(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定物質である溶質を溶媒中に含む混合流体に温度勾配を付与することに伴う、前記溶質の熱泳動を利用して該溶質の濃度分布を形成させる際の、熱泳動の条件を、コンピュータが実行する処理により決定する方法において、
前記混合流体を構成する溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度、温度勾配を付与するための温度条件をパラメータとした、分子シミュレーションを用いて、前記溶質の化学ポテンシャルを計算することに基づき、溶質が特定箇所に偏析する熱泳動の条件を求めるものであって、
密閉容器内に前記混合流体が封入された状態で、該密閉容器内で単調変化する一次元の温度勾配（ＴL 〜ＴH ）を実現したと仮定し、拡散平衡に達した場合の各温度（Ｔ）での前記溶質の化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を一定（μ（Ｔ）≡μ0 ）とし、
前記化学ポテンシャル（μ0 ）は、溶媒−溶質間の相互作用を無視した理想気体的な寄与部分と、前記溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））とに分けて、次の（１）式で表現されて計算され、
μ0 ＝ｋB Ｔｌｎ［｛λ（Ｔ）｝3 ρ（Ｔ）］＋Δμ（Ｔ）  …（１）
但し、ｋB はボルツマン定数、λ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の熱的ドブロイ波長、ρ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度である。
更に、前記熱泳動の条件の算出は、
前記溶媒の種類、前記溶質の種類、該溶質の濃度、温度勾配（ＴL 、ＴH ）のパラメータを設定する第１ステップと、
分子シミュレーションにより、前記溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を計算する第２ステップと、
前記過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を考慮して、前記化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を計算する第３ステップと、
それらから温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度（ρ（Ｔ））を計算する第４ステップとを含み、
適切な熱泳動の条件が得られるまで、前記第１ステップ〜第４ステップの処理が繰返されることを特徴とする熱泳動条件の決定方法。
【請求項２】
前記分子シミュレーションによる過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））の計算は、次の（２）式に基づいて行われることを特徴とする請求項１記載の熱泳動条件の決定方法。
Δμ（Ｔ）＝−ｋB Ｔｌｎ＜ｅｘｐ（-ｖ／ｋB Ｔ）＞  …（２）
但し、ｖは溶媒−溶質間の相互作用、＜ｅｘｐ（-ｖ／ｋB Ｔ）＞は純溶媒系でのｅｘｐ（-ｖ／ｋB Ｔ）のアンサンブル平均である。
【請求項３】
前記化学ポテンシャルμ0 の計算は、前記密閉容器が断面積（Ｓ）一定で一軸方向に延びる形状である条件を付加し、
次の（３）式を満たすμ0 を探索することにより行われることを特徴とする請求項１又は２記載の熱泳動条件の決定方法。
【数１】
0006344119.tif 000008
但し、ｎは溶質の平均物質量濃度、Ｄは前記密閉容器の一軸方向の長さである。
【請求項４】
前記化学ポテンシャルμ0 の計算は、（３）式において、線形の温度勾配条件を付加して、次の（４）式を満たすμ0 を探索することにより行われることを特徴とする請求項３記載の熱泳動条件の決定方法。
【数２】
0006344119.tif 000009
【請求項５】
特定物質である溶質を溶媒中に含む混合流体に温度勾配を付与することに伴う、前記溶質の熱泳動を利用して該溶質の濃度分布を形成させる際の、熱泳動の条件を決定する装置（１）において、
前記混合流体を構成する溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度、温度勾配を付与するための温度条件を入力する入力手段（３）と、
前記溶媒の種類、前記溶質の種類、該溶質の濃度、並びに温度をパラメータとした分子シミュレーションを実行する分子シミュレーション実行手段（５）と、
前記分子シミュレーションにより計算された前記溶質の化学ポテンシャルに基づき、溶質が特定箇所に偏析する熱泳動の条件を算出する算出手段（６，７）と、
を備え、
密閉容器内に前記混合流体が封入された状態で、該密閉容器内で単調変化する一次元の温度勾配（ＴL 〜ＴH ）を実現したと仮定し、拡散平衡に達した場合の各温度（Ｔ）での前記溶質の化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を一定（μ（Ｔ）≡μ0 ）とし、
