(57)【要約】【課題】フローチューブの捩れを解消しやすくする。有機溶媒―水系二相溶媒と水性二相溶媒とを用いることができる汎用性の高い向流クロマトグラフ装置を提供する。【解決手段】向流クロマトグラフ装置はコイル状カラム４と保持体６とを備える。コイル状カラムはフローチューブ８とホルダ１０とを備え、フローチューブ８はホルダ１０の一端から他端に螺旋状に形成されている。保持体はホルダ１２とフローチューブ８とを備え、フローチューブはホルダ１２の一端から他端に直線上に保持されている。コイル状カラム４と保持体６とはフローチューブ８の中継部８ｃによって連通接続される。コイル状カラム４と保持体６とはそれぞれの自転軸が公転軸と略平行をなすように配置されている。コイル状カラム４および保持体６は公転軸を中心に公転しながら、コイル状カラム４は公転方向と反対方向に自転し、保持体６は公転方向と同方向に自転する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
公転軸と略平行な自転軸の一端側から他端側にフローチューブが螺旋状に形成され公転軸を中心に公転しつつ自転軸を中心に自転するコイル状カラムと、
前記コイル状カラムからのフローチューブを保持し公転軸を中心に公転しつつ前記コイル状カラムの自転方向と反対方向に同期自転する保持体とを備えたことを特徴とする向流クロマトグラフ装置。
【請求項２】
前記コイル状カラムと前記保持体とを、公転軸のまわりに交互に略等間隔を隔てて配置したことを特徴とする請求項１に記載の向流クロマトグラフ装置。
【請求項３】
前記保持体が、フローチューブが螺旋状に形成されたコイル状カラムであることを特徴とする請求項１または２に記載の向流クロマトグラフ装置。
【請求項４】
前記コイル状カラムと前記保持体との間を中継するフローチューブを、コイル状カラムおよび保持体の一方から他方に向けてガイドするチューブガイドを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の向流クロマトグラフ装置。
【請求項５】
フッ素樹脂製のフローチューブを用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の向流クロマトグラフ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公転軸を中心に公転するとともにこの公転軸と略平行な自転軸を中心に自転するコイル状カラムを備えた向流クロマトグラフ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料溶液から効率良くその目的物質を分離するため、固定相となる溶媒と移動相となる溶媒との間の分配係数の差を利用して試料溶液から目的物質を分離する向流クロマトグラフ装置が発展しつつある。向流クロマトグラフ装置は、固定相となる溶媒及び移動相となる溶媒とが導入されるフローチューブが螺旋状に形成されたカラム（コイル状カラム）を有し、カラム外部の公転軸のまわりを公転しながらカラム内の自転軸を中心に自転する。コイル状カラムの保持形態として、自転軸が公転軸に対して略垂直をなすようにコイル状カラムを配置したタイプの向流クロマトグラフ装置（特許文献１参照）や、自転軸が公転軸に対して略平行をなすタイプの向流クロマトグラフ装置（特許文献２参照）などがある。このようにコイル状カラムを駆動することにより、固定相としてコイル状カラム内に導入された溶媒がカラム内に保持され、コイル状カラム内に導入された試料溶液から固定相として導入された溶媒と移動相として導入された溶媒とのうちのいずれかに目的物質を溶出することができる。
【０００３】
ところで、公転軸と略平行な自転軸を備えた複数のコイル状カラムのフローチューブを連通させたとき、各コイル状カラム間を中継するフローチューブの形状が複雑になり、コイル状カラムの駆動時にフローチューブに発生した捩れがうまく解消されないことがあった。特に、コイル状カラムを高速に駆動させると、回転数が高まるにつれてフローチューブの捩れが大きくなり分離溶媒をフローチューブ内で流通させることができず、このためにコイル状カラムの駆動を高速化することが困難であった。また、公転方向と同方向に自転するコイル状カラム、あるいは公転方向と反対方向に自転するコイル状カラムを備える装置は、さらに汎用性が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０６４５３３号公報
【特許文献２】特開平１１−１８３４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フローチューブの捩れが解消されやすい向流クロマトグラフ装置を提供して、コイル状カラムの駆動を高速化することにある。また、有機溶媒―水系二相溶媒と水性二相溶媒とを用いることができる汎用性の高い向流クロマトグラフ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、捩れが伝播するフローチューブの形状が単純なものとなるように、フローチューブが螺旋状に形成されたコイル状カラムとフローチューブを保持した保持体とを配置することでうまくフローチューブの捩れが解消されることを見出し、本発明を完成するに到った。
