(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに混ざらない２液体に対する分配係数の差を利用して分離又は抽出を行う向流クロマトグラフィー法において、該両液体とも装置に対して移動させると共に、該両液体のカラム内の流路全体にわたり非孔性充填剤を充填することにより、それぞれの流路を流れていく該液体の状態がマクロスケールで見ると撹乱が抑止され、ミクロスケールで見ると撹乱が促進されることを特徴とする向流クロマトグラフィー法。
【請求項２】
互いに混ざらない２液体に対する分配係数の差を利用して分離又は抽出を行う向流クロマトグラフィー装置において、該両液体とも装置に対して移動させると共に、該両液体のカラム内の流路全体にわたり充填剤が充填されていることを特徴とする向流クロマトグラフィー装置。
【請求項３】
上記２液体の内の一つの液体が流れる第１のカラム、他方の液体が流れる第２のカラムを形成し、両カラムには非孔性小球体が平板状に配置され、両カラムは、共に開口窓を有すると共に、該窓を介して互いに対向配置され、該第１のカラム中を流れる液体と、該第２のカラム中を流れる液体とが接触するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の向流クロマトグラフィー装置。
【請求項４】
上記第１のカラムの開口窓と上記第２のカラムの開口窓との境界面にネットセパレータを配設したことを特徴とする請求項３に記載の向流クロマトグラフィー装置。
【請求項５】
請求項３に記載の向流クロマトグラフィー装置を二つ用意し、
一方の装置の第１のカラムは、他方の装置の第１のカラムに直列に連結し、
該一方の装置の第２のカラムは、該他方の装置の第２のカラムに直列に連結し、
該一方の装置の第１のカラムの一端より第１の搬送液体を連続注入し、
該他方の装置の第２のカラムの一端より第２の搬送液体を連続注入し、
該第１のカラム同士を相互に連結する連結部において、第１の搬送液体に溶けた混合試料を連続注入し、
該一方の装置の第２のカラムの一端より該第２の搬送液体及び混合試料の分離された成分を連続排出し、
該他方の装置の第１のカラムの一端より該第１の搬送液体及び混合試料の分離された別成分を連続排出し、
該第２のカラム同士を相互に連結する連結部において、注入した混合試料のわずかな部分を第２の搬送液体に溶けた形で連続排出し、
第１の搬送液体と第２の搬送液体の送液方向は、互いに逆方向であるように構成したことを特徴とする向流クロマトグラフィー装置。
【請求項６】
上記第１のカラム及び第２のカラム内において上記非孔性小球体は、それぞれ一層に配置されたことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の向流クロマトグラフィー装置。
【請求項７】
上記第１のカラムと上記第２のカラム内に収納された非孔性小球体は、それぞれの球体位置が開口窓面を挟んで面対称になるよう配置されていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の向流クロマトグラフィー装置。
【請求項８】
カラム内に収納された非孔性小球体は、隣接する球の球心が搬送流体の流れ方向において、互いに一致しないように配置されたことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の向流クロマトグラフィー装置。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続分離や精製などに適用することができる向流クロマトグラフィー法及び向流クロマトグラフィー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来のクロマトグラフィーの基本概念を示す説明図である。一般に液体クロマトグラフィーの場合、ごく少量の試料Ａ、Ｂを注入口１からパルス状に注入し、別の注入口２から溶媒３を注入し、出口４において検出器やフラクションコレクターを用いて溶出位置の違いにより分け取ると云う操作を行う。しかし、１回のみでは試料の分取量が大変小さいので、同様の動作を多数回繰り返し、それらを積算しなければならず、多量の溶媒と時間を必要とした。
また、向流クロマトグラフィー又は類縁の技術は、互いに混ざらない２種の溶媒に対する分配係数の差を利用し、不連続的に分離操作を繰り返して物質を分離しようとする向流分配法の原理を用いたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の向流クロマトグラフィー又は類縁の技術においては、連続プロセスとして使用した場合、分離段数が極端に落ちてしまうと云う欠点が存在した。
【０００４】
そもそも人類がこれまでに開発してきた分離法は極めて多岐に亘っており、分離場における対象物質とその他の物質の間に高い選択性を設定できる方法が存在する場合にはその方法を用いればよいが、そういう方法がない場合の方が多い。原理的には、一回の分離操作では十分な分離選択性が達成されない場合でも、そのような分離操作を多数回繰り返せば高い分離選択性が達成される筈であるが、問題は数百回以上の繰り返しを行う場合の実用性である。そのような分離操作の多数回繰り返しを効率よく実現するための基本的原理としてクロマトグラフィーは広く知られている。クロマトグラフィーのうち、試料を担持するための相として液体を用いる液体クロマトグラフィー（液クロ）では、一般に液相は気相や固相表面と比べて溶液状態として多くの試料を保持できることから、原理的に試料担持容量が大きい点がその特長である。液クロ分離の中心となるのはカラムであるが、これまでの液クロ理論においては、液クロ分離に必要な物理的および化学的構成要素がカラムにおいてどのように実現されているか、その本当の機構を理解し切れていなかった。
そこで、本発明者は、その点を明らかにする新しい理論を構築すると共に、その理論の具現化として、液クロカラムを、▲１▼物理的機能を担う構成要素（具体的には、ミクロな擾乱促進機能とマクロな整序機能を担う担体パッキング）と▲２▼主として化学的機能を担う構成要素（具体的には、試料の担持機能を担う２つの液相。但し、これら２つの液相の“流れ”がパッキングと各々相互作用することによりある物理的機能も果たす。）という２つの構成要素に分離することを見出した。
そして、従来の液クロカラムに用いられていた充填剤に比して充填剤の粒径を大きく、さらに非孔性とすることを見出して本発明を構築するに至った。即ちこれまでは、担持機能の容量確保のため、充填剤粒径を小さくし、かつ多孔性としてきたが、物理機能を担うことに目的を限定すれば、充填剤の粒径を大きくし、かつ非孔性とした方が、デメリットは小さく、メリットの方が遙かに大きい。その結果、充填剤の表面効果は無視できるほどになり、分離プロセス途中の吸着や変性などを無視できるだけでなく、洗浄等が極めて容易となった。充填剤の粒径が大きいため送液抵抗も大変小さくなり、非孔性であるため試料の分離プロセス（カラム内での分配平衡到達速度）も迅速化できた。さらに、両相とも液相とすることにより、試料担持容量が飛躍的に増大すると共に、（両相とも流体であることから、）容易に連続プロセスを構築することが可能となった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実状に鑑み提案されたもので、向流クロマトグラフィー法又は液体クロマトグラフィー法において、両液相とも装置ハードに対して移動させると共に、両液相ともマクロスケールで見ると撹乱などあらゆる乱れの因子が能動的に抑止され、ミクロスケールで見ると撹乱が能動的に促進される準層流であることを特徴とする向流クロマトグラフィー法又は液体クロマトグラフィー法及びその装置を提案するものである。
