JP3278685B2 - Gravity control method and device - Google Patents
Gravity control method and deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、反応容器などの容
器内における重力制御装置に関する。さらに詳しくは、
本発明は、勾配磁場を利用して容器内に存在する物質の
内部に作用する見かけの重力を微小重力環境から過重力
環境にまで変化させうる重力制御方法及び装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gravity control device in a vessel such as a reaction vessel. For more information,
The present invention relates to a gravity control method and apparatus capable of changing an apparent gravity acting inside a substance existing in a container from a microgravity environment to a hypergravity environment using a gradient magnetic field.
【０００２】[0002]
【従来の技術】地上で行われる化学反応や結晶生成など
は、重力場で発生する対流や、浮力などの影響を受ける
ことを免れることはできない。一方、これらの影響の少
ない微小重力場で合成等を行うことによる新素材、新薬
等の開発、研究が注目されている。例えば、生体物質の
巨大分子の結晶化は、通常の重力場においては対流や沈
降によって困難であるが、微小重力環境においては可能
であることが知られている。また、酸素透過性の高いコ
ンタクトレンズの素材や触媒性能の高いゼオライトな
ど、微小重力環境を利用した新素材の研究も行われてい
る。現在、このような微小重力環境を作る手段として
は、周知のようにスペースシャトルの利用があり、スペ
ースシャトルの微小重力環境を利用して種々の実験が行
われているが、その経費は莫大である。さらに、微小重
力環境から通常重力場まで重力を連続的に変化させる装
置は存在しない。また、スペースシャトルの使用の他
に、自由落下するカプセル内が無重力状態になることを
利用した落下塔、パラボリックフライト中の飛行機など
の利用が考えられるが、いずれも非常に大きな設備、装
置と莫大なコストを必要とし、また、微小重力を維持で
きる時間も３０秒程度であるなど、研究開発や、開発し
た素材等の量産化を阻む一因となっている。また、これ
らの方法では重力環境を任意のレベルに変化させること
ができず、目的に応じた重力環境を作り出すのが困難で
ある。このようなことから、一般の研究環境や工場での
生産体制での利用に適した重力制御装置の開発が望まれ
ていた。2. Description of the Related Art Chemical reactions and crystal formation performed on the ground are inevitable to be affected by convection and buoyancy generated in a gravitational field. On the other hand, attention has been paid to the development and research of new materials, new drugs, and the like by performing synthesis and the like in a microgravity field where these influences are small. For example, it is known that crystallization of a macromolecule of a biological material is difficult in a normal gravity field due to convection and sedimentation, but is possible in a microgravity environment. In addition, research is being conducted on new materials utilizing microgravity environment, such as materials for contact lenses with high oxygen permeability and zeolites with high catalytic performance. At present, as a well-known means for creating such a microgravity environment, there is the use of a space shuttle, and various experiments are being performed using the space shuttle's microgravity environment, but the cost is enormous. is there. Furthermore, there is no device for continuously changing gravity from a microgravity environment to a normal gravity field. In addition to the use of the space shuttle, it is also conceivable to use a falling tower, which utilizes the fact that the inside of the free-falling capsule is in a zero-gravity state, an airplane during a parabolic flight, etc. This requires high cost and the time required to maintain microgravity is about 30 seconds, which is one of the factors that hinder research and development and mass production of developed materials and the like. Further, these methods cannot change the gravitational environment to an arbitrary level, and it is difficult to create a gravitational environment according to the purpose. For this reason, there has been a demand for the development of a gravity control device suitable for use in a general research environment or a production system in a factory.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、大きな装置
を必要とせず、一般の研究室や工場において容器内を低
重力環境または過重力環境としうる重力制御方法及び装
置を提供することを目的とする。さらに本発明は、微小
重力から過重力まで、容器内の重力を使用目的に合わせ
