(57)【要約】  本発明のカラム充填装置は、可動アダプターがベッド媒体の沈降ベッドに接触するブレークポイントを計算するためのソフトウェアを備えた制御ユニットを含んでいる。制御ユニットは、計算されたブレークポイントを用いることで、所望の圧縮量を達成するために可動アダプターをさらにどれだけ移動させなければならないかを決定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸を有するカラム及び可動アダプターを含んでなるカラム充填装置であって、前記可動アダプターは制御ユニットで監視されながら移動可能であり、当該装置はカラムの縦軸に沿って前記カラム内のベッド媒体の沈降ベッドを圧縮して所定量だけ圧縮された圧縮充填ベッドを形成するための自動化ソフトウェア及びハードウェアを含めた圧縮手段を含み、前記制御ユニットには前記可動アダプターが前記沈降ベッドを圧縮し始めるブレークポイントを決定するためのソフトウェアが設けられている、カラム充填装置。
【請求項２】
前記ソフトウェアは前記可動アダプターが所定のベッド圧縮量を達成するために前記ブレークポイントから移動しなければならない距離を計算できると共に、その距離に対応した位置までの可動アダプターの移動を制御できる、請求項１記載のカラム充填装置。
【請求項３】
前記ソフトウェアはブレークポイントの位置に対応した作業員が読取り可能な信号を生成できる、請求項１記載のカラム充填装置。
【請求項４】
前記ソフトウェアは前記可動アダプターが所定のベッド圧縮量を達成するために前記ブレークポイントから移動しなければならない距離を計算できると共に、その距離に対応した作業員が読取り可能な信号を生成できる、請求項３記載のカラム充填装置。
【請求項５】
カラムがクロマトグラフィーカラムであり、ベッドがクロマトグラフィー媒体を含む、請求項１記載のカラム充填装置。
【請求項６】
カラム充填方法であって、
カラム充填装置に自動化ソフトウェア及びハードウェアを含む自動制御ユニットを設ける段階、
前記制御ユニットを用いて、ベッド媒体の沈降ベッドを含むカラム内での可動アダプターの移動を監視する段階、並びに
前記制御ユニットを用いて、前記可動アダプターが前記沈降ベッドを圧縮し始めるブレークポイントを決定する段階
を含んでなる方法。
【請求項７】
前記ブレークポイントを決定した後、前記ソフトウェアを用いて、前記可動アダプターが所定のベッド圧縮量を達成するために前記ブレークポイントから移動しなければならない距離を計算すると共に、その距離に対応した位置まで前記可動アダプターを移動させる段階を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ブレークポイントの位置に対応した作業員が読取り可能な信号を生成する段階を含む、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記可動アダプターが所定のベッド圧縮量を達成するために前記ブレークポイントから移動しなければならない距離を計算すると共に、その距離に対応した作業員が読取り可能な信号を生成する段階を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
当該方法がクロマトグラフィーカラムに関して実施され、ベッドがクロマトグラフィー媒体を含む、請求項６記載のカラム充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラム用の媒体充填装置及びカラムで使用するための媒体充填方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、クロマトグラフィーカラム内へのクロマトグラフィー媒体の充填を向上させるための充填装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフィーで使用されるカラムは、通例はキャリヤー液体が流通する多孔質のクロマトグラフィー媒体を封入した管状体からなっていて、キャリヤー液体と多孔質媒体の固相との間における物質捕集によって分離が行われる。