【０００６】
準層流とは、上述のようにマクロスケールで見ると撹乱などあらゆる乱れの因子が能動的に抑止され、ミクロスケールで見ると撹乱が能動的に促進される流れと定義する。即ち各々の液相は、マクロに見ると乱流等が抑止され、整然と秩序正しく流れており、その点で層流に類似していることを指す。層流に類似しているために、例えば一方の液相が液滴状になる場合などに比べ、両液相の間の相対移動に伴う摩擦が極めて小さくなり、その結果、両液相間の相対移動を迅速かつ、滑らかに行うことができる。但し、それだけでは、液体中の拡散係数は、小さいことから、各液相内の物質移動が律速となり、両液相の間で分配平衡に至る過程が大変遅くなるので、それを打ち破るために、両液相内各々におけるミクロな撹拌が促進されるようにしてある。このように、マクロスケールで見ると撹乱などあらゆる乱れの因子が能動的に抑止され、ミクロスケールで見ると撹乱が能動的に促進されると云う、空間スケールによって相反する２つの機能を同時に実現している。
従来の向流クロマトグラフィーには▲１▼相間の界面積／各相の体積が大きく，▲２▼２相間の“ずれ抵抗”が小さい，ことが望まれるわけであるが、１相側のサイズが液滴のように小さくなると、▲１▼には有利だが、▲２▼が不利になる、という問題がある。さらに、１相が単に液滴などの場合、液滴内の撹拌が不十分という問題もある。液滴サイズが限りなく小さくなればその問題はなくなるが、それではセトリング過程や▲２▼の問題が大きくなりすぎる。
これに対して、本発明の向流クロマトグラフィー法及び向流クロマトグラフィー装置では、前記▲１▼、▲２▼の何れの問題も解決できる可能性があり、１相が集団として振る舞うことにより、単独の液滴として振る舞う場合より、相間のずれ抵抗が、遙かに小さくなるのである。また、各相内の撹拌（ミクロミキシング）も確実に促進される。
【０００７】
換言すると、本発明は、上述の準層流という新しい概念の導入により、
○  一般に向流クロマトグラフィーで最も過程の達成に時間を要しその意味でネックとなっていたセトリング過程の省略を可能とした。
○  高い分離段数を維持したまま、真の向流を達成し（従来は、向流と称しながら、一方の相は固定相として、カラムに対して動かなかった。）、このことにより、試料処理容量が飛躍的に増大した。
などの格別の効果を実現するという、従来のものとは全く異なる新しい向流クロマトクロマトグラフィーの方法とそのための装置を提案するものである。
そしてこの点、即ち本発明による向流クロマトグラフィー法並びにその装置原理が既存の数ある向流クロマトクロマトグラフィー及び装置原理とは全く異なるということは、岩手大学の北爪英一教授、日本大学の四宮一総専任講師、米国・国立衛生院（National Institutes of Health）のDr. Yoichiro Ito米国・ニューヨーク州立大学バッファロー校（University at Buffalo, State University of New York）のProf. W. D. Conwayという、国内外で向流クロマトグラフィー研究をリードする研究者に確認済みである。
さらに本発明は、前述の「液体クロマトグラフィーカラムの真の動作原理」に基づき、世の中で広範に利用されている液体クロマトグラフィーについて、その試料処理量を飛躍的に増大させるための新しい考え方を提案するものでもある。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、前記準層流を形成するための具体的な手法の一例を示すものであり、平板状に配設された非孔性小球体を有すると共に、開口窓を有する一対のカラムを対向配置し、前記カラムに形成された開口窓を介して第１のカラム中を流れる液体と、第２のカラム中を流れる液体とを接触させたことを特徴としている。
以上の構成により、試料の連続分離が可能となると共に、ほとんど希釈されることのない単成分を得ることができる。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明の構成に加えて、前記第１のカラムの開口窓と前記第２のカラムの開口窓との境界面にネットセパレータを配設したことを特徴としている。
以上の構成により、各カラム内を流す液体に圧力を加えることができる。したがって、２相間の相対的移動速度を速くし、速やかな物質移動を維持することができる。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項３に記載の向流クロマトグラフィー装置を二つ用意し、それらの装置の第１のカラムと第２のカラムでそれぞれ直列に接続し、前記第１のカラムの接続部から混合試料を注入し、前記第１のカラムの一方から第１の液体を注入し、前記第１のカラムの他方から第１の液体と分離された混合試料の一つを排出し、前記第２のカラムの他方から第２の液体を注入し、前記第２のカラムの一方から分離された混合試料の一つを排出し、前記第２のカラムの接続部から注入した混合試料の一部と第２の液体を排出することを特徴としている。
以上の構成により、キャリア液間の界面積／キャリア液体積の比を大きく採ることができる。また、両キャリア液相内の全ての部分が常に界面から至近距離にある。更に、エネルギーの節約と、溶媒の使用量を低減することができる。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、前記カラム内に備えられた非孔性小球体が、一層に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、前記請求項３から６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記第１のカラムと第２のカラム内に収納された非孔性小球体が、開口窓面を挟んで面対称に配置されていることを特徴とする。
以上の構成により、セルの効果的形成と隣り合うセル間の効果的遮蔽が実現する。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、前記請求項３から７のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記カラム内に収納された非孔性小球体が、隣接する球列の球心が互いに一致しないように配置されたことを特徴とする。
以上の構成により、ミクロ的に見た場合の流路不均一性を高め、ミキシング効果を高めることができる。
【００１４】
また、本願発明においては、スペーサの小球体接触面に凹凸部を設け、デッドスペースが生じないように小球体を保持することもできる。