前記算出手段（６，７）は、前記化学ポテンシャル（μ0 ）を、溶媒−溶質間の相互作用を無視した理想気体的な寄与部分と、前記分子シミュレーション実行手段（５）により計算された溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））とに分けて、次の（１）式により計算し、
μ0 ＝ｋB Ｔｌｎ［｛λ（Ｔ）｝3 ρ（Ｔ）］＋Δμ（Ｔ）  …（１）
但し、ｋB はボルツマン定数、λ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の熱的ドブロイ波長、ρ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度である。
更に、前記熱泳動の条件の算出は、
前記入力手段（３）により前記溶媒の種類、前記溶質の種類、該溶質の濃度、温度勾配（ＴL 、ＴH ）のパラメータを設定する第１ステップと、
前記分子シミュレーション実行手段（５）により、前記溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を計算する第２ステップと、
前記算出手段（６，７）により前記過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を考慮して、前記化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を計算する第３ステップと、
前記算出手段（６，７）によりそれらから温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度（ρ（Ｔ））を計算する第４ステップとを含み、
適切な熱泳動の条件が得られるまで、前記第１ステップ〜第４ステップの処理が繰返されることを特徴とする熱泳動条件の決定装置。
【請求項６】
前記分子シミュレーション実行手段（５）による過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））の計算は、次の（２）式に基づいて行われることを特徴とする請求項５記載の熱泳動条件の決定装置。
Δμ（Ｔ）＝−ｋB Ｔｌｎ＜ｅｘｐ（-ｖ／ｋB Ｔ）＞  …（２）
但し、ｖは溶媒−溶質間の相互作用、＜ｅｘｐ（-ｖ／ｋＢ  Ｔ）＞は純溶媒系でのｅｘｐ（-ｖ／ｋＢ  Ｔ）のアンサンブル平均である。
【請求項７】
前記算出手段（６，７）による前記化学ポテンシャルμ0 の計算は、前記密閉容器が断面積（Ｓ）一定で一軸方向に延びる形状である条件を付加し、
次の（３）式を満たすμ0 を探索することにより行われることを特徴とする請求項５又は６記載の熱泳動条件の決定装置。
【数３】
0006344119.tif 000010
但し、ｎは溶質の平均物質量濃度、Ｄは前記密閉容器の一軸方向の長さである。
【請求項８】
前記算出手段（６，７）による前記化学ポテンシャルμ0 の計算は、（３）式において、線形の温度勾配条件を付加して、次の（４）式を満たすμ0 を探索することにより行われることを特徴とする請求項７記載の熱泳動条件の決定装置。
【数４】
0006344119.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定物質である溶質を溶媒中に含む混合流体に温度勾配を付与することに伴う、前記溶質の熱泳動を利用して該溶質の濃度分布を形成させる際の、熱泳動の条件を決定する熱泳動条件の決定方法及び決定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱泳動とは、混合流体内の特定の物質（溶質）が、温度勾配のもとで高温側もしくは低温側に一方向に泳動する現象である。この熱泳動現象を利用し、混合流体に温度勾配を付与して特定の物質を特定箇所に偏析させることによって、混合流体中の特定箇所に特定の物質を凝集させることができる。応用例としては、ＤＮＡ／ＲＮＡの分離・濃縮、有害物質の除去、機能性分子の特定箇所への偏析（捕捉）等があげられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
熱泳動させたい分子を溶質、その他の分子を溶媒と称することとすると、溶質が高温もしくは低温側のどちらに泳動されるか（どの位置に偏析するか）は、溶媒及び溶質の種類の他にも、温度範囲、溶媒−溶質相互作用、溶質の濃度に依存する。図４（出典：非特許文献１）は、複数種類の塩の水に対する溶解度を、０℃〜１００℃の温度領域で示しており、溶質の種類に応じて、単調増加、単調減少、極大値をもつなど、温度依存性は様々である。そのため、最適な熱泳動条件（偏析が生ずる温度範囲）を求めるには、溶媒種、溶質種、溶質濃度をパラメータとして変化させつつ、試行錯誤しながら実験的に決めなくてはならなかった。
