(57)【要約】【課題】  微粒子懸濁液中の微粒子濃縮や微粒子を懸濁させている溶媒の交換を効率よく、そして時間的に完全連続で行うための方法を提供する。【解決手段】  時間的に完全連続方式の沈降平衡遠心装置をある条件のもとで用いることにより、時間的に完全連続モードで微粒子濃縮や溶媒交換を行うことを特徴とする方法。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間的に完全連続方式の沈降平衡遠心装置をある条件のもとで用いることにより、時間的に完全連続モードで微粒子を濃縮する方法。
【請求項２】
時間的に完全連続方式の沈降平衡遠心装置を、ある条件のもとで用いることにより時間的に完全連続モードで、微粒子が懸濁している溶媒を交換する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子懸濁液中の微粒子濃縮や微粒子を懸濁させている溶媒の交換を効率よく、そして時間的に完全連続で行うための方法である。
【背景技術】
【０００２】
微粒子懸濁液は、過激な条件を一瞬でも経ると凝集や沈降を起こしてしまう可能性があることから取り扱いに慎重さを要し、微粒子濃縮や微粒子を懸濁させている溶媒の交換を効率良く行える方法や装置はこれまで存在しなかった。
【０００３】
例えば微粒子懸濁液を希釈するのであれば、微粒子の懸濁している溶媒と同一組成の溶媒で希釈するという操作で事足りるが、（単位体積中の微粒子個数がある目的のためには少なすぎるなどの理由により）微粒子を濃縮しようとする場合、懸濁微粒子の凝集や沈降が起きないよう、過激な操作条件を避けて濃縮を行うことが望ましいが、穏和な条件でなおかつ効率的に濃縮することが実はなかなか難しい。微粒子を一旦沈澱にして集め、それを回収、再懸濁することで済めば操作は簡単だが、それでは微粒子が凝集してしまう恐れがあるのである。
【０００４】
また、微粒子懸濁液において、微粒子が懸濁している溶媒を交換したい場合、透析により比較的穏和な条件で実現できるが、それでは時間がかかるという欠点がある。大量の溶媒を用い、溶媒組成の誤差には目をつぶって一段で溶媒交換を行う場合でも数時間以上を要するのが普通だからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、微粒子懸濁液中の微粒子濃縮や微粒子を懸濁させている溶媒の交換を効率よく、そして時間的に完全連続で行うための方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記課題は下記の技術的手段により解決される。
（１）時間的に完全連続方式の沈降平衡遠心装置をある条件のもとで用いることにより、時間的に完全連続モードで液相中の微粒子を濃縮する方法。
（２）時間的に完全連続方式の沈降平衡遠心装置を、ある条件のもとで用いることにより時間的に完全連続モードで、微粒子が懸濁している溶媒を交換する方法。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、微粒子懸濁液中の微粒子濃縮や微粒子を懸濁させている溶媒の交換を効率よく、そして時間的に完全連続で行うための方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を好ましい実施例に基づいて詳述する。
【０００９】
先ず、本発明で利用する装置の原理について説明する。
図１は、既に確立している沈降平衡遠心分離法の原理を階段状密度勾配を用いたスウィングローターの場合を例にして示すものである。
【００１０】
はじめに遠心チューブに階段状密度勾配を仕込む。その際、試料微粒子混合物も同時に仕込む（図１上）。仕込む位置は図のようにどこか特定のバンドであってもよいし、全体にばらまかれる形であってもよい。それから遠心を開始すると、強大な遠心力の下で密度の大小関係が強力な支配因子となるため、微粒子はその浮游密度と等しい密度のバンドに速やかに移動してそこに留まるのである（図１下）。以上の技術は既に確立しているが、あくまでも回分方式に属する方法論である。
【００１１】
次に図２により、最近発明された時間的に完全連続方式の沈降平衡遠心分離法の原理について説明する。まず図２上に、既に説明した回分方式による沈降平衡遠心分離法の例を示す。そしてそれと比較できるよう図２下に、時間連続方式による沈降平衡遠心分離法の例を示す。これは回転するローターを真上から見たものであるが、上方左側においてまず、階段状密度勾配が時間連続的にローター内に供給されている。そしてそれと並行して試料微粒子混合物も時間連続的に供給されている。そうすると、図２上の回分方式の場合と異なり、図２下の時間連続方式の場合、階段状密度勾配を形成する液相がローター内を移動していくが、その間に試料微粒子がその浮游密度と等しい密度のバンドに速やかに移動してそこに留まる。この現象が起きる点では、回分方式も時間連続方式も全く同じであることが図２から分かる。そして時間連続方式では回分方式と異なり、分離の達成された微粒子を乗せた階段状密度勾配がそのまま時間連続的に図２下の上方右側から回収されている。
【００１２】
