(57)【要約】【課題】微小重力の宇宙環境で結晶を作製すると結晶成長に伴って発生する対流が抑制されるため高品質の結晶が得られることが多い。地上では、溶液から結晶が析出する場合に発生する対流を抑制する手段はほとんどない。本発明は溶液から結晶が析出する際に発生する対流を抑制する方法および装置を提供する。【解決手段】説明図３に示すように、溶液から結晶が析出する場合、結晶の周辺で発生する対流を、垂直上むき方向に磁束密度が減少または増加する勾配磁場を溶液および結晶にかけることで抑制することを特徴とする対流の抑制方法および装置。【選択図】図３
2007152306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液から結晶を析出させる際に結晶の周辺で発生する対流を抑制する方法において、勾配磁場を溶液および結晶にかけることによって、重力で発生する浮力を磁気力で発生する浮力で相殺して対流を抑制することを特徴とした、結晶周辺で発生する対流の抑制方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載する勾配磁場が、垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させ、磁束密度とその垂直位置座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるよう制御されることを特徴とする、請求項1に記載する対流の抑制方法。
【請求項３】
溶液から結晶を析出、育成させる結晶の析出、育成方法において、勾配磁場を結晶および溶液に印加することによって、重力で発生する浮力を磁気力で発生する浮力で相殺して結晶周辺の対流を抑制して結晶を析出、育成せしめるようにすることを特徴とした、溶液からの結晶の析出育成方法。
【請求項４】
前記請求項３に記載する勾配磁場が、垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させ、磁束密度とその垂直位置座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるよう制御されることを特徴とした、請求項３項に記載する溶液からの結晶析出育成方法。
【請求項５】
溶液から結晶を析出、育成させる結晶析出育成装置において、結晶および溶液に勾配磁場を印加しうるようにした勾配磁場発生手段を設け、勾配磁場を制御することによって結晶周辺の対流を制御しうるようにしたことを特徴とする、溶液からの結晶の析出育成装置。
【請求項６】
前記勾配磁場が、垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させることによって、磁束密度とその垂直位置座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるよう制御されることを特徴とした、請求項５に記載する溶液からの結晶の析出育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液から結晶を析出させる際に発生する対流の抑制方法とこの対流の抑制方法を利用した結晶の析出、育成方法およびその装置に関する。詳しくは、勾配磁場を結晶および溶液に印加することによって対流を制御する、対流の抑制方法とこの対流の抑制方法を利用した結晶の析出育成方法およびその装置に関する。さらに詳しくは、勾配磁場が垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させることによって制御される、対流の抑制方法とこの対流抑制方法を利用した結晶析出育成方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小重力の宇宙環境で結晶を作製すると結晶成長に伴って発生する対流が抑制されるため高品質の結晶が得られることが多い。しかし実際の宇宙環境利用はコストがかかり、実験の機会も限られる。これに対して、地上で対流を抑制する手段として、電気伝導度が非常に高い金属や半導体の溶融液では磁場をかけて発生するローレンツ力を利用する方法がひろく使用されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この方法は、金属や半導体溶融液にくらべ電気伝導度が１０の５桁から６桁低い水や有機溶媒などの溶液には適用できない。例えば水溶液から結晶が析出する場合の対流を図1に基づいて説明する。図1は、水溶液から結晶１１が析出する様子を示している。結晶周辺１２では溶質が結晶に取り込まれるので、結晶から遠くにある溶液１３に比べ溶液の濃度が低くなり、その結果、溶液の密度が低くなるので、対流１４が発生する。この溶質の濃度差によって発生する対流は溶質対流とよばれる。