【０００４】
尚、本発明と関連性を有する技術として、特許文献２には、分子集合体と溶質との親和性を求めるためのシミュレーションにおいて、化学ポテンシャルを高速に計算する手法が開示されている。また、特許文献３には、溶媒効果の計算方法において、溶媒和自由エネルギーを効率的に計算する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１１０２３７Ａ１
【特許文献２】特開２００９−８０８０３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８２０７７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】the Handbook of Chemistry and Physics, 27th edition , Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio, 1943.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
溶質を特定箇所に偏析させるための熱泳動の条件の決定は、拡散平衡状態における化学ポテンシャルを計算することにより可能となる。ところが、化学ポテンシャルは、溶媒−溶質間の相互作用や、溶質の濃度に依存するため、パラメータのうち一つでも変化すると、適切な熱泳動を得るための温度条件も変化するものとなる。従来技術においては、溶媒−溶質間の相互作用及び溶質の濃度を考慮した熱泳動条件を決定する手法は確立されておらず、適切な熱泳動の条件を求めることは、困難性を伴うものとなっていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶媒−溶質間の相互作用及び溶質の濃度を考慮した、溶質が特定箇所に偏析する適切な熱泳動の条件を簡易に求めることを可能とした熱泳動条件の決定方法及び決定装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の熱泳動条件の決定方法は、特定物質である溶質を溶媒中に含む混合流体に温度勾配を付与することに伴う、前記溶質の熱泳動を利用して該溶質の濃度分布を形成させる際の、熱泳動の条件を、コンピュータが実行する処理により決定する方法において、前記混合流体を構成する溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度、温度勾配を付与するための温度条件をパラメータとした、分子シミュレーションを用いて、前記溶質の化学ポテンシャルを計算することに基づき、溶質が特定箇所に偏析する熱泳動の条件を求めるものであって、
密閉容器内に前記混合流体が封入された状態で、該密閉容器内で単調変化する一次元の温度勾配（ＴL 〜ＴH ）を実現したと仮定し、拡散平衡に達した場合の各温度（Ｔ）での前記溶質の化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を一定（μ（Ｔ）≡μ0 ）とし、
前記化学ポテンシャル（μ0 ）は、溶媒−溶質間の相互作用を無視した理想気体的な寄与部分と、前記溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））とに分けて、次の（１）式で表現されて計算され、
μ0 ＝ｋB Ｔｌｎ［｛λ（Ｔ）｝3 ρ（Ｔ）］＋Δμ（Ｔ）  …（１）
但し、ｋB はボルツマン定数、λ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の熱的ドブロイ波長、ρ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度である。
更に、前記熱泳動の条件の算出は、
前記溶媒の種類、前記溶質の種類、該溶質の濃度、温度勾配（ＴL 、ＴH ）のパラメータを設定する第１ステップと、
分子シミュレーションにより、前記溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を計算する第２ステップと、
前記過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を考慮して、前記化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を計算する第３ステップと、
それらから温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度（ρ（Ｔ））を計算する第４ステップとを含み、
適切な熱泳動の条件が得られるまで、前記第１ステップ〜第４ステップの処理が繰返されるところに特徴を有する。
【００１０】
