
サイズ分布にある大なる試料成分粒状物は一定の場のＳ
ＦＦＦ分離の場合のように流れチヤンネルの壁近くには
押付けられないことｔ）３ある。

実際にはＳＦＦＦにおいて至適指数函数的力の場をプロ
グラムすることはすべての試料成分をしてチヤンネル壁
から至適粒子厚さｌの範囲に位置せしめる。この状態は
単位時間当り最大の分離を生ずる。またこれら条件下に
はチヤンネル壁の表面粗荒性および吸着効果の結果とし
てほとんど問題ＢＳ生じないと予想すること／）Ｓでき
る。試料オーバーロードの効果も減少される筈である。
これらの利点は、本発明の力場のプログラム化において
は粒状物はチヤンネル壁に過度に近くには決して近接せ
しめられないという事実の故に生ずる。この分離範囲お
よび本発明のこの指数函数的減衰ＳＦＦＦの分離はτ，
ＧＯまたは流速下を変化させることによつて便利に制御
することができる。本発明の方法を使用して、ＳＦＦＦ
は同様の多分散性のすべてのピークに対して比肩しうる
バンドの拡大を生ずることＨＳわかつた。

このことは解析の便利さおよび精度の改善に有意に寄与
する。本発明方法の実施のための装置は第２図に記載さ
れたものでありうる。この図においては、チヤンネル１
０は支持のためにボウル様またはリング様ローター２６
中に配置されることＢ３できる。ローター２６は破線プ
ロツク２７により示された通常の遠心機（これは直接ベ
ルトまたはギア作動性でありうるこれまた既知のタイプ
の適当な結合３２を経て操作される既知のタイプの適当
な遠心作動３０を包含している）の一部でありうる。ボ
ウルタイプのローターが示されているけれども、チヤン
ル１０はいずれかの適当な手段例えばスパイダー（図示
されてはいない）または簡単なリングでそれ自体のシリ
ンダー軸のまわりに回転させることによつて支持されう
ることも理解すべきである。このチヤンネルは液体導入
口１２および排出口１４を有しており、これは通常の設
計の回転シール２８を介してこの系の残りのものを包含
する静止装置に結合されている。すなわち、系の導入流
体（または液体）または移動相は適当な溶媒レザボア３
１がら導かれるが、これらのレザボアは通常のポンプ３
３によつてそこから通常の設計の２方向６孔サンプリン
グバルブ３４を経て、そしてこれまた通常の設計の回転
シール２８を経て導入口１２に結合されている。その粒
状物ＢＳ分離されるべき試料をこの通常のサンプリング
バルブ３４により流れている流体流れ中に導入する。

この中には試料ループ３６ｂｊどちらかの端をパルブ３
４の反対側の孔に接続されてあり、シリンジ３８がそれ
に隣接する孔に結合されている。試料ループ排出物また
は排棄物容器４０は最終の孔に連結されている。サンプ
リングバルブ３４が実線により示した位置にある場合に
は、試料流体を試料ループ３６中に導入することＢ３で
き、そして試料は試料ループを経て排棄物受器４０に流
れていく。溶媒レザボア３１からの流体はその間にポン
プを経て直接試料バルブ３４に流れる。試料バルブ３４
ｂ３破線４２により示されている第２の位置に変更され
ると、孔はｌ位置だけ動いて、その結果レザボア３１か
らの流体流れは回転シール２８に流れる前に試料ループ
３６を通つて流れる。逆に、シリンジ３８は直接排出物
レザボア４０に結合される。かくして試料は流体流れに
よつて回転シール２８に運ばれる。チヤンネル１０から
の排出ライン１４は回転シール２８によつて通常のデテ
クタ一４４に、そしてそこから排出物または収集容器４
６に結合されている。