【０００４】
この溶質対流は、例えばＸ線構造解析に使用するタンパク質結晶が１ｃｍの深さの水溶液から析出する場合、溶質対流の強さを示すパラメータであるレイリー数Ｒａが、Ｒａ＝１．４×１０9と非常に大きく、対流は非常に強い。
ちなみに１ｃｍの深さの水で上下の温度差が１℃で発生する熱対流のレイリー数は１．７×１０4である。
【０００５】
最近まで、地上で、溶液から結晶が析出する場合に発生する強い対流を抑制する手段はほとんどなかった。しかしながら、１９９６年、磁気力を利用して重力を制御する装置が発明された（特許文献１参照）。鉄が磁石にひきつけられるように、すべての物質は磁石に引き付けられたり、反発したりする。単位体積の物質に作用する磁気力は一次元の勾配磁場下では以下の（数１）で表される。
【数１】
2007152306.tif 000003
【０００６】
式中、Ｍ0は真空の透磁率（＝４π×１０-7Ｈｍ-1）、Ｋは単位体積あたりの磁化率で
ある体積磁化率、ｙは位置座標、Ｂは磁束密度、Ｄは密度、Ｋgは単位質量あたりの磁化
率である質量磁化率である。Ｋ＝Ｄ×Ｋgである。
【０００７】
表１に各種物質の室温における質量磁化率、Ｋgを示す。この表からも明らかなように
水や有機化合物など大部分の物質は磁石に反発する反磁性でＫgは負の値を示している。
【表１】
2007152306.tif 000004
【０００８】
無重力環境は、地球の周囲を周回飛行している国際宇宙ステーションの内部において典型的に実現されているが、この宇宙ステーション内部が無重力となるのは、地球の万有引力と周回飛行によって生じる遠心力とがちょうどつり合うためである。重力も遠心力も密度に比例する。式（１）から明らかなように磁気力も密度に比例するので、図２に示すように、液体２１に重力２２に等しい上向き磁気力２３をかければ、地上でも、液体２１を浮遊させたり、液体２１に作用するみかけ上の重力が０になる無重力環境を発生させることが可能である（図２参照）。
【０００９】
結晶が析出する溶液は溶質と溶媒との混合物であり、溶媒と溶質の質量磁化率がほぼ同じ値をとる場合には磁気力によって重力を制御することは可能であり、このような溶液から結晶を析出させる際に、重力制御法を適用することによって無重力環境を実現することは可能である。上記した表１に示しているようにほとんどの物質は反磁性で、その多くは同じような質量磁化率である。
【００１０】
しかし、例えば反磁性のＫＣｌ結晶が水溶液から析出する場合、常磁性の硫酸コバルト結晶が水溶液から析出する場合のように、溶質と溶媒の質量磁化率が大きく異なる場合には、溶液に作用する上向きの磁気力が重力とつりあい、液体に作用するみかけ上の重力が０となる場合でも、結晶成長にともなって発生する濃度勾配に基づく溶質対流は抑制することができないという問題があった。
【００１１】
【非特許文献１】Ｒ．Ｗ．Ｓｅｒｉｅｓ  ａｎｄ  Ｄ．Ｔ．Ｈｕｒｌｅ、Ｊ．  Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ  １１３、３０５（１９９１）．
【特許文献１】若山信子  「重力制御装置」、特許第３２７８６８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は溶液から結晶が析出する際に発生する溶質対流を抑制する方法とその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】
【００１３】
本発明者は上記課題に鑑み鋭意研究した結果、対流は浮力で発生するため、重力による浮力を磁気力による浮力で相殺するようにすれば、結晶成長に伴い発生する対流を格段に抑制できるという知見に基づき、本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）溶液から結晶を析出させる際に結晶の周辺で発生する対流を抑制する方法において、勾配磁場を溶液および結晶にかけることによって、重力で発生する浮力を磁気力による浮力で相殺して対流を抑制することを特徴とした、溶液から結晶を析出させる際に結晶周辺で発生する対流の抑制方法。
（２）前記（１）に記載する勾配磁場が、垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させ、磁束密度とその垂直位置座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるように制御されることを特徴とする、（１）に記載する対流の抑制方法。