また、本発明の熱泳動条件の決定装置は、特定物質である溶質を溶媒中に含む混合流体に温度勾配を付与することに伴う、前記溶質の熱泳動を利用して該溶質の濃度分布を形成させる際の、熱泳動の条件を決定する装置（１）において、前記混合流体を構成する溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度、温度勾配を付与するための温度条件を入力する入力手段（３）と、前記溶媒の種類、前記溶質の種類、溶質の濃度、並びに温度をパラメータとした分子シミュレーションを実行する分子シミュレーション実行手段（５）と、前記分子シミュレーションにより計算された前記溶質の化学ポテンシャルに基づき、溶質が特定箇所に偏析する熱泳動の条件を算出する算出手段（６，７）とを備え、
密閉容器内に前記混合流体が封入された状態で、該密閉容器内で単調変化する一次元の温度勾配（ＴL 〜ＴH ）を実現したと仮定し、拡散平衡に達した場合の各温度（Ｔ）での前記溶質の化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を一定（μ（Ｔ）≡μ0 ）とし、
前記算出手段（６，７）は、前記化学ポテンシャル（μ0 ）を、溶媒−溶質間の相互作用を無視した理想気体的な寄与部分と、前記分子シミュレーション実行手段（５）により計算された溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））とに分けて、次の（１）式により計算し、
μ0 ＝ｋB Ｔｌｎ［｛λ（Ｔ）｝3 ρ（Ｔ）］＋Δμ（Ｔ）  …（１）
但し、ｋB はボルツマン定数、λ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の熱的ドブロイ波長、ρ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度である。
更に、前記熱泳動の条件の算出は、
前記入力手段（３）により前記溶媒の種類、前記溶質の種類、該溶質の濃度、温度勾配（ＴL 、ＴH ）のパラメータを設定する第１ステップと、
前記分子シミュレーション実行手段（５）により、前記溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を計算する第２ステップと、
前記算出手段（６，７）により前記過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を考慮して、前記化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を計算する第３ステップと、
前記算出手段（６，７）によりそれらから温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度（ρ（Ｔ））を計算する第４ステップとを含み、
適切な熱泳動の条件が得られるまで、前記第１ステップ〜第４ステップの処理が繰返されるところに特徴を有する。
【００１１】
上記構成によれば、分子シミュレーションを用いることにより、溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度、温度勾配を付与するための温度条件をパラメータとして、溶質の化学ポテンシャルを計算することが可能となる。この分子シミュレーションにより、溶媒−溶質間の相互作用及び溶質の濃度を考慮した、溶質が特定箇所に偏析する適切な熱泳動の条件を求めることが可能となる。尚、分子シミュレーションの手法の代表的なものとして、熱力学積分法、自由エネルギー摂動法、粒子挿入法、エネルギー表示法等が知られており、これらを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、熱泳動条件の決定装置の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図２】密閉容器及び偏析の例を示す図
【図３】熱泳動条件の決定の処理手順を示すフローチャート
【図４】水に対する各種塩の溶解度の温度依存性を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施例について、図１から図３を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係る熱泳動条件の決定装置１の構成を概略的に示している。この決定装置１は、特定物質である溶質を溶媒中に含む混合流体に温度勾配を付与することに伴う、前記溶質の熱泳動を利用して該溶質の濃度分布を形成させる際の、熱泳動の条件を決定するためのものであり、本実施例では、例えば汎用のコンピュータシステムから構成される。
【００１４】
この決定装置１は、処理装置２と、この処理装置２に接続された入力装置３及び出力装置４等を備えている。そのうち前記入力装置３は、例えばキーボードやマウス等を含んで構成され、入力手段として機能する。ユーザは、この入力装置３を操作して、前記処理装置２に対し、熱泳動の条件の決定処理の実行を指示したり、後述するような必要なパラメータを入力したりするようになっている。また、前記出力装置４は、例えばディスプレイやプリンタ等からなり、前記処理装置２が実行した演算の結果等を出力するように構成されている。