通例、多孔質媒体は、通常は一端からカラム内にポンプ輸送、注入又は吸引された離散粒子の（スラリーとして知られる）懸濁液を圧密することで形成される充填ベッドとしてカラム内に封入される。スラリーの圧密による充填ベッドの形成は、スラリーが重力のみの作用下で沈殿して沈殿ベッドを形成した場合に占める体積より小さい体積に充填されるようにスラリーを圧縮することで達成される。以後のクロマトグラフィー分離の効率は、充填ベッドの流体入口及び出口における液体分配及び捕集装置並びに充填ベッドの圧縮度に強く依存する。充填ベッドの圧縮度が低すぎると、ベッド上で行われるクロマトグラフィー分離は「テーリング」を起こす。充填ベッドの圧縮度が高すぎると、ベッド上で行われるクロマトグラフィー分離は「リーディング」を起こす。圧縮度が最適であれば、使用中に形成される分離ピークはリーディングもテーリングも示さず、ほぼ対称的である。カラムに対して要求される最適圧縮度は、各カラムサイズ（幅又は直径）、ベッド高さ及びベッド媒体に関して実験的に決定される。
【０００３】
分離プロセスに先立ち、カラム内に導入すべき粒子のスラリーから始めてベッドを調製しなければならない。ベッド形成プロセスは「充填操作」といわれ、適正に充填されたベッドは充填ベッドを含むカラムの性能を左右する重要な要因である。充填操作の目標は、最適圧縮量（最適圧縮率）で圧縮されたベッドを得ることである。大規模カラムは、好ましくは、中心スラリーノズルを通して規定の媒体粒子濃度を有するスラリーの所定量をカラム内に注入することで調製される。所定量のスラリーをカラム内に注入した後、カラムの縦軸に沿いながらカラムの底部に向けて可動アダプターを通常は（例えば１ｃｍ／分の）一定速度で移動させることで圧縮すればよい。この操作中に過剰の液体はカラム出口から除去される一方、粒子はそれを通過させない程度に小さい細孔を有するフィルター材料（いわゆる「ベッド支持体」）によって保持される。充填ベッドが最適量だけ圧縮されたならば、充填プロセスは完了する。圧縮ベッドがベッド全体にわたる滞留時間分布の点から定量化される良好で強力なクロマトグラフィー性能を示すならば、充填プロセスは成功と見なされる。しかし、このように最適圧縮ベッドの製造を実際に達成するのは容易でない。これまで、ベッド充填は科学よりもむしろ技術と見なされ、最終充填ベッドの品質はカラムを充填を制御する作業員の技巧に依存していた。その理由の１つは、カラム内に供給される実際のスラリー濃度がカラム内に供給すべきスラリーの量の計算で使用される規定濃度と厳密に同じであることを保証するのが困難なことにある。カラムへの装入及びそれに続く充填に際しては、作業員は流量、アダプター前進速度及びベッド圧縮量のような充填パラメーターを手動で選択調整すると共に、アダプターがベッドを圧縮し始める時点を判定しなければならない。この時点を用いて、所要の圧縮量を得るためにはアダプターをさらにどの程度移動させなければならないかを計算する。これらの充填パラメーターのいずれかの選択ミスは、性能の劣るカラムをもたらすことがある。ベッドの圧縮が実際に開始する時点を目視で判定するのは特に難しく、この時点において大きな間違いを犯すと最適圧縮ベッドを得ることは不可能になる。
【０００４】
本明細書及び特許請求の範囲中で使用する場合、「流体装置」という用語は、セルを通る流れの方向をほぼ横断するゾーンにおいて液体をセルに導入し又はセルから抜き取る装置を表すものである。「セル」という用語は、「容器」及び「カラム」という用語を包含すると共に、充填ベッドとして知られる固体又は液体交換媒質に混合物を接触させることで該混合物中の成分の分離及び／又は反応及び／又は触媒作用及び／又は抽出を行うために分離技術分野の当業者が使用するその他任意の構造体を包含するものである。「横断ゾーン」（或いは横断領域又は横断部分）とは、セルを通る縦流れ方向を横断して（通例はほぼ垂直に）配置されたセルの横断面を境界とするセル内の領域をいう。「縦流れ方向」とは、セル内で入口から出口に向かう流れの方向をいう。「縦」は、方向にかかわらず、セルを通る流体の主要流路を表すために一貫して使用される。「流通系統」とは、流体回路中の２つの点を連結する流路又は経路の系統をいう。「分配装置」とはセルに流体を導入するための構造体をいい、「捕集装置」とはセルから流体を捕集するために使用される構造体をいい、いずれの場合にも横断ゾーンを通して行われる。
