JPH10500058A

JPH10500058A - 化学変性した固相抽出粒子およびそれを含む製品

Info

Publication number: JPH10500058A
Application number: JP7528946A
Authority: JP
Inventors: エス．フリッツ，ジェームス; ジェイ．ドゥモント，フィリップ; エフ．ハーゲン，ドナルド; ジー．マーケル，クレイグ; ダブリュ．シュミット，ルーザー
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリングカンパニー
Priority date: 1994-05-05
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1998-01-06
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: CA2189553C; EP0758261B1; WO1995030467A1; AU2198395A; US5616407A; DE69504327D1; CA2189553A1; JP3899380B2; DE69504327T2; EP0758261A1; US5618438A

Abstract

(57)【要約】巨孔性の官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子は、共有結合した少なくとも１種のイオン性官能基を含み、前記官能化粒子はアナライトに対して収着能を有し、前記官能基はポリ（スチレンジビニルベンゼン）１ｇに対して０．１〜２．５ミリ当量の範囲で存在する。官能化粒子は固相抽出用途のために、充填したカラム、または、不織布ウェブ中に網目状に絡めて使用されることができる。

Description

【発明の詳細な説明】化学変性した固相抽出粒子およびそれを含む製品発明の分野本発明は、固相抽出（ＳＰＥ）法のために有用な粒子に関し、前記粒子は収着特性を最適化するように制御された条件下で部分的に化学変性されたものである。別の態様において、本発明の粒子を製造し、そして充填コラム中および複合シート状製品中で粒子を使用する方法が開示される。発明の背景水および他の流体からアナライトを分離するための従来の方法は、液／液抽出（ＬＬＥ）法を使用し、ここで、アナライトは、水性相から不混和性抽出液体相に優先的に分配される。ＬＬＥによる特定のアナライトの抽出の効率および選択性は、使用される２種の液体の間のアナライトの分配係数による。最近、イオン交換、キレート化、共有結合の生成、サイズ排除、収着および他の機構によってアナライトと相互作用して結合し、そして流体からアナライトを除去することができる固体粒子相を使用する、固相抽出（ＳＰＥ）法は開発されてきた。ＳＰＥ法はAnalytica Chimica Acta，236，157〜164(1990)およびLC/GC ，9:5，332 〜3 37(1991)に記載されている。C₁₈（オクタデシル）基およびスルホン酸官能基が、「ブレンドされた」混合形態の樹脂よりも近接している、共重合された混合形態の樹脂を使用する混合形態のSPE の応用は、J．Chrom．629 (1993)11〜21に報告されている。特定のアナライトの分離を行うために選択されるSPE 粒子のタイプは、無機物、有機物で被覆された無機物、有機官能基を共有結合して含む無機物、高分子有機樹脂およびそれらの誘導体であることができる。米国特許第4,895,662 号は、膨潤状態で後架橋され、そして廃棄エフルエントとの接触前に親水性基で官能化されている巨視吸着性樹脂を使用した、ウッドパルプからの水性エフルエントの精製のための方法を記載している。米国特許第5,104,545 号および第5,135,656 号は、Rohm and Haas Co.，Phila delphia，PA のXAD-16（商標）のような非イオン性巨視網目状吸着性樹脂を使用した、油田の水から水溶性金属塩を除去するための方法を記載している。米国特許第5,071,565 号および第5,230,806 号は、イオン交換以外の吸着により有機物を吸収する中性の官能化樹脂を記載しており、そして、ポリ（スチレンジビニルベンゼン）の量に対する官能基の量は重要でないことを教示している。それらは、アニオンまたはカチオン樹脂は存在している所望されない材料を吸収しうるので、官能基は中性であるべきであると教示している。フェノールのＳＰＥのためのこれらの樹脂の使用はJ.S.Fritz らにより、J．Chrom．641（1993）5 7 〜61に報告された。米国特許第5,114,591 号は、様々な度合いでイオン交換活性を提供し、そして、また、中性分子を吸着する官能基を有する、塗料ブースの排水の有機材料の含有分を下げるためのイオン交換樹脂を記載している。米国特許第5,236,596 号は、非イオン性巨視網目状ポリマー樹脂を使用した、石油排水ストリームから、少なくとも１個のカルボキシレート基を含む特定の毒物を除去するための方法尾を記載している。米国特許第4,537,683 号は、凝集塊の形態で、アニオン交換粒子のみ、またはカチオン交換粒子と組み合わされたアニオン交換粒子を記載している。イオン官能基のレベルはトリハロメタン前駆体を除去する粒子の能力に対してわずかな影響しか及ぼさないことが報告されている。米国特許第5,279,742 号は、粒子を充填したPTFEマトリックスシート形態中で収着性粒子を使用した固相抽出媒体および方法を記載しており、ここで、同一または異なる組成のディスクは分離を行うために重ねられることができる。ＳＰＥのために有用な粒子であるための主要な基準は、粒子が注目のアナライトを保持するために十分な収着能を有することである。収着性粒子による特定のアナライトの保持性能は、「容量ファクター(k')」として数量的に表記される。 “Contemporary Practice of Chromatography”，C.F.Poole およびS.A.Schuet te，Elsevier，New York，NY(1984)pp2〜6を参照されたい。 J.J Sun およびJ.S.Fritz はJ．Chrom．522(1990)95〜105 は高い性能の液体クロマトグラフ用途のためのアナライト容量ファクター(k')を上げるためのポリマー樹脂の化学変性を記載している。本発明の要旨端的には、本発明はイオン（カチオンまたはアニオン）官能基が共有結合して含まれる官能化巨孔性ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子であって、前記官能化粒子がアナライトに対して収着能を有し、前記官能基が官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）１g当たりに0.1 〜2.5 ミリ当量の範囲の濃度で存在するものを提供する。好ましくは、官能化粒子は、存在する官能（即ち、置換された）基のレベルによる、所定のアナライトの保持能の最大範囲を示す。