JPS6279861A - 磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置 - Google Patents

磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置

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JPS6279861A
JPS6279861A JP60218976A JP21897685A JPS6279861A JP S6279861 A JPS6279861 A JP S6279861A JP 60218976 A JP60218976 A JP 60218976A JP 21897685 A JP21897685 A JP 21897685A JP S6279861 A JPS6279861 A JP S6279861A
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JP
Japan
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magnetic field
channel
particles
column
gradient
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JP60218976A
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Makoto Takeuchi
誠 竹内
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作用場として遠心力場と磁場勾配を用い、反
磁性粒子や常磁性粒子の部層を生ぜしめて分離分析を行
う遠心力場と磁場勾配を用いた部層による連続流体分離
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
狭い空隙を流れる液体は層流となる。その流速は、良く
知られているように壁面が最も小さく空隙の中心に向か
って大きくなり、空隙の中央が最大となる放物線流速分
布をとるが、この流れの直角方向に作用力を及ぼす場又
は勾配場を加えると、溶質は空隙内において流速分布の
特定の位置に作用力と熱拡散力との釣り合いで決まる固
有の分布をとる。この原理を利用して溶質種の分離分析
を行うのがF F F (Field Flow Fr
actionation;連続流体分離装置)である。
上述の作用場として遠心力場を用いる5−FFFは、既
に数多く提案(代表的なものとして、Giddings
、 J、C,Meyers+ M、N。
Caldwell、 K、D、 and Fisher
 S、R,in Methods  。
f Biochemical Analysis Vo
l 26+ D、 G11ck J、 Wiley a
nd 5ono、 N、 York 1980 p、7
9に詳述)されている。
また、ユタ大学のギディングス教授等によって、チャネ
ル内に密度勾配を作り、従来の5−FFFに対して特に
大きな粒子径につき高分離分析に格段の改善をもたらす
方法として、部層F F F (Hyperlayer
 F F F )なる方法が提唱され、これと類似の方
法がチェコのジエン力等によって提唱されている。これ
らの方法は、5−FFFの分離カラム内に密度勾配を作
り、試料粒子が同一密度の位置にゾーンをフォーカスさ
せるようになすことにより分離能の格段の向上を達成さ
せるものである。
前者は、従来の5−FFFカラムを用いて実施できるの
に対し、後者はカラム構造が著しく異なるものであり、
その実用性についてはまだ確認されていない。前者の方
法では、従来の5−FFFカラトを用い、粒子径dp、
=0.01μmψ程度のSi○2超徹粒子を連続して流
し続けると、遠心力によって超微粒子の濃度勾配が生じ
、このことによって密度勾配が生じることを利用してい
る。第6図はカラム内におけるSing超微粒子の濃度
と密度との関係を示したものであり、AMは粒子径が0
.012μmφ、Asは粒子径が0゜022μmφ、S
Mは粒子径が0.007μmφの場合について示したも
のである。このような系の中に目的の試料粒子、例えば
粒子径がdps−1,0μmφ、密度がρ、=1.05
の粒子を注入すると、被測定試料の密度ρ、=1.05
は、第6図を参照するとS ! 02 ?ffi度8%
(wt)のところが同密度となり、この位置を中心に被
測定試料がガウシャン分布することになる。つまり、被
測定試料は、カラム内の放物線流速分布に対応した流速
でカラム内を移動することになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した原理に基づく限り、一定の密度勾配中でのリテ
ンション・タイムは、試料粒子の大きさには関係なく密
度によってのみ決まることになる。
このことは1つの特徴ではあるが、例えば粒子径の異な
っても同一密度の粒子については、同一リテンション・
タイムを与えることになり、分析手段として不充分であ
る。
本発明は、上記の考察に基づくものであって、同一密度
の粒子であっても粒子径の異なる粒子は異なるリテンシ
ョン・タイムを与えることができる磁場と遠心力場を用
いた連続流体分離装置を提供することを目的とするもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため本発明の磁場と遠心力場を用いた連続流体分離
装置は、遠心分離カラム内に展開液を連続して流し微粒
子を分離する連続流体分離装置において、遠心分離カラ
ム側面に磁石を配設して磁場勾配をチャネル内に発生さ
せると共に、展開液として磁性流体を使ったことを特徴
とするものである。
〔作用〕
本発明の磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置では
、展開液として磁性流体を使っているので、チャネル内
に濃度勾配を生じ、この濃度できまる溶媒密度とほぼ同
一のところに試料のゾーンを形成することとなるが、粒
子径の異なるものについては、さらに粒子径の3乗に比
例して磁LM効果が作用し分離される。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明に係る磁場と遠心力場を用いた連続流体
分離装置の分離カラムの1実施例を示す図、第2図は本
発明に係る磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置の
分離カラムの他の実施例を示す図、第3図は本発明に係
る磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置の分離カラ
l、の第3の実施例を示す図、第4図は強磁性体ワイヤ
ーアレーによる磁場の変化を説明するための図、第5図
は強磁性体ワイヤーアレーを埋め込んだ分離カラムの構
成部材の断面を示す図、第6図はチャネル内に生じる濃
度勾配を説明するための図、第7図はカラム内における
SiO□超微粒子の濃度と密度との関係を示す図である