以上の構成により、非孔性小球体の位置を固定し、液体の流れによって球体が移動するのを防止すると共にデッドボリュームの発生を阻止することができる。
【００１５】
また、本願発明においては、非孔性小球体１６を保持するスペーサの形状を液体の導入口或いは排出口に向かって扇型状に拡開或いは縮小した形状とすることもできる。
以上の構成により、カラムに液体が流入或いは流出する際の整序性を高めることができる。
【００１６】
また、以上の構成に加えて、請求項３に記載された向流クロマトグラフィー装置又は請求項５に記載された向流クロマトグラフィー装置を複数段に配設することもできる。
以上の構成により、高純度の精製を可能にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の向流クロマトグラフィーの分離の原理を、従来の向流クロマトグラフィー（向流分配法）との比較において説明する。
【００１８】
従来の向流クロマトグラフィーは、前述のように、互いに混ざらない２種の溶媒に対する分配係数の差を利用し、不連続的に分離操作を繰り返して物質を分離しようとする向流分配法の原理を用いたものであり、図２１に示すような最も基本的な形式と考えられるCraigの装置を用いて簡単に説明する。図示したCraigの装置とは、要は複数の分液ロートを一列に並べたものに相当し、これを次のように操作するものである。尚、ここでは説明の簡単のために、各分液ロートにおいて上相と下相の間で（対象試料の分配係数）×（相の体積比）が１に等しいものとする（例えば、上相と下相の体積が等しく、上相下相間の分配係数が１の試料を扱う場合に相当する）。
はじめに、一番左の分液ロート（分液ロート番号１）に対象試料を上相と共に一回だけ導入し、その後全ての分液ロートをよく振とうしながら上相のみの移動操作を行っていく（分液ロート１にはその後は、左の方から次々に試料を含まない上相が供給されるものとする）。そうすると分液ロート列の上を試料は表１のように移動していくことが簡単な計算により求まるが、この条件では、ピーク位置は上相の移動速度のちょうど半分の速度で移動していく（上相を２回移し換えるごとに分液ロート一つ分移動する）ことが分かる。ここで相の体積比とのロート間の移し変え操作は試料により共通であるが、その条件の下で試料のピーク位置の移動速度は、試料中の各成分の物性定数である（分離に使用する）２液相間の分配係数に対応することから、試料中の各成分の分配係数が異なるものとなるような２液相の組み合わせを用いることにより、一般のクロマトグラフィーと同様、パルス状に導入した試料中各成分の溶出するタイミングの違いにより（各成分を）分離することが可能となる。
しかし、前述のように、この従来の向流クロマトグラフィーでは、下相が固定相であって、連続プロセスとして使用した場合、分離段数が極端に落ちてしまうと云う欠点があった。
【表１】
0003924700.tif 000002
【００１９】
本発明の向流クロマトグラフィーの分離の原理は、Craigの装置において、前述のように単に上相を移動させるだけでなく、下相も並行して、但し上相とは逆方向に、移動させる場合に相当し、ネットセパレータ（ネット状構造体）の有無に拘りなく２つの逆方向に流れる準層流で近似できるものである。
図２２に示す例は、２つの準層流の界面に、点線にて描画したネットセパレータ（ネット状構造体）を介在させた例であるが、流路１が上相の列、流路２が下相の列に相当する。そこではネット状構造体の有無に拘りなく、次のような関係が一般に成り立つ。
試料を流路１の左方からパルス状に導入した場合でも、流路２の右方からパルス状に導入した場合でも、ある試料成分のピーク位置の移動速度ｆ（流路１の流れ方向を正とおく）は、
ｆ＝（Ｃ１Ｓ１ｖ１−Ｃ２Ｓ２ｖ２）／（Ｃ１Ｓ１＋Ｃ２Ｓ２）  ・・・式（Ａ）
となる。
但し、Ｓ１，Ｓ２は流路１，２の実効流路断面積、Ｃ１，Ｃ２は流路１，２中の当該試料成分の濃度、ｖ１，ｖ２は流路１，２中の流れの線速度である。（表１で用いた条件は、ｖ２＝０，Ｃ１Ｓ１＝Ｃ２Ｓ２の場合に相当し、ｆ＝(１／２)ｖ１が導かれる。)
ここで体積流速（単位時間に流路の全断面積を通過する当該液相の体積）という概念を用いると、式（Ａ）の分子は
Ｃ１Ｖ１−Ｃ２Ｖ２    ・・・式（Ｂ）
と書き直せる。但し、Ｖ１，Ｖ２は、各々流路１，２の体積流速である。
もし体積流速比Ｖ１／Ｖ２が分配係数Ｋ２１（＝Ｃ２／Ｃ１）に等しければ、式（Ｂ）はゼロとなるが、この条件を境界として、Ｖ１／Ｖ２＞Ｋ２１ならｆ＞０となり、当該成分のピークは流路１の流れ方向に移動してゆき、最終的に流路１の右側出口から出てくることになる。また、Ｖ１／Ｖ２＜Ｋ２１ならｆ＜０となり、当該成分のピークは流路２の流れ方向に移動してゆき、最終的に流路２の左側出口から出てくることになる。以上はカラムに試料をパルス状に導入した場合であるが、試料を（流路１からであれ流路２からであれ）連続的に導入した場合でも同じことが成り立つ。連続導入は、パルス状導入を単に時間をずらして積算してゆくことに等しいからである。尤もカラムの段数は有限なので、カラムの一方の端からのみ全量を回収するには、Ｖ１／Ｖ２とＫ２１との間に若干の差異が必要となる。段数が高くなると、この境界現象（体積流速比Ｖ１／Ｖ２をシフトしていくに伴い、その値がＫ２１に等しい値を取るところを境界として、それまで一方のカラム端から出ていた成分が、逆のカラム端から出てくるようになる）がよりシャープに出現するようになる。
【００２０】
ネットセパレータ（ネット状構造体）を用いない態様について、半カラム２つを直列につないだ全カラムについて、その構造の例を図２３に示す。図中のＰは送液ポンプを表す。ダンパーは大気圧開放でもよいし、水分や酸素との接触を避けたい場合には、容積のある程度大きな容器内で乾燥窒素雰囲気下とする手段を採っても良い。本システムにおいては、このようなデッドボリュームの存在が、時間に対して定常状態としてシステムが動作している関係で、必ずしも段数の低下につながらない点が重要である。
【００２１】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る向流クロマトグラフィー法及び装置の連続分離の概念を示す説明図である。ここで、向流クロマトグラフィー装置１０は、注入ポート１１から試料Ａ，Ｂを連続的に注入すると共に、注入ポート１２から溶媒１３を注入する。すると、出口ポート１４から分離された試料Ａが濃厚な状態で連続的に溶出する。また、出口ポート１５からは、分離された試料Ｂが濃厚な状態で連続的に溶出する。
【００２２】
以上のように構成された向流クロマトグラフィー装置１０では、試料を連続的に注入することができると共に、精密に精製された単成分をほとんど希釈されることなく、連続的に取り出すことができる。また、溶媒の使用量を圧倒的に少なくすることができる。
【００２３】