このデテクタ一は任意の通常のタイプのもの例えば紫外
線吸収または光散乱デテクタ一でありうる。いずれの場
合にもこのデテクタ一と同類の電気出力を所望のように
既知のタイプの適当なレコーダー４８に接続させること
ができ、そして更に破線５０により示されるようにこの
データ解析に適当なコンピユータ一に接続させることが
できる。同時に、所望により、コンピユータ一にポンプ
３３の操作そしてまた遠心機２８の操作を制御させるこ
とによつてこの系を自動化させることができる。そのよ
うな制御は破線５２および５４によりそれぞれ示されて
いる。第２図の態様に成功裡に使用されている適当なＳ
ＦＦＦ装置が以下に記載される。

遠心機自体および関連するＳＦＦＦ成分を除いては、こ
の装置の残余のものは高性能液体クロマトグラフイ一装
置で構成されている。移動相またはキヤリアリザボアは
細口の１１容ガラスびんであつた。

移動相をポンプに分配するチユーブの端には、キヤリア
計量系に問題を生ぜしめるような粒子の除去のために、
２μ有孔ステンレスス千−ルフイルタ一ＢＳ付されてい
た。この作業に使用されるすべての移動相は使用前に０
．４５μｍ「ミリボア（ＭｉｌｌｉｐＯｒｅ）」フイル
タ一を通して酒過された。約５分間超音波浴中で撹拌し
つつ真空フラスコに真空を適用することによつて、移動
相レザボア中に負荷する前に液体を完全に抜気した。Ｓ
ＦＦＦ装置の操作の間移動相レザボア中に低濃度の溶解
ガスを保持するために、粗目のフリツトガラスガス分散
チユーブを経てその液体中にヘリウムの流れを徐々に通
した（生成する小さなヘリウムの泡がポンプへの導入チ
ユーブ中に入らないよう注意した）。「アルテクス（Ａ
ｌｔｅｘ）一毘式１００Ａ溶媒計量ポンプ（アルテクス
・サイエンテイフイツク社製品）を使用して要求される
正確な移動相流速を与えた。

ＳＦＦＦ系の逆田は比較的低いのであるから、４０ｔｔ
ｍガラスビーズの短いカラム（または短い長さの捲縮さ
れた０．０２５ＣＴｒＬ内径のカピラリーチユーブ）を
ポンプの後において、それが適正なチエツクバルブ操作
のための充分な逆圧に対抗して操作するのを確実ならし
める。試料注入は［バルコン（ＶａＩｃＯｎ）」Ｓロー
ター（バルコ・インストルメンツ社製品）を有する型式
ＡＨＣＶ−６−ＵＨＰａ−Ｎ６Ｏ空気作動ミクロサンプ
リングバルブを使用して達成された。

外的試料ルーブを有するこのバルブを遠心機の外側に載
置しそして４方向空気スイツチバルブにより遠隔作動さ
れた。「ソーバル（ＳｏｒｖａｌＵ型式ＲＣ−５遠心機
（デユポン社インスツルメント・プロダクツ・デイビジ
ヨン製品）を使用してＳＦＦＦに必要とされる遠心力場
を発現させた。

型式ＴＺ−２８チタニウムゾーンローター（デユポン社
製品）をＳＦＦＦチヤンネルの外壁として使用するため
に修正した。このチタニウムローターの内壁を注意して
機械加工してＲＭＳ６−１６仕上げとした。ＳＦ♂Ｆチ
ヤンネルは、この研磨した表面に４７−１／！長さの「
テフロン８（Ｔｅｆ１０ｎ）］コーテイングしたシリコ
ーンゴムＯ−リング（クリーべイ・シール社製品）によ
りスプリツトリングステンレススチール挿入部を嵌合さ
せて研磨チタニウムボウル壁とステンレススチールチヤ
ンネル挿入部との間にシールを形成させることによつて
形成された。このスプリツトリングステンレススチール
挿入部中に注意して機械加工して溝をつくり、ＳＦＦＦ
チヤンネルのための空間とした。その結果完全に集成さ
れた場合、５８×２．５ＸＯ．０２５儂の寸法となつた
。回転面シールによつて移動相をポンプで遠心機内の回
転チヤンネル中に送り入れまたこれから外に送り出す。