て可変とした重力制御方法及び装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a gravity control method and apparatus that does not require a large device and can be used in general laboratories and factories so that the inside of a container can be set in a low-gravity environment or a hypergravity environment. The purpose is to provide. Still another object of the present invention is to provide a gravity control method and apparatus in which the gravity in the container can be varied from microgravity to hypergravity according to the purpose of use.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題に鑑
み鋭意研究した結果、容器内の媒体（液体）に勾配磁場
発生装置を用いて重力と逆方向または同方向に磁気力を
働かせると、媒体中が見かけ上、低重力あるいは過重力
環境となることを見出し、この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）液体媒体からな
る物質を収容する容器と、前記容器内の物質に対して、
磁場による上向きの力を作用させる勾配磁場発生装置を
有してなり、前記勾配磁場発生装置により、容器内の物
質に上向きの磁場による力を作用させ、下向きの重力と
相殺させることにより、物質の内部に低重力環境を作る
ことを特徴とする重力制御装置、（２）液体媒体からな
る物質を収容する容器と、前記容器内の物質に対して、
磁場による下向きの力を作用させる勾配磁場発生装置を
有してなり、前記勾配磁場発生装置により、容器内の物
質に下向きの磁場による力を作用させ、下向きの重力に
加重することにより、物質の内部に過重力環境を作るこ
とを特徴とする重力制御装置、（３）勾配磁場発生装置
において勾配磁場の磁場強度と磁場勾配の積の値を可変
とすることにより容器内の物質に作用する磁気力を調節
することを特徴とする（１）又は（２）項記載の重力制
御装置、及び（４）容器内の液体媒体からなる物質に対
して、磁場による上向き又は下向きの力を、勾配磁場に
より作用させ、下向きの重力と相殺又はその重力と加算
させることにより、低重力又は過重力環境を作ることを
特徴とする重力制御方法を提供するものである。本発明
において、容器内の物質に対して、勾配磁場により上向
き又は下向きの力を作用させ、これを下向きの重力と相
殺させるか、又は下向きの重力に加重することにより、
物質の内部に低重力環境又は過重力環境を作る。なお、
本発明の重力制御装置により作り出される低重力場はい
わゆる微小重力場又は無重力場も含むものとする。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies in view of the above problems, and as a result, it has been found that a magnetic force is applied to a medium (liquid) in a container in a direction opposite to or the same as gravity by using a gradient magnetic field generator. The present inventors have found that the medium in the medium is apparently in a low-gravity or hypergravity environment, and based on this finding, have accomplished the present invention. That is, the present invention is it from (1) a liquid medium
A container for containing the substance, and a substance in the container,
Gradient magnetic field generator that applies upward force by magnetic field
Gravity, characterized in that a low-gravity environment is created inside the substance by applying an upward magnetic field to the substance in the container and canceling the downward gravity by the gradient magnetic field generator. Control device, (2) liquid medium
A container for containing the substance, and a substance in the container,
Gradient magnetic field generator that applies downward force by magnetic field
Gravity , wherein the gradient magnetic field generator applies a force of a downward magnetic field to the substance in the container and applies a downward gravity to create a hypergravity environment inside the substance. A control device, (3) in which the magnetic force acting on the substance in the container is adjusted by changing the value of the product of the magnetic field strength of the gradient magnetic field and the magnetic field gradient in the gradient magnetic field generator (1) or The gravity control device according to (2), and (4) an upward or downward force caused by a magnetic field is applied to a substance composed of a liquid medium in a container by a gradient magnetic field to cancel the downward gravity or the gravity thereof. It is an object of the present invention to provide a gravity control method characterized by creating a low gravity or hypergravity environment by adding. In the present invention, an upward or downward force is applied to a substance in a container by a gradient magnetic field, and this is offset with downward gravity, or by applying downward gravity,