図２は本発明に係るネットセパレータ（ネット状構造体）を用いない態様における向流クロマトグラフィー法及び装置の基本構成を示す分解斜視図であり、図３は図２に於けるビーズパッキングの一部を示す拡大平面図である。ここで、向流クロマトグラフィー装置は平板状に配設された非孔性小球体１６を有すると共に、開口窓１７を有する第１のカラム１８ａと第２のカラム１８ｂが対向配置されている。また、カラム１８には長手方向の両端に流体を注入或るいは、排出するためのポート１９，２０が形成されている。また、非孔性小球体１６は、図３に拡大して示すようにカラム１８内に一層だけ平板状に配置されており、カラム１８の幅方向の両端に非孔性小球体１６を保持するスペーサ２１が配置されており、非孔性小球体１６の移動を防止している。スペーサ２１の端面は、非孔性小球体１６の径に合わせた波型のカーブ２１ａを有しており、隣接する球列Ｌnと球列Ｌmの夫々の球心が互いに一致しないように保持している。また、カラム１８ａ，１８ｂは、互いに開口窓１７が接するように配設されている。更に、重ね合わせたカラム１８ａ，１８ｂの両側からガラス等から成る平板２３が当接されている。
尚、図２の装置のカラム出入り口部分については、図２４に示すような形状とすることが望ましい。即ち、図２４に示すように入り口２カ所、出口２カ所とも緩いカーブとした方が、流速（線速度）は低いとはいえ、２つの液相の流れに伴う押し出し、引き込みによる界面の乱れの可能性が減少する。
ここでの（界面が乱れて一方の相にもう一方の相が液滴状に混入した場合の）トラップ機構としては、出口は二カ所とも広い断面で垂直に保持されている事により、その区間で液相全体がゆっくり上昇（下降）している間に液滴は液相全体とは反対方向に下降（上昇）し、斜めのカラム壁にぶつかったところで集合し、さらにその面を転がり落ちる（転がり昇る）ことを想定している。
さらに、図２９のように、入り口流路（２カ所）の厚さをもっと狭くすることで当該部位での流れをより滑らかなものとすると共に、出口流路（２カ所）の厚さをもっと厚くし、非孔性球体も当該部位に置かない（注１）ことで、出口流路内への相手側液相巻き込みをより確実に防ぐ（トラップ機能の強化する）手段を採るようにしても良い。（注２）。
（注１）この部位に非孔性球体があったとしても、少なくとも一方の液相の流れがほとんど存在しない以上、２液相の間の物質交換は促進されない。
（注２）本発明では、半カラムが数十メートル単位と長くなっても途中でセトリング過程は不要であり、従って段数が増えてもプロセスの所要時間は短くて済むがただ、半カラム両端の出入り口付近（計２カ所）では、重液の液滴が軽液流路に巻き込まれたり、あるいはその逆が起こることを抑える目的で、トラップ過程が必要となる。
【００２４】
このネットセパレータ（ネット状構造体）を用いない態様における基本的動作原理を、半カラムの場合について、図２５〜図２８を用いて段階的に説明する。ここではカラムは水平面に対して角度θで保持する。尚、ネットセパレータを用いる場合、カラムの保持角度は余り重要でないが、ネットセパレータを用いない場合、少なくともここで説明する実施例にいては、このように水平面に対して角度θで保持することが重要である。
【００２５】
まず、図２５における軽液は静止させ、重液のみ送液する場合のシステムの動作原理について説明する。尚、ネットセパレータを使わない態様においては、ネットセパレータを使う態様と異なり、２つの液相の間に密度差（比重差）が必要である。ここでは密度（比重）が軽い方の液を軽液、重い方の液を重液と呼ぶことにする。
初めにカラム内を軽液で満たす。ここで、カラムの両端上方に接続する２つの軽液用配管の末端開口部は等しい高さでかつカラムより高く保持する。これらの２つの末端は両方とも開いていても、一方だけ閉じていても良い（一方だけ閉じる場合、どちらが閉じていても良い）。重液の注入など、カラム内液相体積の変動に対応するため、軽液用配管の途中に液ダメ（resevoir）を設けてある。カラムの両端下方に重液用配管を接続するが、それら２つの配管端を各々送液ポンプに接続する。２つの送液ポンプの送液速度（ｖml/min）は互いに等しくすることが重要である。
ここで重液の送液を開始してみる。ｖが小さい間は、重液用配管からカラム内に注入された重液は液滴状となって、パッキングされた小球の間を伝ってカラム内を落下してゆき、下方の重液用配管に吸い込まれてゆく。ｖがある程度の大きさになると、液滴が連結し、層流様の形態をとるようになる（準層流の形成）。この領域では、準層流の線速度は“(sinθ)×(重液と軽液の密度差)／(流れている溶液の粘度)”に大略比例すると考えられる。ここでの比例定数は、用いるカラムによって決まる（パッキングされた小球のサイズなど）。即ち、カラムを流れている液層の厚さは、カラムに注入する体積流速ｖに大略比例することになる。このようにして図２５のシステムは、ｖが極端に大きくない範囲においてであるが、任意のｖに対し、またｖを任意に変動させても、無限時間にわたって安定な系として存在することが出来る。
【００２６】
次に、図２６における重液は静止させ、軽液のみ送液する場合のシステムの動作原理について説明する。
初めにカラム内を重液で満たす。ここで、カラムの両端下方に接続する２つの重液用配管の末端開口部は等しい高さでかつカラムより高く保持する。これらの２つの末端は両方とも開いていても、一方だけ閉じていても良い（一方だけ閉じる場合、どちらが閉じていても良い）。軽液の注入など、カラム内液相体積の変動に対応するため、重液用配管の途中に液ダメ（resevoir）を設けてある。カラムの両端上方に軽液用配管を接続するが、それら２つの配管端を各々送液ポンプに接続する。２つの送液ポンプの送液速度（ｖml/min）は互いに等しくすることが重要である。
ここで軽液の送液を開始してみる。ｖが小さい間は、軽液用配管からカラム内に注入された軽液は液滴状となって、パッキングされた小球の間を伝ってカラム内を上昇してゆき、上方の軽液用配管に吸い込まれてゆく。ｖがある程度の大きさになると、液滴が連結し、層流様の形態をとるようになる（準層流の形成）。この領域では、準層流の線速度は“(sinθ)×(重液と軽液の密度差)／(流れている溶液の粘度)”に大略比例すると考えられる。ここでの比例定数は、用いるカラムによって決まる（パッキングされた小球のサイズなど）。即ち、カラムを流れている液層の厚さは、カラムに注入する体積流速ｖに大略比例することになる。このようにして図２６のシステムは、ｖが極端に大きくない範囲においてであるが、任意のｖに対し、またｖを任意に変動させても、無限時間にわたって安定な系として存在することが出来る。
以上のように、重液のみを送液する場合と軽液のみを送液する場合で、動作原理に対称性が成り立つところが重要である。
【００２７】
さらに、図２７及び図２８を用いて具体的に補足する。
使用しようとするカラムにおいて、重液静止条件の下、所定の軽液の体積流速ＶＬを与えるカラム傾斜角をθＬとし、この条件下で軽液が流れていることにより軽液に対して発生している単位カラム長あたりの流通抵抗の大きさをｋＬ(重液静止)とすると、
ｋＬ(重液静止)＝ｇ(ρＨ−ρＬ)sinθＬ  ・・・式（１）
の関係が成り立つ。尚、ρＨは重液の密度、ρＬは軽液の密度、ｇは重力加速度である。
或いはまた、使用しようとするカラムにおいて、軽液静止条件の下、所定の重液の体積流速ＶＨを与えるカラム傾斜角をθＨとし、この条件下で重液が流れていることにより重液に対して発生している単位カラム長あたりの流通抵抗の大きさをｋＨ(軽液静止)とすると、