即ち、本発明の向流クロマトグラフ装置は、公転軸と略平行な自転軸の一端側から他端側にフローチューブが螺旋状に形成され公転軸を中心に公転しつつ自転軸を中心に自転するコイル状カラムと、前記コイル状カラムからのフローチューブを保持し公転軸を中心に公転しつつ前記コイル状カラムの自転方向と反対方向に同期自転する保持体とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の向流クロマトグラフ装置では、前記コイル状カラムと前記保持体とを、公転軸まわりに交互に略等間隔を隔てて配置することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の向流クロマトグラフ装置では、コイル状カラムと保持体との間を中継するフローチューブを、コイル状カラムおよび保持体の一方から他方に向けてガイドするチューブガイドを設けることが好ましい。なお、チューブガイドはフローチューブの材質に対する摩擦係数が小さな材質で形成することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の向流クロマトグラフ装置では、フローチューブが螺旋状に形成されたコイル状カラムを保持体として用いることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の向流クロマトグラフ装置では、フローチューブとして、フッ素樹脂で形成されたチューブを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の向流クロマトグラフ装置によれば、コイル状カラムと保持体との間を中継するフローチューブの形状をアーチ状に単純化することができ、フローチューブの捩れを解消しやすくすることができる。これによりコイル状カラムを高速駆動可能な向流クロマトグラフ装置を提供することができる。また、有機溶媒―水系二相溶媒を公転方向と同方向に自転するコイル状カラムと組み合わせて用いる、あるいは水性二相溶媒を公転方向と反対方向に自転するコイル状カラムと組み合わせて用いることにより、様々な目的物質の分離を実行することができるため汎用性の高い向流クロマトグラフ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】主として水性二相溶媒を使用し、公転方向と反対まわりに自転するコイル状カラムとこのカラムと反対方向に自転する保持体とを１つずつ備えた向流クロマトグラフ装置の構成を概略的に示した説明図である。
【図２】公転方向と反対まわりに自転するコイル状カラムとこのカラムと反対方向に自転する１つの保持体とを備えた向流クロマトグラフ装置のカラム及び保持体の構成を概略的に示した斜視図である。
【図３】２つのコイル状カラムとこのカラムと反対方向に自転する２つの保持体とを公転軸まわりに交互に配置した向流クロマトグラフ装置のカラム及び保持体の構成を概略的に示した斜視図である。
【図４】主として有機溶媒―水系二相溶媒を使用し、公転方向と同方向に自転するコイル状カラムとこのカラムと反対方向に自転する保持体とを１つずつ備えた向流クロマトグラフ装置の構成を概略的に示した説明図である。
【図５】公転方向と同方向に自転する１つのコイル状カラムとこのカラムと反対方向に自転する１つの保持体とを備えた向流クロマトグラフ装置のカラム及び保持体の構成を概略的に示した斜視図である。
【図６】公転方向と同方向に自転する２つのカラムとこのカラムと反対方向に自転する２つの保持体とを公転軸まわりに交互に配置した向流クロマトグラフ装置のカラム及び保持体の構成を概略的に示した斜視図である。
【図７】フローチューブを、接着材を用いて保持する保持体について概略的に示した断面図である。
【図８】自転方向の異なる２つのコイル状カラムを備えた向流クロマトグラフ装置の構成を概略的に示した説明図である。
【図９】自転方向の異なる２つのコイル状カラムを備えた向流クロマトグラフ装置のカラム構成を概略的に示した斜視図である。
【図１０】同方向に自転する２つのカラムとこのカラムと反対方向に自転する２つのカラムとを公転軸まわりに交互に配置した向流クロマトグラフ装置のカラム構成を概略的に示した斜視図である。
【図１１】異なる方向に自転し二相溶媒を使用して目的物質を分離するコイル状カラムを備えた向流クロマトグラフ装置の構成を概略的に示した説明図である。
【図１２】装置本体に回転自在に収容されたロータリユニットを上から観察した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の向流クロマトグラフ装置について説明する。本発明は、公転軸と略平行な自転軸の一端側から他端側にフローチューブが螺旋状に形成され公転軸を中心に公転しつつ自転軸を中心に自転するコイル状カラムと、このコイル状カラムからのフローチューブを保持し公転軸を中心に公転しつつコイル状カラムの自転方向と反対方向に同期自転する保持体とを備えたことを特徴とするものである。なお、コイル状カラムや保持体の具体的な構成は下記に限らず、適宜変更してよい。また、後述するが保持体はコイル状カラムに変更することもできる。