好ましくは、アナライトは、イオン交換濃度の範囲外の量で存在する同様の官能化粒子の同アナライトの容量ファクター(k')がより低い値であるのと比較して、特定の交換濃度範囲において、官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子を使用して、容量ファクター(k')の最大値を示す。驚くべきことに、保持能の最大値は官能基の最大可能濃度と一致しない。粒子は、カラム中に充填したときおよび繊維膜中に導入されたときの両方で固相抽出用途において有用である。別の態様において、上記で規定したイオン交換濃度範囲でカチオンまたはアニオン官能基を含む本発明の官能化粒子は、規定したイオン交換範囲外の官能基を含む官能化粒子と比較して、液体に対して、好ましくは水性液体に対して優れた湿潤性を示す。水性液体は、所望により少なくとも１種の混和性有機液体および無機種と混合された水を含む。更なる態様において、本発明の固相抽出粒子はカラムまたは床に充填されることができるか、または、多孔質繊維膜中に導入されてシートの形態での多孔質媒体を提供することができ、そして１層または多層のこのような媒体は分離技術における用途において有用であることができる。更に別の態様において、本発明は、官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子により収着されようとするアナライトの容量ファクター(k')が最大化される、収着性を最適化する方法を提供し、この方法は、ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子は、官能化ポリマー1g当たりに0.1 〜2.5 ミリ当量の範囲のカチオンまたはアニオン官能基のイオン交換濃度範囲で共有結合されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子を提供する工程を含む。アナライトは、規定した濃度範囲外の同様の官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）の同アナライトの(k')と比較して、特定の濃度範囲で官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）に最大の容量ファクター(k')を示す。別の態様において、本発明は、本発明の官能化粒子にアナライトを結合させるために十分な時間および温度で、官能化粒子をアナライトと接触させることにより、溶液から濃縮された形態でアナライトを除去するための方法に関する。この方法の更なる工程において、本発明は、官能化粒子から濃縮された形態でアナライトを除去することにより、好ましくはアナライトを適切な溶剤により溶出させることにより、官能化粒子を再生することに関する。官能化粒子は巨孔性ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子から調製され、それは市販されており（例えば、米国特許第4,501,826 号、第4,382,124 号、4,29 7,220 号、第4,256,840 号および第4,224,415 号を参照されたい。）そして官能化は当業界で公知の方法により達成される。収着性粒子の制御されたレベルの化学変性（官能化）は、固相抽出において使用される粒子の最適なアナライト保持能および最適な湿潤能を提供することができる。本明細書中において、「アナライト」とは、単離される分子種を意味し; 「容量ファクター」(k')とは、収着粒子（固定相）による特定のアナライトの保持特性の数値測定値を意味する。アナライトが移動相で費やす時間に対する固定相において費やす時間の比として規定され、等式1 において表される。等式1 ：k'=(t_r-t_m)/ t_m 式中、t_rはカラム内でのアナライト保持時間であり、そして t_mは無駄時間または保持されていない種がカラムを通過する時間であり;(k')は収着性粒子の粒径、表面積または化学官能性および移動相の組成とともに変化する。「誘導化度」、「イオン交換容量」または「容量」は相互に互換的に使用され ; ポリ（スチレンジビニルベンゼン）の「誘導体」、または「誘導化」または「官能化」ポリ（スチレンジビニルベンゼン）とは、プロトンを受容しまたはプロトンを供与し、電子を受容しまたは電子を供与し、または、電子を共有する、少なくとも１個の官能基を共有結合して有するポリ（スチレンジビニルベンゼン）を意味し; 「親水性」とは、水を引きつけ、吸着しまたは吸収するための親和性を有することを意味し; 好ましくは0.5 以上の表面極性を有することを意味し; 「疎水性」とは、水を忌避し、または吸着または吸収しないための親和性の欠如を意味し; 好ましくは、例えば、0.1 〜0.5 未満の範囲の低い表面極性を有することを意味し; 「巨孔性樹脂」とは、溶液が拡散することができるチャンネルにより貫通された高度に架橋されたポリマー粒子のクラスの部材を意味し; しばしばイオン交換樹脂として使用される。50オングストロームより小さい孔は微孔と呼ばれ、50〜 200 オングストロームの孔は中孔と呼ばれ、そして200 オングストロームより大きな孔は巨孔と呼ばれ; 「無極性化合物」とは、永久電気双極子モーメントを有しない分子を意味し; 「標準相系」とは、分子種の分離を行うために、より低い極性の移動相とともにより高い極性の固定相を使用する方法を意味し; 「粒子」とは、0.1 −150 μm の範囲、好ましくは1 〜30μm の範囲、およびより好ましくは5 〜20μm の範囲の平均径を有する、規則的なまたは不規則な形状の粒子を意味し; 0.8 〜4.0mm の範囲の長さおよび 1 〜20μm を下回る範囲の平均径を有するポリマー繊維パルプも含まれ; 「極性化合物」とは、極性の共有結合を含む分子を意味し; 溶解したときにイオン化することができ; 極性化合物は無機酸、塩基および塩を含み; 「逆相系」とは、分子種の分離を行うために、より高い極性の移動相とともにより低い極性の固定相を使用する方法を意味し; 「固相抽出」（ＳＰＥ）とは、収着、イオン交換、キレート化、サイズ排除（分子濾過）、親和性、イオン対化、等の機構により、気体および液体のような流体相から分子種を単離するために固体相を使用する方法を意味し; 「収着性」または「収着」とは、吸収または吸着のいずれかにより、吸収しそして保持することができることを意味し、「湿潤（化）性」とは、液体と接触したときに固体表面が濡れることができる能力を意味し；即ち、液体が表面上に広がることができるように液体の表面張力が低下していることを意味する。「湿潤化」とは、表面により高い極性を提供し、水のような高い表面張力の流体にアクセス可能にするための、有機溶剤による、通常にメタノールによる疎水性粒子または媒体の処理を意味する。従来技術で遭遇する1 つの問題は、水中の疎水性アナライトのＳＰＥのために使用される、疎水性収着性粒子を充填したカラムまたは粒子充填したウェブ複合材中において、疎水性収着性粒子はメタノールのような溶剤による事前「湿潤化」工程を必要とする。