この面シールの下半分は接続チユーブによつてチヤンネ
ル導入口および排出口に結合され、そしてそれは直径約
０，８ｃ７ｎのクロームめつき焼入れスチールボタンよ
り構成されている。この回転シール面を注意して機械加
工して高度の扁平件および鏡様フイニツシユを与んる。
静止状態の上部軟質シールはポリアミドおよびグラフア
イ卜充填テフロン［有］（タイプ１８３４および５３０
７重合体、バルコ・インストルメンツ社製品）からつく
られた同一直径のボタンである。この軟質ボタンもまた
機械にかけて高度の扁平さおよび微細仕上げとした。移
動相はこの回転シールを介して０．０５ｃＴｒＬの孔（
あるものは直接中心を通りそしてあるものは０．２３礪
だけずれている）を通して送られた。軟資ボタンの面上
の小さな円形の溝はデテクターへの給送のために硬質シ
ールボタン中のオフセツトされた孔から流体を集める。
回転シールは高速でのシールの回転の間に硬質面および
軟質面の間に接触を保持するように設計されたスプリン
グ負荷マウント中に集成された。このスプリング負荷系
を回転の間のローターのすべての軸外運動およびアンバ
ランスを相殺するように配列した。サンプリングバルブ
を回転シールに、そして回転シールをデテクターに連結
するチユーブは０．０５Ｃ７ｒＬ内径のステンレススチ
ールであつた。

検出は「バリアン・バリスキヤン（ＶａｒｉａｎＶａｒ
ｉｓｃａｎ）」Ｕ■デテクター（バリアン・アソシエー
ツ製品）を使用して達成された。デテクター出力は「エ
スターライン・アンガ゛ス（Ｅｓｔｅｒｌｉｎｅ Ａｎ
ｇｕｓ）スピードサーボ■レコーデイングポテンシヨメ
ーターを使用して測定された。

マイクロプロセツサーコンピユーターをプログラム化し
て遠心機モーターまたはプライムーバー（遠心ローター
を駆動する）の速度を変化させて所望の指数函数に従つ
て速度を低下させることｂ３できるしまたはその指数函
数的減衰場は遠心モーターを１駆動する電圧を制御する
簡単な抵抗ーコンデンサーネツトワークによつて達成す
ることｂＳできる。特定のアナログまたはデイジタルタ
イプの速度制御系の詳細が第４図に記載されている。

すなわち指数函数を生成するために利用可能な任意の入
手可能な一集積回路チツプでありうる函数発生機１００
をブロツク１０２に示した通常の速度制御回路に結合さ
せる。記載のこの回路は米国デユポン社により発売され
ているＲＣ５Ｂ遠心機中に使用されているものでありう
る。この遠心機に使用されている速度制御回路は飽和件
コアリアクターのものである。速度制御回路はモータ−
１０４に利用可能な電力を変化させる。その結果遠心ロ
ーターピン速度は電力ｂｓ低下すると直ちに低下する。
通常の遠心機を使用するはとんどの応用においては指数
函数的減衰特性を達成するためにモータートルク意図的
な逆転または意図的なブレーキ作動（ま必要で３・はな
い。その埋由は摩擦および気擦（Ｗｉｎｄａｇｅ）効果
は、分析に対して期待されているいずれかの通常の時定
数τにより要求されているよりも一層高い速度で低速化
を生成させるに充分なものだからである。しかしながら
ローター速度および以後の解折結果の精度はローター速
度制御をマイクロプロセツサーまたはコンピユーター（
これは所望の速度プログラムを保持させるために連続的
に速度を測定しそして電力入力を調整する）に接続（イ
ンターフエイス）させることによつて改善される。本発
明の別の態様においては、移動相またはキヤリア流体の
流速を指数函数的に増大させる。