Create a low gravity or hypergravity environment inside the material. In addition,
The low gravity field created by the gravity control device of the present invention includes a so-called microgravity field or a zero gravity field.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】次に本発明の重力制御装置の好ま
しい実施態様を図面に基づき詳細に説明する。図１は本
発明の一実施態様を示す説明図である。図１（ａ）は容
器１内の反磁性の物質２に作用する重力を低減させるた
めの装置の正面図であり、図１（ｂ）は磁石３の形成す
る勾配磁場を示すグラフ〔横軸：磁場強度（Ｈ）、縦
軸：図１（ａ）と同じ位置座標での上下方向の距離
（ｙ）〕である。容器１は、所定の固定、保持手段（図
示しない）により、特定の位置に固定、保持する。図
中、１は物質２を収納した容器、３は容器１に対して磁
場による上向きの力を作用させる磁石であり、一対の磁
極の先端６、６を容器１の下部付近、両側に位置させ
る。図中７は電磁石のコイル、８は直流電源を示す。こ
の場合、図１（ｂ）に示されるように、容器１中の物質
２は上向きに磁場強度が減少する勾配磁場中にある。反
磁性の物質２には単位体積あたり、ＦG ＝ρ×ｇ（ρは
密度、ｇは重力加速度）の重力が、下向きの矢印４の方
向に作用する。これに対し、磁気力ＦH は上向きに矢印
５の方向に作用し、重力を相殺するように働くので、物
質２に作用する力ＦはＦ＝ＦG −ＦH で表され、見かけ
上、重力を減少させることとなる。したがって物質２の
内部には低重力環境が形成される。図２には逆に反磁性
の物質２に過重力をかける重力制御装置の一実施態様を
図１と同様にして示した。図２中、図１と同符号は同じ
ものを示す。図２（ｂ）に示されるように、図２（ａ）
の容器１中の物質２は下向きに磁場強度が減少する勾配
磁場中にあり、このため磁気力ＦH の矢印５の方向は図
１（ａ）とは逆の下向きとなる。よって、図２（ａ）に
おける物質２に作用する力ＦはＦ＝ＦG ＋ＦH で表さ
れ、物質２の内部は見かけ上、重力が増したこととな
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of the gravity control device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view of an apparatus for reducing gravity acting on a diamagnetic substance 2 in a container 1, and FIG. 1B is a graph showing a gradient magnetic field formed by a magnet 3 [horizontal axis]. : Magnetic field strength (H), vertical axis: vertical distance (y) at the same position coordinates as in FIG. 1 (a)]. The container 1 is fixed and held at a specific position by a predetermined fixing and holding means (not shown). In the drawing, reference numeral 1 denotes a container for storing the substance 2, and 3 denotes a magnet for applying an upward force to the container 1 by a magnetic field, and positions the tips 6, 6 of a pair of magnetic poles near the lower portion of the container 1 and on both sides. . In the figure, reference numeral 7 denotes an electromagnet coil, and reference numeral 8 denotes a DC power supply. In this case, as shown in FIG. 1B, the substance 2 in the container 1 is in a gradient magnetic field in which the magnetic field strength decreases upward. Gravity of F G = ρ × g (ρ is density, g is gravitational acceleration) acts on the diamagnetic substance 2 per unit volume in the direction of the downward arrow 4. In contrast, the magnetic force F H acts in the direction of arrow 5 upward, so act to offset the gravitational force F acting on the material 2 is represented by F = F G -F H, apparently, Gravity will be reduced. Therefore, a low gravity environment is formed inside the substance 2. FIG. 2 shows an embodiment of a gravity control device for applying supergravity to the diamagnetic substance 2 similarly to FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. As shown in FIG. 2B, FIG.
Substance 2 in the container 1 is in a gradient magnetic field to reduce the magnetic field strength in the downward direction of the arrow 5 in this order magnetic force F H is the inverse of the downward and FIG. 1 (a). Thus, the force F acting on the material 2 in FIG. 2 (a) is represented by F = F G + F H, apparently internal material 2, so that the gravity increased.
【０００６】以上は容器内の物質２が反磁性の場合であ
るが、物質２が常磁性のときには磁気力ＦH の矢印５の
方向が逆になるので、図１（ａ）では見かけ上、重力が
増し、図２（ａ）では重力が減少した環境が作られる。The above is the case where the substance 2 in the container is diamagnetic, but when the substance 2 is paramagnetic, the direction of the arrow 5 of the magnetic force F H is reversed, so that FIG. The environment where the gravity increases and the gravity decreases in FIG. 2A is created.