疎水性粒子または複合材の低い表面エネルギーにより、高い表面張力の水溶液が高表面積の収着性粒子内部孔に十分なアクセスを不可能にするから、湿潤化は必要である。これらの粒子および複合材の湿潤性および親水性を上げるために多くの試みが評価されてきた。湿潤化の問題をなくし、または減らすための１つの試みは、ポリテトラフルオロエチレンポリマー（ＰＴＦＥ）または他の疎水性フィブリルおよび様々な収着性粒子を含む複合材シート製品に、微結晶セルロース繊維のような親水性補助剤を添加することであることができ、米国特許第4,810,381 号に記載されている。この試みは複合材全体の親水性を上げるが、閉じ込められた収着性粒子の内部孔の湿潤化を行わない。親水性基の分子内導入、例えば、本発明の巨孔性ポリ（スチレンジビニルベンゼン）樹脂粒子への導入は外部表面および内部孔表面の両方に「自己湿潤性」を提供する。本発明により教示される、ポリ（スチレンジビニルベンゼン）のイオン（カチオンまたはアニオン）化学変性のレベルの制御が分離に最適な容量ファクター(k ')を提供することができることを開示している先行技術は、我々の知るところでは存在しない。疎水性粒子を親水性基によって特定の濃度レベルで官能化することが、非イオン性の中性のアナライトに関して特に最適なＳＰＥ特性を付与することを示唆している先行技術の証跡は存在しない。実際、当業者は官能化されるほど良好であると直感で信じているであろう。驚くべきことに、本発明は、完全までいかない官能化／濃度で改良された分離が実現されることを示す。親水性基による置換が粒子の湿潤性を改良すると当業界において評価されているが、最適な湿潤性およびアナライト容量ファクター(k')を提供するための親水性基の濃度を制御することは当該技術分野における進歩である。図面の簡単な説明図1 はスルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）樹脂のフェノールの容量ファクター(k') 対イオン交換容量の４種のプロットである。本発明の好ましい態様の詳細な説明本発明の官能化粒子はポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子から調製されることができる。特に好ましい粒子は以下の通りである。官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子は、カチオンまたはアニオン交換粒子であることができる。強いカチオン交換材料は、例えば、アニオンである強酸スルホネート基(HSO₃)基により官能化された粒子を含み、弱いカチオン交換材料は、例えば、アニオンであるカルボキシレート(COOH)基により官能化された粒子を含む。他の官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子は強いアニオン交換材料であることができ、それは、例えば、各R が独立にC₁〜C₄アルキル基であることができる第四級アンモニウム基N⁺(R)₃により官能化された塩基性粒子を含む。弱いアニオン交換材料は、各R¹が独立に水素またはC₁〜C₄アルキル若しくはアルカノール基であることができるアミノ化された基N(R¹)₂を含む。代表的な N(R¹)₂基は、NH₂、N(C₂H₅)₂、N(CH₃)₂およびN(C₂H₄OH)₂を含み、その全てはカチオン性である。好ましい態様において、本発明は、樹脂の芳香環のオルトおよびパラ位の少なくとも１つに最適レベルのスルホン酸基を付加することにより官能化（即ち、化学変性）されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子に関する。官能基による環置換は有機化学の既知の法則によって起こる。例えば、Carl．R．Noller，“T extbook of Organic Chemistry”W.B.Saunders Company，Philadelphia，PA(195 1)pp.331〜351 を参照されたい。官能化粒子は塩基性粒子を氷酢酸と混合し、そしてその後、濃硫酸と反応させることにより調製されることができる。反応は、所望の程度のスルホン化が達成したときに水でクエンチされることができる。この方法の詳細は、下記の例１に開示される。官能化ポリマー1g当たりに0.1 〜2.5 ミリ当量のイオン交換濃度範囲、好ましくは0.15〜2.0 、より好ましくは0.2 〜1.1 当量/g、そして最も好ましくは0.3 〜0.9 ミリ当量未満/g、更により好ましくは0.3 〜0.8 ミリ当量/g、極めて最も好ましくは0.3 〜0.6 ミリ当量/gの共有結合したイオン官能基による粒子の官能化は、固相抽出の極性若しくは半極性アナライトの最大保持能を提供することが判った。 1 つの態様において、粒子の湿潤性を改良するスルホン化化学変性レベルの範囲は、図1 に示すように、0.6 ミリ当量/gの最適レベルまではアナライト容量ファクター(k')の改良と一致するが、更にスルホネート基の置換レベルを上げると、アナライト容量ファクターの数値が低下した。この範囲の官能化は、また、粒子の湿潤性の最適化をも提供する。ＳＰＥにおいて、スルホネートで官能化した粒子は湿潤剤の非存在下で有効であることができる。第二の態様において、カルボキシレート官能性ポリ（スチレンジビニルベンゼン）は固相抽出での使用のために調製されることができる。１つの態様において、ポリ（スチレンジビニルベンゼン）樹脂粒子はカルボキシレート官能基を形成するための芳香族ビニルまたは芳香族アルキル基のような側基の酸化により化学変性されうる。このような酸化は、カルボキシレート基への転化のレベルを制御するような量で、例えば、塩素酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、または希硝酸のような酸化剤を使用して、当業界において知られているように行われることができる。例えば、Lee，Donald G.，“The oxidation of organic compounds by permanganate ion and hexavalent chromium"，Open Court Publishing Com pany: La Salle，IL，1980，p.43 〜64、およびJ．March，“Advanced Organic Chemistry 第三版"，Wiley-Interscience: New York，1985 を参照されたい。第二の方法において、カルボキシレート官能基のレベルの変更は、スチレン、ジビニルベンゼンおよびメタクリル酸のような適切なカルボン酸官能性モノマーの共重合により行われうる。この第二の方法は、R．Kuninによる“Ion Exchan ge Resins”、第二版，Wiley: New York，(1958)，p.87 、およびMeitznerらの米国特許第4,256,840 号に記載されている。