（３）溶液から結晶を析出、育成させる結晶の析出、育成方法において、勾配磁場を結晶および溶液に印加することによって、重力で発生する浮力を磁気力による浮力で相殺して、結晶周辺の対流を抑制して結晶を析出、育成せしめるようにすることを特徴とした、溶液からの結晶析出、育成方法。
（４）前記（３）に記載する勾配磁場が、垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させ、磁束密度とその垂直位置座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるように制御されることを特徴とする、（３）に記載する溶液からの結晶析出、育成方法。
（５）溶液から結晶を析出、育成させる結晶育成装置において、結晶および溶液に勾配磁場を印加しうるようにした勾配磁場発生手段を設け、勾配磁場を制御することによって結晶周辺の対流を制御しうるようにしたことを特徴とする、溶液からの結晶の析出、育成装置。
（６）前記勾配磁場が、垂直上向き方向に沿って磁束密度を減少または増加させることによって、磁束密度とその垂直位置座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるように制御されることを特徴とした、（５）に記載する溶液からの結晶の析出、育成装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、溶液から結晶を析出、育成させる結晶の析出、育成方法において、結晶および溶液に勾配磁場を印加することによって結晶周辺の対流を抑制するものである。これによって、重力で発生する浮力が磁気力による浮力で相殺され、結晶周辺の濃度差に基づく対流が抑制され、高品質の結晶を得ることが出来るものである。すなわち、本発明によって、コストのかかる宇宙空間での実験に依存していた実験を、地上でも宇宙空間と同様の無対流の空間を創出することが可能となり、溶液からの結晶の析出、育成に際して、濃度差による重力対流を抑制することが可能となり、高品質の結晶、とりわけ、高品質のタンパク結晶や有機半導体結晶を作成することが可能となるものと期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、勾配磁場をかけることで、溶液から結晶が成長する際、発生する溶質対流を抑制する方法および装置に関する。以下、本発明について詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の対流抑制方法および装置を図面に基づき詳細に説明する。
図３左に示すように結晶が容器の底で成長する場合、結晶周辺では溶質が結晶に取り込まれるので、溶質濃度が結晶から遠くにある溶液の濃度と比べて低くなり、その結果、結
晶周辺の溶液の密度が低くなるので、溶質対流３０が発生する。
本発明では、図３右に示すような勾配磁場をかけて、重力による浮力を磁気力による浮力で相殺して、溶質対流を抑制することを特徴とする。勾配磁場は、垂直上向き方向に磁束密度Ｂが減少（実線３１）あるいは増加（破線３２）させて磁束密度とそのｙ座標による微分値の積が重力対流を抑制する特定の値をとるようにする。勾配磁場を結晶３３および溶液３４の入った容器３５にかける。その際に使用される勾配磁場発生手段は、特に限定されず、超伝導磁石、電磁石、あるいは永久磁石などが使用され得る。必要な大きさの勾配磁場を溶液および結晶の入った容器に供給できるものであればよい。容器３５は非磁性の材料でできたものであればよく、その形状については限定されない。結晶化の方法も限定されるものではなく、例えばタンパク質結晶作成の場合、図３左のようなバッチ法だけでなく蒸気拡散法のハンギングドロップ法、シッティングドロップ法など、溶液から結晶が析出する場合はすべて含まれる。
【００１７】
図４は、濃度ｃI、密度ＤIの溶液I（４１）が、濃度ｃII、密度ＤIIの溶液II（４２）
で囲まれている場合（ｃI＜ｃII、ＤI＜ＤII）である。溶液I、IIの単位体積あたりの磁
化率をＫI、ＫIIとする。
磁気力を示す式（１）を用いると、溶液Iに作用する重力と磁気力の和は、単位体積あ
たりＤIｇ＋（１/Ｍ0）ＫIＢ（ｄＢ/ｄｙ）で表される。また、溶液IIに作用する重力と
磁気力の和は、単位体積あたりＤIIｇ＋（１/Ｍ0）ＫIIＢ（ｄＢ/ｄｙ）で表される。
【００１８】