そのような変動は解析の簡便さおよび精度を強化させる
。好ましくは流速増加の開始が前記の力場プログラムと
同様にして遅延せしめられる。この流速増大は力場プロ
グラム化と同一のすべてのタイプの場流れ分画技術に適
用可能である。これらのアプローチの利点は、試料中の
大なる範囲の粒子サイズが分画されねばならない場合、
特に非常に小さい粒子ＢＳ存在している場合、そして分
析時間を短縮させる必要のある場合に特に顕著である。
粒状物に対するＳＦＦＦの装置的バンド拡大は、移動相
平均速度の上昇と共に有意ノこ増大する。定ローター速
度ωおよび一定流速Ｆ（または一定平均速度〈〉）を使
用する分離においては、非常に小さい軽度に保持された
粒子が劣悪な分離性で溶出し、そして往々にしてこれら
はチャンネルボードピークＶＯとひどく重複するかまた
はこれから分離されない。より大なる粒子は幅広いピー
クとして漸増的非線形保持時間において市出されそして
往々にして検出困難である。一定力場、一定流れ操作に
比べて本発明の方法を使用した場合には、非常に低い一
定移動相速度または流速で分離を開始することによつて
、潜在的に阻害性のチャンネルボード体積バンドＶＯか
らの非常に小形の程度に保持された粒子の増強された分
離ｔ）３得られる。

このことは最大のシヤープさ（最小バンド幅または体積
）をもつて粒状物バンドＢｊ溶出することを可能ならし
める。移動相速度を次いで指数函数的に上昇させて、漸
増的により強く保持された一層大形の粒子を迅速に溶出
させる。すなわち、指数函数的速度上昇プロフイルを使
用する場合、初期における低い速度すなわち流速が分離
の始めに軽度に保持された小形粒子の最大の分離を与え
る。次いで指数函数的上昇は、より大きく一層高度に保
持されたピークを速やかに浴出させて、その結果一定速
度または流れに比して分離時間は大きく短縮され、より
遅く溶出するピークは著しくシヤープ化され、そして大
約等しい分別が分離全体にわたつてすべての粒子バンド
に対して維持される。便利さおよび粒子サイズ解析の精
度に対する更に追加的な改善が本発明の好適な態様の使
用すなわち主として時間的に遅延された指数函数的移動
相速度上昇の使用によつて得られる。

時間遅延を指数函数的上昇の時定数に等しくなるように
選んだ場合には粒状物の保持時間の対数と力の場Ｂ３作
用する粒状物の特性の間の線形範囲上昇が得られる。手
短かに云えば、場流れ分画の速度または流れプログラム
は、分離が往々にして要求されるもの以上である後端部
での分離を犠件にしつつ、分離が往々にして充分なもの
以下である試料成分の最前端での分離性の上昇のために
有用な技術である。

更に、ＳＦＦＦの場合（こは、指数函数的上昇移動相速
度プログラムはここに記載の指数函数的減衰力場プログ
ラム法とほとんど同一の様式で、定量的粒子サイズまた
は分子量解析のための便利な対数一線形粒子サイズまた
は分子量一保持時間関係を与える。保持時間、分子量お
よび粒子サイズに関する数学的解析をＳＦＦＦ応用に対
して実施することｔ）ｊできる。

すなわち、簡単な指数函数一移動相速度プログラムＳＦ
ＦＦでは、平均線速度〈Ｖ〉は時間の函数となる。すな
わち、この場合Ｒは万程式１〜３により表わされるがた
だし速度くＶ＞１はここでは時間依存件指数函数である
。

くＶ〉１＝く〉０ｅｔ／τ （ハ）万程式２
，５，２３？Ｓよび２４は指数函数流れプログラム化Ｓ
ＦＦＦに対して次のキヤリブレーシヨン関係すなわち１
ｎＭ＝１ｎＣＮ（ｌ−ｅ−ＴＢ，／τ）〕＋ＴＲ／τト
１へに到達する。

ここにである。

比較的大なるＴＲ：τ比から由来するＳＦＦＦピークに
対しては万程式２７は次の対数一線形近似関係に非常に
近づく。１ｎＭ＝１ｎＮ＋ＴＲ／τ （資
）この表現から、粒状物質量の対数と保持時間ＴＲの間
に線形関係／）ｊ存在することＨ５明白である。