【０００７】宇宙空間のスペースシャトルは重力と遠心
力が釣り合っているために落下せず、その中の微小重力
環境は重力を相殺する遠心力によるものであるが、本発
明の重力制御装置においてはこの遠心力の代わりに磁気
力を利用する。まず、この磁気力と勾配磁場について説
明する。一般に単位体積あたりの物質に作用する磁気力
（ＦH ）は物質の体積磁化率（χ）と磁場強度（Ｈ）、
磁場強度の位置座標による微分値である磁場勾配（ｄＨ
／ｄｙ）の積で表わすことができる。 式 ＦH ＝χＨ（ｄＨ／ｄｙ） …… （１） 表１に種々の物質の室温における体積磁化率χの値を示
す。体積磁化率は重力場の密度に相当する物性定数で、
密度とグラム磁化率の積になる。強磁性体をのぞき、大
部分の物質は反磁性、一部は常磁性に分類される。例え
ば、表１の反磁性の液体のχは１０-7のオーダーで負で
あるので、式（１）より、これらの液体に作用する磁気
力は磁場強度が減少する方向である。したがって、この
ような液体に上向きに磁場強度が減少する勾配磁場をか
ければ、磁気力が重力と逆向きに働いて重力を相殺する
ので、低重力（＜１Ｇ）の環境が作られる。逆に下向き
に減少する勾配磁場を形成すれば、重力と同方向の磁気
力が働いて過重力（＞１Ｇ）の環境となる。磁気力はＨ
（ｄＨ／ｄｙ）に比例し、（ｄＨ／ｄｙ）の値は特に制
限はないが、好ましくは３キロガウス／ｃｍ以上であ
る。The space shuttle in outer space does not fall because gravity and centrifugal force are balanced, and the microgravity environment in the space shuttle is due to centrifugal force that cancels gravity. A magnetic force is used instead of the centrifugal force. First, the magnetic force and the gradient magnetic field will be described. Generally, the magnetic force (F H ) acting on a substance per unit volume is expressed by the volume susceptibility (χ) of the substance, the magnetic field strength (H),
The magnetic field gradient (dH
/ Dy). Formula F H = { H (dH / dy) (1) Table 1 shows values of the volume susceptibility of various materials at room temperature. Volume susceptibility is a physical property constant corresponding to the density of the gravitational field,
It is the product of density and gram susceptibility. Except for ferromagnetic substances, most substances are classified as diamagnetic, and some are classified as paramagnetic. For example, since χ of the diamagnetic liquids in Table 1 is negative on the order of 10 −7 , the magnetic force acting on these liquids is in the direction of decreasing magnetic field strength from Equation (1). Therefore, if a gradient magnetic field is applied to such a liquid, the magnetic field acts in a direction opposite to the gravity to cancel the gravity, thereby creating a low gravity (<1 G) environment. Conversely, if a gradient magnetic field that decreases downward is formed, a magnetic force in the same direction as gravity acts to create an environment of hypergravity (> 1 G). Magnetic force is H
It is proportional to (dH / dy), and the value of (dH / dy) is not particularly limited, but is preferably 3 kilogauss / cm or more.
【０００８】[0008]
【表１】 [Table 1]
【０００９】本発明において用いられる容器は、磁場を
遮らない材質のものであれば特に制限はなく、具体的に
は、例えばガラス、プラスチック、真鍮やステンレスの
容器を用いることができる。本発明における勾配磁場
は、永久磁石、電磁石、超伝導マグネット、あるいは２
種類の磁石を組み合わせたハイブリッドマグネットなど
を用いて形成することができ、磁石の種類については、
必要な磁場強度や装置の使用環境、その他目的に応じて
適宜選択することができる。図１（ａ）及び図２（ａ）
ではコイル７に直流電源８より電流を流すことにより磁
場を発生させる、電磁石を利用した場合を示した。磁極
６の間の距離を調整することにより、Ｈ（ｄＨ／ｄｙ）
の値を調整することができる。Ｈ（ｄＨ／ｄｙ）の値は
容器１中に存在する物質２の上下のどの位置でも一定で
あるようにするのが好ましい。電磁石、超伝導マグネッ
トでは電流の量でＨ（ｄＨ／ｄｙ）を連続的に変えられ
るので、容器内の物質にかかる磁気力を調節でき、これ
により物質内部の重力環境を連続的に変えることが可能
である。The container used in the present invention is not particularly limited as long as it is a material that does not block the magnetic field. Specifically, for example, a container made of glass, plastic, brass or stainless steel can be used. The gradient magnetic field in the present invention is a permanent magnet, an electromagnet, a superconducting magnet, or 2
It can be formed using a hybrid magnet that combines different types of magnets.
It can be appropriately selected according to the required magnetic field strength, the use environment of the apparatus, and other purposes. 1 (a) and 2 (a)
Has shown the case where an electromagnet is used to generate a magnetic field by flowing a current from the DC power supply 8 to the coil 7. By adjusting the distance between the magnetic poles 6, H (dH / dy)
Can be adjusted. It is preferable that the value of H (dH / dy) be constant at any position above and below the substance 2 existing in the container 1. In the case of electromagnets and superconducting magnets, H (dH / dy) can be continuously changed by the amount of current, so that the magnetic force applied to the material in the container can be adjusted, thereby continuously changing the gravitational environment inside the material. It is possible.