ｋＨ(軽液静止)＝ｇ(ρＨ−ρＬ)sinθＨ  ・・・式（２）
の関係が成り立つ。
軽液、重液を上記のＶＬ，ＶＨで同時に流す場合には、そのためのカラム傾斜角θＬ＋Ｈは、この条件下で軽液に対して発生している単位カラム長あたりの流通抵抗の大きさをｋＬ(重液流速ＶＨ)、この条件下で重液に対して発生している単位カラム長あたりの流通抵抗の大きさをｋＨ(軽液流速ＶＬ)を用いて、
ｇ(ρＨ−ρＬ)sinθＬ＋Ｈ＝ｋＬ(重液流速ＶＨ)＋ｋＨ(軽液流速ＶＬ)  ・・・式（３）
となる角度である。尚、
ｋＬ(重液静止)≒ｋＬ(重液流速ＶＨ)
ｋＨ(軽液静止)≒ｋＨ(軽液流速ＶＬ)
の関係が成り立つことから、
式（１）（２）（３）より、
sinθＬ＋Ｈ≒sinθＬ+ sinθＨ  ・・・式（４）
【００２８】
軽液、重液を体積流速ＶＬ、ＶＨでカラムに同時に流す方法としては、以下の例などが考えられる。
例１；まず重液静止条件下で軽液の体積流速をＶＬまでもってゆき（カラム傾斜角θＬ）、そこから少しずつθを増大させることと並行して重液を動かし始め（両液の流れの定常状態を保つようにしながら、重液の流速上昇とカラム傾斜角増大を並行して実施することが肝要）、最終的に重液の体積流速ＶＨ（その時カラム傾斜角θＬ＋Ｈ）までもってゆく。尚、ここでのカラムの傾斜角θに関して、式（４）および流体の流通抵抗と流速の関係から、
Δsinθ≒Δ(重液の体積流速)×sinθＨ/ＶＨ
が近似的に成り立つことが導かれるが、ここでの操作の目安となるものと考えられる。
例２；まず軽液静止条件下で重液の体積流速をＶＨまでもってゆき（カラム傾斜角θＨ）、そこから少しずつθを増大させることと並行して軽液を動かし始め（両液の流れの定常状態を保つようにしながら、軽液の流速上昇とカラム傾斜角増大を並行して実施することが肝要）、最終的に軽液の体積流速ＶＬ（その時カラム傾斜角θＬ＋Ｈ）までもってゆく。尚、ここでのカラムの傾斜角θに関して、式（４）および流体の流通抵抗と流速の関係から、
Δsinθ≒Δ(軽液の体積流速)×sinθＬ/ＶＬ
が近似的に成り立つことが導かれるが、ここでの操作の目安となるものと考えられる。
以上を見ると、運転操作が面倒のように思われるが、本発明はプラント技術としての使用が本命なので、特に問題とはならないと考えられる。もともと向流クロマトグラフィーは２液相の選択と取り扱いなど、他のＨＰＬＣ（高速液クロ）より操作が厄介な面があり、研究室における“便利な技術”としての普及の妨げになってきたが、本発明はプラント技術が本命ということで、その点でも問題とはならないと考えられる（２液相を選択する面倒よりも、２つの液相とも選択できることによる手段の広がりのメリットのほうが大きいと考えられる。）。
【００２９】
また、軽液の流路、重液の流路とも、カラムに沿って下方に行くほど圧力が上昇する。液、重液が各々ＶＬ、ＶＨで同時に流れている場合、カラム方向の長さをＬ、カラム内の任意の部位の圧力をＰとすると、
軽液流路に沿っては、
ΔＰ＝（ｇ・ρＬ・sinθＬ＋Ｈ＋ｋＬ(重液流速ＶＨ)）・ΔＬ
重液流路に沿っては、
ΔＰ＝（ｇ・ρＨ・sinθＬ＋Ｈ−ｋＨ(軽液流速ＶＬ)）・ΔＬ
しかるに式（３）より、
ｇ・ρＬ・sinθＬ＋Ｈ＋ｋＬ(重液流速ＶＨ)＝ｇ・ρＨ・sinθＬ＋Ｈ−ｋＨ(軽液流速ＶＬ)
が導かれるので、両流路に沿っての圧力上昇はカラムに沿ったどの部分でも等しく、釣り合いが取れていることが示される。
以上より、本発明において少なくともネットセパレータを用いない態様では、非常に長いカラム（例えば、半カラムが５０ｍ。全カラムで１００ｍ。）も大きな問題なく実現できそうで、大きな試料処理能力を持ちながら同時に１００００段以上の分離段達成も夢ではなくなる。これを可能ならしめる本質は、重力場において、各液相は自重または自らの浮力を駆動力として移動するからであり、従来のクロマトグラフィーでは不可能またはあまりに流速が遅かった駆動力としての重力利用を、充填球体を大きくすることで始めて可能とした点がここでのポイントといえる。
因みに半カラム両端の間の圧力差（半カラム上端でのカラム内圧力は通常大気圧にほぼ等しい。）は、半カラムの全長をＬ０とすると
（ｇ・ρＬ・sinθＬ＋Ｈ＋ｋＬ(重液流速ＶＨ)）・Ｌ０
＝（ｇ・ρＨ・sinθＬ＋Ｈ−ｋＨ(軽液流速ＶＬ)）・Ｌ０
となる。このことは、半カラムの全長が例えば５０ｍあったとしても、システム（前記図２３参照）に用いられるポンプの送液圧力はたいていの場合２乃至３気圧程度以下でよいことになり、チューブしごき型ポンプ（ぺリスタルチックポンプ）をはじめ種々のポンプが使えることになる。
尚、ｋＬ（ｋＨについても同様）は厳密には重液流速ＶＨだけでなく、現に流れている軽液の厚さにも依存する。上述の説明では簡単のためにその点には触れなかったが、軽液の厚さがカラム厚さの半分となる条件で運転するモードが基本となるので、明確には示されていないが、軽液の厚さはカラム厚さの半分になっているという条件が隠されている、と考えればよい。
【００３０】
各半カラムにおいて、２つの液相（重液と軽液のこと）のうち一方については入り口側も出口側もポンプに接続しているが、これら２つのポンプの間で体積流速が厳密に一致している必要がある。その実現法としては、半カラムの出口部分で液位をモニターし、その情報でもって出口側ポンプ流速を精密制御するなどの手が考えられる。
【００３１】
図４（ａ）は非孔性小球体に囲まれた空間中での攪乱促進過程を示す説明図、同図（ｂ）は同じ攪乱促進過程を別の視点から示す説明図、同図（ｃ）は巨視的な空間スケールにおける撹乱抑制効果を示す説明図である。同図（ａ）において、非孔性小球体１６ａの球心Ｘと隣接する非孔性小球体１６ｃの球心Ｚの流体の流れ方向（図で左方から右方）の位置は、互いに一致しないように配置されている。本実施の形態において、非孔性小球体１６ａの球心Ｘと非孔性小球体１６ｂの球心Ｙとの中点に非孔性小球体１６ｃの球心Ｚが位置している。このような場合、微視的な空間スケール（小球体径と同程度以下の空間スケール）で眺めれば、非孔性小球体１６ａと１６ｂの間を流れた流れ２２は、非孔性小球体１６ｃにより大きくブロックされるがこの間、流路の形状や方向の大きな変化により、非孔性小球体１６a,b,cに囲まれた空間などにおいて、撹乱が促進される。同図（ｂ）は、微視的な空間スケールで眺めた場合に、流束が分割と合体を繰り返す様を示しており、これも攪乱促進過程の一様態である。
【００３２】
このように非孔性小球体１６の配列は、微視的な空間スケールでは撹乱を促進しており、物質の分配平衡到達過程の物質移動を促進することで、分離能の向上に寄与している。
【００３３】
図４（ｃ）は巨視的な空間スケール（小球体径の数倍程度かそれ以上の空間スケール）における撹乱抑制効果を示す説明図である。非孔性小球体１６を収納したカラム１８において、非孔性小球体１６の密な配列は、巨視的な空間スケールでの攪乱を抑制し、流れの整序性を維持する働きをする。これは、カラムにより多段分離を達成するための必要条件である。
【００３４】