【００１４】
図１および図２に示すように、向流クロマトグラフ装置は公転軸線Ｒ、この公転軸線Ｒと略平行な自転軸線Ｓ、コイル状カラム４、保持体６を有する。公転軸線Ｒは公転軸２の中心を軸方向に貫通し、２つの自転軸線Ｓ１、Ｓ２はコイル状カラム４、保持体６の中心を貫通している。コイル状カラム４は公転軸２を中心に公転しつつ公転方向と同方向または反対方向に自転し、保持体６は公転軸２を中心に公転しつつコイル状カラム４の自転方向と反対方向に自転する。図１は、コイル状カラム４が公転方向と反対方向に自転し保持体６が公転方向と同方向に自転する態様を示す。公転軸２は中空に形成され、フローチューブ８は公転軸２内を通されてコイル状カラム４や保持体６側に導入される。コイル状カラムが公転方向と反対方向に自転するこの本態様は、例えば水性二相溶媒を用いて目的物質の分離精製を実行するために用いることができる。
【００１５】
コイル状カラム４は、フローチューブ８とこのフローチューブ８が巻かれるホルダ１０とを備え、フローチューブ８はホルダ１０の一端側から他端側に螺旋状に形成されている。ホルダ１０は両端部にフランジ１０ａ、１０ｂが設けられたリール形状に形成され、両フランジ１０ａ、１０ｂ間にフローチューブ８が巻きつけられてフローチューブ８が螺旋状に形成された螺旋部８ｄが形成される。
【００１６】
上側フランジ１０ａおよび下側フランジ１０ｂにはそれぞれアッパーシャフト２０、ロワーシャフト２１が設けられ、アッパーシャフト２０およびロワーシャフト２１の中心を自転軸線Ｓ１が貫通する。アッパーシャフト２０およびロワーシャフト２１はそれぞれフローチューブ８を折り曲げて保持し、これによりフローチューブ８の螺旋部８ｄが維持される。アッパーシャフト２０はホルダ１０内に向かうフローチューブ８を上側フランジ１０ａの中心部から周縁部へ向けて折り曲げ、折り曲げられたフローチューブ８は上側フランジ１０ａの周縁部に穿たれた開口１０ｃを通り両フランジ間に通される。両フランジ間で螺旋状に形成されたフローチューブ８は下側フランジ１０ｂの周縁部に穿たれた開口１０ｄを通り、開口１０ｄから延出したフローチューブ８はロワーシャフト２１によって下側フランジ１０ｂの中心部で自転軸線Ｓ１に合わせて折り曲げられて保持される。
【００１７】
両フランジ１０ａ、１０ｂ間に形成されたフローチューブ８の螺旋部８ｄ内には自転軸線Ｓ１から略等距離を隔てて周回する螺旋流路（図示省略）が形成される。螺旋部８ｄの容量や構成部材等は適宜定めることができる。例えば、螺旋部８ｄは、略４０ｍｌの容量を有し、内径０．８ｍｍのポリテトラフルオロエチレン（以降、ＰＴＦＥという）製チューブが螺旋状に形成されて構成される。なお、上記では、内径が０．８ｍｍのＰＴＦＥチューブを用いて容量が略４０ｍｌの螺旋部８ｄを形成したが、コイル状カラムのスペックはこれに限らず、適宜変更してよい。例えば、内径が１．２ｍｍのより太めのＰＴＦＥチューブを用いてチューブ断面積を増やすことで容量が略７０ｍｌの螺旋部を作製することができ、処理能力の向上が期待できる。
【００１８】
保持体６はフローチューブ８とこのフローチューブ８を保持するホルダ１２とを備える。ホルダ１２は両端部にフランジ１２ａ、１２ｂが設けられたリール形状に形成され、各フランジの周縁部には開口１２ｃ、１２ｄが穿たれている。上側フランジ１２ａ、および下側フランジ１２ｂにはそれぞれアッパーシャフト２４、ロワーシャフト２５が設けられ、アッパーシャフト２４およびロワーシャフト２５の中心を自転軸線Ｓ２が貫通する。アッパーシャフト２４はホルダ１２内に向かうフローチューブ８を上側フランジ１２の中心部から周縁部に折り曲げ、折り曲げられたフローチューブ８は開口１２ｃを通りフランジ間に通される。両フランジ間で直線状に形成されたフローチューブ８は下側フランジ１２ｂの周縁部に穿たれた開口１２ｄを通り、開口１２ｄから延出したフローチューブ８はロワーシャフト２５によって下側フランジ１２ｂの中心部で自転軸線Ｓ２に合わせて折り曲げられて保持される。
【００１９】
自転軸線Ｓ２に沿って保持体６のアッパーシャフト２４から延出したフローチューブ８は公転軸２の傍を通過してコイル状カラム４に導かれる。保持体６とコイル状カラム４との間を中継するフローチューブ８の中継部８ｃは、上に突き出るようにアーチ状となり、中継部８ｃがこのような単純な形状に形成されることにより、コイル状カラム４および保持体６の一方の自転によって生じる中継部８ｃの捩れを他方の自転によって解消することができる。
【００２０】
本発明の一態様において、保持体６は公転しながら公転方向と同方向に自転し、コイル状カラム４は公転しながら公転方向と反対方向に自転する。自転の角速度は公転の角速度ωに合わせられ、これにより、向流クロマトグラフ装置外部から保持体６のロワーシャフト２５までのフローチューブ８の導入部８ａでは、公転によって生じる捩れが保持体６の自転によって解消されることとなり結果として捩れが生じない。同様に、コイル状カラム４のロワーシャフト２１から向流クロマトグラフ装置外部までのフローチューブ８の排出部８ｅでは、公転によって生じる捩れがコイル状カラム４の自転によって解消されることとなり結果的に捩れが生じない。保持体６の自転方向とコイル状カラム４の自転方向とは逆方向にされ角速度は同じωに合わせられ、これによりコイル状カラム４および保持体６のどちらか一方の自転により中継部８ｃに付与される捩れが他方の自転によって相殺され結果的に捩れが解消される。