球形粒子の場合には１ｎｄｐは１ｎＭに比例し従つてＴ
Ｒに比例する。前記に数学的に記載されている対数線形
関係を好ましいアプローチにおいて修正して、力の場に
より影響される粒状物特性の対数に対して直線的に相関
される保持時間の範囲を増大させることＢ３できる。

ＳＦＦＦの場合にはこの特性は有効質量である。この好
ましい時間遅延化指数函数移動相速度プログラムアプロ
ーチは改善された精度および便利さをもつて対数分離の
より広い直線範囲を与える。この場合の分離は指数函数
流速プログラムの時定数τに等しい時間の間保持される
低い一定流速を初めに使用することにより実施される。
その結果、軽度に保持された粒状物バンドが最高のシヤ
ープさをもつて溶出される。この時間遅延の後、流速を
指数函数的に増大させて、漸増的により強く保持されて
いる一層大きな粒子を速やかに溶出させる。これは次の
数学的展開によつて一層明白に理解することＢ３できる
。

時間遅延化指数函数的移動相速度プログラム関係の一般
的形式は〈Ｖ＞１＝くＶ＞０ｅ（ｔ−ｘ）／７（ｔ＞ｘ
）５３）であり、ここにＸは任意の遅延時間（分）であ
る。

ｘ−０の場合には簡単な指数函数的プログラムに対して
は万程式２８は方程式２４に還元される。この場合、流
速プログラムの下におけるＳＦＦＦ保持特件は次の通り
となる。ｔ＜（ｘに対しては である。

真の対数一線形関係はＸを万程式３０のτに等しくする
ことによつて、ＴＲ＞ｘに対して得られることに留意さ
れたい。この独特の場合にに関しては、ＳＦＦＦの対数
分離を至適化させることができる。好ましいＳＦＦＦ操
作においては、試料注入後に流れを開始させ、そして初
期移動相速度くＶ＞０を指数函数的時定数でもある時間
τに等しい時間の間一定に保つ。

時間τの後、移動相速度を時定数τで指数函数的に増大
させるｔ≦τに対しては 所望の対数函数に関しては万程式３５は次の通となる。

である。

万程式３３および３５〜３９はＲ〜６λとして高度に保
持された成分に対して導かれた。より高次のＲ近似の使
用の効果はほとんど実用的結果のないＴＯに近いピーク
保持値においてのみ認めうることを示すことができる（
簡単にするためにそのような例示はここでは省略される
）。この結果は万程弐１のＲに対する厳格なしかし複雑
な表現の使用ＢＳキヤリブレーシヨンカーブ特件に更に
有意に影響するとは期待されないことを示している。逆
に、方程式３６および３７は実用的関心のあるほとんど
の粒子保持領域に対しては充分に精確である筈である。
この時間遅延化指数函数的方法は、単独な指数函数的移
動相速度プログラムに対して一層広い対数ＳＦＦＦ分離
線形範囲を与える結果となる。

また、本発明の方法の使用によつて、方程式３６により
支配される対数一線形関係の傾斜はτ値によつてのみ制
御されることを認識すべきである。初期流速、場の強度
およびその他の装置フアクタ一例えばチヤンネルの厚さ
は保持キヤリブレーシヨンプロツトの切片にのみ影響す
る。指数函数的場減衰プログラムと対照的に、指数函数
的流速プログラムにおいては同一分離時間に対して、分
離の間の壁からの粒子層の平均距離′はより小さい。

このフアクタ一は一般には単位時間当りの指数函数的流
速プログラム分離に対して一層大なる分離を与える結果
となる。その理由はより短い拡散距離が要求され、それ
Ｂ５よりシヤープなバンドおよびより良好な分離を生ず
るからである。対照的に指数函数的流速プログラムを使
用した分離はチヤンネル壁の表面粗荒件および吸着効果
に関する問題により敏感である。また、試料オーバーロ
ードの影響もより顕著である。勿論指数函数的力場プロ
グラムに比してより大なる体積の移動相浩媒Ｂ３指数函
数的流速プログラムにおいては使用される。本発明の方
法の更に別の態様においては、移動相溶媒密度の時間遅
延された指数函数的プログラムを使用することができる
ｔ）ｓ１しかしこれはＳＦＦＦに対してのみである。

