(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶離液槽と、
分析物検出器と、
液体路と、
液体を前記溶離液槽から前記液体路を通じて前記分析物検出器に送るためのポンプと、
前記液体路に試料を導入するための装置と、
前記試料導入装置の下流にある前記液体路の少なくとも一部を形成し、前記試料導入装置を通じて導入される試料を含む液体の流れが起こり得る、キャピラリーチャンネルを具え、前記キャピラリーチャンネルは、複数の細長部と複数の急な屈曲部とで構成され、前記細長部は前記急な屈曲部によって一連に相互につながれており、それぞれの前記細長部は、滑らかな線形又は曲線形を有し、
前記一連の細長部では、各一組の連続する細長部は、別々の方向に延び、且つ、前記屈曲部の１つによって相互につながり、前記液体路中にあるそれぞれの前記屈曲部は、前記ポンプが、液体を前記溶離槽から前記液体路を通じて前記分析物検出器に送っている間、その付近の液体を非層流に導くことができるほど十分に鋭く、
前記細長部のそれぞれは、上流端と下流端を有し、前記ポンプが、液体を前記溶離槽から前記液体路を通じて前記分析物検出器に送っている間、前記上流端での非層流の流れを許容し且つ消散させ、前記上流端と下流端との間で層流を再生させることができるほど十分に長く、
前記キャピラリーチャンネルは、前記急な屈曲部によって相互につながる一連の前記細長部によって構成されている螺旋形状である、
分析物の大きさに基づく分離装置。
【請求項２】
前記キャピラリーチャンネルが、急な屈曲部によって相互につながる一連の細長部によって構成される細長い管からなる、請求項１の分析物の大きさに基づく分離装置。
【請求項３】
前記キャピラリーチャンネルが実質的に平面上に配列された中心線を具える、請求項１の分析物の大きさに基づく分離装置。
【請求項４】
前記キャピラリーチャンネルがほぼ直角の突出部を有する折れ曲りによって構成される螺旋状に形成された細長い管からなる、請求項１の分析物の大きさに基づく分離装置。
【請求項５】
前記キャピラリーチャンネルが第一プレートの表面の細長い凹みと、前記表面に面するカバーによって形成される、請求項１の分析物の大きさに基づく分離装置。
【請求項６】
細長いキャピラリー液体路を通って分析物検出器に大きさが異なる少なくとも２種以上の分析物を含有するサンプルを含む液体を送り、前記キャピラリー液体路が複数の細長部と複数の屈曲部を具え、前記細長部が屈曲部によって一連に相互につながり、前記細長部のそれぞれが滑らかな線形又は曲線形を有し、
前記屈曲部における前記液体の急激な方向転換によって非層流と層流の交互の領域を実現し、
前記非層流の領域において、前記キャピラリー液体路の外壁に対して小さな分析物よりも大きな分析物が近くに集められ、前記キャピラリー液体路の中心部に対して大きな分析物よりも小さな分析物が近くに集められ、
前記各細長部の長さに沿って層流となるように前記液体の流速をコントロールし、前記小さな分析物が前記大きな分析物よりも前記細長部に沿ってより速く移動し、前記大きな分析物から分離される、
分析物の大きさに基づく分離方法。
【請求項７】
前記非層流領域が前記サンプルを含む液体の急激な方向転換によって実現される、請求項６の分析物の大きさに基づく分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の分離のための装置及び方法に関し、特に、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用し、分析物を、大きさに基づいて分離するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロマトグラフィーは、通常、移動相の中に混合物を溶かし、固定相に移動相を通すことによって、混合物をその成分に分離する。分離は、移動相と固定相の間における、混合物の成分の特異的な分配によって達成される。極性、電荷、官能基及び大きさのような分析物の固有特性の利用により、分析物の混合物を、個別の部分母集団へとクロマトグラフィーにより分離することができる。