。図中、1はカラムベース、2は内(!llリング、3
はスペーサ、4.9.10と11は永久磁石、5はスト
ッパーリング、6はリング締付部、7は注入部、8は取
出部、12と13は強磁性体ワイヤーアレーを示す。
第1図に示す例は、チャネルの切り抜き溝を有するスペ
ーサ3をカラムベース1の内周面と内側リング2の外周
面で挟み込み、ストッパーリング5でこれらを押さえて
チャネルを構成し、このチャネルを構成する内側リング
2の内側に複数に分割した円筒状のレアーアース永久磁
石4を配設したものである。この永久磁石4における磁
化方向は、チャネルの内から外、又はその逆の方向にな
っており、チャネル内にクロス・セクションに数百〜数
k Bausの磁界を作り且つ数gaus/cIlの磁
場勾配を内側に向けて作っている。この場合の超微粒子
に働(力は、遠心場による力と逆向きの力となる。
また、第2図に示す例は、レアーアース永久磁石4の配
置を、第1図の例とは逆にカラムベース1の外側とし、
磁場による力と遠心場による力とを同一方向にしたもの
である。
さらに、第3図に示す例は、永久磁石10.11又は電
磁石によりチャネルに対して一様な磁界を加えるように
成すと共に、チャネル構成部材(カラムベース1又は内
側リング2)の中に強磁性体ワイヤーアレー12を埋め
込んだものである。
均一磁界H0中に磁場の方向と直交する方向に強磁性体
ワイヤーアレーをおいたとき、既に知られているように
、その外周に強磁性体ワイヤーアレーの磁化による局所
磁場Hが発生する。この局所磁場のポテンシャルを(H
/He)”の等高線で表すと第4図点線で示すようにな
る。第3図に示す例は、このように一様な磁界と強磁性
体ワイヤーアレー12とによって高勾配磁場を発生する
ようにしたものである。ここで、強磁性体ワイヤーアレ
ーをチャネルの周方向に沿って埋め込んだ場合と直角に
埋め込んだ場合、第5図に示すように径やピッチを変え
たりチャネル構成部材としてカラムベース1でなく内側
リング2を選択したりする場合に次ってその発生する局
所磁場の勾配は異なる。従って、強磁性体ワイヤーアレ
ーの埋め込む態様によって所望の磁場勾配をチャネル内
に作ることができる。例えば第3図において、Aの領域
とBの領域とを異なる埋め込み態様とすることによって
、磁場勾配をカラムに従ってプログラムすることも可能
である。なお、永久磁石10.11又は電磁石が非回転
部とすると、回転するチャネルは永久磁石l0111又
は電磁石の間にある部分のみ高勾配磁場を発生すること
になるが、チャネルの特定の部位を見ると回転周期で時
間的に変化する磁界となる。因みに、通常、数千rpm
の回転数で数時間をかけて分離分析が行われるので、分
離の面からみた場合には時間平均としては充分な磁場勾
配を提供できる。
次に、上記構成のカラムによる微粒子の分離作用につい
て説明する。本発明に係る磁場と遠心力温を田いf、−
:’JL ’4専9井1に/、5り召Lす番斤アLオー
 μHル※さ!末シ 1゜て粒子径がdp、=o、01
μm以下のFe3O4をステアリン酸の如き界面活性剤
を用いて溶液分散させたものを用い、これに磁界H0を
加えると共に磁場勾配(ΔH/ΔX)を加えると、K、
・Δχ・dplI″ −Ho (ΔH/ΔX)・・・・
・・(1) の力が働く。但し溶質の体積磁化率をχ3、溶媒の体積
磁化率をχ、とすると、Δχ−χ5−χ。
、K、は定数である。他方、遠心力は、Ks ・Δρ’
 d p3 ・ (2ytN)”ro・・・・・・(2
) となる。但し、溶質の密度をρ8、溶媒の密度をρ1と
すると、Δρ=ρ3−ρ1、Nは回転数(rps)、K
sは定数である。従って、磁場勾配と遠心力とを同時に
加えると、この超微粒子の受ける力は、上記(1)式及
び(2)式のそれぞれの力のベクトル和となる。
そこで、上記(1)式及び(2)式による力の絶対値が
等しく逆向きの場合には、カラム内に濃度勾配は生じな
いが、向きが逆で(1)式〉(2)式、又は(1)式<
(2)式の場合には、その大きさに従って超微粒子の濃
度勾配が生ずることになる。また、向きが等しい場合に
は(1)弐十 (2)式による強い濃度勾配が生ずる。
磁性流体の密度は、その濃度によって、1.00〜1.
58まで第7図に示した変化と類似した変化を示し、カ
ラム内に密度勾配を生じたり、その大きさを変えたりす
ることができる。
今、仮に遠心場によるノコと磁場による力とを互いに逆
向きで且つ前者が後者より大きい場合について考える。
このようなカラムを用いたFFFにおける展開流体とし
て磁性流体を用いることによりチャネル内に第6図に示
す如き濃度勾配が生じ、ここに、密度ρ1、粒子径dp
、、体積磁化率χ、なる試料が加えられたとすると、第
1義的には%4fL性流体0濃度で決まる溶媒密度とほ
ぼ同一のところにゾーンを形成することになる。しかし
、このゾーン形成位置は、密度だけで決定するものでは
ない。すなわち、第2の試料で密度と体積磁化率が同一
で粒子径のみが異なる同族系試料も存在する場合、第1
の試料の粒子径がdp、第2の試料の粒子径がdp’と
すると、 第1の試料に働く磁場効果は に、  ・ΔZ”f”  ’Ho  (ΔH/ΔX)第
2の試料に働く磁場効果は に、・Δχ・dp′3 ・H,(ΔH/ΔX)となり、
磁場効果は、粒子径の3乗に比例して変化する。このよ
うに、ギディングスの提唱した方法では、密度が同一の
同族試料の粒子径の差による分離が不可能なのに対して
、本発明によれば分離可能となる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、密度
勾配を利用する5−FFFにおいて、磁場勾配を重畳さ
せ展開液に磁性流体を用いるので、比較的大きい粒子を
高分解能で分離することができる。また、体積磁化率の
等しい同族試料でも粒子径が異なると分離できる。さら
には、遠心力場の大きさと磁場強度及び勾配の向きの選
択により、対象となる試料の応用範囲を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る磁場と遠心力場を用いた連続流体
分離装置の分離カラムの1実施例を示す図、第2図は本
発明に係る磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置の
分離カラムの他の実施例を示す図、第3図は本発明に係
る磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置の分離カラ
ムの第3の実施例を示す図、第4図は強磁性体ワイヤー
アレーによる磁場の変化を説明するための図、第5図は
強磁性体ワイヤーアレーを埋め込んだ分離カラムの構成
部材の断面を示す図、第6図はチャネル内に生じる濃度
勾配を説明するだめの図、第7図はカラム内におけるS
 i Oz岨微粒子の濃度と密度との関係を示す図であ
る。 ■・・・カラムベース、2・・・内倶Iリング、3・・
・スペーサ、4.9.10と11・・・永久磁石、5・
・・ストッパーリング、6・・・リング締付部、7・・
・注入部、8・・・取出部、12と13・・・強磁性体
ワイヤーアレO 第3図 第5図 第6図 う丸速分布       シ息度分昂 第7図 区 【 蓼