この密度プログラムは粒状物のＳＦＦＦ分離において便
利さのみならず、粒子サイズ分析の精度にもまた独特の
利点を与える。ＳＦＦＦ分離の間の移動相密度の簡単な
指数函数的上昇または低下は以前に記載されている。〔
「Ａｎａｌ．ＣｈｅｍＪ第４６巻第１９２４頁（１９７
４）〕ｏしかし時間遅延された指数函数的移動相密度プ
ログラムの利点は認識されていなかつた。

特定の時間遅延値τを有するＳＦＦＦ分別における粒状
物移動相密度間の差の指数函数的上昇（△ρくＯの場合
）または低下（△ρ〉の場合）は、ここに記載した指数
函数的減衰力場プログラムの場合とほとんど同一の様式
で定量的粒子サイズまたは分子量分析のための便利な対
数一線形粒状物サイズまたは分子量一保持時間プロツト
を与える。

更に時間遅延化指数函数的密度プログラムはまた時間遅
延化力場および流れプログラムの場合におけるように簡
単な指数函数的密度プログラムに比して対数的ＳＦＦＦ
分別のより広い線形範囲の形をとる有意の改善を生ずる
。この対数一線形関係式を修正して、粒状物特性（この
場合は質量）の対数に線形に関係する保持時間範囲を増
大させることＢ３できる。

これは本発明によれば密度差減少を開始する時間を遅延
させてその遅延時間を指数函数的減衰の時定数に等しく
することによつて達成される。好ましいＳＦＦ饅作にお
いては、試料注入後、流れを開始させそして初期密度差
（△ρ）ｏを指数函数時定数でもある時間τに等しい時
間の間−定に保つ。

時間τの後、その密度差を時定数τの指数函数的に上昇
（△ρくＯの場合）または低下（Δρ〉０の場合）させ
る。時間遅延化指数函数密度プログラム法は、対数ＳＦ
ＦＦ分別において比較的より広い線形範囲を与える。

また本発明の方法の使用によつて、対数一線形関係式の
傾斜はτによつてのみ制御されるということを認識すべ
きである。流速、場の強度およびその他の装置フアクタ
一例えばチヤンネルの厚さは保持キヤリブレーシヨンプ
ロツトの切片にのみ影響を与える。指数函数的減衰力場
プログラムの使用の場合と同様に、通常のタイプの函数
発生装置またはマイクロプロセツサ一またはコンピユー
タ一をプログラム化して、ポンプ３３（第２図）の速度
を変化させ、それによつて所望の函数によつて流速を変
化させることＢ５できる。

前記のようにこの函数は簡単な指数函数的または好まし
くは時間遅延されれ指数函数でありうる。この変動流速
装置を使用して熱、電気、流れ、沈降その他を含む場流
れ分画のすべての形式に対して本発明の方法を実施する
ことができる。密度プログラムの場合には、通常の勾配
ポンプ系例えば型式８５０液体クロマトグラフ（デユポ
ン社製品）に使用されているものを、第２図のレザボア
３１およびポンプ３３に対して置き換えることＢｊでき
る。

そのような勾配ポンプ系を使用して異つた密度流体の２
個のレザボア（図示されていない）を選択的に混合して
、指数函数密度プログラムに対して要求されている種々
の密度勾配を生成させることｔ）ｊできる。すなわち本
明細書中では分別時間の短縮のみならず、分析を容易な
らしめそして得られる結果の有用性を強化させる場流れ
分画分別に有用な比較的独特のそして予期せざる方法お
よび装置Ｂ５記載されている。