【００２１】
フローチューブ８の材質は特に制限されないが、耐磨耗性、耐薬品性、耐腐食性、硬度などに優れたものが好ましい。フローチューブ８の材質としては、例えばフッ素樹脂が好ましく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（Ｅ／ＴＦＥ）などをフローチューブ８の形成材料として用いることができる。
【００２２】
上述したように、図１、２ではコイル状カラムと保持体とがそれぞれ１個の態様を例示したが、コイル状カラムと保持体との個数はそれぞれ１個に限らず、それぞれ２個以上にすることもできる。図３に示すように、公転軸線Ｒの周囲には、第１保持体３１、第１コイル状カラム３２、第２保持体３３、第２コイル状カラム３４が略等間隔を隔てて設けられている。第１、第２保持体３１、３３、第１、第２コイル状カラム３２、３４は、それぞれの自転軸線Ｓ１〜Ｓ４が公転軸線Ｒと略平行をなすように配置され、第１、第２保持体３１、３３は公転方向と同方向に自転し、第１、第２コイル状カラム３２、３４は第１、第２保持体３１、３３の自転方向と反対方向に自転する。
【００２３】
フローチューブ３８は、向流クロマトグラフ装置外部から第１保持体３１のロワーシャフト３１ｂまでの導入部３８ａ、直線状に形成された直線部３８ｂ、第１保持体３１のアッパーシャフト３１ａから第１コイル状カラム３２のアッパーシャフト３２ａまでの第１中継部３８ｃ、螺旋状に形成された螺旋部３８ｄ、第１コイル状カラム３２のロワーシャフト３２ｂから第２保持体３３のロワーシャフト３３ｂまでの第２中継部３８ｅ、直線状に形成された直線部３８ｆ、第２保持体３３のアッパーシャフト３３ａから第２コイル状カラム３４のアッパーシャフト３４ａまでの第３中継部３８ｇ、螺旋状に形成された螺旋部３８ｈ、第２コイル状カラム３４のロワーシャフト３４ｂから向流クロマトグラフ装置外部までの排出部３８ｉなどから構成される。
【００２４】
第１保持体３１、第１コイル状カラム３２、第２保持体３３、第２コイル状カラム３４の自転速度は公転速度ωに合わせられている。そのため、導入部３８ａおよび排出部３８ｉには捩れが生じない。第１〜第３中継部３８ｃ、３８ｅ、３８ｇはそれぞれ単純なアーチ形状に形成される。第１中継部３８ｃは、第１保持体３１と第１コイル状カラム３２とによって捩れが解消され、第２中継部３８ｅは第１コイル状カラム３２と第２保持体３３とによって捩れが解消され、第３中継部３８ｇは第２保持体３３と第２コイル状カラム３４とによって捩れが解消される。公転軸線Ｒの周囲に第１、第２保持体３１、３３、第１、第２コイル状カラム３２、３４を配置したことにより、第１〜第３中継部３８ｃ、３８ｅ、３８ｇの長さをより短くでき、それぞれの中継部３８ｃ、３８ｅ、３８ｇの捩れをさらに速やかに解消できる。また、公転軸線Ｒの周囲にバランスよく第１、第２保持体３１、３３、第１、第２コイル状カラム３２、３４を配置しながら総カラム容量を増やすことができ、目的物質の効率よい分離が期待できる。
【００２５】
上記図１〜３では、公転方向と反対方向に自転するコイル状カラムを備え、主に水性二相溶媒を用いて目的物質の分離精製を行う態様について例示したが、コイル状カラムや保持体の自転方向の組み合わせはこれに限らない。図４および図５に示すように、向流クロマトグラフ装置の第２の態様では、公転軸線Ｒと略平行な自転軸線Ｓ１を備え公転軸線Ｒを中心に公転しつつ公転方向と同方向に自転するコイル状カラム４１と、公転軸４０を中心に公転しつつ公転方向と反対方向に自転する保持体４３とを備える。コイル状カラム４１を公転方向と同方向に自転させる本態様は、主として例えば有機溶媒―水系二相溶媒を用いた目的物質の分離精製を実行するために用いることができる。
【００２６】
コイル状カラム４１は、フローチューブ４５とこのフローチューブ４５が巻かれるホルダ４７とを備え、フローチューブ４５はホルダ４７の一端側から他端側にかけて螺旋状に形成されている。ホルダ４７は両端部にフランジ４７ａ、４７ｂが設けられたリール形状に形成され、両フランジ４７ａ、４７ｂ間にフローチューブ４５が巻きつけられてフローチューブ４５が螺旋状に形成された螺旋部４５ｂが形成される。
【００２７】
上側フランジ４７ａおよび下側フランジ４７ｂにはそれぞれアッパーシャフト５０、ロワーシャフト５１が設けられ、アッパーシャフト５０およびロワーシャフト５１の中心を自転軸線Ｓ１が貫通する。アッパーシャフト５０およびロワーシャフト５１はそれぞれフローチューブ４５を折り曲げて保持し、フローチューブ４５の螺旋部４５ｂが維持される。アッパーシャフト５０はホルダ４７内に向かうフローチューブ４５を上側フランジ４７ａの中心部から周縁部へ向けて折り曲げ、折り曲げられたフローチューブ４５は上側フランジ４７ａの周縁部に穿たれた開口４７ｃを通り両フランジ間に通される。両フランジ間で螺旋状に形成されたフローチューブ４５は下側フランジ４７ｂの周縁部に穿たれた開口４７ｄを通り、開口４７ｄから延出したフローチューブ４５はロワーシャフト５１によって下側フランジ４７ｂの中心部で自転軸線Ｓ１に合わせて折り曲げられて保持される。