中位の水溶性である特定のアナライト分子を吸収することができる有機樹脂の能力は、粒子の親水性/疎水性に直接的に関係しうる。好ましい態様において、ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子の疎水性はSO₃ ^-置換が行われるほど増加するが、約0.6 ミリ当量/グラムを越えるスルホン化は容量ファクター(k')を低下させるので、容量ファクター(k')に対する影響は驚くべきことである。先行技術における容量ファクター(k')の最適化は様々な官能化粒子で選択する必要があった。本発明は、特定の官能基の適切なレベルで粒子の官能化を制御することによる、所定の粒子の収着性の変性を教示する。粒状材料は、球形であっても、規則的な形状であってもまたは不規則な形状であってもよい。本発明において有用であると認められた粒子材料は、0.1 〜約15 0 μm 、好ましくは0.1 〜100 μm 、より好ましくは1 〜100 μm 、そして最も好ましくは5 〜20μm の範囲の平均粒径を有する。広い範囲にわたる２以上の粒径範囲を有する粒子材料を使用することは特定の例において有利であることが認められた。例として、固相抽出能力を有する0.1 〜30μm の範囲の平均粒径は、特性変性剤として作用する1 〜150 μm の範囲の平均径を有する粒子と組み合わされて使用されることができる。より大きな粒子（例えば、40〜150 μm 、更には産業用途で4mm 以上まで）は充填カラムおよび特定の不織布ウェブのために特に望ましい。上記のように、１種以上の官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子は本発明のカラムおよび膜において有用であることができる。官能化粒子はどんな比率でも事前混合されることができ; 本発明の合計の官能化粒子は、粒子合計の20 重量% を越えて100 重量% の量で存在し、好ましくは35〜100 重量% 、より好ましくは50〜100 重量% の有機ポリマー粒子、最も好ましくは90〜100 重量% の本発明の誘導化有機ポリマー粒子であり、そして0 〜80重量% が他のいずれかのＳＰＥ粒子、好ましくは0 〜50重量% 、そしてより好ましくは0 〜50重量% 、そして最も好ましくは0 〜10重量% が他のＳＰＥ粒子である。他のＳＰＥ粒子は多孔性の有機物被覆されたまたは被覆されていない粒子、および多孔性の有機ポリマー粒子を含み、それは官能化されていてもまたは官能化されていなくてもよい。別の態様において、本発明は改良されたＳＰＥ複合材構造体およびそのための方法を提供し、複合材構造体は、好ましくは、不織布繊維から作られた繊維マトリックス全体に均質に分散した本発明の収着性粒子を含む均質多孔性複合材シートである。このような構造体中で、殆ど全ての粒子は、互いに分離されており、そして粒子を制止するマトリックス繊維中に閉じ込められている。本発明の好ましいシートは125 〜10,000μｍの範囲の厚さを有する。繊維マトリックスに対する合計の粒子の比は、重量比で、40:1〜4:1 、好ましくは19:1〜4:1 の範囲である。本発明の粒子充填した複合材製品において、変性剤および補助剤は特性の更なる改良または変更を行うために繊維媒体中の主要な粒子材料に有利に添加されることができる。例えば、変性剤粒子は変性剤および加工助剤として作用するための低表面積のガラスビーズのような不活性材料を含むことができる。着色性または蛍光粒子は、分離されるべき試料成分を可視化するのを補助するために低いレベル（粒子の１０重量% 以下）で添加されることができる。試料成分の化学活性または酸度を示す化学活性粒子は診断の目的で有用であることができる。本発明の粒子が粒子を充填した繊維製品、好ましくはミクロ繊維製品中に導入されるときには、この製品は、20〜80体積% の繊維および粒子、好ましくは40〜 60体積% の繊維および粒子、および、80〜20体積% の空気、好ましくは60〜40体積% の空気を含む。本発明の粒子を導入させるのに有用な繊維マトリックスは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンまたはポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリアラミド(例えば、Kevlar（商標），DuPont)、ナイロン6 およびナイロン 66のようなポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリアクリロニトリル(Cyanamid，Wayne，NJ)を含めた不織布ポリマーウェブのような不織布ウェブ、および、ガラス繊維ウェブおよびセラミック繊維ウェブのような他の不織布ウェブを含む。 PTFEは本発明の誘導化粒子のための特に有用なフィブリル化マトリックスを提供する。複合材製品は、例えば、米国特許第4,810,381 号、第4,985,296 号、第 5,071,061 号、第5,279,743 号および第4,985,296 号のいずれかにより開示された方法により調製されることができる。本発明の粒子を導入するために有用な他のウェブは、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブまたはエアレイドウェブ、ブローンファイバーウェブのような不織布マクロ繊維ウェブおよびミクロ繊維ウェブを含む。このようなウェブの製造および使用は米国特許第5,328,758 号に記載されている。ウェブのプレス加工および融着は一般に本発明の製品においては必要ない。ガラス繊維ウェブまたはセラミック繊維ウェブも有用であることができる。本発明の粒子含有繊維ウェブは、本発明の複合材製品が更なる分析のために、例えば、高解像カラムクロマトグラフィーにより、特定の材料の予備濃縮および単離のために使用される第一の態様において有用であることができる。当業界においてよく知られており、そして一般に固相抽出と呼ばれているこの態様において、溶剤および試料の流れはシートの表面に対して約90°の角度で導入される。これらは従来の構成であり、そして分離パス長さはシートの厚さに等しい。パス長さは、同一または異なる組成であることができる追加の層（媒体）により増加されることができるが、個々の層は互いに密着して結合されている必要はない。この態様は、 1段階または多段階吸着- 脱着分離のために有効である。この態様は、標準相または逆相モードにおいて収着性イオン交換粒子を使用して有効である。製品は、複合材中の活性粒子上に注目のアナライトを強く吸着し、そして望ましくない成分は第一溶離液とともに洗い流される。逆に、望ましくない成分は、強く結合され、そしてアナライトは第一溶離液とともに洗い出される。その後、より有効な溶離溶剤を使用して、所望の成分を粒子から脱離し、より濃厚で一体の形態で回収することができる。本発明の複合材抽出製品は様々なサイズおよび形状であることができる。