【０００３】
種々のクロマトグラフ法が、分析物を大きさに基づいて分離することで知られている。最も一般的な方法は、主として直径約４〜１７μｍの範囲内のシリカ又はポリマーの球状粒子からなる固定相が充填されたスチールカラムを利用する。球状粒子は、大小さまざまの細孔を有する。移動層が微粒子の固定相を通過する際、細孔への分析物の進入は、細孔の大きさだけでなく、分析物の大きさにも依存する。より小さな分析物は、より大きな分析物よりもより多くの細孔に入る。それ故、カラムの中により長い時間存在する傾向にある。その結果、処理過程の始まりでは、カラムの溶出液の中の大きな分析物の濃度が高まる傾向にあり、一方で、処理過程の最後の方では、溶出液の中の小さな分析物の濃度が高まる傾向にある。
【０００４】
大きさに基づくクロマトグラフ法は、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）、ゲルろ過クロマトグラフィー（ＧＦＣ）及びゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を含む。これらの方法は、幅広く用いられているが、欠点がないわけではない。
【０００５】
第１の欠点は、クロマトグラフのカラムの中に入っている微粒子からなる固定相がフィルターの役割を果たし得ることである。いくつかの大きな分析物は、カラムを全く通過することができず、それ故、検出されない。
【０００６】
第２の欠点は、クロマトグラフのカラムを利用する分離は、時間がかかる傾向にあることである。分離と、カラムの再平衡には、1時間或いはそれ以上かかる。理論上は、移動層の流速（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）を速めることによって分離時間を短くすることができる。しかしながら、分離時間は、せいぜい、わずかな量しか縮めることができない。何故なら、流速を速めることは、固定相への圧力を高め、高められた圧力により、多孔質の粒子が押し砕かれ、分離の為のカラムの能力を損なわせるからである。
【０００７】
第３の欠点は、シリカベースの固定相中の粒子は、アルカリ性のｐＨ（すなわち、ｐＨが８より大きい）の液体に触れると、溶け始めることである。一方で、ポリマーベースの固定相は、容易により広範なｐＨに適応することができるが、分析物によっては、ポリマーベースの粒子に吸収されることがある。或る分析物とポリマー粒子の相互親和性は、分離処理に更なる分化特性を導入し、処理過程は、もはや、分析物の大きさのみに基づかなくなり、混合モードプロセスとなる。
【０００８】
毛細管流体力学分割（ＣＨＦ）は、別の、大きさに基づく分離技術である。ＣＨＦでは、液体は、長く、細いキャピラリー管を通る。キャピラリーを通る流速分布は、ほぼ方物線状である（ポアズイユ流れ）。液体の速度は、キャピラリー管の中心で最も速く、キャピラリー管壁に近づくにつれて遅くなり、キャピラリー管壁では、殆ど流れなくなる。キャピラリー管に注入された分析物は、キャピラリーの内口の中で拡がり、全ての可能な流速を経験することになる。いかなる瞬間でも、分析物の粒子は、流体力学的中心に最も近い流速で移動する。キャピラリー管壁への分析物の粒子の流体力学的中心の最近接距離は、粒子の流体力学半径とほぼ等しい。それ故、小さな分析物は大きな分析物よりもキャピラリー管壁により接近し、それらの動きはキャピラリー管壁に近づくほどキャピラリー管壁に隣接したより遅い液体の流速に影響を与えられる。その結果、より大きな分析物がキャピラリーの中のより速い流速付近に残り、小さな分析物よりもより速い平均速度となる。より大きな分析物は、それ故、最初に流出し、小さな分析物から分離される。