【００２８】
保持体４３はフローチューブ４５とこのフローチューブ４５を保持するホルダ５５とを備える。ホルダ５５は両端部にフランジ５５ａ、５５ｂが設けられたリール形状に形成され、各フランジの周縁部には開口５５ｃ、５５ｄが穿たれている。上側フランジ５５ａ、および下側フランジ５５ｂにはそれぞれアッパーシャフト６０、ロワーシャフト６１が設けられ、アッパーシャフト６０およびロワーシャフト６１の中心を自転軸線Ｓ２が貫通する。アッパーシャフト６０はホルダ５５内に向かうフローチューブ４５を上側フランジ５５ａの中心部から周縁部に折り曲げ、折り曲げられたフローチューブ４５は開口５５ｃを通りフランジ間に通される。両フランジ間で直線状に形成されたフローチューブ４５ｄは下側フランジ５５ｂの周縁部に穿たれた開口５５ｄを通り、開口５５ｄから延出したフローチューブ４５はロワーシャフト６１によって下側フランジ５５ｂの中心部で自転軸線Ｓ２に合わせて折り曲げられて保持される。
【００２９】
自転軸線Ｓ２に沿って保持体４３のアッパーシャフト６０から延出したフローチューブ４５は公転軸４０の傍を通過してコイル状カラム４１に接続される。保持体４３とコイル状カラム４１との間を中継するフローチューブ４５の中継部４５ｃは、上に突き出たアーチ状となり、中継部４５ｃがこのような単純な形状に形成されることにより、コイル状カラム４１および保持体４３の一方の自転によって生じる中継部４５ｃの捩れを他方の自転によって解消することができる。
【００３０】
図４に示される態様では、保持体４３は公転しながら公転方向と反対方向に自転し、コイル状カラム４１は公転しながら公転方向と同方向に自転する。保持体４３の自転方向とコイル状カラム４１の自転方向とは逆方向にされ角速度は同じωに合わせられ、これによりコイル状カラム４１および保持体４３のどちらか一方の自転により中継部４５ｃに付与される捩れが他方の自転によって相殺され結果的に捩れが解消される。
【００３１】
上述したように、図４、５ではコイル状カラム４１と保持体４３とがそれぞれ１個の態様を例示したが、コイル状カラムと保持体との個数はそれぞれ１個に限らず、それぞれ２個以上にすることもできる。図６に示すように、公転軸線Ｒの周囲には、第１コイル状カラム７１、第１保持体７２、第２コイル状カラム７３、第２保持体７４が略等間隔を隔てて設けられている。第１、第２コイル状カラム７１、７３、第１、第２保持体７２、７４は、それぞれの自転軸線Ｓ１〜Ｓ４が公転軸線Ｒと略平行をなすように配置され、第１、第２コイル状カラム７１、７３は公転方向と同方向に自転し、第１、第２保持体７２、７４は公転方向と反対方向に自転する。
【００３２】
フローチューブ７６は、向流クロマトグラフ装置外部から第１コイル状カラム７１のロワーシャフト７１ｂまでの導入部７６ａ、第１コイル状カラム７１のアッパーシャフト７１ａから第１保持体７２のアッパーシャフト７２ａまでの第１中継部７６ｃ、第１保持体７２のロワーシャフト７２ｂから第２コイル状カラム７３のロワーシャフト７３ｂまでの第２中継部７６ｅ、第２コイル状カラム７３のアッパーシャフト７３ａから第２保持体７４のアッパーシャフト７４ａまでの第３中継部７６ｇ、第２保持体７４のロワーシャフト７４ｂから向流クロマトグラフ装置外部までの排出部７６ｉなどから構成される。
【００３３】
第１〜第３中継部７６ｃ、７６ｅ、７６ｇはそれぞれ単純なアーチ状に形成される。第１中継部７６ｃは、第１コイル状カラム７１と第１保持体７２とによって捩れが解消され、第２中継部７６ｅは第１保持体７２と第２コイル状カラム７３とによって捩れが解消され、第３中継部７６ｇは第２コイル状カラム７３と第２保持体７４とによって捩れが解消される。公転軸線Ｒの周囲に第１、第２コイル状カラム７１、７３、第１、第２保持体７２、７４を配置したことにより、第１〜第３中継部７６ｃ、７６ｅ、７６ｇの長さを短くでき、このため各中継部７６ｃ、７６ｅ、７６ｇの捩れをさらに速やかに解消できる。また、公転軸線Ｒの周囲にバランスよく第１、第２コイル状カラム７１、７３、第１、第２保持体７２、７４を配置しながら総カラム容量を増やすことができ、目的物質の効率よい分離が期待できる。
【００３４】
なお、保持体の形状は上記に限らず適宜変更してよい。例えば、図７に示すように、中継部からのフローチューブ８４を折り曲げることなく直線状のまま接着剤で固定することもできる。保持体８０はホルダ８２、接着材層８３を有し、ホルダ８２は中空パイプ状に形成されている。ホルダ８２の中空内に中継部に接続されるフローチューブ８４が収容され、中空部内のフローチューブ８４の周囲には接着剤層が設けられホルダ８２と一体化される。このような構成とすることで、コイル状カラムとともに捩れを解消しつつ流体抵抗を減らして二相溶媒が流通しやすくなることが期待できる。