好ましくは、製品はシート状材料であることができ、例えば、ディスクまたはストリップの形態であることができる。本発明は、極性、半極性および無極性の有機汚染物を流体（気体または液体）から単離するのに有用である固相抽出（ＳＰＥ）ディスク／シート複合材材料および方法を開示する。製品は、単独の自立シートとして、またはスタックを形成するためのシートのとの組み合わせで、または、支持体、例えば、ガラス、紙、金属またはポリマーに付着した複合膜として使用されることができる。製品は好ましくは極性および半極性のアナライトにとって好ましい。特に、爆薬、フェノール化合物および有機酸の残留物は固体物、空気および水の共通の汚染物であることができ、そしてそれらは、本発明の教示を使用して、有効に除去され、濃縮され、または単離されることができる。単離は分析規模または大規模の用途で行われることができる。無極性、即ち、最小の双極子モーメントのアナライトは、疎水性であり、そして通常、Ｃ₁₈が結合したシリカおよびポリ（スチレンジビニルベンゼン）のような中性巨孔性樹脂のような疎水性収着性粒子では高い容量ファクター(k')を示す。本発明の官能化粒子を使用すると、これらの無極性アナライトは、極性および半極性アナライトで認められる(k')の増加と比較して、(k')値の実質的な増加を示すことは期待されない。湿潤化された孔へのアクセスから得られる表面積が増加するので、容量ファクター(k')のある程度の上昇は起こりうる。本発明の官能化粒子により収着されうる代表的な極性および半極性化合物（アナライト）は、1,3,5,7-テトラニトロ-1,3,5,7- テトラアザシクロオクタン(HMX )のような爆薬、ジニトロトルエンのような爆薬不純物、および、フェノール化合物、例えば、フェノール、2-クロロフェノール、4-クロロフェノール、o-またはp-クレゾール、2-または4-ニトロフェノール、4,6-ジニトロ-o- クレゾール、 2,4-ジニトロフェノール、2,4-ジメルフェノール、4-クロロ-3-メチルフェノール、2-メチル-4,6-ジニトロフェノール、ペンタクロロフェノール、2,4-ジクロロフェノール、2,4,5-トリクロロフェノール、2,4,6-トリクロロフェノールおよびカテコールを含み、それらは水中の汚染物であり、そして環境上の問題になっている。水性液体から回収されうる、一般に半極性化合物と考えられている代表的な殺虫剤は、アトラジン、アラクロールおよびジアジノンを含む。一般に半極性と考えられている代表的な薬物は、d-アンフェタミン、メタムフェタミン、サリシレート、イブプロフェン、ブタルビタル、アセトアミノフェン、アモバルビタル、ペントバルビタル、セコバルビタル、グルテチミド、フェンシクリジン(PCP)、フェノバルビタル、ナプロキシン、メタドン、メタクアロン、プロポキシフェン、コカイン、イミプラミン、デシプラミン、フェニトイン、コデイン、モルフィンおよびフルラゼパムを含む。エチルピルベートおよびブタンジオンのような中性アナライトは本発明の濃度範囲に入る最大の容量ファクターを示す。これらの化合物はEPA 法608 、625 等に記載されている液体/液体抽出（ＬＬＥ）を使用して水から一般に抽出される。抽出溶剤の使用、抽出時間および環境上の危険を減らし、または無くすために、液体／液体抽出（ＬＬＥ）法を固相抽出（ＳＰＥ）材料および方法で置き換えることは非常に望ましい。本発明のこの態様は、コラム粒子および膜の複合技術を使用して、時間およびコストを大きく削減し、従来法の欠点を克服する手段を提供することを開示する。組み合わせの汚染物を抽出するには、個々の汚染物にとっての最適な抽出または反応効率を各々有するように選ばれた１種以上の粒子の積重ねディクス（例えば、２〜５層以上）を使用することが有利であることが認められた。溶離溶剤の選択は汚染物および抽出粒子による。本発明は、フロースルーまたは濾過モードでの液体または気体からの無機物および有機物の抽出において有用である。本発明は、環境汚染物の水試料の試験のときのように、分析規模で使用されることができる。本発明は液体または気体源から汚染物またはアナライトを改善除去するときのように、大規模で使用されることができる。使用後に、製品は、収着した材料を収着剤から除去することができる液体を使用して、収着した汚染物を製品から単純に溶離することにより再生されうる。収着したアナライトの溶離または熱または超臨界流体置換も使用されうる。本発明の充填カラムおよび複合材製品に充填されることができる粒子は、様々な分離に用途を有し、ここで、粒子材料は、サイズ制御濾過または立体排除に有用なものであり、特定の成分の単純な１段階工程または多段階工程の収着／脱着分離に有用なものであり、収着性粒子は化学または生化学分離を行う用途に有用なものであり、カチオンおよびアニオンのイオン交換転化のために有用なものであり、材料の精製に有用なものであり、クロマトグラフ分離並びに自由流れおよび強制流れの両方のモードでの分析に有用なものであり、疎水性逆相および標準相クロマトグラフに有用なものであり、これらの全ての方法は当業者に知られている。本発明の目的および利点は次の実施例により更に例示されるが、これらの例に示した特定の材料およびその量、並びに、他の条件および詳細は本発明を制限するものと解釈されるべきでない。例例1−ポリ（スチレンジビニルベンゼン）の化学変性第一の手順は、Sarasep，Santa Clara，CAの8 μm のポリ(スチレンジビニルベンゼン)(SDVB)樹脂粒子2gずつを使用した。８種の樹脂試料を２ミリリットルの氷酢酸と各々混合してスラリーを形成した。濃硫酸をこれらのスラリーの各々に50ミリリットルずつ加え、異なる温度および異なる時間、反応させた。その後、反応物を混合物中の硫酸の水による希釈によってクエンチし、樹脂粒子を濾過により分離した。水で洗浄し、そして乾燥した後、各試料のスルホン化度を水酸化ナトリウムの標準溶液による滴定によって決定し、ミリ当量/ グラムでイオン交換容量を決定した。反応時間、温度およびミリ当量/ グラムでのイオン交換容量を表1 に示す。試料1(比較a)は官能化されていないポリ（スチレンジビニルベンゼン）出発材料であり、そして試料9(比較b)は大きくスルホン化した通常の強いカチン交換樹脂であった（本発明の濃度範囲外のイオン交換容量）。ポリ（スチレンジビニルベンゼン）の化学変性のための第二の手順は、5ml の氷酢酸および5ml の濃H₂SO₄を塩基性樹脂の試料と混合することを含んだ。室温での60分間の反応は濃いオレンジの樹脂を製造したが、湿潤性でなかった。最後に、加熱しながら(100〜150 ℃)、5 〜10分間の反応時間を使用した。これらの樹脂は濃い茶色であり、そして水溶液で湿潤性であった。0.7 ミリ当量SO₃ ^-/ グラムの容量を有する最終の樹脂を次の条件により製造した。 2gの巨孔性ポリ（スチレンジビニルベンゼン）樹脂(Sarasep，Inc.)を軽く加熱して(100℃で5 〜10分間)乾燥した。氷酢酸(5mL)を加え、そして混合物を150 ℃のオイルバスに入れた。