【００１５】
前記処理装置２は、例えばＣＰＵやメモリ等を含んだコンピュータからなり、そのハードウエア構成及びソフトウエア構成によって、分子シミュレーション部５、化学ポテンシャル計算部６、最適条件決定部７としての機能を備える。これにより、処理装置２は、前記入力装置３により入力された、混合流体を構成する溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度（平均物質量濃度ｎ）、温度勾配を付与するための温度条件（最低の温度ＴＬ  、最高の温度ＴＨ  ）をパラメータとし、分子シミュレーション部５により、分子シミュレーションを実行する。
【００１６】
そして、処理装置２は、分子シミュレーションの結果を用いて、化学ポテンシャル計算部６により溶質の化学ポテンシャルを計算し、計算された化学ポテンシャルに基づき、最適条件決定部７により、溶質が特定箇所に偏析する熱泳動の条件を決定する。従って、分子シミュレーション部５が分子シミュレーション実行手段として機能し、化学ポテンシャル計算部６及び最適条件決定部７が算出手段として機能する。尚、分子シミュレーションの手法の代表的なものとして、熱力学積分法、自由エネルギー摂動法、粒子挿入法、エネルギー表示法等が知られており、これらを用いることができる。
【００１７】
さて、本実施例では、前記処理装置２が熱泳動条件を決定するにあたり、より具体的には、図２に示すように、断面積が一定で一軸方向（Ｚ軸方向つまり図で上下方向）に延びる密閉容器８内に混合流体が封入された状態で、一軸（Ｚ軸）方向に単調変化する一次元（線形）の温度勾配（ＴＬ  〜ＴＨ  ）を実現したと仮定する。この場合、ＸＹ平面に平行な下面及び上面（正方形で面積がＳ）を有し、Ｚ軸方向（図で上下方向）に長い直方体の密閉容器８において、下面が温度（ＴＬ  ）、上面がそれよりも高温の温度（ＴＨ  ）とされたと仮定する。
【００１８】
このとき、密閉容器８内が拡散平衡に達した場合の、温度（ＴＬ  ）から温度（ＴＨ  ）までの各温度（Ｔ）での、溶質の化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を一定（μ（Ｔ）≡μ０  ）とすると、前記化学ポテンシャル（μ０  ）は、溶媒−溶質間の相互作用を無視した理想気体的な寄与部分と、溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））とに分けて、次の（１）式で表現される。
μ０  ＝ｋＢ  Ｔｌｎ［｛λ（Ｔ）｝３  ρ（Ｔ）］＋Δμ（Ｔ）  …（１）
但し、ｋＢ  はボルツマン定数、λ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の熱的ドブロイ波長、ρ（Ｔ）は温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度である。
【００１９】
そして、次の作用説明（フローチャート説明）でも述べるように、処理装置２が実行する熱泳動の条件の算出は、溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度（ｎ）、温度勾配を付与するための温度条件（ＴＬ  、ＴＨ  ）のパラメータを設定する第１ステップと、分子シミュレーションにより溶質の過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を計算する第２ステップと、過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を考慮して、化学ポテンシャル（μ（Ｔ））を計算する第３ステップと、それらから温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度（ρ（Ｔ））を計算する第４ステップとを含み、適切な熱泳動の条件が得られるまで、前記第１ステップ〜第４ステップの処理が繰返されるようになっている。
【００２０】
次に、上記構成の作用について、図３も参照しながら説明する。図３のフローチャートは、決定装置１の処理装置２が実行する、熱泳動の最適な条件の決定の処理手順を示している。即ち、まず、第１ステップとしてのステップＳ１では、溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度（ｎ）、温度条件（ＴＬ  、ＴＨ  ）のパラメータが設定される。このパラメータの設定は、ユーザの入力装置３の操作入力により行われる、或いは、一部が自動で行われる。
【００２１】