【００１０】磁場強度Ｈと磁場勾配（ｄＨ／ｄｙ）の値
は、目的とする重力環境の重力の値と容器内の物質の体
積磁化率によって適宜設定されるが、例えば容器内の物
質として純水を用いた場合、水中が無重力になるのは、
式（１）で水の体積磁化率（χ）−０．７２×１０−６
から計算して、Ｈ（ｄＨ／ｄｙ）が約１３６０キロガウ
ス２／ｃｍのときである。そして、０〜１Ｇまで水中の
重力を変化させるには、電流を調整してＨ（ｄＨ／ｄ
ｙ）の値を約１３６０キロガウス２／ｃｍから０まで連
続的に変化させればよい。磁気力が重力と等しい場合、
物質内部は無重力環境になり、スペースシャトル内と同
様に物質は浮遊して、容器は不要となる。なお、本発明
の重力制御装置における低重力環境あるいは過重力環境
とは、周囲の重力環境より低重力あるいは過重力である
ことをいい、地上では通常重力（１Ｇ）より低重力ある
いは過重力になることを意味するが、通常重力を基準と
するものに限らない。また、その低重力あるいは過重力
の程度も、例えば低重力環境の場合を例にとると、無重
力（１００％低重力）にすることは必ずしも必要ではな
く、例えば結晶生成の場合、５％程度低重力化した環境
でも結晶析出に顕著な差を生ずる。本発明を用いて重力
環境を変化させうる、容器中に入れる物質については、
常磁性、反磁性のいずれのものも用いることができ、媒
体として液体をベースとするが、その中に他の液体、固
体、ガスが存在していてもよい。表１に示すようにほと
んどの液体が反磁性であり、本発明装置での重力制御が
可能である。また、常磁性のものとしては、常磁性の塩
の水溶液、液体酸素、液体空気、一部の溶融金属等が挙
げられる。また、容器中の溶液から結晶を生成させるよ
うな場合、共存する溶液と結晶の体積磁化率と密度が各
々異なるので、本発明によって作られる見かけ上の重力
は溶液にかかるものと結晶にかかるものとで差が生じる
ことになるが、溶液、結晶の体積磁化率を各々χＬ、χ
Ｃ、密度を各々ρＬ、ρＣとするとχＬ／χＣ＝ρＬ／
ρＣの関係が成立する場合には溶液と結晶の双方を同じ
低重力場又は過重力場に置くものとして機能させること
ができる。表１に示したように、反磁性物質の質量磁化
率がほぼ一定であることを考慮すると、χＬ／χＣ＝ρ
Ｌ／ρＣの条件は近似的にも成立する場合が多いと考え
られる。The values of the magnetic field strength H and the magnetic field gradient (dH / dy) are appropriately set according to the value of gravity in the target gravitational environment and the volume susceptibility of the substance in the container. When water is used, the water becomes weightless because
In equation (1), the volume susceptibility of water (水 の) −0.72 × 10 −6
Calculated from, H (dH / dy) is the time of about 1360 kilogausses 2 / cm. Then, in order to change the gravity in water from 0 to 1 G, the current is adjusted and H (dH / d
The value of y) may be continuously changed from about 1360 kilogauss 2 / cm to 0. If the magnetic force is equal to gravity,
The inside of the substance becomes a zero gravity environment, and the substance floats as in the space shuttle, and the container becomes unnecessary. The low-gravity environment or hypergravity environment in the gravity control device of the present invention means that the gravity is lower or hypergravity than the surrounding gravity environment, and on the ground, the gravity is lower than normal gravity (1G) or hypergravity. This means that it is not necessarily limited to gravity. Also, the degree of low gravity or hypergravity is not necessarily required to be zero gravity (100% low gravity), for example in the case of a low gravity environment. Even in a gravitational environment, there is a significant difference in crystal precipitation. For substances placed in containers that can change the gravitational environment using the present invention,
Both paramagnetic and diamagnetic materials can be used , and the medium is liquid-based, but other liquids, solids, and gases may be present therein. As shown in Table 1, most liquids are diamagnetic, and gravity control is possible with the apparatus of the present invention. Examples of paramagnetic materials include aqueous solutions of paramagnetic salts, liquid oxygen, liquid air, and some molten metals. Also, when a crystal is generated from a solution in a container, since the volume susceptibility and density of the coexisting solution and the crystal are different from each other, the apparent gravity created by the present invention is applied to the solution and the crystal. And the volume susceptibilities of the solution and the crystal are χ L and χ, respectively.
C , and densities ρ L and ρ C respectively, χ L / χ C = ρ L /
If the relation of [rho C is satisfied it can be made to function as placing both solution and the crystal in the same low-gravity field or over gravitational field. As shown in Table 1, considering that the mass susceptibility of the diamagnetic substance is almost constant, χ L / χ C = ρ
It is considered that the condition of L / ρ C is often satisfied approximately.