【０００９】
微粒子の固定相がないＣＨＦは速い分離時間（例えば７〜１０分）を達成できる為、有利である。しかしながら、ＣＨＦ技術は、溶解性が低く、主に、コロイドの分離に適している。加えて、とても狭いキャピラリー管の内口（一般的に直径約１〜約１０μｍの範囲内）は分析物の検出を困難にする。
【００１０】
約０．０１５〜１μｍというＣＨＦの典型的な分離範囲よりも多くの場合小さなサイズを有するタンパク質のような生体分子の分離において、ＣＨＦの有意な実用例は見つかっていない。
【００１１】
ハイドロダイナミッククロマトグラフィー（ＨＤＣ）は、ＧＰＣやＣＨＦの要素を含む大きさに基づいた分離技術である。ＨＤＣは、ＧＰＣに見られるような微粒子固定相を有する管状カラムを利用する。しかしながら、ＧＰＣの固定相の粒子とは違い、ＨＤＣの微粒子固定相は、非多孔質である。非多孔質粒子は、液体移動層によって到達可能な格子空間ネットワークを形成する。格子空間は、ＣＨＦで見られる長いキャピラリー管に近づけることを目的としている。ＣＨＦに見られるように、分析物は、カラムの壁と格子空間を形成する非多孔質粒子の表面に沿ったポアズイユ流れに起因したそれらの平均速度に基づいてＨＤＣで分離される。
【００１２】
ＨＤＣの典型的な分離範囲は、約０．０１〜１０μｍであり、主に１μｍ未満のコロイド粒子の分析に限られている。ＨＤＣは、分析時間の長さや高圧によりカラムが損傷する可能性を含むＧＰＣと同様の多くの欠点に悩まされている。
【００１３】
フィールドフローフラクショネーション（ＦＦＦ）は、生体分子（例えばタンパク質）とコロイドの両方に適用可能な、大きさに基づいた分離技術である。フラクショネーション装置は、長さ約１０〜５０ｃｍ、幅約１〜３ｃｍ、厚さ約０．０１〜０．０５ｃｍの分離チャンネルで構成されている。チャンネルは、上壁と下壁に囲まれており、下壁は「集積壁」と呼ばれる。上壁は、浸透性薄膜で形成され、下壁は、多孔質であり、分析物に対して障壁の役割を果たすろ過膜で覆われている。分離過程中、液体は、ＣＨＦで見られるような放物線速度分布に似た分布でチャンネルの中を長手方向に層流で流れる。同時に、チャンネルの長手方向と直角に交わる流れが、上壁を形成する薄膜から生じ、対流を引き起こす。液体は、集積壁と、分析物の検出器が設置されているチャンネルの終端の両方を通過して流出する。チャンネルの中での直角に交わる流れにより生じる対流は、拡散係数が異なることに基づく分析物の分離を促進する。分析物の拡散係数は、ストークス・アインシュタインの式によって定められるように、その大きさと比例関係にある。Ｄ＝ｋＢＴ／６πｎｒであり、Ｄは分析物の拡散係数、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｎは液体の動的粘度、そして、ｒは分析物の流体力学半径（すなわち、分析物の大きさ）である。分析物の拡散係数に基づく分離は、それ故、大きさに基づく分離と類似する。
【００１４】
ＦＦＦ分離においては、交わる流れによって分析物は集積壁に向かい、分析物の濃度は、集積壁に近づくほど濃くなる。これは、集積壁から離れて、チャンネルの中央に近づくといった分析物の拡散をもたらす、分析物濃度の勾配を作り出す。そこでは、放物線状の流れの分布により、流速は速くなる。それ故、高い拡散係数（すなわち、より小さいサイズ）の分析物は流速が最も速まるチャンネル内の領域に拡散する。そして、大きな分析物よりも早く溶出する。ＦＦＦ分離のこの説明は、生体高分子及び１μｍ未満の粒子に有効であり、大きなμｍサイズの粒子には適用できない。
【００１５】