溶液I、IIに作用する重力と磁気力の和が等しくなり、下記に示す（数２）が成立する
場合には対流は発生しない。この場合、上向きに作用する力を正とする（ｇ＝−９．８ｍ/ｓ2）。ｙ座標も上に向かう方向を正とする。
【数２】
2007152306.tif 000005
【００１９】
ここに、溶質の濃度ｃが連続的に変化し、ｃIが限りなくｃIIに近くなり、ＤI→ＤII、ＫI→ＫIIの場合、（数２）を書き直すと（数３）を導くことが出来る。
【数３】
2007152306.tif 000006
【００２０】
すなわち、（数３）は、重力による浮力が磁気力による浮力で相殺されることを表す式である。
【００２１】
この式から、溶質対流を抑制するのに必要な磁場勾配は、次式（数４）によって表される。
【数４】
2007152306.tif 000007
【００２２】
ちなみに図３に示すように容器中の溶液に作用する重力が上向きの磁気力と等しくなり、その結果、図２に示すように溶液が浮遊する状態となる場合（図２参照）、以下の式（
数５）が成立する。
【数５】
2007152306.tif 000008
【００２３】
この式から、溶液を浮遊させるのに必要な磁場勾配は次式（数６）で表される。
【数６】
2007152306.tif 000009
【実施例１】
【００２４】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
リゾチームというタンパク質結晶が水溶液から析出する場合を考える。
【００２５】
リゾチームの質量磁化率ＫgLysozymeはＫgLysozyme＝−８．９５×１０-9ｍ3Ｋｇ-1、
また、水の質量磁化率ＫgH2OはＫgH2O＝−９．００×１０-9ｍ3Ｋｇ-1（非特許文献２参
照）、とほぼ等しい。タンパク質結晶を析出する水溶液は通常、結晶化剤を含むが、結晶析出に際して、その濃度はほとんど変化しない。結晶化剤のＮａＣｌの濃度が０．１５Ｍ／リットルの場合、リゾチーム水溶液の密度Ｄは（数７）で表される（非特許文献３参照）。
【数７】
2007152306.tif 000010
【００２６】
リゾチーム水溶液の体積磁化率は（数８）で表される。
【数８】
2007152306.tif 000011
【００２７】
これら（数７）、（数８）を（数４）に導入すると、リゾチームの濃度勾配によって発生する溶質対流を抑制するのに必要な磁場勾配の式（数９）が与えられる。
【数９】
2007152306.tif 000012
【００２８】
この式に、ＫgLysozyme＝−８．９５×１０-9ｍ3Ｋｇ-1、ＫgH2O＝−９．００×１０-9ｍ3Ｋｇ-1をいれると、Ｂ（ｄＢ／ｄｙ）はリゾチームの濃度に関係なく−１３９４Ｔ2／ｍである。この勾配磁場は垂直上方になるにつれ磁束密度、Ｂが減少する勾配磁場（説明図３右における３１に相当）で、Ｂ（ｄＢ／ｄｙ）が一定の値をとるものである。
【００２９】
図５に対流が抑制される勾配磁場（■印）とタンパク質濃度の関係を示す。リゾチーム濃度に関係なく、対流抑制には−１３９４Ｔ2／ｍの勾配磁場が必要である。
【００３０】
（数６）を用いて、溶液を浮遊させるのに必要なＢ（ｄＢ／ｄｙ）を計算した  。説明図５に溶液を浮遊させるのに必要な勾配磁場（◇印）とリゾチーム濃度  の関係を示すが、浮遊には、リゾチーム濃度に関係なく、−１３７２Ｔ2／ｍ  の勾配磁場が必要である。
例えば結晶が７％の溶液から析出する場合、対流抑  制には−１３９４Ｔ2／ｍ、溶液を
浮遊させるには−１３７２Ｔ2／ｍの勾配  磁場が必要で、両者はほぼ等しい。（なお、
この発明の前提とする発表論文（  非特許文献４）中、ＴａｂｌｅIIにおいてはリゾチーム溶液を磁気力で浮遊さ  せるのに必要な勾配磁場Ｂ（ｄＢ／ｄｙ）の絶対値はリゾチーム濃度が増加す  ると漸減するとされていたが、計算ミスであり、ここに上記の通りである旨訂正する。）
【実施例２】
【００３１】
超伝導磁石（ジャパンスーパーコンダクタ社製、ＬＨ１５Ｔ４０）で発生する磁気力でえられる無重力環境を利用して、Ｘ線構造解析用のタンパク質結晶（リゾチーム斜方晶）を作成した。タンパク質結晶を同時に通常重力場と超伝導磁石でえられる無重力環境で作成し、各々の結晶の品質を比較した。体積の異なる結晶の品質を比較するため、品質を示すパラメータとして結晶の体積に依存しない値であるＢ因子（通常温度因子とよばれ、結晶のＸ線散乱強度の測定データからえられる）を用いた。表２に示すように、３回すべての実験で無重力で作成した結晶のＢ因子は、磁石の外、通常重力場で作成したのに比べて小さい値を示し、結晶成長に伴い発生する対流が抑制される無重力環境では、品質のよい結晶がえられることが証明された。