【００１１】[0011]
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。 実施例１ 急峻な磁場勾配を発生するように設計した永久磁石（商
品名ネオマックス、住友特殊金属株式会社製）を用い、
図３（ａ）に示すように磁石１３、１４、１５から構成
される永久磁石を設置し、図３（ｂ）のグラフに示すよ
うな勾配磁場を形成した。この磁極間のＡ点に、リゾチ
ーム ４％、ＮａＣｌ ３％、塩酸を加えｐＨ４．６に
調整した反磁性のタンパク質過飽和水溶液１２が０．２
ｍｌの入ったパイレックスガラス製の容器１１を６本配
置した。Ａ点は、図３（ｂ）に示されるとおり上向きに
磁場強度の減少する勾配磁場中にあり、Ａ点近傍のＨ
（ｄＨ／ｄｙ）は約６４キロガウス2/ｃｍであった。式
（１）により水溶液に作用する磁気力は約４６ダイン／
ｃｍ3 となり、重力の約５％に相当する。水溶液にかか
る見かけ上の重力（下向きに作用する力）はＦ＝ＦG −
ＦH から約０．９５Ｇであり、前記式（１）より予想さ
れるとおり、水溶液を低重力環境におくことができた。Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Example 1 Using a permanent magnet (brand name Neomax, manufactured by Sumitomo Special Metals Co., Ltd.) designed to generate a steep magnetic field gradient,
As shown in FIG. 3 (a), permanent magnets composed of magnets 13, 14, 15 were installed, and a gradient magnetic field as shown in the graph of FIG. 3 (b) was formed. At point A between the magnetic poles, a diamagnetic protein supersaturated aqueous solution 12 adjusted to pH 4.6 by adding lysozyme 4%, NaCl 3%, and hydrochloric acid was added at 0.2.
Six Pyrex glass containers 11 containing ml were placed. Point A is in a gradient magnetic field in which the magnetic field strength decreases upward as shown in FIG.
(DH / dy) was about 64 kilogausses 2 / cm. According to equation (1), the magnetic force acting on the aqueous solution is about 46 dynes /
cm 3 , corresponding to about 5% of gravity. The apparent gravity (force acting downward) acting on the aqueous solution is F = F G −
It was about 0.95 G from F H , and as expected from the above formula (1), the aqueous solution could be placed in a low gravity environment.
【００１２】実施例２ 図３（ａ）のＢ点に実施例１と同じ水溶液１２が０．２
ｍｌの入ったパイレックスガラス製の容器１１を６本配
置した。Ｂ点は、図３（ｂ）に示されるとおり下向きに
磁場強度の減少する勾配磁場中にあり、Ｂ点近傍のＨ
（ｄＨ／ｄｙ）は約６４キロガウス2/ｃｍであった。実
施例１と同様に水溶液にかかる見かけ上の重力はＦ＝Ｆ
G ＋ＦH の関係から約１．０５Ｇであり、前記式（１）
より予想されるとおり、水溶液を過重力環境におくこと
ができた。EXAMPLE 2 The same aqueous solution 12 as in Example 1 was added at a point B in FIG.
Six Pyrex glass containers 11 containing ml were placed. Point B is in a gradient magnetic field in which the magnetic field strength decreases downward as shown in FIG.
(DH / dy) was about 64 kilogausses 2 / cm. As in Example 1, the apparent gravity applied to the aqueous solution is F = F
From the relation of G + F H , it is about 1.05 G , and the above equation (1)
As expected, the aqueous solution could be placed in a hypergravity environment.