ＦＦＦは、大きさに基づく分離、特に、生体高分子に対しては比較的新しい手法である。しかしながら、大きさに基づいた分離のためにＦＦＦを利用するには、特殊で高価な装置を必要とするため、広範囲にわたる利用が実現しない。さらにＦＦＦ分離は、多くの場合、終了までに１時間かそれ以上の時間を要し、相対的に遅い。
【００１６】
いくつかの既に知られている電気泳動法は分析物の大きさに基づいて分離することが可能である。これらの方法は、ゲル電気泳動及びキャピラリー電気泳動を含む。
【００１７】
ゲル電気泳動は、多くの場合ポリアクリルアミド又はアゲロースでできている、半固形培地を通して分析物を動かすための電場を利用する。大きさに基づく分離のためのゲル電気泳動は、タンパク質や核酸のような生体分子に最も適用される。これらの方法は、普遍的ではあるが、いくつかの欠点がある。第１に、多くの場合分析物は分析前に厳しい条件下で前処理される。第２に、ゲル電気泳動は、労働集約的である。第３に、分析時間が長く、多くの場合、２時間を超える。第４に、サンプル処理能力が遅い。通常１つのゲルで、５〜１０サンプルしか分析できない。
【００１８】
キャピラリー電気泳動（ＣＥ）は、ゲル電気泳動の代替法である。大きさに基づくＣＥ技術は、電場がかけられる分子ふるいマトリックスの機能を果たすポリマー溶液を具える狭口径キャピラリーを利用する。ＣＥは、ゲル電気泳動よりもサンプルの処理能力が高く、分析時間が早い可能性があるが、ＣＥによる大きさによる分離結果は、サンプルの破壊的な前処理より、特にタンパク質においては、正確ではないことがある。
【００１９】
分析超遠心（ＡＵＣ）は、遠心分離機で回転させたときの沈降速度に基づいて種々の大きさの分析物を分離する非クロマトグラフ法である。ＡＵＣは処理能力が低い技術であり、多くの場合、同時に数種のサンプルしか処理できない。各分析は数時間を要する。ＡＵＣは、日常的に使用する前に、十分な訓練が必要な非常に専門的な技術でもある。
【発明の概要】
【００２０】
この発明は、分析物を大きさに基づいて迅速且つ効果的に分離する為の方法及び装置である。
【００２１】
本発明による前記装置は、溶離液槽と、分析物検出器と、液体路と、液体を前記溶離液槽から前記液体路を通じて前記分析物検出器に送るためのポンプと、前記液体路に試料を導入するための装置と、全ての従来の要素とを具える。前記装置は、少なくとも前記試料導入装置の下流にある前記液体路の一部を形成する特別に成形されたキャピラリーチャンネルによって特徴付けられる。前記キャピラリーチャンネルは、複数の細長部と複数の急な屈曲部とで構成され、前記細長部は、それぞれ、前記試料導入装置を通じて導入される試料を含む液体が流れる滑らかな線形又は曲線形状である。前記一連の細長部では、各一組の連続する細長部は、別々の方向に延び、且つ、屈曲部付近にある液体を非層流又は対流に導くことができるほど十分に鋭い屈曲部によって相互につながっている。前記細長部のそれぞれは、上流端と下流端を有し、前記上流端での非層流の流れを許容し且つ消散させ、前記上流端と下流端との間で層流を再生させるほど十分に長い。前記キャピラリーチャンネルは、前記急な屈曲部によって相互につながる一連の前記細長部によって構成されている螺旋形状である。
【００２２】
或る好ましい実施例においては、キャピラリーチャンネルは急な屈曲部によってつながっている一連の細長部によって構成されている細長い管からなる。前記細長い管は、ほぼ直角の突出部を有する折れ曲りによって構成される螺旋形状に形成されてもよい。
【００２３】
他の好ましい実施例においては、キャピラリーチャンネルは、その中心線が実質的に平面上にある。これらの実施例は、第一プレート又はマイクロチップの表面に、チャンネルをエッチング加工し、エッチングされた表面に面するカバーを用いてチャンネルを覆ってもよい。チャンネルは、急な屈曲部によってつながっている一連の細長部によって構成される螺旋形状である。