【表２】
2007152306.tif 000013
【実施例３】
【００３２】
本発明をさらに以下、実施例３に基づいて詳細に説明する。
実施例１とは異なり、析出する結晶の質量磁化率と溶媒の磁化率が大きく異なる場合、
反磁性の塩化カリウムが反磁性の水溶液から析出するケースである。
ＫＣｌの質量磁化率はＫgKCl＝−６．２８×１０-9ｍ3Ｋｇ-1（非特許文献２）で、溶
媒の水の質量磁化率の約７０％に相当する。一般に２５℃における水溶液の密度Ｄは（数１０）で与えられる。
【数１０】
2007152306.tif 000014
【００３３】
ＫＣｌ水溶液では ａ0＝９９７．１２３、ａ1＝６２９．８１９、ａ2＝１３１．０２９、ａ3＝３００．０２７（非特許文献５）、ｃは質量分率である。ＫＣｌ水溶液の体積磁
化率は以下の式（数１１）であらわされる。
【数１１】
2007152306.tif 000015
【００３４】
（数１０）、（数１１）を（数４）に導入すると、ＫＣｌの濃度勾配によって発生する溶質対流を抑制するのに必要な磁場勾配が（数１２）で与えられる。
【数１２】
2007152306.tif 000016
【００３５】
図６に溶質対流を抑制するのに必要な勾配磁場（■印）とＫＣｌの濃度の関係を示す。例えばＫＣｌ結晶が質量分率ｃ＝０．２６の水溶液から析出する場合、対流を抑制するのに必要な勾配磁場は−３０００Ｔ2／ｍである。ちなみに図２に示すように、ＫＣｌ水溶
液に作用する重力を相殺し、溶液を浮遊させる上向き磁気力を発生させるのに必要な磁場勾配は（数６）、（数１０）、（数１１）から求められ、（数１３）で与えられる。
【数１３】
2007152306.tif 000017
【００３６】
図６に、溶液を浮遊させるのに要する勾配磁場（◇印）とＫＣｌの濃度の関係を示す。例えばＫＣｌ結晶がｃ＝０．２６の水溶液から析出する場合、溶液を浮遊させるのに必要な勾配磁場は−１４８５Ｔ2／ｍで、対流を抑制する勾配磁場の約半分になる。このよう
に溶質の質量磁化率の絶対値が溶媒に比べて小さい場合、溶液を浮遊させる勾配磁場の絶対値にくらべ、溶質対流を抑制するためには大きな勾配磁場を必要とする。
【実施例４】
【００３７】
実施例１、２、３では溶質、溶媒ともに反磁性で、その質量磁化率は負の値であった。溶質が常磁性で質量磁化率が正の値、溶媒が負の値である場合、例として硫酸コバルト結晶が水溶液から析出する場合を考える。
ＣｏＳＯ4水溶液では ａ0＝９９７．０９９、ａ1＝１００７．５７、ａ2＝３５６．４
９６（非特許文献５）である。ＫgCoSO4＝８６０．８×10-9ｍ3Ｋｇ-1（非特許文献２）
をＫgKClの値のかわりに式（１２）に代入すると、対流を抑制するのに必要なＢ（ｄＢ／ｄｙ）と溶質の濃度ｃの関係が求められる（図７）。その結果は、実施例１−３とは異なり、Ｂ（ｄＢ／ｄｙ）の値は正であり、図３の３２の破線で表される、垂直上向き方向に沿って磁束密度Ｂが増加する勾配磁場である。濃度が増加するとともにＢ（ｄＢ／ｄｙ）は漸減し、結晶が析出するＣｏＳＯ4の濃度が質量分率で０．０９の場合、対流抑制に必
要な勾配磁場は１２．９Ｔ2／ｍと非常に小さい。
【００３８】
（数１３）で、ＫgKClの値のかわりにＫgCoSO4を用いて溶液を浮遊させるに必要な勾配磁場を計算した結果が図８である。対流抑制に必要な勾配磁場にくらべて大きいＢ（ｄＢ／ｄｙ）であり、濃度が増加するとともにＢ（ｄＢ／ｄｙ）は減少する。結晶が析出するＣｏＳＯ4の濃度が質量分率で０．０９の場合、１７８Ｔ2／ｍである。実施例４では実施例１−３に比べて絶対値が非常に小さい勾配磁場によって溶質対流が抑制されることがわかる。本発明の基礎とする発表論文（非特許文献４）の掲載後、２００５年１１月２１日に雑誌に掲載された論文（非特許文献６）では、常磁性の硫酸ニッケルの結晶が水溶液から析出する場合の溶質対流の様子がシュリーレン法で観測され、小さい勾配磁場（Ｂ（ｄＢ／ｄｙ）＝３７．５±０．５Ｔ2／ｍ）で対流が完全に抑制されることが観察されている
ことが報告されている。
【００３９】
以上、本発明を溶質が溶解した溶液からいくつかの具体的な溶質を結晶として析出させるプロセスに基づいて、対流を磁場によって制御しうることを理論的に説明し、実証したが、これらの例は、あくまでも本発明を容易に理解し易くするために説明、開示したものであり、本発明は、これ等の例によって限定されないことに留意する必要がある。
【００４０】
【非特許文献２】日本化学会編  化学便覧基編II、ｐｐ．５０７−５１０、  丸善、改定４版。