【００１３】試験例 実施例１、２で低重力場又は過重力場においたタンパク
質過飽和水溶液から２４時間後に析出した結晶数（６本
の容器の合計）をカウントした。比較として、同じ水溶
液が同量入った同じ容器に勾配磁場をかけなかった場合
の２４時間後の結晶数もカウントした。また、勾配磁場
でなく均一の磁場中に置いた水溶液の結晶析出について
も同様の比較を行った。均一磁場は超伝導マグネット
（１００キロガウス）、電磁石（６キロガウス、１２キ
ロガウス）を用いて形成した。結果を表２に示した。表
２中、Ｎｏ．１〜３が水溶液の入った容器を図３（ａ）
のＡ点に配置した場合、Ｎｏ．４及び５がＢ点に配置し
た場合、Ｎｏ．６、７、８がそれぞれ６キロガウス、１
２キロガウス、１００キロガウスの均一磁場中に配置し
た場合の磁場ありと磁場なしとの比較である。Test Example In Examples 1 and 2, the number of crystals (total of 6 vessels) precipitated from a protein supersaturated aqueous solution in a low gravity field or a supergravity field after 24 hours was counted. As a comparison, the number of crystals after 24 hours when no gradient magnetic field was applied to the same container containing the same amount of the same aqueous solution was also counted. A similar comparison was also made for crystal precipitation of an aqueous solution placed in a uniform magnetic field instead of a gradient magnetic field. The uniform magnetic field was formed using a superconducting magnet (100 kilogauss) and an electromagnet (6 kilogauss, 12 kilogauss). The results are shown in Table 2. In Table 2, No. Fig. 3 (a) shows containers 1 to 3 each containing an aqueous solution.
When it is arranged at the point A of No. When Nos. 4 and 5 are arranged at point B, 6, 7, and 8 are 6 kilogauss, 1
This is a comparison between the presence of a magnetic field and the absence of a magnetic field when arranged in a uniform magnetic field of 2 kilogauss or 100 kilogauss.
【００１４】[0014]
【表２】 [Table 2]
【００１５】表２からわかるように、Ｎｏ．１〜３で勾
配磁場をかけた場合の結晶数は、磁場をかけないものに
比べて少なかった。これは勾配磁場中で０．９５Ｇの低
重力環境が形成され、結晶の沈降が抑制されたためと考
えられる。逆に、Ｎｏ．４、５では１．０５Ｇの過重力
の環境が形成され、勾配磁場をかけた場合の結晶数は、
磁場がない場合より増加した。この表２の結果より、本
発明の重力制御装置によって容器内の溶液について重力
環境を制御でき、周囲の重力場と異なる結晶生成環境が
形成されたことがわかる。なお、Ｎｏ．６〜８の均一磁
場をかけた場合の結晶数は、磁場をかけない場合と実質
的に変わらなかった（Ｎｏ．１〜５より結晶数が多くな
っているのは水溶液の量が異なるためである）。均一磁
場中では磁場勾配（ｄＨ／ｄｙ）がゼロで、磁気力が発
生しないためである。この結果より、勾配磁場により重
力環境を制御できることがわかる。As can be seen from Table 2, The number of crystals when a gradient magnetic field was applied in 1-3 was smaller than that when no magnetic field was applied. This is considered to be because a low gravity environment of 0.95 G was formed in the gradient magnetic field, and the sedimentation of the crystal was suppressed. Conversely, no. At 4 and 5, a hypergravity environment of 1.05 G is formed, and the number of crystals when a gradient magnetic field is applied is:
Increased when there was no magnetic field. From the results in Table 2, it can be understood that the gravity environment of the solution in the container can be controlled by the gravity control device of the present invention, and a crystal formation environment different from the surrounding gravity field is formed. In addition, No. The number of crystals when a uniform magnetic field of 6 to 8 was applied was substantially the same as that when no magnetic field was applied (the number of crystals was larger than that of Nos. 1 to 5 because the amount of the aqueous solution was different). is there). This is because the magnetic field gradient (dH / dy) is zero in a uniform magnetic field, and no magnetic force is generated. From this result, it is understood that the gravitational environment can be controlled by the gradient magnetic field.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明の容器内の重力制御装置によれ
ば、容器内の物質に作用する見かけ上の重力を微小重力
から過重力までの任意の重力に制御しうるもので、さら
には容器内の物質中の重力環境を所望の値に連続的に変
えることも可能である。また、落下塔などを用いるのと
異なり、目的の物質を所望の重力場に所定の時間維持す
ることが容易にできる。特に本発明は、対流、沈降の抑
制された、通常の重力場とは異なる低重力の反応場を、
一般的な研究室や工場の環境に低コストで提供でき、新
素材や新薬等の低コストでの開発や量産を可能にすると
いう優れた作用効果を奏する。According to the gravity control apparatus in a container of the present invention, the apparent gravity acting on the substance in the container can be controlled to any gravity from microgravity to hypergravity. It is also possible to continuously change the gravitational environment in the material inside to a desired value. Also, unlike using a falling tower or the like, the target substance can be easily maintained in a desired gravitational field for a predetermined time. In particular, the present invention is a convection, sedimentation suppressed, low gravity reaction field different from the normal gravity field,
It can be provided to general laboratory and factory environments at low cost, and has an excellent effect of enabling low-cost development and mass production of new materials and new drugs.