次に、非孔性小球体の配列により構築された空隙空間形状の可視化を試みる。まず図５は、半カラム内の第１のカラムと第２のカラムの接合面（ネットセパレータを使う方式ではネットセパレータの面）と平行な、しかし接合面から色々の距離の平面で非孔性小球体を切った様子を示すものである（接合面からの距離としては、小球体の半径と等しい距離を１００％としている）。例えば、距離１００％との平面で切られた小球体の断面（円形となる）の半径は小球体の半径に等しい（これを１．０００とした）。もし接合面から距離６０％の平面で切ると、断面の半径は０．９１７となる。このようにして接合面からの距離０％から１００％の場合について、断面の半径をまとめた表が図６である。
【００３５】
次に図７は、接合面からある距離にある平面で切った場合の空隙空間の形状を示している。まず図７（ａ）は、接合面からの距離が０％、即ち接合面（またはネットセパレータの面）に沿った平面上を辿ってみた場合の空隙空間の形状であるが、非孔性小球体の断面は見えてこない。しかし、図７（ｂ）から、接合面から僅か２０％離れただけで、平面内に小球体断面が相当に出現していることが分かる。そして図７（ｃ）に示すように、接合面から４０％離れると平面内における小球体断面の存在は顕著であり、微視的に見た場合の流路の形状や方向に対して大きく影響するものと考えられる。そして接合面からさらに離れると、小球体の存在はさらに顕著となり、微視的に見た場合の流路の形状や方向に対してさらに大きく影響するものと考えられる。このように微視的に見ると、微視的流路の形状や方向に対する小球体の影響の大きさは、断面からの距離により異なるのであるが、図５から見当がつくように、平均すれば大略、接合面から少なくとも距離４０％（図７（ｃ）に相当）程度の効果はありそうである。つまり、非孔性小球体を単にパッキングしただけのこのような単純な構造のカラムでも、微視的な攪乱促進作用は顕著なものと期待されるのである。
【００３６】
図８は、本発明の向流クロマトグラフィー装置の別の実施の形態を示す要部分解斜視図である。本実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略する。ここで、第１のカラム１８ａの開口窓１７と第２のカラム１８ｂの開口窓１７との境界面にネットセパレータ２４が配設されている。ここで、ネットセパレータ２４の機能について理解するために、ある種の仕切構造で隔てた両側に互いに混じり合わない２つの液相を配置する場合を想定してみる。仕切が単なる板の場合、両液相の間に圧力差が存在しても両者の間にバルクフローは発生しないので、その点では両相によるマクロな空間分割は維持される（仕切の一方は液相Ａ、もう一方は液相Ｂときれいに分かれている状態）が、両相間の物質移動は事実上ゼロである。次に仕切を多孔性の膜にした場合、かなりの圧力に抗して両相によるマクロな空間分割は維持されるが、両相間の物質移動はゼロではないが、移動速度が非常に小さい。それに対し、すかすかのネット状のものを仕切として用いた場合、両相間の物質移動はなめらかに行われるが、両相間に少しの圧力差が存在しても、バルクフローが起こってしまい、両相によるマクロな空間分割は壊れてしまう（仕切の一方は液相Ａ、もう一方は液相Ｂときれいに分かれている状態ではなくなる）。しかしながら、ネット構造のメッシュサイズを小さくしてゆくと、界面張力の特性（注）により圧力差に抗する能力が増大するであろう。以上のように、界面張力の特性を利用して、２液相の間の物質移動の阻害は最小限に押さえながら、２液相間の圧力差には抗して両相によるマクロな空間分割は維持する極微細なメッシュのネット状構造体をネットセパレータと呼ぶことにした。
（注）      界面張力＝自由エネルギー／面積
右辺の分母分子を長さで割ると
界面張力＝力／長さ
これに対し、圧力＝力／面積
即ち圧力は、寸法が小さくなるとその２乗に比例して小さくなるのに対し、界面張力は、寸法が小さくなった場合その１乗に比例してしか小さくならない。従って、寸法が小さくなるほど、界面張力は圧力に比べて相対的に強くなる。
例えば寸法が１／１０になると、圧力は１／１００になるのに対し、界面張力は１／１０になる。即ち界面張力の圧力に対する相対強度は１０倍になる。
【００３７】
図１０はネットセパレータを介して異なる２液体が接する場合を示す模式図である。ここで、２液体間に所定の圧力差が存在した場合でも、界面張力の働きによって、２液が混合することがない。界面張力＝自由エネルギー／面積で求めることができる。
【００３８】
以上のようにネットセパレータ２４を使用した場合、送液力をある程度かけることができる。例えば、静水圧で数メートル程度。したがって、２相の相対移動速度が遙かに速く、試料処理を増大することができる。
【００３９】
図１１は本発明の向流クロマトグラフィー装置の稼動原理を図解する説明図である。上段に本装置の模式構造を、中段は流路１（模式構造図で上側の流路）に沿って成分Ａ，Ｂの濃度を示したもの、下段は流路２（模式構造図で下側の流路）に沿って成分Ａ、Ｂの濃度を示したものである。この図解に示されるように、各成分の濃度は装置の位置に従って一定濃度の定常状態になる。装置中央上部からＡ、Ｂ混合物を注入すると、流路１の右端からは成分Ａのみが出てくるが、それは、流路１の右端においては、事実上成分Ａのみになっていることと対応している。流路２の左端の場合も同様である。
【００４０】
図１２は本発明の向流クロマトグラフィー装置の実施例を示す説明図である。ここでは、回収率の向上を溶媒交換により達成するものである。向流クロマトグラフィー装置は、第１の半カラム２５と第２の半カラム２６をそれぞれ第１のカラム１８ａ同士、第２のカラム１８ｂ同士で直列に接続し、半カラムの接続部に形成された注入口２７から液体１に溶解した試料Ａ，Ｂの混合物を注入し、ポート１９から液体１を注入し、ポート２９から液体２を注入する。すると、ポート２８から試料Ａの大部分が液体１と共に回収され、ポート３１から試料Ｂの大部分が液体２と共に回収される。また、排出口３０から試料Ａ，Ｂのごく一部が液体２と共に排出される。
【００４１】
さらに、排出口３０から排出された試料Ａ，Ｂと液体２を、以上とは別の半カラムのポート１９から注入すると共に、ポート３４から液体１を注入する。すると、ポート３５から半カラムに注入した試料Ａ，Ｂの全量が液体１に溶解した状態で回収され、液体２はポート３３から排出される。以上は、試料Ａ，Ｂに対して、溶媒が液体２から液体１に交換されたことを意味する（溶媒交換）。そして、この液体１に溶解した状態の試料Ａ，Ｂをそのまま、前記ポート２７からの注入物に加えることで、若干発生していた試料無駄も回避出来ることになる。以上のようにして、全カラムと半カラムを組み合わせることで、試料を無駄にすることなく、２成分混合物から各成分を連続的に分離回収することが出来るのである。なお図において、矢印の相違は、流量の相違を表示している。
【００４２】
図１３は図１２に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図であり、一つの液相を固定相、他の液相を移動相としてバッチ方式で分離した場合の試料溶出パターンの上に分別条件を重ねて示したものである。この分別条件を体積流速比として実現することで、図１２に示す装置により、２成分分離の完全連続プロセス化を達成できるのである。