【０００５】
「沈殿ベッド高さ」とは、媒体粒子のスラリーを重力のみの作用下で沈殿させて媒体粒子のベッドを形成した場合（かかるベッドを「沈殿ベッド」という）に得られるベッド媒体粒子のベッドの高さをいう。「沈降ベッド高さ」とは、媒体粒子のスラリーを重力及び（例えば、ベッドに向けて可動アダプターを降下させること及び／又はベッドを通して液体をポンプ輸送することで引き起こされるベッドを通しての流体の流れにより）ベッド流体に及ぼされる追加の下向きの力の作用下で強制的に沈殿させて媒体粒子のベッドを形成した場合（かかるベッドを「沈降ベッド」という）に得られるベッド媒体粒子のベッドの高さをいう。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１６７０１号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／１０７３９号パンフレット
【非特許文献１】CHERRAK D E ET Al: "Behavior of packing materials in axially compressed chromatographic columns" JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol.943, no.1, 11 January 2002 (2002-01-11), pages 15-31, XP004329785 ISSN:0021-9673
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来装置の欠点を解消するカラム充填装置及びカラム内への媒体充填方法を提供することである。本発明の実施形態は付属した特許請求の範囲中に定義されている。
【０００７】
さらなる改良は、付属した特許請求の範囲中に記載されている。
【０００８】
本発明に係る装置及び方法の利点の１つは、これらが最適圧縮率に充填されたベッドを提供することである。かかる装置及び方法の追加の利点は、これらが再現性及び制御性のよいクロマトグラフィーカラムの充填を可能にすることである。
【０００９】
図面の簡単な説明
図１は、本発明に係る媒体充填装置の概略側面図である。
【００１０】
図２は、媒体の沈降ベッドの充填中において可動アダプターを移動させるために必要な力を距離に対してプロットしたグラフの典型的な形状の例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る自動カラム充填装置１を略示しているが、本発明の原理の図示を容易にするために本発明に関係しない構成部分は省いてある。装置１は、円筒形のカラム壁７で包囲されながら上部の蓋又はフランジ５ａ及び下部端板５ｂを有するカラム３を含んでいる。カラム３内には、蓋又はフランジ５ａと下部端板５ｂとの間に、試料混合物、溶離液、緩衝液などの液体の供給源（図示せず）に連結し得るカラム入口１１に連結された可動アダプター９が配置されている。（可動アダプター９には、導入される液体をカラム３の横断面にわたってほぼ均等に分配するための試料分配装置（図示せず）及びベッド粒子の通過を防止するのに十分な程度に微細なメッシュを有しながらカラムの横断面にわたって延性するベッド支持体（図示せず）を設けることができる。）可動アダプター９は、カラム壁５の上端をまたぐフレーム１４上に支持された１以上のアクチュエーター１３（例えば、電動機、油圧モーター、空気圧モーター又はピストン／シリンダーアクチュエーター）によってカラムの縦方向に移動し得る。固定レベル（例えば、下部端板５ｂの上面）に対する可動アダプターの位置（「ｘ」）を測定するために可動アダプター位置感知手段１６が設けられており、この距離ｘに対応する信号が制御ユニット１５に送られる。