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施態様を示す説明図
であり、図１（ｂ）は図１（ａ）で形成されている磁場
の強度と上下方向の位置座標との関係を示すグラフであ
る。FIG. 1A is an explanatory view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a graph showing the relationship between the strength of a magnetic field formed in FIG. It is a graph which shows a relationship.
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施態様を示す説明図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）で形成されている磁場
の強度と上下方向の位置座標との関係を示すグラフであ
る。FIG. 2A is an explanatory view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a graph showing the relationship between the strength of the magnetic field formed in FIG. It is a graph which shows a relationship.
【図３】図３（ａ）は実施例１、２における磁石と容器
の配置位置を示す説明図であり、図３（ｂ）は図３
（ａ）で形成されている磁場の強度と上下方向の位置座
標との関係を示すグラフである。FIG. 3A is an explanatory view showing an arrangement position of a magnet and a container in Examples 1 and 2, and FIG.
6 is a graph showing the relationship between the strength of the magnetic field formed in (a) and the position coordinates in the vertical direction.
１ 容器 ２ 反磁性の物質 ３ 磁石 ４ 重力の大きさと作用する方向を示す矢印 ５ 磁気力の大きさと作用する方向を示す矢印 １１ 容器 １２ 反磁性のタンパク質過飽和水溶液 １３、１４、１５ 磁石 Reference Signs List 1 container 2 diamagnetic substance 3 magnet 4 arrow indicating magnitude of gravity and acting direction 5 arrow indicating magnitude of magnetic force and acting direction 11 container 12 diamagnetic protein supersaturated aqueous solution 13, 14, 15 magnet
Claims (4)
と、前記容器内の物質に対して、上向きの磁気力を作用
させる勾配磁場発生装置を有してなり、前記勾配磁場発
生装置により、容器内の物質に上向きの磁気力を作用さ
せ、下向きの重力と相殺させることにより、物質の内部
に低重力環境を作ることを特徴とする重力制御装置。[1 claim: a container containing a substance consisting of a liquid medium, relative to material in the container, it has a gradient magnetic field generator for applying a magnetic force of the upper direction, by the gradient magnetic field generating device, A gravity control device characterized by creating a low-gravity environment inside a substance by applying an upward magnetic force to the substance in the container to counteract the downward gravity.
と、前記容器内の物質に対して、下向きの磁気力を作用
させる勾配磁場発生装置を有してなり、前記勾配磁場発
生装置により、容器内の物質に下向きの磁気力を作用さ
せ、下向きの重力に加重することにより、物質の内部に
過重力環境を作ることを特徴とする重力制御装置。2. A container containing a substance consisting of a liquid medium, relative to material in the container, it has a gradient magnetic field generator for applying a magnetic force of the lower facing, by the gradient magnetic field generating device, A gravity control device characterized by creating a hypergravity environment inside a substance by applying a downward magnetic force to a substance in a container and applying a downward gravity to the substance.
場強度と磁場勾配の積の値を可変とすることにより容器
内の物質に作用する磁気力を調節することを特徴とする
請求項１又は２記載の重力制御装置。3. A magnetic field generating apparatus, wherein a magnetic force acting on a substance in a container is adjusted by changing a value of a product of a magnetic field strength and a magnetic field gradient of the gradient magnetic field. The gravity control device as described.
て、上向き又は下向きの磁気力を、勾配磁場により作用
させ、下向きの重力と相殺又はその重力と加算させるこ
とにより、低重力又は過重力環境を作ることを特徴とす
る重力制御方法。Against 4. of liquid medium in the vessel material, the upper direction or the downward magnetic force, it is exerted by the gradient magnetic field, by adding a downward gravity offset or its gravity, low gravity or over A gravity control method characterized by creating a gravity environment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35232796A JP3278685B2 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Gravity control method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35232796A JP3278685B2 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Gravity control method and device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172825A JPH10172825A (en) | 1998-06-26 |
| JP3278685B2 true JP3278685B2 (en) | 2002-04-30 |
Family
ID=18423304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35232796A Expired - Lifetime JP3278685B2 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Gravity control method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278685B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3532888B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-05-31 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Strong magnetic field generator |
| JP4910121B2 (en) * | 2002-08-16 | 2012-04-04 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Partial suppression of convection |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP35232796A patent/JP3278685B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10172825A (en) | 1998-06-26 |
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