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)遠心分離カラム内に展開液を連続して流し微粒子
    を分離する連続流体分離装置において、遠心分離カラム
    側面に磁石を配設して磁場勾配をチャネル内に発生させ
    ると共に、展開液として磁性流体を使ったことを特徴と
    する磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置。
  2. (2)遠心分離カラムのチャネル構成部材の内側に磁石
    を配設して磁場勾配をチャネル内に発生させることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁場と遠心力場を
    用いた連続流体分離装置。
  3. (3)遠心分離カラムのチャネル構成部材の外側に磁石
    を配設して磁場勾配をチャネル内に発生させることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁場と遠心力場を
    用いた連続流体分離装置。
  4. (4)遠心分離カラムのチャネル構成部材を挟んで両側
    に磁石を非回転部に配設して均一磁界を加えると共に、
    チャネル構成部材に強磁性体ワイヤーアレーを埋め込ん
    で磁場勾配をチャネル内に発生させることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の磁場と遠心力場を用いた連
    続流体分離装置。
JP60218976A 1985-10-01 1985-10-01 磁場と遠心力場を用いた連続流体分離装置 Pending JPS6279861A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008529795A (ja) * 2005-02-17 2008-08-07 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 傾斜磁場改善遠心分離装置
US8012357B2 (en) 2004-02-17 2011-09-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Magnetic field and field gradient enhanced centrifugation solid-liquid separations
US8066877B2 (en) 2005-02-17 2011-11-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Apparatus for magnetic field and magnetic gradient enhanced filtration

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8012357B2 (en) 2004-02-17 2011-09-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Magnetic field and field gradient enhanced centrifugation solid-liquid separations
US8119010B2 (en) 2004-02-17 2012-02-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Magnetic field enhanced cake-filtration solid-liquid separations
JP2008529795A (ja) * 2005-02-17 2008-08-07 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 傾斜磁場改善遠心分離装置
US8066877B2 (en) 2005-02-17 2011-11-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Apparatus for magnetic field and magnetic gradient enhanced filtration
US8075771B2 (en) 2005-02-17 2011-12-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Apparatus for magnetic field gradient enhanced centrifugation

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