【００２４】
発明のもう１つの特徴は、分析物を大きさに基づいて分離するための方法である。この方法は、細長いキャピラリー管の液体路に大きさが異なる少なくとも２種以上の分析物を含有するサンプルを含む液体を送り、前記キャピラリー液体路が複数の細長部と複数の屈曲部を具え、前記細長部が屈曲部によって一連に相互につながり、前記細長部のそれぞれが滑らかな線形又は曲線形を有し、前記屈曲部における前記液体の急激な方向転換によって非層流と層流の交互の領域を実現し、前記非層流の領域において、前記キャピラリー液体路の外壁に対して小さな分析物よりも大きな分析物が近くに集められ、前記キャピラリー液体路の中心部に対して大きな分析物よりも小さな分析物が近くに集められ、前記各細長部の長さに沿って層流となるように前記液体の流速をコントロールし、前記小さな分析物が前記大きな分析物よりも前記細長部に沿ってより速く移動し、前記大きな分析物から分離される。
【００２５】
非層流領域は、好ましくは、サンプルを含む液体の急激な方向転換によって実現される。層流領域は、細長いキャピラリー液体路の滑らかな曲線又は真直ぐな部分によって実現される。
【００２６】
サンプルを含む液体の流速は、滑らかな曲線又は真直ぐな部分のそれぞれの主要部の長さに沿って層流となるようにコントロールされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の分析物のクロマトグラフ分離に用いる装置を示した概略図。
【図２】異なる大きさの分析物を分離しているときの拡散及び層流による効果を表した概略図。
【図３】本発明の第一実施形態のキャピラリーチャンネルの斜視図。
【図４】本発明の第二実施形態のキャピラリーチャンネルの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の分離装置は、オープンキャピラリーチャンネル、すなわち、微粒子媒体を含まないチャンネルを利用する。オープンキャピラリーチャンネルは、角度のある屈曲部でつながる複数の直線状又は曲線状部分によって構成される。発明の実施例では、チャンネルは、ステンレス製又は例えば「ＰＥＥＫ」として知られるポリエーテルエーテルケトン樹脂、例えば、ポリオキシ‐１，４‐フェニレンオキシ‐１，４‐フェニレンカルボニル‐１，４‐フェニレンのようなポリマー樹脂からなるキャピラリー管によって形成されてもよい。別の実施例では、キャピラリーチャンネルは、プレート又はチップの表面をエッチングされ、プレート又はチップにカバーを設けることによって完成してもよい。
【００２９】
図１に示されるように、本発明の基本的装置は、溶離液槽１０、従来の液体クロマトグラフポンプ１２、従来の試料導入装置１４、従来の分析物検出器１６と特別に構成されたキャピラリーチャンネル１８からなる。キャピラリーチャンネルは、種々の形態をとることが可能であるが、それぞれの場合において、一連の細長部を具え、滑らかな線形又は曲線形を有し、屈曲部付近の液体の流れを非層流に導くことができる十分に鋭い屈曲によって互いにつながっている。本明細書において「非層流」という用語は、乱流又は過渡流れ、すなわち、層流と乱流を変遷する流れを示す。各部位は、非層流が上流端で消散できるように、且つ、層流が下流及び上流端の間の場所で再生できるように十分長くなければならない。好ましくは、層流が各部位の長さの主な部分に存在するために、各部位において、層流は、出口端部よりも入射端部により近い場所で、再生されなければならない。
【００３０】
本発明の装置及び方法における分析物の分離は、拡散作用に基づくものである。フローフィールドフローフラクショネーション（ＦＦＦ）技術で見られるように、分析物の拡散係数は、ストークス・アインシュタインの式Ｄ＝ｋＢＴ／６πｎｒで示されるように、その大きさに反比例する。簡単に言うと、小さな分析物は、拡散係数が大きいため、拡散性が高い。