【００４３】
図１４は同向流クロマトグラフィー装置の別の実施例を示す説明図である。ここで開示するのは、２成分連続分別システムであり、回収効率を向上するために、並列運転を行うものである。本実施の形態では、ポート１９から液体１を注入し、ポート２９から液体２を注入する。また、注入口２７から液体１に溶解した試料Ａ，Ｂの混合物を注入する。すると、ポート２８から試料Ａの大部分が液体１と共に回収され、ポート３１からは、試料Ｂの大部分が液体２と共に回収される。また、排出口３０からは、試料Ａ，Ｂのごく一部が液体２と共に排出される。以上が第１段目の装置である。
【００４４】
本実施の形態では、第２段目の向流クロマトグラフィー装置を並列に設置し、第一段目と対称的条件で運転する。即ち、ポート３６から液体２を注入し、ポート３９から液体１を注入する。また、注入口３７から、試料Ａ，Ｂを液体２に溶かして注入する。（この際、第１段の排出口３０から排出された試料Ａ，Ｂのごく一部と液体２をこれにそのまま添加することで、第１段目で発生した若干の試料無駄が回避されるのである。）すると、ポート３８から試料Ｂの大部分が液体２と共に回収され、ポート４１からは液体１と共に試料Ａの大部分が回収される。一方、排出口４０から試料Ａ，Ｂのごく一部が液体１と共に排出されが、この試料Ａ，Ｂが液体１に溶けた状態のものを、第１段目における注入口２７からの注入物にそのまま加えることで、第２段目で発生した若干の試料無駄も回避されるのである。なお、本実施の形態において、対称的とは試料の注入条件を指し、第１段目と第２段目の間で液体１と液体２の間の体積流速比は同一である。
【００４５】
図１５は図１４に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図であり、一つの液相を固定相、他の液相を移動相としてバッチ方式で分離した場合の試料溶出パターンの上に分別条件を重ねて示したものである。この分別条件を体積流速比として実現することで、図１４に示す装置により、２成分分離の完全連続プロセス化を達成できるのである。
【００４６】
図１６は本発明の向流クロマトグラフィー装置の別の実施例を示す説明図である。本実施の形態は、３成分混合物から３成分を連続的に分離回収する場合を示すものである。ポート４２から液体１を注入し、ポート４５から液体２を注入する。また、注入口４３から液体１に溶解した試料Ａ，Ｂ，Ｃを注入する。すると、ポート４４から試料Ａの大部分が液体１と共に回収され、ポート４７からは、試料Ｂ，Ｃの大部分が液体２と共に回収される。また、排出口４６から試料Ａ，Ｂ，Ｃのごく一部が液体２と共に排出される。以上が向流クロマトグラフィー装置の第１段目の構成である。
【００４７】
第２段目では、第１段目のポート４７から回収された試料Ｂ，Ｃの大部分と液体２を注入口４８からそのまま注入する。また、ポート４９から液体２を注入し、ポート５１から液体１を注入する。すると、ポート５０からは試料Ｃの大部分が分離されて液体２と共に回収され、ポート５３から試料Ｂの大部分が分離され、液体１とともに回収される。排出口５２からは、試料Ｂ，Ｃのごく一部が液体１と共に排出される。ここで、第１段目と第２段目で使う液体１と液体２は同一物であるが、第１段目と第２段目では液体１と液体２の間の体積流速比が異なる。そして以上のように、単に第１段目と第２段目を連結するだけで、３成分混合物から各成分を連続的に単離回収できるのである。
次に溶媒交換の例を示すと例えば、ポート５４から試料Ａ，Ｂ，Ｃを液体２に溶けた状態で注入し、ポート５６から第１の液体を注入する。すると、液体１と液体２の間の体積流速比の設定によっては、ポート５７から試料Ａ，Ｂ，Ｃの全量が液体１に溶けた状態で回収出来るので、これを第１段目の注入口４３へ戻してやることで、第１段目で発生した若干の試料無駄を回避することが出来るのである（第２段目で発生する若干の試料無駄回避対策も同様）。なお、ポート５５からは液体２のみが排出される。
【００４８】
図１７は図１６に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図である。図１７（ａ）において、第１回目（第１段目）の分別条件は、試料Ａと試料Ｂ，Ｃを分離するものであるから、Ａの溶出ピークとＢの溶出ピークの中間に分別条件を設定し、第２回目（第２段目）の分別条件は、試料ＢとＣを分離するのであるから、Ｂの溶出ピークとＣの溶出ピークの中間に分別条件を設定する。
尚、もし図１７（ｂ）に示すように、分離システムにおいてミクロミキシング効果が不十分だと、理論段数が低下し、図１７（ａ）のように分別条件を設定することが出来なくなる（溶出容量によりＡ，Ｂ，Ｃを完全に分離することができなくなる）。
【００４９】
図１８は本発明の向流クロマトグラフィー装置の別の実施例を示す説明図である。本実施の形態では、４成分以上からなる多成分混合物から１成分を連続的に単離回収する場合である。本実施の形態では、第１段目において、ポート５８から液体１を注入し、ポート６１から液体２を注入する。また、注入口５９から液体１に溶解した多成分混合物（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・）を注入する。すると、ポート６０から試料Ａ,Ｂの大部分が分離されて液体１と共に回収され、ポート６３からは、試料Ｃ，Ｄ・・・の大部分が分離されて液体２と共に回収される。  また、排出口６２から試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・のごく一部が液体２と共に排出される。
【００５０】
第２段目の向流クロマトグラフィー装置において、第１段目のポート６３から回収された試料Ｃ，Ｄ・・・の大部分と液体２をそのまま注入ポート６４から注入する。一方、ポート６５から液体２を注入し、ポート６８から液体１を注入する。すると、ポート６７から試料Ｄ・・・の大部分が液体２と共に回収され、ポート７０からは試料Ｃの大部分が分離精製されて液体１と共に回収される。また排出口６９から、試料Ｃ，Ｄ・・・のごく一部が液体１と共に排出される。以上のように、単に第１段目と第２段目を連結するだけで、４成分以上からなる多成分混合物から１成分（本例では成分Ｃ）を連続的に単離回収出来るのである。
【００５１】
図１９は図１８に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図である。第１回（第１段目）の分別においては、Ｂの溶出ピークとＣの溶出ピークの中間に分別条件を設定する。また、第２回（第２段目）の分別においては、Ｃの溶出ピークとＤの溶出ピークの中間に分別条件を設定する。
【００５２】