濃H₂SO₄(5mL)を加え、そして混合物を十字の形状のマグネチックバーで5 分間激しく攪拌した。100ml のH₂O に混合物を注ぐことにより反応をクエンチした。水性の混合物を濾過し、そして逐次的に100ml ずつの脱イオン水、アセトンおよびメタノールで濾過し、そして濯いだ。官能化ポリマー樹脂を、その後、数時間、約100 ℃で乾燥した。樹脂をメタノールで予備湿潤化し、そしてその後、この樹脂（小さいＳＰＥカラム（20mmx2.1mm内径）中に充填された50mgの樹脂粒子）で数種のフェノールの固相抽出を行った。各フェノールは15mLのH₂O 中に存在した。ＳＰＥを行った後、各フェノールを1mL のメタノールで溶離した。回収率(3回の試験の平均)を下記の表2 に示す。例2-容量ファクター(k') 対イオン交換容量表1 に示した試料1 〜9 をカラム中に充填して、ポリ（スチレンジビニルベンゼン）のスルホン化の種々のレベルが収着容量に与える影響を評価した。フェノール、カテコール、エチルピルベート（中性のエステル）および2,3-ブタンジオン（中性のケトン）を含む一連の比較的に親水性の化合物を、メタノールで予備湿潤化していないカラムに通して、容量ファクター(k')を決定した。得られるデータを表3 に示す。例3-容量ファクター対イオン交換容量表3 のデータの試験は、イオン交換容量が約0.6 ミリ当量/ グラムであるときに各場合の容量ファクター(k')は最大に達したことを示す。第二の試験は、Hage n らAnalytica Chimica Acta，236（1990）157〜164 により記載された粒子湿潤化手順を使用して行った。結果を表4 に示す。表3 および4 のデータの評価は、イオン交換容量が約0.6 ミリ当量/ グラムであるときに、各場合のエステル、ケトンおよびフェノールにの容量ファクター(k ')は最大に達したことを示す。図1 は粒子のスルホン化度を制御することによる、容量ファクター(k')の最適化のグラフを示す。官能化されていない粒子が低い値の容量ファクター(k')を提供することに注目することは重要である。より高度にスルホン化され、且つ、従来技術のカチオン交換樹脂の典型であるポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子も低い容量ファクター(k')を提供した。最大の容量ファクター(k')の値はスルホン化された粒子で約0.6 ミリ当量/ グラムで生じたが、湿潤性を上げるアセチルまたはヒドロキシル基のような他の官能基で変わりうる。より詳細には、図面において、図1 はフェノールの容量ファクター(k')対ポリ（スチレンジビニルベンゼン）樹脂のイオン交換容量の表6 のデータから得た４種のプロットを示す。より詳細には、各実験において、粒子は5 〜8 μm の平均直径であり、そして20mmx2.1mm内径のカラムに充填された。プロットA は、メタノールで湿潤化したスルホン化ポリ（スチレンジニビニルベンゼン）粒子(表1の試料4)を使用した実験のデータを示し; プロットB は湿潤化されていないスルホン化ポリ（スチレンジニビニルベンゼン）粒子(表1 の試料4)を使用した実験のデータを示し; プロットC は、スルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子（表１の試料９）および官能化されていないポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子(表1の試料1)の混合物(表1 の試料10b)を使用した実験のデータを示し、粒子は実験の前にメタノールで湿潤化されており; プロットD は湿潤化されていないスルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子(表1 の試料9)および官能化されていないポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子(表1 の試料1)の混合物を使用した実験のデータを示す。プロットA 、B 、C およびD は、誘導化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）のイオン交換容量が0.1 〜2.5 ミリ当量/ グラム、好ましくは0.15〜2.0 ミリ当量/ グラム、より好ましくは0.2 〜1.1 ミリ当量 / グラムの範囲であるときに、最大の容量ファクター(k')が達成されることを示す。湿潤化された粒子および湿潤化されていない粒子では、官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）が、官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）1 グラム当たり0.1 〜2.5 ミリ当量、好ましくは1.5 〜2.0 ミリ当量、そして最も好ましくは0.2 〜1.1 ミリ当量であるときに、フェノールの最大容量が達成される。湿潤化された粒子は、官能化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子の最適な容量ファクター(k')を提供する。プロットC およびD により示されるように、官能化された粒子および官能化されていない粒子の混合物はイオン交換容量の増加とともに容量ファクター(k')を殆ど増加しなかったが、湿潤化された粒子は、湿潤化されていない粒子の混合物と比較して、ある程度の容量ファクター(k ')の増加を示した。例4 試料4 のスルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）(0.6 ミリ当量/ グラムのイオン交換容量)80%重量およびPTFE20重量% を含むPTFE複合膜を、下記の表 5 に示した一連のフェノール化合物を抽出する能力について評価した。得られた回収率を、PTFE20重量% およびAmberChrome 71樹脂80重量% を含むPTFE複合膜で得られた回収率と比較した。これは米国特許第5,279,742 号に望ましい収着性粒子として開示されているものである。各フェノールの1ppb（重量）を500 ミリリットルの容量の脱イオン水の中で調製した。pHをHCl で2.0 に調節し、そして10 重量% のNaClを加えて、可溶性のフェノールが水性相から収着性固体相に塩析させた。この手順は当業界においてよく知られている。pHを下げることにより、フェノールはプロトン化し、疎水性ＳＰＥ媒体へ良好に移動する。フェノールアナライトを含む水試料を、66cm(26inch)Hgのウォーターアスピレータを用い、標準濾過装置(Millipore Corp.，Bedford,MA)を使用して、ＳＰＥ膜（47mm直径）を通して吸引した。抽出工程の後、逐次的に3 回、3mL のテトラヒドロフラン(THF)アリコートを用いてフェノールアナライトを膜から溶離した。３つのアリコートを混合し、そしてTHF を加えて、液体クロマトグラフィーによる分析のための10ミリリットルの最終体積とした。