【００３１】
図２には、図１のキャピラリーチャンネル１８の一部が示されていて、矢印２４で示されるように、滑らかで真直ぐなチャンネル部２０において、キャリヤ液体中の分析物の混合物の層流が起きる。矢印の長さは、チャンネル内でのほぼ放物線状の速度分布を示す。チャンネルの中心部の流速は速く、チャンネルの側壁に近づくほど徐々に遅くなる。
【００３２】
示された実施形態においては９０°の屈曲である屈曲部２２では、流れは、非層流となる。チャンネルの屈曲部に向かう液体の流れは、屈曲部にある分析物がチャンネルの外壁２６にぶつかって集まる原因となるベクトル力をもたらす。しかしながら、チャンネル部２０の液体の流れによって分析物にもたらされる力は、分析物の拡散及び直線部２０’に向かう屈曲部２２から続く流れによってもたらされる力によって妨げられる。
【００３３】
小さな分析物２８は、大きな拡散係数を有し、屈曲部に向かう液体の流れによってもたらされる力に、より強力に抵抗し、キャピラリーの外壁２６からより離れて、キャピラリーチャンネルの中心部に向かって移動する。一方、大きな分析物３０は、小さな拡散係数を有し、外壁２６の近くに止まる傾向にある。その結果、キャリヤ液体と分析物が屈曲部から抜け出て、直線部２０’に進むにつれて、小さな分析物２８がチャンネルの中心部に集められる一方で、大きな分析物３０は、チャンネルの外壁近くに集められる。
【００３４】
屈曲部からあまり離れていないところで、矢印３２で示されるように、層流が再生する。直線部２０’における層流条件下では、流速がキャピラリーの中心部で最速となり、外壁部分ではほぼゼロに達するため、屈曲部２２を抜け出した小さな分析物２８は、直線部２０’において、大きな分析物３０よりも速い速度となる。
【００３５】
分析物がキャピラリーの第二の角部に進入すると、一連の行為は繰り返され、大きな分析物からの小さな分析物のさらなる分離が起こる。更なる屈曲部を通過する継続的な流れ及びキャピラリーチャンネル１８に介在する真直ぐな又は滑らかな曲線部は、小さい拡散係数を有する大きな分析物からの、大きい拡散係数を有する小さな分析物の分離を増加させる結果となる。
【００３６】
キャピラリーチャンネルは、好ましくは、多数の真直ぐな部分又は滑らかな曲線部と鋭い屈曲部の交互を具える。空間の効果的な利用のために、チャンネルは、螺旋状の管状のチャンネルでもよく、各折れ曲り部の軸方向に突き出した形は、ほぼ直角である。長方形の螺旋形管の例が、図３の注入口３６、直線部３８と、９０°の屈曲部４０及び排出口４２を有する管３４である。
【００３７】
長方形の螺旋状管は、空間を最も有利に活用するため、密接に重ねられてもよい。長方形の螺旋状管３４は、従来のクロマトグラフの装置に理想的に適している。また、管の注入口及び排出口には、（示されていないが）従来のクロマトグラフィーの装置に取付けるための適切な取付け具が具わっている。
【００３８】
本発明によるチャンネルの別の型は、図４に示されるプレート又はマイクロチップの中のオープンチャンネルをエッチングすることで作り出される。長方形の横断面を有するチャンネル４４は、プレート４８の表面４６に、エッチング、機械加工又は別の適当な処理を施すことによって形成され、別のプレート５０によって覆われる。チャンネルは、屈曲部５４によってつながった一連の細長部５２で構成される。注入口５６は、プレート４８の縁に沿って形成され、排出口５８は、プレート５０のチャンネル４４の末端６０が現れる場所に形成される。チャンネルは、鋭い直角を成す屈曲部とつながる真直ぐな細長部で構成されている螺旋状である。チャンネルの中心線、すなわち、チャンネルの横断面の中心で長手方向に延びる線は、実質的に、平面上にある。チャンネル４４の機能は、図１のチャンネル１８及び図３の管３４の中にあるチャンネルと同じである。