【非特許文献３】Ｗ．Ｌ．Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ，Ｍ．Ｃ．Ｈａｍｍｏｎｄｓ，  Ｓ．Ｂ．Ｈｏｗａｒｄ  ａｎｄ  Ｆ．Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．  Ｇｒｏｗｔｈ  １４１，１８３  （１９９４）．
【非特許文献４】ＮｏｂｕｋｏＩ．Ｗａｋａｙａｍａ，“Ｄａｍｐｉｎｇ  ｏｆ  ｓｏｌｕｔｅ  ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｂｙ  ａｐｐｌｙｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｇｒａｄｉｅｎｔｓ”，  Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌ．４４，  ｐｐ．Ｌ８３３−Ｌ８３５  （２００５）．
【非特許文献５】日本化学会編  化学便覧基編II、ｐｐ．３−１６、丸善、改定４版。
【非特許文献６】Ｐ．Ｗ．Ｇ．Ｐｏｏｄｔ、Ｍ．Ｃ．Ｒ．Ｈｅｉｊｎａ、Ｋ．Ｔｓｕｋａｍｏｔｏ、Ｗ．Ｊ．ｄｅ  Ｇｒｉｐ、Ｐ．Ｃ．Ｍ．Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｅｎ、Ｊ．Ｃ．Ｍａａｎ、Ｗ．Ｊ．Ｐ．ｖａｎ  Ｅｎｃｋｅｖｏｒｔ、Ｅ．Ｖｌｉｅｇ、“Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ  ｄｕｒｉｎｇ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ＮｉＳＯ４  ６Ｈ２Ｏ”、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．８７、２１４１０５  （２００５）．
【産業上の利用可能性】
【００４１】
微小重力の宇宙環境で結晶を作製すると結晶成長に伴って発生する対流が抑制されるため高品質の結晶が得られることが多い。生命現象の解明、新薬の開発、病気の新規治療法の研究などを行なうためには、タンパク質の詳細な分子構造が必要である。多くのタンパク質は、その構造がＸ線構造解析によって決定され、詳細な分子構造を決定するためには高品質の結晶の作成が不可欠とされている。微小重力の宇宙環境で結晶を作製すると高品質の結晶が得られると盛んに検討され、かつ研究されている。しかしながら、実際に直接的に宇宙空間で実験を行うことはコストが極めて高くつき、また、実験の機会も限られることが多い等困難な事情がある。そのため、地上で対流を抑制することが出来れば、産業の発展に大きく貢献することが期待され、地上で対流を抑制する方法とこの方法を実施する装置の開発が切望されていた。本発明は、このような期待に十分に応え得るものである。今後、本発明によって、地上でも重力による対流、溶質対流を制御することが出来、これによって高品質の各種結晶、とりわけ高品質のタンパク結晶や有機半導体結晶の作成に結びつき、今後、優れた薬品や電子デバイス等の開発に大いに利用され、産業の発展に寄与するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】結晶が溶液から析出する場合に発生する溶質対流を説明する図。
【図２】地上で、上向きの磁気力を用いて無重力環境をえる方法を原理的に説明する図。
【図３】結晶成長に伴ない発生する対流を勾配磁場で抑制する方法を原理的に説明する図。
【図４】濃度の異なる溶液I、IIが存在する場合を示す図。
【図５】リゾチーム濃度（Ｋｇ/ｍ3）と対流抑制（■印）、溶液浮遊（◇印）に必要な勾配磁場値（Ｔ2/ｍ）の関係を示す図。
【図６】ＫＣｌ濃度ｃと対流抑制（■印）、溶液浮遊（◇印）に必要な勾配磁場値（Ｔ2/ｍ）の関係を示す図。
【図７】ＣｏＳＯ4の濃度ｃと溶質対流を抑制するのに必要なＢ（ｄＢ／ｄｙ）の関係を示す図。
【図８】ＣｏＳＯ4の濃度ｃと溶液を浮遊させるのに必要なＢ（ｄＢ／ｄｙ）の関係を示す図。
【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】
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【図７】
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【図８】
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