【００３５】
上記の図４〜６では公転方向と同方向に自転するコイル状カラムと公転方向と反対方向に自転する保持体とを備えた第２の態様を例示したが、保持体に保持されるフローチューブを螺旋状に形成してカラムとして機能させてもよい。図８および図９に示すように、本発明の向流クロマトグラフ装置の第３の態様では、公転軸線Ｒと略平行な自転軸線Ｓ１を有し公転軸線Ｒを中心に公転しつつ公転方向と同方向に自転するコイル状カラム１０１と、自転軸線Ｓ２を有し公転軸線Ｒを中心に公転しつつ公転方向と反対方向に自転するコイル状カラム１０２とを備える。フローチューブ１０５には、例えば水性二相溶媒などが流通され目的物質の分離が実行される。
【００３６】
第１コイル状カラム１０１は、フローチューブ１０５とこのフローチューブ１０５が巻かれるホルダ１０７とを備え、フローチューブ１０５はホルダ１０７の一端側から他端側にかけて螺旋状に形成されている。ホルダ１０７は両端部にフランジ１０７ａ、１０７ｂが設けられたリール形状に形成され、両フランジ１０７ａ、１０７ｂ間にフローチューブ１０５が巻きつけられてフローチューブ１０５が螺旋状に形成された螺旋部１０５ｂが形成される。
【００３７】
上側フランジ１０７ａおよび下側フランジ１０７ｂにはそれぞれアッパーシャフト１１０、ロワーシャフト１１１が設けられ、アッパーシャフト１１０およびロワーシャフト１１１の中心を自転軸線Ｓ１が貫通する。アッパーシャフト１１０およびロワーシャフト１１１はそれぞれフローチューブ１０５を折り曲げて保持し、フローチューブ１０５の螺旋部１０５ｂが維持される。アッパーシャフト１１０はホルダ１０７内に向かうフローチューブ１０５を上側フランジ１０７ａの中心部から周縁部へ向けて折り曲げ、折り曲げられたフローチューブ１０５は上側フランジ１０７ａの周縁部に穿たれた開口１０７ｃを通り両フランジ間に通される。両フランジ間で螺旋状に形成されたフローチューブ１０５は下側フランジ１０７ｂの周縁部に穿たれた開口１０７ｄを通り、開口１０７ｄから延出したフローチューブ１０５はロワーシャフト１１１によって下側フランジ１０７ｂの中心部で自転軸線Ｓ１に合わせて折り曲げられて保持される。
【００３８】
第２コイル状カラム１０２はフローチューブ１０５とこのフローチューブ１０５を保持するホルダ１１５とを備える。ホルダ１１５は両端部にフランジ１１５ａ、１１５ｂが設けられたリール形状に形成され、各フランジの周縁部には開口１１５ｃ、１１５ｄが穿たれている。上側フランジ１１５ａ、および下側フランジ１１５ｂにはそれぞれアッパーシャフト１２０、ロワーシャフト１２１が設けられ、アッパーシャフト１２０およびロワーシャフト１２１の中心を自転軸線Ｓ２が貫通する。アッパーシャフト１２０はホルダ１１５内に向かうフローチューブ１０５を上側フランジ１１５ａの中心部から周縁部に折り曲げ、折り曲げられたフローチューブ１０５は開口１１５ｃを通りフランジ間に通される。両フランジ間で螺旋状に形成されたフローチューブ１０５は下側フランジ１１５ｂの周縁部に穿たれた開口１１５ｄを通り、開口１１５ｄから延出したフローチューブ１０５はロワーシャフト１２１によって下側フランジ１１５ｂの中心部で自転軸線Ｓ２に合わせて折り曲げられて保持される。
【００３９】
自転軸線Ｓ１に沿って第１コイル状カラム１０１のアッパーシャフト１１０から延出したフローチューブ１０５は公転軸１００の傍を通過して第２コイル状カラム１０２に接続される。第１、第２コイル状カラム１０１、１０２との間を中継するフローチューブ１０５の中継部１０５ｃは、上に突き出たアーチ状となり、中継部１０５ｃがこのような単純な形状に形成されることにより、第１、第２コイル状カラム１０１、１０２の一方の自転によって生じる中継部１０５ｃの捩れを他方の自転によって解消することができる。
【００４０】
第１コイル状カラム１０１は公転しながら公転方向と同方向に自転し、第２コイル状カラム１０２は公転しながら公転方向と反対方向に自転する。第１コイル状カラム１０１の自転方向と第２コイル状カラム１０２の自転方向とは逆方向にされ角速度は同じωに合わせられ、これにより第１、第２コイル状カラム１０１、１０２のどちらか一方の自転により中継部１０５ｃに付与される捩れが他方の自転によって相殺され結果的に捩れが解消される。
【００４１】
上述したように、図８、９では自転方向が反対なコイル状カラムがそれぞれ１個の態様を例示したが、自転方向が反対なコイル状カラムの個数はそれぞれ１個に限らず、それぞれ２個以上にすることもできる。図１０に示すように、公転軸線Ｒの周囲には、第１コイル状カラム１３１、第２コイル状カラム１３２、第３コイル状カラム１３３、第４コイル状カラム１３４が略等間隔を隔てて設けられている。第１〜第４コイル状カラム１３１〜１３４は、それぞれの自転軸線Ｓ１〜Ｓ４が公転軸線Ｒと略平行をなすように配置され、第１、第３コイル状カラム１３１、１３３は公転方向と同方向に自転し、第２、第４コイル状カラム１３２、１３４は公転方向と反対方向に自転する。
【００４２】