【図面の簡単な説明】

添付図面において第１図は沈降場流れ分画技術の簡単化
した模式図であり、第２図は本発明により構成された粒
子分別装置の部分的模式図であり、第３図は本発明に関
して使用できる流れチヤンネルの一部分ダイヤグラム的
部分断面図であり、そして第４図は本発明に関して使用
できるロータ速度制御のブロツクダイヤグラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巨大分子および粒子を含む粒状物の試料を流体媒体
   中に導入し、該試料がその中に懸濁せしめられた前記流
   体媒体を幅の狭い流れチャンネル内を通過せしめ、前記
   粒状物の特定の物性に対して影響力があるような力の場
   を前記流れチャンネルと交差するようにして確立させて
   、前記流れチャンネル内の種々の粒状物が該粒状物の前
   記影響場と前記流体媒体との相互作用によつて選択的に
   遅滞させられて該粒状物を区分けして分画する方法にお
   いて、前記粒状物の前記場と前記流体媒体との相互作用
   に影響を与えるようなパラメーターが時間の函数として
   指数函数的に場強度を減少させることと時間の函数とし
   て指数函数的に前記流体媒体の流速を増大させることと
   を伴つていて、前記パラメーターのうちの一つが前記の
   変化をすることによつて分別時間を短縮し且つ粒子のサ
   イズ分別を一層均等化させることを特徴とする、粒状物
   の場流れ分画方法。 ２ 前記影響場の強度Ｇを関係式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中Ｇ（ｔ）は場の減少の開始後の時間ｔにおける影
   響場強度であり、Ｇ＿０は場の減少開始時の影響場の強
   度であり、そしてτは場強度の指数函数的減少の時定数
   である〕に従つて減少させることによつて前記流れチャ
   ンネル中の前記粒状物の保持時間を前記粒状物の特定の
   物性の対数と概ね直線的関係であるようにした、前記特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記影響場が遠心力、熱、電気、水力学すなわち横
   流れ、または磁力よりなる群から選ばれる場である、前
   記特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 前記指数函数的力場減衰の時定数であるτの値だけ
   場強度減少の開始時間を遅延させる追加の段階を包含す
   る、前記特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５ 前記影響場の強度Ｇを最初はτに等しい時間の間初
   期強度Ｇ＿０に一定に保持しておいて、次いで関係式▲
   数式、化学式、表等があります▼ 〔式中Ｇ（ｔ）は場の変動の開始後の時間ｔにおける影
   響場強度であり、Ｇ＿０は場の変動開始時の影響場の強
   度であり、そしてτは場強度の指数函数的減衰の時定数
   である〕に従つて変化させることによつて粒状物の特定
   の物性の対数と直線的関係にある粒状物保持時間の範囲
   を増大せしめる、前記特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ６ 前記影響場が遠心力、熱、電気、水力学的すなわち
   横流れ（クロスフロー）、または磁力よりなる群から選
   ばれる場である、前記特許請求の範囲第４項または第５
   項記載の方法。 ７ 前記流れチャンネルを通る前記流体媒体の平均像流
   速＜Ｖ＞を関係式▲数式、化学式、表等があります▼ （＜Ｖ＞＿ｔは流れ開始後の時間ｔにおける前記流体媒
   体中の平均線速度であり、＜Ｖ＞＿０はキャリア移動相
   の初期平均線速度であり、そしてτは流速の指数函数的
   増大の時定数である）に従つて増大させることによつて
   前記流れチャンネル内での前記粒状物の保持時間を前記
   粒状物の特定の物性の対数と概ね直線的関係であるよう
   にした、前記特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 前記指数函数的流速増大の時定数であるτの値だけ
   流速増大の開始時間を遅延させる追加の段階を包含する
   、前記特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 流体媒体中に懸濁せしめられた巨大分子および粒子
   を含む粒状物を分画するために、幅の狭い流れチャンネ
   ルと、前記粒状物の特定の物性に対して影響力がある力