表5 に示した分析結果はスルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）では4 回の測定、Ambe rChrom 71 では3 回の測定の平均である。データは、これらのフェノールについてスルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）で得られた回収率は、従来の収着性粒子であるAmberChrom 71 を使用して得られた回収率と比較して非常に良好であると考えられることを示す。例5:フェノールについての容量ファクター(k')対ポリ（スチレンジビニルベンゼン）のスルホン化表6 のデータ（表3 および4 のデータ、試料1 〜9 のコラム3 を含む）は、最適な容量ファクター(k')はポリ（スチレンジビニルベンゼン）ポリマー粒子の官能化を制御することにより達成されうることを示す。更なる試験において、試料10a 、10b および10c により例示されるようなスルホン化されていない（中性）粒子および多量にスルホン化した粒子（強いカチオン交換）の単純混合物は、試料1 〜9 に示すような容量ファクター(k')の最適化を達成しなかった。例6 様々な濃度のカルボン酸官能基（弱カチオンイオン交換基）を有する巨孔性のポリ（スチレンジビニルベンゼン）樹脂の試料を、R. Kuninにより“Ion Exchan ge Resins"，第二版、Wiley:New York(1958),p.87 およびMeitznerらにより米国特許第4,256,840 号に記載されているように調製し、ここで、イオン交換容量はメタクリル酸、ジビニルベンゼンおよびスチレン出発モノマーの比を変えることにより変化した。カルボキシル化されていないベースのポリ（スチレンジビニルベンゼン）の0 ミリ当量/ グラムから、カルボキシル化された樹脂の0.3 、2.9 および5.8 ミリ当量/ グラムまで範囲のイオン交換容量を有するこれらの試料を、米国特許第5,147,539 号に記載された方法を使用して、20重量% のPTFEおよび 80重量% の各樹脂粒子を含む、0.5mm の厚さのPTFEシート材料に導入した。47ミリメートル直径のディスクをこれらのシート材料から切断し、そしてイオン交換容量を変えた粒子を含む粒子充填ディスクを、下記の表5 に示されたフェノールアナライトを使用してＳＰＥ効率について個々に試験した。これらの試験において、蒸留水中の100ppb(100μg/リットル)の各フェノールアナライトの混合物を含む、500 ミリリットルの試験試料を、塩酸でpH2 に調節した（逆相粒子による抽出性を上げるために、フェノールアナライトのイオン化を抑制し、そしてプロトン化形態に維持するために酸性化はしばしば使用される）。66cm(26inch)Hgの真空を用いた標準Millipore（商標）濾過装置に取り付けたディスクを通して試料を吸引した。樹脂を充填したディスクにより、これらの水試料から、吸着されたフェノールアナライトを脱着し、即ち、テトラヒドロフラン(THF)10 ミリリットルずつ２回使用してディスクから逐次的に溶離し、それらを混合して、THF とともに25ミリリットルの分析体積とした。ＳＰＥ法により得られる回収率を決定するためのフェノールアナライト含有分を測定するために液体クロマトグラフィーによってこれらの溶離溶液を分析した。データを下記の表7Aに示した。表7Aのデータは、試験した極性の低いフェノール（即ち、2-ニトフェノール、 2,4-ジメチルフェノール、4-クロロ-3- メチルフェノール、2,4,6-トリクロロフェノール、およびペンタクロロフェノール）では良好な回収率が認められ、そしてポリ（スチレンジビニルベンゼン）収着剤上に存在するカルボキシル基のレベルに殆ど依存しないことを示す。より極性のフェノールアナライト（フェノールおよび4 ニトロフェノール）ではより良好な回収率が得られた。特に、フェノールおよび4-ニトロフェノールは、0.3 ミリ当量/ グラムのカルボキシル基のイオン交換容量のレベルを有する樹脂試料で、明確な最大の回収率を示した。4-ニトロフェノールの回収レベルは、高レベルのカルボキシル基が存在するときに低下した。2-ニトロフェノール異性体の回収率はカルボキシレート基置換のレベルに関係なく一貫していた。このことは予期されるものでない。というのは、近接したニトロ基およびフェノール基は内部水素結合を起こし、そして水溶性を低下させるからである。2,4-ジニトロフェノールアナライトの回収率は、4-ニトロフェノールよりも高くなり、そして収着性樹脂粒子のカルボキシレート置換のレベルの増加とともに低下した。 B.別の試験では、一連の部分的にカルボキシル化したコポリマー樹脂の粒子を、様々なレベルのメタクリル酸モノマーを使用して、Kunin により記載された方法（例6A参照）により調製した。これらの樹脂粒子を、上記に記載の80重量% の粒子および20重量% のPTFE膜を含むPTFE膜に導入した。得られた複合材製品を、極性のプローブ化合物アナライト; フェノール、4-ニトロフェノール、および、中性のプローブ化合物アナライト; ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)およびo-メチルアニソール(OMA)(エステル)を使用して収着性に関して評価した。実験手順は表７と同一であったが、アナライトは5ppm(5mg/ リットル）であり、そしてメタノールは試料調製手順のために２体積％で存在した。表7Bのデータは得られた% 回収率を示す。最大値はフェノールおよび4-ニトロフェノールではコポリマー樹脂1g当たりに0.3 ミリ当量のカルボキシル官能基のレベルで得られた。フェノールおよび4-ニトロフェノールは極性であり、そしてポリ（スチレンジビニルベンゼン）コポリマー樹脂をベースとする粒子を使用してより低い％回収率レベルを提供し、低い容量ファクター(k')を示した。フタル酸エステルおよびo-メチルアニソールは中性のアナライトであり、そして100%に近い回収率レベルにより示される高い容量ファクター(k')を有し、そして異なるカルボキシル官能基レベルで回収率レベルに対する影響は観測されなかった。アナライト容量ファクター(k')値はＳＰＥ法においてアナライト回収率レベルに対して直接的に比例することが認識されている。表7Aおよび7Bのデータはポリ（スチレンジビニルベンゼン）コポリマー樹脂に対するカルボキシル官能基のレベルを制御することが特定のアナライトの抽出率を最大化するために使用されることができることを示す。例7:包括的な血清および尿の薬物スクリーン 20重量% のPTFEおよび80重量% の、表3 、例2 の試料番号4（イオン交換容量0 .6 ミリ当量/ グラムでスルホン酸基で官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子）を含むディスクを包括薬物スクリーニング手順において試験した。