フローチューブ１３８は、向流クロマトグラフ装置外部から第１コイル状カラム１３１のロワーシャフト１３１ｂまでの導入部１３８ａ、第１コイル状カラム１３１のアッパーシャフト１３１ａから第２コイル状カラム１３２のアッパーシャフト１３２ａまでの第１中継部１３８ｃ、第２コイル状カラム１３２のロワーシャフト１３２ｂから第３コイル状カラム１３３のロワーシャフト１３３ｂまでの第２中継部１３８ｅ、第３コイル状カラム１３３のアッパーシャフト１３３ａから第４コイル状カラム１３４のアッパーシャフト１３４ａまでの第３中継部１３８ｇ、第４コイル状カラム１３４のロワーシャフト１３４ｂから向流クロマトグラフ装置外部までの排出部１３８ｉなどから構成される。
【００４３】
第１〜第３中継部１３８ｃ、１３８ｅ、１３８ｇはそれぞれ単純なアーチ状に形成される。第１中継部１３８ｃは、第１コイル状カラム１３１と第２コイル状カラム１３２とによって捩れが解消され、第２中継部１３８ｅは第２コイル状カラム１３２と第３コイル状カラム１３３とによって捩れが解消され、第３中継部１３８ｇは第３コイル状カラム１３３と第４コイル状カラム１３４とによって捩れが解消される。公転軸線Ｒの周囲に第１〜第４コイル状カラム１３１〜１３４を配置したことにより、第１〜第３中継部１３８ｃ、１３８ｅ、１３８ｇの長さをより短くでき、このためそれぞれの中継部の捩れをさらに速やかに解消できる。また、公転軸線Ｒの周囲にバランスよく第１〜第４コイル状カラム１３１〜１３４を配置して総カラム容量を増やすことができ、目的物質の効率よい分離が期待できる。
【００４４】
次に、図１０に示したような、公転方向に自転する２つのコイル状カラムと公転方向と反対方向に自転する２つのコイル状カラムとを備えた向流クロマトグラフ装置の装置全体について説明する。図１１および図１２に示すように、向流クロマトグラフ装置１６０は、装置本体１６４、ロータリユニット１６６等を備え、装置本体１６４の上部は蓋１６８によってカバーされている。装置本体１６４はロータリユニット１６６の収容スペース１７０を内部に備え、このスペース１７０内にロータリユニット１６６が収められている。ロータリユニット１６６は、その重心を通るように公転軸１６７を備える。公転軸１６７の上下両端は装置本体１６４に軸支され、ロータリユニット１６６は公転軸１６７の中心を貫通する公転軸線Ｒを中心に回転自在に保持される。
【００４５】
装置本体１６４は側壁１７２、及び底部１７４を備え、その内部に断面略円形状の収容スペース１７０を有する。底部１７４には動力供給部１７７が備えられ、動力供給部１７７は、モータ、このモータの駆動を制御するモータコントローラ等を備える。動力供給部は、モータの動力を基にして、コイル状カラムを公転させるための公転用動力と、後述するコイル状カラムを自転させるための自転用動力とを発生させる動力発生機構を備える。このような構成から、動力供給部は、公転軸１６７を中心にロータリユニット１６６を公転軸線Ｒまわりに回転させる動力を供給するとともに、各コイル状カラムに自転するための動力を供給することができる。なお、図示はしないが、装置本体１６４の外側にはモータの回転数を調節するための操作部が設けられ、ユーザはこの操作部を操作することで、モータコントローラを介してコイル状カラムの公転角速度および自転角速度を調節することができる。
【００４６】
蓋１６８は装置本体１６４の上部に着脱自在に装着される。蓋１６８には、フローチューブ２００を向流クロマトグラフ装置１６０内部に導入するための導入孔等が形成されている。公転軸１６７は、中空状に形成され上部軸端部及び下部軸端部は開口し、外周面には上側の第１開口１８０と下側の第２開口１８１とが形成され、各開口１８０、１８１はそれぞれ内側の中空部１８３に連通している。
【００４７】
図１２に示すように、ロータリユニット１６６は第１〜第４コイル状カラム２１１〜２１４を備え、第１〜第４コイル状カラム２１１〜２１４は公転軸１６７のまわりに略等間隔を隔てて配置されている。第１〜第４コイル状カラム２１１〜２１４は、螺旋部の巻き数（ピッチ数）が同一であり、それぞれの重量が同一になるように調整され、ロータリユニット１６６が安定して回転できるように構成されている。
【００４８】
フローチューブ２００は、導入部２００ａ、第１〜第３中継部２００ｃ、２００ｅ、２００ｇ、排出部２００ｉなどから構成される。図示しない導入孔を介して装置内部に導入された導入部２００ａは、上端の開口から公転軸１６７内に導かれて第１開口１８０まで公転軸１６７内を通される。公転軸１６７の第１開口１８０から延び出た導入部２００ａは、第１コイル状カラム２１１に接続される。第１コイル状カラム２１１と第２コイル状カラム２１２との間、第２コイル状カラム２１２と第３コイル状カラム２１３との間、第３コイル状カラム２１３と第４コイル状カラム２１４との間は、それぞれ第１中継部２００ｃ、第２中継部２００ｅ、第３中継部２００ｇによって中継される。第４コイル状カラム２１４から延び出た排出部２００ｉは第２開口１８１から公転軸１６７内の中空部１８３に収納され、公転軸１６７の下端の開口まで公転軸１６７内を通される。公転軸１６７の下端から導出された排出部２００ｉは底部１７４側から装置本体１６４の外部まで導かれる。公転軸１６７に形成された第１開口１８０と第２開口１８１との位置が異なるため、フローチューブ２００同士が接触して破損することはない。