以上のように本実施の形態では、２つの液相を液滴化することなく、集団のまま取り扱うので、無駄な流通抵抗の発生を防止することができる。また、本実施の形態によれば、従来の装置に比べてエネルギー、溶媒の使用量を著しく減少することができる。更に、分離回収する試料の濃度を濃厚な状態で回収できる。また、装置の規模、構成を従来に比べて小さく、且つ単純化することができる。更に、試料の処理量も大量にしかも連続して行うことができる。また、分離能も非常に高いものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の向流クロマトグラフィー法及び向流クロマトグラフィー装置は、両液相とも装置ハードに対して移動させると共に、両液相ともマクロスケールで見ると撹乱などあらゆる乱れの因子が能動的に抑止され、ミクロスケールで見ると撹乱が能動的に促進される準層流であるため、キャリア液間の界面積／キャリア液体積の比を大きくすることができる。また、両キャリア液相内の全ての部分が常に界面から至近距離に配設されている。各キャリア液相内で常にミキシングが行われている。したがって、試料の分離効率を高めることができる。更に、両キャリア液体もキャリーオーバーが皆無である。また、両キャリア液の一括ミキシング操作がなく、両キャリア液の相対的位置関係は、一定である。そのため、静置過程が不要となり、操作全体の効率向上が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る向流クロマトグラフィー法及び装置の連続分離の概念を示す説明図である。
【図２】  本発明に係る向流クロマトグラフィー法及び装置の基本構成を示す分解斜視図である。
【図３】  図２に於けるビーズ（非孔性小球体）パッキングの一部を示す拡大平面図である。
【図４】    （ａ），（ｂ）は微視的空間スケールにおける攪乱促進効果を示す説明図、（ｃ）は巨視的な空間スケールにおける撹乱抑制効果を示す説明図である。
【図５】  半カラム内の第１のカラムと第２のカラムの接合面と平行な、しかし接合面から色々の距離の平面で非孔性小球体を切った様子を示す説明図である。
【図６】  半カラム内の第１のカラムと第２のカラムの接合面と平行な、しかし接合面から色々の距離の平面で非孔性小球体を切った場合の断面の半径の値を示す表である。
【図７】  （ａ），（ｂ），（ｃ）は非孔性小球体の配列により構築された空隙空間を、半カラム内の第１のカラムと第２のカラムの接合面と平行な、しかし接合面から色々の距離の平面に沿って眺めた形状と流体の流れとの関係を示す説明図である。
【図８】  本発明の向流クロマトグラフィー法及び装置の別の実施の形態を示す要部分解斜視図である。
【図９】  （ａ）はビーズ（非孔性小球体）パッキングの一部を示す拡大平面図、（ｂ）はネットセパレータの部分拡大平面図である。
【図１０】  ネットセパレータを介して、互いに混じり合わない液体が接する場合を示す模式図である。
【図１１】  本発明の向流クロマトグラフィー装置の稼動原理を示す説明図である。
【図１２】  同向流クロマトグラフィー装置の実施例を示す説明図である。
【図１３】  同向流クロマトグラフィー装置における分別条件を示す説明図である。
【図１４】  同向流クロマトグラフィー装置の別の実施例を示す説明図である。
【図１５】  図１４に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図である。
【図１６】  同向流クロマトグラフィー装置の別の実施例を示す説明図である。
【図１７】  （ａ）は図１６に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図、（ｂ）は微視的攪乱効果が小さい場合に想定されるシステム性能を示す説明図である。
【図１８】  同向流クロマトグラフィー装置の別の実施例を示す説明図である。
【図１９】  図１８に示す向流クロマトグラフィー装置における分別条件の説明図である。
【図２０】  従来のクロマトグラフィー装置の基本概念を示す説明図である。
【図２１】  Craigの装置の基本原理を示す説明図である。
【図２２】  ネットセパレータを用いた態様における半カラムの基本構造を示す説明図である。
【図２３】  ネットセパレータを用いない態様における全カラム構造の一例を示す説明図である。
【図２４】  （ａ）図２の装置のカラム出入り口に関して別の形状方式を示した側面図（概念図）、（ｂ）立体図である。
【図２５】  ネットセパレータを用いない態様における半カラムの基本スキームであって、軽液は静止の場合を示す説明図である。
【図２６】  ネットセパレータを用いない態様における半カラムの基本スキームであって、重液は静止の場合を示す説明図である。
【図２７】  ネットセパレータを用いない態様において、軽液、重液共に動かす場合の半カラムの運転方式の基本スキームを示す説明図である。
【図２８】  ネットセパレータを用いない態様において、軽液、重液共に動かす場合の半カラムの運転方式の別の基本スキームを示す説明図である。
【図２９】  （ａ）図２の装置のカラム出入り口に関して更に別の形状方式を示した側面図（概念図）、（ｂ）立体図である。
【符号の説明】
１０  連続分離システム
１１  注入ポート
１２  注入ポート
１３  溶媒
１４  出口ポート
１５  出口ポート
１６  非孔性小球体
１７  開口窓
１８  カラム
１９  ポート
２０  ポート
２１  スペーサ
２２  流体
２３  平板
２４  ネットセパレータ（ネット状構造体）
２５  第１の半カラム
２６  第２の半カラム
２７  注入口
２８  ポート
２９  ポート
３０  排出口
３１  ポート
３２  第３の半カラム
３３  ポート
３４  ポート
【図１】
0003924700.tif 000003
【図２】
0003924700.tif 000004
【図３】
0003924700.tif 000005
【図４】
0003924700.tif 000006
【図５】
0003924700.tif 000007
【図６】
0003924700.tif 000008
【図７】
0003924700.tif 000009
【図８】
0003924700.tif 000010
【図９】
0003924700.tif 000011
【図１０】
0003924700.tif 000012
【図１１】
0003924700.tif 000013
【図１２】
0003924700.tif 000014
【図１３】
0003924700.tif 000015
【図１４】
0003924700.tif 000016
【図１５】
0003924700.tif 000017
【図１６】
0003924700.tif 000018
【図１７】
0003924700.tif 000019
【図１８】
0003924700.tif 000020
【図１９】
0003924700.tif 000021
【図２０】
0003924700.tif 000022
【図２１】
0003924700.tif 000023
【図２２】
0003924700.tif 000024
【図２３】
0003924700.tif 000025
【図２４】
0003924700.tif 000026
【図２５】
0003924700.tif 000027
【図２６】
0003924700.tif 000028
【図２７】
0003924700.tif 000029
【図２８】
0003924700.tif 000030
【図２９】
0003924700.tif 000031