アクチュエーター１３の動作及び可動アダプター９の対応する上下運動は、自動制御ユニット１５によって制御できる。制御ユニット１５は、好ましくはカラム３の動作を制御するためのハードウェア及びソフトウェアを含んでいる。制御ユニット１５は、弁の開閉、可動アダプターの移動速度、及び可動アダプターの移動量を制御する。制御ユニット１５にはまた、可動アダプター９を移動させるために必要な力を測定し、記録し、分析するための手段も設けられている。かかる力の測定は、例えば、モータートルクを測定し、モーター電流を測定し、又はアクチュエーターの作動圧力若しくは電流を測定することで直接に行うことができ、或いは例えば、容器壁、フレーム、蓋、可動アダプター、端板又はこれらの組合せ中でカラムの内部圧力又はひずみを測定することで間接的に行うことができる。
【００１２】
下部端板５ｂは、環状ダクト１９に通じる流体捕集装置１７を支持している。捕集装置１７はベッド支持体２１と環状ダクト１９との間に配置され、カラムの横断面にわたって均等に流体を捕集してそれを環状ダクト１９に送出するように構成されている。環状ダクト１９は、さらなる処理のために移動相をカラムから排出する移動相出口２０に連結されている。ベッド支持体２１は、カラム内のベッドの重量を支持すると共に、ベッド媒体がカラムから出るのを防止するように構成されている。ベッド支持体２１は、例えば、ベッド媒体がベッド支持体を通過するのを防止する程度に小さい開口を有するメッシュ又はネットであり得る。下部端板５ｂはさらに、可動ノズル装置２５を取り付けることができる中心開口２３を含んでいる。ノズル装置２５は、パイプライン２９を介して連結されたクリーニング・イン・プレイス（ＣＩＰ）ノズル２７及び系中に洗浄液を再循環させるための遠隔制御弁３１を含んでいる。再循環弁３１は制御ユニット１５によって制御できる。ノズル２７は、ベッド支持体２１と漏れ止め状態で係合して中心開口２３を閉塞する閉鎖位置から、ベッド支持体２１を貫通してベッド支持体２１と可動アダプター９との間に形成されたカラムキャビティ３５内に突き出た開放位置まで伸長し得る。中心開口２３は、媒体ダクト３９に連結された環状ダクト１９により包囲されている。媒体ダクト３９はパイプライン４３に連結でき、このパイプライン４３はスラリータンク弁４５を介してスラリータンク４７に連結できると共に、ドレン弁４９を介してドレン５１に連結できる。環状ダクト１９は、ノズル２７が開放位置にある場合にはカラムキャビティ３５と流体流通可能な状態にあり、ノズル２７が閉鎖位置にある場合にはキャビティ３５と流体流通可能な状態から遮断される。
【００１３】
カラムにベッド媒体を充填するため、制御ユニットは、（達成される実際の充填ベッド高さとは異なることがある）所望の充填ベッド高さ、カラム内に供給すべき（実際に達成されると仮定される規定粒子濃度を有する）スラリーの仮定されるスラリー濃度又は体積、所要の沈降ベッド高さを得るために必要なアダプター降下速度、及び最適性能を得るために必要なベッドの所要圧縮量（「圧縮率」）のような関連する媒体情報を用いてプログラムされている。所要のベッド圧縮量は、沈降ベッド高さに対する百分率として示すことができる。例えば、カラム内に供給されるスラリー量が１ｃｍ／分のアダプター降下速度で１ｍの沈降ベッド高さを与えるのに十分であり、所要圧縮量が１５％であれば、目標ベッド高さは８５ｃｍである。通例、所要圧縮量は１〜５０％であり、特にカラムサイズ、ベッド媒体の種類及び粒度並びに沈降ベッド高さに依存し得る。ベッド媒体粒子を含む所定体積のスラリーが、例えば、スラリータンク弁４５を開き、ノズル２７を突き出た開放位置に設定し、かつ再循環弁３１を閉じながら制御ユニット１５の制御下で可動アダプター９を上昇させて吸引することでカラム内に導入される。かくして、スラリーはスラリータンク４７からスラリータンク弁４５及びパイプライン４２を通して吸引され、ポート３９及び環状ダクト１９を通してキャビティ３５内に導入される。可動アダプター９は、所要体積のスラリーをカラム内に吸引するのに必要な距離ｘに到達した時点で制御ユニット１５により停止される。