図３に、時間連続方式の沈降平衡遠心分離装置の例を示す（米国特許第4425112号（特許文献１）、Pittsburgh Conference, March 2000, New Orleans、 LO、 USA（非特許文献１））。発明自体は2000年の発表の直前になされたものであるが、上記特許の中で僅かにその可能性に言及していたために特許出願を米特許庁が認めなかったため、図３の装置自体に特許権は存在しない（上記特許は既に切れている）。
【特許文献１】米国特許第4425112号
【非特許文献１】Pittsburgh Conference, March 2000, NewOrleans、 LO、 USA
【００１３】
次に、本発明の原理について述べる。なお、本発明においては、与えられた試料において、その中の微粒子の浮游密度とそれを懸濁させている溶媒の密度とは異なる必要がある（これは通常は満たされる条件である。）。さて、ここで注目すべき点は、図２下と図３に示した時間連続方式の沈降平衡遠心分離装置において、時間連続的に注入する各密度バンドの体積流速は任意に設定出来ることである。
【００１４】
まず、液相中の微粒子を時間連続的に濃縮する方法の原理について述べる。ここに濃縮したい微粒子懸濁液試料が与えられたとする。そしてその中の微粒子の浮游密度が均一の場合は次の通りとなる。まず、与えられた微粒子懸濁試料液の溶媒をAとする。そして該微粒子の浮游密度と等しい密度の溶媒（塩溶液など。塩濃度で密度を調節する。）Bを用意する。そしてこの時間連続方式の沈降平衡遠心分離装置に対して、微粒子懸濁液と溶媒Bを階段状密度勾配（の一部）として同時に注入する。その時、微粒子懸濁液を供給する体積流速をVOml/min、溶媒Bを供給する体積流速をVBml/minとすると、装置に注入した微粒子試料は全て溶媒Bの中に均一に分散した状態で回収されるが、溶媒Bの中の微粒子濃度は、装置に注入した濃度のVO/VB倍になる。従って、もしVO＞VBの関係を設定すれば、濃縮が行われることになる。
【００１５】
また、もし濃縮したい微粒子の微粒子の浮游密度が均一ではない場合（そのような微粒子混合物である場合）、次のようになる。一つは与えられた微粒子の浮游密度の数が限られている場合である。その場合は各微粒子の浮游密度に等しい溶媒を（浮游密度の種類数だけ）用意して、上述の方法を踏襲することである。この方法は多少面倒であるが、濃縮比を制御できる。
【００１６】
あるいは、試料中の全ての微粒子の浮游密度を挟み込むような形で２つの密度の溶媒を用意し、両者が隣接する形で上記装置に供給すれば、両バンドの界面に微粒子が集まった形で回収することが出来る。この場合、濃縮比は制御できないが簡便に高度の濃縮が可能である。なお、本方法においては、始めに微粒子が懸濁していた溶媒の密度は、挟み込まれた密度範囲の外にある必要がある。
【００１７】
次に、微粒子が懸濁している溶媒を時間連続的に交換する方法の原理について述べる。まず微粒子の密度が均一の場合、溶媒交換後の溶媒として該微粒子の浮游密度と等しい溶媒Bを用意する。そうすると、上記００１３のようにして溶媒交換が可能であり、溶媒交換後の微粒子濃度は初めの濃度のVO/VB倍になる。
【００１８】
また、もし濃縮したい微粒子の微粒子の浮游密度が均一ではない場合（そのような微粒子混合物である場合）、次のようになる。一つは与えられた微粒子の浮游密度の数が限られている場合である。その場合は各微粒子の浮游密度に等しい溶媒を（浮游密度の種類数だけ）用意して、上述００１５の方法を踏襲することである。多少面倒であるが、濃度を制御できると共に、元の溶媒成分を試料から除去することが可能である。ただし、この操作のみで溶媒交換した後の溶媒組成を制御することは難しい。
【００１９】
あるいは、試料中の全ての微粒子の浮游密度を挟み込むような形で２つの密度の溶媒を用意し、両者が隣接する形で上記装置に供給すれば、両バンドの界面に微粒子が集まった形で回収することが出来る。この場合、濃度や最終溶媒組成をこの操作のみで制御することは難しいが、簡便に効率よく、元の溶媒成分を試料から除去することが可能である。なお、本方法においては、始めに微粒子が懸濁していた溶媒の密度は、挟み込まれた密度範囲の外にある必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
単分散性シリカ微粒子、単分散性ポリマー微粒子、磁気記録媒体、トナー、顔料、シリコンナノ粒子など、種種の微粒子の製造手段としての利用される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のスイングローターを用いた場合を例に取り、沈降平衡法による遠心分離の原理を説明した図である。
【図２】沈降平衡法を完全連続方式で実現するための装置原理を、従来のスイングローターとの比較で説明した図である。
【図３】沈降平衡法を完全連続方式で実現するための装置の全体構成例を模式的に示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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