   の場を前記チャンネルと交差するように確立させる手段
   と、前記流れチャンネル内を前記流体媒体を通過せしめ
   る手段と、前記粒状物の試料を前記流れチャンネル内を
   通過せしめるために前記流体媒体中に導入するための手
   段とを備えた装置において、前記の場を確立する手段が
   場強度を時間の函数として指数函数的に減少させるプロ
   グラム手段を包含していて分別時間を短縮し且つ粒子の
   サイズ分別を一層均等化させることを特徴とする、粒状
   物の場流れ分画装置。 １０ 前記プログラム手段が前記影響場強度Ｇを関係式
   ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中Ｇ（ｔ）は場の減少の開始後の時間ｔにおける影
   響場強度であり、Ｇ＿０は場の減少開始時の影響場の強
   度であり、そしてτは場強度の指数函数的減少の時定数
   である〕に従つて減少させることによつて前記流れチャ
   ンネル中の前記粒状物の保持時間が前記粒状物の特定の
   物性の対数と概ね直線的関係であるようにするための函
   数発生手段を包含している、前記特許請求の範囲第９項
   記載の装置。 １１ 前記影響場が遠心力場であり、前記の場を確立す
   る手段は前記流れチャンネルに交差する遠心力を確立さ
   せるために前記流れチャンネルがある角運動量で支配さ
   れるようにするための原動機を包含しており、且つ前記
   プログラム手段には前記流れチャンネルの角速度を低下
   させることを包含している、前記特許請求の範囲第９項
   または第１０項記載の装置。 １２ 前記影響場が前記流れチャンネルを横断するよう
   にした温度勾配であり、前記の場を確立する手段が前記
   流れチャンネルに隣接していて前記流れチャンネルの一
   方の壁を他方の壁と比較して相対的に加熱するための手
   段を包含しており、且つ前記プログラム手段が前記加熱
   手段に供給されるエネルギーを減少させる手段を包含し
   ている、前記特許請求の範囲第９項または第１０項記載
   の装置。 １３ 前記プログラム手段が前記影響場強度Ｇを最初は
   τに等しい時間の間初期強度Ｇ＿０に一定に保持し、そ
   して次いで前記場を関係式▲数式、化学式、表等があり
   ます▼ 〔式中Ｇ（ｔ）は場の変動の開始後の時間ｔにおける影
   響場強度であり、Ｇ＿０は場の変動開始時の影響場の強
   度であり、そしてτは場強度の変動の時定数である〕に
   従つて減少させることによつて粒状物の特定の物性の対
   数と直線的関係にある粒状物保持時間の範囲を増大せし
   める函数発生手段を包含している、前記特許請求の範囲
   第９項記載の装置。 １４ 前記影響場が熱、電気、水力学すなわち横流れ、
   および磁力よりなる群から選ばれた場である、前記特許
   請求の範囲第９項または第１３項記載の装置。 １５ 流体媒体中に懸濁せしめられた巨大分子および粒
   子を含む粒状物を分画するために、幅の狭い流れチャン
   ネルと、前記粒状物の特定の物性に対して影響力がある
   力の場を前記チャンネルと交差するように確立させる手
   段と、前記流れチャンネル内を前記流体媒体を通過せし
   める手段と、前記粒状物の試料を前記流れチャンネル内
   を通過せしめるために前記流体媒体中に導入するための
   手段とを備えた装置において、前記流れチャンネルを通
   して前記流体媒体を通過させるための手段が時間の函数
   として指数函数的に前記流体媒体の流速を増大させるプ
   ログラム手段を包含していて分別時間を短縮し且つ粒子
   のサイズ分別を一層均等化させることを特徴とする、粒
   状物の場流れ分画装置。 １６ 前記プログラム手段が前記流れチャンネルを通し
   ての前記流体媒体の流速＜Ｖ＞を関係式▲数式、化学式
   、表等があります▼（＜Ｖ＞＿ｔは流れ開始後の時間ｔ
   における前記流体媒体の平均線速度であり、＜Ｖ＞＿０
   はキャリア移動相の初期平均線速度でありそしてτは流
   速の指数函数的上昇の時定数である）に従つて上昇させ
   ることによつて前記流れチャンネル中の前記粒状物の保
   時時間が前記粒状物の特定の物性の対数と概ね直線的関
   係であるようにするための函数発生手段を包含している
   、前記特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７ 前記函数発生手段が流速上昇開始時間を指数函数
   的流速上昇の時定数である時間τだけ遅延させる手段を
   包含している、前記特許請求の範囲第１５項または第１
   ６項記載の装置。