【００１４】
充填モードでは、ノズル２７を引っ込めかつスラリータンク弁４５を閉じることで媒体弁の媒体開口３７が閉鎖される。移動相出口２０を開くことで過剰の流体がカラムから排出される。可動アダプター９を（例えば、０．５〜１０ｃｍ／分の範囲内にある）一定の速度で降下させると、可動アダプター９は沈降ベッドに接触してそれを軸方向に圧縮し始める（この位置を「ブレークポイント」という）。可動アダプターによるカラム内の粒子ベッドの圧縮は、最初はアダプターとそれが向かうカラムの末端との間においてカラムの横断面積のほぼ全体にわたり中断されない粒子の通路が存在する可動アダプターの位置で開始すると定義できる。一定の速度でカラムの末端に向かうアダプターの降下がアダプターを移動させるためにほぼ一定の力を必要とすることで特徴づけられる装置の場合には、この位置はアダプターを移動させるために必要な力の増加で示される。一定の速度でカラムの末端に向かうアダプターの降下がアダプターを移動させるために連続的に増加する力を必要とすることで特徴づけられる装置の場合には、この位置はアダプターを移動させるために必要な力の増加速度の増加で示される。このようにブレークポイントでは、ベッド中の空隙を満たすために単に液体を排除するのではなくベッド粒子同士をさらに接近させることがアダプター移動に対する抵抗の増加を引き起こすため、可動アダプター９を一定の速度で移動させるために必要な力が増加する。可動アダプター９は、所望のベッド圧縮量に達するまでベッドを圧縮するのに必要な距離だけ下方に移動させる。
【００１５】
正確なベッド圧縮量を得るためには、ブレークポイントを決定することが必要である。手動で操作される装置では、これは作業員によって決定される。自動装置は、ブレークポイントを決定するための自動手段を有していなければならない。カラム壁と移動するアダプターとの摩擦の変動、沈降ベッドの不均質性、測定誤差などの要因のために力Ｆに対するアダプター位置ｘの現実のプロットは理論曲線に従わないので、これは容易でない。これを図２に示す。点線は、アダプターがカラム内で下方に移動する場合にアクチュエーターの力が可動アダプターの位置に対していかに変化すべきかを示す理論プロットである。理論プロットの最初の位置Ａは、アダプターが移動してカラムから液体を排除し始めたときの力の上昇を示している。部分Ｂは平坦な曲線を示していて、これはアダプターが一定の速度で降下しながら液体をカラムから押し出すことを表している。これがベッドを沈降させる。部分Ｃは、ベッド中の媒体が互いに充填されかつ圧縮されるのに伴って力がほぼ定常的に増加することを示している。部分Ｂ及びＣの交点は、沈降ベッドの圧縮の開始を表すブレークポイントである。この点におけるアダプターの位置は、沈降ベッド高さに対応している。この高さは、最適圧縮された充填ベッド高さを達成するためにアダプターをさらにどれだけ移動させる必要があるかを計算するための出発点として使用される。部分Ｃの他端におけるアダプターの位置は、最適圧縮された充填ベッドに対応している。
【００１６】
図２中の実線は、アダプターがカラム内で下方に移動する場合にアクチュエーターの力が可動アダプターの位置に対していかに変化するかを示す実際のプロットである。部分Ｂでは、力は上下に変動し、部分Ｂと部分Ｃとの間の移行は明確なブレークポイントでなく曲線によって表される。これは、ベッド圧縮が開始する位置を厳密に決定することを困難にする。
【００１７】
これを行うため、制御ユニット１５には、沈降ベッドに接触したアダプターによるベッド圧縮が開始する時点を計算する（即ち、ブレークポイントを決定する）と共にベッド圧縮が終了すべき時点（即ち、ベッドがブレークポイントから所要量だけ圧縮された時点）を計算するベッド圧縮アルゴリズムを実行できるソフトウェアが設けられている。
【００１８】