【００３９】
流動液体が基準系として使用される場合、チャンネルの末端の屈曲部を除く屈曲部は、図３の長方形の螺旋構造においても、図４の平面状の螺旋構造においても、全て同じ方向に回っている。これは、キャピラリーチャンネルの中を液体に沿って移動している分析分子からみると、全ての回転が左回り又は右回りのどちらかということである。同方向に、ほぼ全ての折れ曲り、又は少なくとも折れ曲りの大多数を持つことは、チャンネルの同じ側に大きな分析分子を保つことに役立ち、その結果、大きな分析分子から小さな分析分子がより効果的に分離される。
【００４０】
本発明のいくつかの効果は、他のチャンネル構造とともに実現されてもよい。例えば、平面チャンネル版は、平滑に曲げられたＵ字型部及び鋭い屈曲部によって相互につながれた真直ぐな部分が交互に形成されてもよい。エッチングされたチャンネルのための様々な非平面構造を利用してもよい。
【００４１】
本発明の効果は、上述の実施例に多くの他の変形を加えて実現してもよい。例えば、屈曲部の角度は９０°である必要はない。また、角度の全てが等しい必要もない。角度にとって唯一必要なことは、チャンネル内のキャリヤ液体中において、非層流領域を形成できるほど十分に鋭いことである。同様に、真直ぐな、又は滑らかな曲線のチャンネル構造の長さは、異なっていてもよく、等しい必要はない。チャンネル構造の長さにおいて唯一必要なことは、続く屈曲部の間にある中間地点において、層流を再生させることができるほど十分に長いことである。キャピラリーチャンネルの全長及び長方形の屈曲部と、介在する線形部又は滑らかな曲線部の総数は、広い範囲にわたり変化してもよい。
【００４２】
キャピラリーチャンネルの内径は、装置の真直ぐな又は滑らかな曲線部中において層流を許容するようなものにすべきである。一般に、層流は２３００未満のレイノルズ数によって定義される。レイノルズ数（Ｒｅ）は、Ｒｅ＝ρＱＤｈ／νＡとして定義される。ρは流体の密度、Ｑは体積流量、Ｄｈは水力直径（内部）、Ａは配管の断面積、そして、νは動粘性係数である。キャピラリーチャンネルの内径は、円形の場合、好ましくは、２ｍｍ未満である。
【００４３】
介在する線形部又は滑らかな曲線部の長さは、層流の再生を許容するのに十分でなければならない。キャピラリー管の中で層流が再生するまでの長さは、助走距離（ｅｎｔｒａｎｃｅ  ｌｅｎｇｔｈ）(Ｌｅ)と呼ばれ、層流ではＬｅ＝０．０６Ｒｅ（Ｄｈ）である。介在する真直ぐな部分又は滑らかな曲線部の長さが、少なくとも助走距離の１．５倍であることが本発明において望ましい。  
【００４４】
効果的な分離をもたらすために定められるべきいくつかの変数が存在する。１０万ダルトン分子から有効に１万ダルトン分子を分離する条件は、１００万ダルトン分子から３０万ダルトン分子を分離するのに有効ではない。従って、変数は経験的に確立されなければならない。本装置の可変部分には、角部分の個数、角の大きさ、介在部分の個数、及びそれらの部分の長さが含まれる。プロセス変数には、流速、媒体の組成、及びキャリヤ液体の温度が含まれる。流速は、介在する真直ぐな部分又は滑らかな曲線部内で層流ができるほど十分に遅いいものでなければならない。液体の組成は、その粘度が分析物の拡散係数に影響を与えるため重要である。さらに、液体にポリエチレングリコール、フィコール（ｆｉｃｏｌｌ）、その他の関連化合物のような添加剤を含ませれば、分子密集による分離効果をさらに高めることができる。液体の温度は、分析物の拡散係数に影響を与えることによって、直接的に、そして、液体の粘度を変えることによって間接的に、分離効果に寄与する。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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