【００４９】
ロータリユニット１６６は、フローチューブ２００の第１中継部２００ｃを第１、第２コイル状カラム相互に向けてガイドする第１チューブガイド２３１、第２中継部２００ｅを第２、第３コイル状カラム相互に向けてガイドする第２チューブガイド（図示省略）、第３中継部２００ｇを第３、第４コイル状カラム相互に向けてガイドする第３チューブガイド２３３を備える。例えば、第１チューブガイド２３１はフローチューブ２００の中継部２００ｃを第１、第２コイル状カラム２１１、２１２の一方から他方に向けて通すための開口２３１ａを有し、中継部２００ｃはこの開口部２３１ａ内を通される。第２チューブガイド、第３チューブガイド２３３も同様に構成されている。このようにフローチューブ２００の第１〜第３中継部２００ｃ、２００ｅ、２００ｇがそれぞれ第１〜第３チューブガイド２３１〜２３３によってガイドされることにより、第１〜第４コイル状カラム２１１〜２１４の駆動時に第１〜第３中継部２００ｃ、２００ｅ、２００ｇの揺動を抑えることができ、捩れ解消の促進効果が期待できる。また、公転方向と同方向に自転するコイル状カラムと公転方向と反対方向に自転するコイル状カラムとを備えたため、有機溶媒―水系二相溶媒を公転方向と同方向に自転するコイル状カラムと組み合わせて用いる、あるいは水性二相溶媒を公転方向と反対方向に自転するコイル状カラムと組み合わせて用いることにより、様々な目的物質の分離を実行することができるため汎用性を高められる。
【００５０】
本発明の向流クロマトグラフ装置を用いた分離システムは、例えば、有機溶媒―水系二相溶媒または水性二相溶媒等を構成する上下層のいずれか一方の層（移動相）を供給する溶媒供給源、溶媒供給源からの移動相溶媒や生体関連物質等の試料溶液を送り出すためのポンプ、ポンプから送り出された試料溶液に含まれる目的物質を分離する本発明の向流クロマトグラフ装置１６０、向流クロマトグラフ装置からの分離された目的物質を検出するディテクタなどから構成される。
【００５１】
溶媒供給源から移動相溶媒がポンプに送られ、ポンプによって向流クロマトグラフ装置１６０に移動相溶媒が液送される。向流クロマトグラフ装置１６０内へ送られた移動相溶媒は、螺旋部内に導入される。螺旋部から移動相溶媒と共に排出される目的物質は排出部を介してディテクタに送られて検出され、その結果は、例えばインテグレータに送られチャート化される。
【００５２】
分離時の手順は、まず、水系等の二相溶媒を構成する上下層のいずれか一方の層（移動相としない層）を固定相として螺旋部内に導入する。固定相溶媒の充填後、コイル状カラムの公転及び自転を開始させて固定相溶媒を螺旋部内に固定させる。コイル状カラムを回転させた後、生体関連物質等を含む試料溶液を移動相溶媒とともに螺旋部内に送液する。螺旋部内に導入された試料溶液中の生体関連物質等は、例えば、固定相と移動相との間で分配、分離され、移動相溶媒と共に溶出する。このように、有機溶媒―水系二相溶媒を、公転方向と同方向に自転するコイル状カラムと組み合わせて用いることにより、天然物からの生理活性物質の単離・精製、有機合成物質からの目的物質の精製などに広く用いることが期待される。特に、有機溶媒によりエマルションを形成しやすい物質の単離・精製には有用性が期待できる。また、水性二相溶媒を、公転方向と反対方向に自転するコイル状カラムと組み合わせて用いることにより、タンパク質、酵素、核酸など有機溶媒では変性してしまう物質の単離・精製を行うことが可能である。また、生理活性物質などのなかにはカラム充填剤との相互作用により失活する物質も多く、本発明の向流クロマトグラフ装置はこのような物質の分離・精製にも利用することができる。また、本発明の向流クロマトグラフ装置は、回転機構が簡単なため、従来の向流クロマトグラフ装置と比較して廉価に製造することができる。
【符号の説明】
【００５３】
２  公転軸
４  コイル状カラム
６  保持体
８  フローチューブ
８ｃ  中継部
１０  ホルダ
１２  ホルダ
１０１  第１コイル状カラム
１０２  第２コイル状カラム
１０５  フローチューブ
１６０  向流クロマトグラフ装置
１６４  装置本体
１６６  ロータリユニット
１８０  第１開口
１８１  第２開口
２００  フローチューブ
２３１  第１チューブガイド
Ｒ  公転軸線
Ｓ  自転軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010203971.tif 000008
【図７】
2010203971.tif 000009
【図８】
2010203971.tif 000010
【図９】
2010203971.tif 000011
【図１０】
2010203971.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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