本発明の一実施形態では、アルゴリズムは、可動アダプターがベッドに接触せずに移動する時間（即ち、位置に対して力をプロットした曲線の部分Ｂ）の一部又は全部にわたって記録される、可動アダプターを移動させるために必要な力に対応する信号の平均及びベッドが圧縮されている時間（即ち、位置に対して力をプロットした曲線の部分Ｃ）の一部において記録される曲線の勾配の平均を求め、これら２つの部分の交点を計算することができる。このためには、ソフトウェアは信号値が曲線の部分Ｂ又は部分Ｃのいずれにあるかを判定できることが必要である。これを行う方法の１つは、沈降ベッドの推定高さである位置Ｘ１を推定し、出発位置（Ｘ＝０）から位置Ｘ１までの可動アダプターの移動の一部分にわたるそれの走行中の平均力Ｆａｖを計算することである。例えば、平均はＸ＝０．１ｘＸ１からＸ＝０．９ｘＸ１まで、Ｘ＝０．２ｘＸ１からＸ＝０．７５ｘＸ１まで、などの期間にわたり得る。この領域内で記録された最大力Ｆｍａｘを記憶させることもできる。可動アダプターが沈降ベッドに到達した後には、アダプターを移動させるために必要な力は上昇し始める。ソフトウェアは、力が以前に記録された最大力Ｆｍａｘの複数倍（例えば、２倍、２．５倍、３倍など）に達した後に力−距離曲線の勾配を計算し始めるようにプログラムすることができる。これは、現在の力及び位置を１以上の以前の力及び位置の読みと比較することで行うことができる。次に、計算された勾配を用いて平均力Ｆａｖに対応する曲線との交点が計算される。次に、この交点における距離Ｘｃａｌは、可動アダプターが沈降ベッドに接触してそれを圧縮し始める位置（即ち、計算されたブレークポイント）であると仮定される。これを繰り返すことで、計算されたブレークポイント位置Ｘｃａｌの平均値を計算できる。可動アダプターの移動に伴ってＸｃａｌからのそれの位置を計算し、現在のＸｃａｌに基づく所望ベッド圧縮量の（例えば）７５％のベッド圧縮量に対応する距離を超えた時点で最後の現在値Ｘｃａｌを沈降ベッドの真の高さと仮定する。所要のベッド圧縮量を得るために必要な可動アダプターの所要最終位置を計算し、所要最終位置に到達するまで可動アダプターの移動を継続する。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、モーターではなく、アダプターと蓋５ａとの間の密閉空間に水のような液体をポンプ輸送することで可動アダプターを移動させる。ベッド圧縮アルゴリズムはこの空間内の圧力を監視する。アダプターがベッドに到達すると、空間内の圧力は上昇し始める（或いは、監視圧力がほぼ一定の増加速度を示していた場合には増加速度が増加し始め）、アルゴリズムは圧力上昇が開始する位置を計算する。圧力信号は非常にノイズが多く、その上昇は非直線的であり得る。このような場合には、下記に規定されるフィルターの使用がノイズを除去し、上昇をほぼ直線的にする。
【００２０】
圧力上昇の開始は、濾波圧力信号（ｄｐ）を観測し、それと入力信号が規定レベルを超えて上昇した場合の現在位置（ｘ）とを捕獲することで計算される。２つのかかるレベル（ｄｐ１及びｄｐ２）が存在するが、ｄｐ２はｄｐ１より高い。レベルｄｐ２に到達した場合、捕獲点（ｘ１，ｄｐ１）及び（ｘ２，ｄｐ２）を通る直線に関するパラメーターを計算する。この直線は、信号の上昇勾配に近似していると推測される。次いで、この直線がｘ軸と交差する点をベッドの圧縮の開始位置と仮定し、ブレークポイントという。次に、この点を使用することで、所望のベッド圧縮を得るために必要な以後のカラム移動を決定することができる。
【００２１】
フィルター設計
フィルターは、圧力信号を、入力信号が上昇した場合を除いて平坦でほぼゼロの信号に変換する。次いで、その信号も上昇する。
【００２２】
現行の実施例は、ＩＩＲフィルター及びそれに続く差分である。
ｙ(ｎ)＝ａ*ｙ(ｎ−１)＋ｂ*ｙ(ｎ−２)＋ｃ*ｘ(ｎ)          （１）
ｓ(ｎ)＝ｙ(ｎ)−ｙ(ｎ−１)
実際のデータを用いて試験することで、下記のパラメーターが選択された。
ａ＝１．９４９５、ｂ＝−０．９５、ｃ＝０．００５
このようなフィルターの背後にある論法は下記の通りである。
【００２３】
ばねに連結された質量ｍを有しかつすべてが粘性媒質中に配置された機械系を想像されたい。入力信号をばねの自由端の位置として加えれば、下記の式が得られる。