第２ステップとしてのステップＳ２では、ステップＳ１で設定されたパラメータに基づき、分子シミュレーション部５により、分子シミュレーションが実行され、過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））が計算される。より具体的には、分子シミュレーションによる過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））の計算は、次の（２）式に基づいて行われる。
Δμ（Ｔ）＝−ｋＢ  Ｔｌｎ＜ｅｘｐ（-ｖ／ｋＢ  Ｔ）＞  …（２）
但し、ｖは溶媒−溶質間の相互作用、＜ｅｘｐ（-ｖ／ｋＢ  Ｔ）＞は純溶媒系でのｅｘｐ（-ｖ／ｋＢ  Ｔ）のアンサンブル平均である。
【００２２】
第３ステップとしてのステップＳ３では、ステップＳ２で計算された過剰化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ））を考慮して、化学ポテンシャル（μ（Ｔ））が計算される。具体的には、化学ポテンシャルμ０  の計算は、次の（３）式を満たすμ０  を探索することにより行われる。
【数５】
0006344119.tif 000002
但し、ｎは溶質の平均物質量濃度、Ｄは密閉容器８の一軸（Ｚ軸）方向の長さである。
【００２３】
この場合、上記（３）式は、次のように求められる。即ち、密閉容器８内の溶質の粒子（分子）数をＮ（一定値）とし、粒子数Ｎは、物質量濃度（ρ（Ｔ））を体積積分することにより、次の（１１）式で求められる。
【数６】
0006344119.tif 000003
【００２４】
密閉容器８の断面積をＳ（一定値）とすると、（１１）式から、次の（１２）式が得られる。
【数７】
0006344119.tif 000004
【００２５】
更に、上記（１）式を、物質量濃度（ρ（Ｔ））を求める式に変換し、（１２）式に代入すると、次の（１３）式が得られる。
【数８】
0006344119.tif 000005
【００２６】
溶質の平均物質量濃度ｎは、粒子数Ｎ／（断面積Ｓ×長さＤ）であるから、（１３）式は、（３）式に変形される。
上記（３）式において、右辺の積分値が、ｎ＊Ｄに一致するμ０  を探索することにより、μ０  を決定することができる。
【００２７】
ここで、ｄＺ／ｄＴは、溶媒の熱伝導率から決まるファクタである。ＴＬ  ＜Ｔ＜ＴＨ  の範囲内で、熱伝導率の温度依存性を無視できるとすると、ｄＺ／ｄＴ＝ｄ／（ＴＨ  −ＴＬ  ）となるので、（３）式を、次の（４）式のように簡略化することができる。
【数９】
0006344119.tif 000006
【００２８】
第４ステップとしてのステップＳ４では、ステップＳ２、ステップＳ３で求められたΔμ（Ｔ）及びμ０  から、温度（Ｔ）における溶質の物質量濃度（ρ（Ｔ））が計算される。この計算は、上記（１）式を変形した次の（１４）式により求めることができる。
【数１０】
0006344119.tif 000007
【００２９】
次のステップＳ５では、上記ステップＳ１〜ステップＳ４の処理にて適切な偏析が得られたかどうかが判断される。適切な偏析が得られていない場合には（ステップＳ５にてＮｏ）、ステップＳ１に戻り、パラメータを自動或いは手動で変更した上で、ステップＳ２〜ステップＳ４の処理（計算）が行われる。このように、適切な熱泳動の条件が得られるまで、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理が繰返され、適切な熱泳動の条件が得られたところで（ステップＳ５にてＹｅｓ）、処理が終了する。
【００３０】
このように本実施例によれば、混合流体を構成する溶媒の種類、溶質の種類、溶質の濃度、温度勾配を付与するための温度条件をパラメータとした、分子シミュレーションを用いて、溶質の化学ポテンシャル（Δμ（Ｔ）及びμ０  ）を計算することに基づき、溶質が特定箇所に偏析する熱泳動の条件を求めるようにした。これにより、溶媒−溶質間の相互作用及び溶質の濃度を考慮した、溶質が特定箇所に偏析する適切な熱泳動の条件を簡易に求めることが可能になったのである。
【００３１】
尚、上記実施例では、密閉容器として、直方体の容器を仮定したが、断面積が一定な円筒状の密閉容器等であっても良い。その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば、分子シミュレーションの手法としては様々な方法を適用することができ、また計算式としても上記したものに限らず変形が可能である等、要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変更して実施し得るものである。
【符号の説明】
【００３２】
図面中、１は決定装置、２は処理装置、３は入力装置（入力手段）、５は分子シミュレーション部（分子シミュレーション実行手段）、６は化学ポテンシャル計算部（算出手段）、７は最適条件決定部（算出手段）、８は密閉容器を示す。
【図１】
0006344119.tif 000012
【図２】
0006344119.tif 000013
【図３】
0006344119.tif 000014
【図４】
0006344119.tif 000015