ｍｙ”＋ｒｙ’＋ｋ(ｙ−ｘ)＝０（ｙ＝質量の位置、ｘ＝他方のばね末端の位置、ｒ＝粘度、ｋ＝ばね定数）
これは次のように書き直すことができる。
ｙ”＋(ｍ/ｒ)ｙ’＋(ｋ/ｒ)ｙ＝(ｋ/ｒ)ｘ又はｙ”＋Ａｙ’＋Ｂｙ＝Ｃｘ
差分に関する近似微分は次の通りである。
ｙ’(ｎ−１)＝(ｙ(ｎ−１)−ｙ(ｎ))／ｈ                  （２）
ｙ”(ｎ−１)＝(ｙ(ｎ)＋２ｙ(ｎ−１)＋ｙ(ｎ−２))／ｈ２   （３）
安定性の理由から、ｙ及びｘについて（ｎ−１）の試料を選択する。
【００２４】
これは次のような結果をもたらす。
ｙｎ−２−２ｙｎ−１＋ｙｎ−２＋(ｈｒ/ｍ)(ｙｎ−１＋ｙｎ−２)＋(ｈ２ｋ/ｍ)(ｙｎ−１−ｘｎ−１)＝０
（４）
整理し直せば、
ｙｎ−２−((ｈ２ｋ/ｍ)＋(ｈｒ/ｍ)−２)ｙｎ−１＋(１−(ｈｒ/ｍ))ｙｎ−２＋(ｈ２ｋ/ｍ)ｘｎ−１
（５）
又は
ｙｎ−２＝(２−(ｈ２ｋ/ｍ)−(ｈｒ/ｍ))ｙｎ−１＋((ｈｒ/ｍ)−１)ｙｎ−２＝(ｈ２ｋ/ｍ)ｘｎ−１
（６）
ａ＝(２−(ｈ２ｋ/ｍ)−(ｈｒ/ｍ))、ｂ＝((ｈｒ/ｍ)−１)、ｃ＝(ｈ２ｋ/ｍ)とすれば、（１）が得られる。
【００２５】
ｍ、ｒ及びｋに関する実験によれば、最良の値が得られる。ｍは「重み」、ｒは「べとつき」、ｋは「弾力性」として解釈できるので、これは容易である。
【００２６】
差分を加えて低周波成分を除去することで、上昇する圧力が直線化される。
【００２７】
可動アダプターを移動させることでスラリーがカラム内に吸引される実施形態の例によって本発明を説明してきたが、スラリーをカラム内に直接にポンプ輸送することも考えられる。さらに、ベッドの沈降及び沈降ベッドの圧縮に際してアダプターを変動する速度で移動させることも考えられる。例えば、（例えば）１０ｃｍ／分のアダプター速度でベッド沈殿を開始し、アダプターが推定される沈殿ベッド高さに近づくに従ってアダプター速度を低下させ、次いで（例えば、５ｃｍ／分の）遅い速度でアダプターを降下させ続けることもできる。これらのアダプター速度は例示的な値として述べたものにすぎず、任意適宜のアダプター速度（例えば、０．５ｃｍ／分未満（例えば、０．１ｃｍ／分）から１０ｃｍ／分超（例えば、１２．５ｃｍ／分）までのアダプター速度）を使用できる。
【００２８】
さらに、充填操作の一部又は全部で作業員がアダプター速度を制御し得ると共に、アダプター移動の監視及びブレークポイントの計算はソフトウェアを用いて行うようにするため、本発明に係る充填装置に手動制御手段を設けることも考えられる。任意には所望の圧縮率を達成するために必要なアダプターの計算位置に関する情報と共に、計算されたブレークポイントの位置を作業員に提供することができ、次いで作業員は所望のベッド圧縮量に対応する位置に達するまでアダプターの移動を制御する。
【００２９】
カラムが一定の直径を有する円筒形であり、したがって円筒の体積とベッド高さとの間に直線的な相関関係を与え得る実施形態の例によって本発明を説明してきたが、相関関係が非直線的である他のカラム形状に適用し得るように本発明を改変することも考えられる。
【００３０】
上述した本発明の教示に基づけば、当業者は本発明に多数の修正を施すことができる。これらの修正は、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲内に包括されると解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る媒体充填装置の概略側面図である。
【図２】媒体の沈降ベッドの充填中において可動アダプターを移動させるために必要な力を距離に対してプロットしたグラフの典型的な形状の例である。
【符号の説明】
【００３２】
１  カラム充填装置
３  カラム
９  可動アダプター
１５  制御ユニット
【図１】
2008541114.tif 000003
【図２】
2008541114.tif 000004
【国際調査報告】
2008541114.tif 000005
2008541114.tif 000006
2008541114.tif 000007