結果を、20重量% のPTFEおよび80重量% の、United Chemical Technology，Br istol,PAからのClean Screen（商標）CS粒子（オクチル逆相基および強カチオン交換基を含む混合相でコーティングした、シリカベースの粒子で市販）を含むディスクを使用して得られたデータと比較した。結果を、Toxi-Lab，Inc.，Irvine ，CAから市販の尿からの酸性抽出物および塩基性抽出物であるTOXI-TUBE を使用して得られたデータとも比較した。材料および方法薬物標準液使用した原料標準溶液はメタノール中の次の各薬物100 μg/mLであった。 d-アンフェタミンナプロキシンメタアンフェタミンメタドンサリシレートメタクアロンイブプロフェンプロポキシフェンブタルビタルコカインアセトアミノフェンイミプラミンアモバルビタルデシラプラミンペントバルビタルフェニトイングルテチミドモルフィンフェンシリジンフルラゼパンフェノバルビタル使用したインターナル標準溶液はメタノール中0.5mg/mLのシヘプタミドであった。抽出手順- 抽出ディスクカートリッジ(3M Co.，St．Paul,MN)、(表8 中のカラム B およびC) 1.試料を次の通りに調製した。尿: 3mL の蒸留水、2mL の0.1Mのホスフェート緩衝液(pH=6.0)および10μm のインターナル標準溶液を2mL の尿（適量の薬物標準液でスパイクした）に逐次的に加えた。試料を完全に振った。血清:4mLの蒸留水、2mL の0.1Mのホスフェート緩衝液(pH=6.0)および10μL のインターナル標準溶液を1mL の血清（適量の薬物標準液でスパイクした）に加えた。試料を完全に振った。 2.抽出ディスクカートリッジを、3mL 体積のメタノール、3mL 体積の蒸留水および1mL 体積の0.1Mホスフェート緩衝液(pH=6.0)を逐次的に加えた。各添加をアスピレートした、ディスクを乾燥させなかった。 3.試料を入れて完全に真空にアスピレートした。 4.3mL 体積の蒸留水でディスクカートリッジを洗浄し、次に1.0mL の体積の1. 0Mの酢酸で洗浄した。ディスクカートリッジを完全に真空で5 分間乾燥し、その後、2mL 体積のヘキサンで洗浄した。 5.酸性薬物および中性薬物の溶離を3mL のヘキサン/ 酢酸エチル (50/50)を使用して行い; 溶離液を5mL/分以内に回収し、その後、円錐底の乾燥チューブに移した。 6.ディスクカートリッジを3mL の体積のメタノールで洗浄し、そして5 分間、完全真空で乾燥した。 7.塩基性薬物を2mL の体積の溶離溶剤(24mL の塩化メチレン、6mL のイソプロパノールおよび0.9mL の水酸化アンモニウム、通常の新鮮にされているもの)で溶離した。 8.加熱されていない圧縮空気のゆるやかな流れで、溶離試料を乾燥した。完全に乾燥したときに、150 μL のクロロホルムを残留物に加え、そして試料を完全に混合した。 9.アナライトを含むクロロホルム溶液1 μL をクロマトグラフに注入することにより分析した。抽出手順- 尿の液体- 液体抽出(表8 のコラムD およびE) 1．2mLの尿（適正量の薬物標準液でスパイクした）および10μLのインターナル標準溶液（上記の）をTOXI-TUBE（塩基性および酸性抽出）に加えることにより各抽出チューブを調製した。 2.各抽出チューブの内容物を最小で５分間、ゆるやかに逆さまにすることにより混合した。 3.チューブを５分間高速で遠心分離した。 4.有機層を円錐の底の乾燥チューブに移した。 5.加熱していない圧縮空気のゆるやかな流れで有機層を乾燥し、試料を濃縮した。完全に乾燥したときに、150 μL のクロロホルムを残留物に加え、そしてチューブを振った。 6.アナライトを含むクロロホルム1 μL をクロマトグラフに注入することにより試料を分析した。抽出手順- 血清の液体- 液体抽出(表8のコラムA) 原料溶液A: 硫酸アンモニウム結晶をメタノールで2 回洗い、そして100 ℃で数時間乾燥した。結晶の過飽和溶液を蒸留水中で調製した。20mLの濃塩素酸を、次に、過飽和硫酸アンモニウム250mL と混合した。 1.1mLの血清（適正量の薬物標準液でスパイクした）に、インターナル標準液( 上記)10 μL を含む原料溶液A 0.4mL を加えることにより各抽出チューブを調製した。9 μL の塩化メチレン抽出溶剤をその後加えた。 2.チューブを5 〜10分間振った。 3.チューブを5 分間、高速で遠心分離した。 4.塩化メチレンを円錐の底の乾燥チューブに移した。 5.ゆるやかな圧縮空気の流れを使用して塩化メチレン抽出溶剤を蒸発させることにより試料を濃縮した。完全に乾燥したときに、150 μL のクロロホルムを抽出した残留物に加え、そして試料を完全に混合した。 6.試料を分析した。アナライトを含む1 μL のクロロホルムを分析のためにクロマトグラフに注入した。 A 液体/ 液体抽出- 従来の方法 B Clean Screen- カートリッジフォーマットにディスクとして粒子を充填したウェブ C SCX/SDB-ウェブとして本発明の粒子を充填した; カートリッジ中のディスク D Toxi-Tube塩基性-(比較) 液体/ 液体抽出 E Toxi-Tube 酸性-(比較) 液体/ 液体抽出表8 のデータは、本発明の粒子を充填した膜は20の共通して試験した薬物の存在を証明するための従来の装置よりも、スクリーニング装置として少なくとも同じく、そして殆どの場合には、より良好であったことを示す。総括薬物スクリーニングのためのスルホン化ポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子の膜の形態での利点は、塩基性および酸性の液体/ 液体抽出物を分離する必要がなく、そしてこの為、クロマトグラフ分析のために2 つの抽出物に分離する必要がないことを含む。本発明の膜は、クロマトグラフ分析のために1 つの抽出物とすることができ(2種の溶離溶剤が使用され、そして乾燥前に混合される。 )、そして1 回の注入とすることができ、このことは時間を節約することになる。本発明の膜は、従来の液体/ 液体分析(例えば、アンフェタミン、メタアンフェタニン、モルフィン、コデイン、コカイン（血清）およびアンフェタミン、メタアンフェタミン、イブプロフェン、フェンシクリジン、フェノバルビトール( 尿))と比較したときに、スクリーニング試験でより多種の薬物を検知できる。本発明の膜はこのスクリーニングモードで時間とお金を節約できる。また、本発明の材料を使用して、自動化の可能性がある。更に、本発明は薬物のためのより低い検出限界を提供する。本発明の様々な変更および改良は本発明の範囲を逸脱することなく可能であり、本発明はここで開示した例示の態様に過度に制約されるべきでないと理解されるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年３月２８日【補正内容】請求の範囲（請求の範囲翻訳文第41頁〜第43頁）請求の範囲１．固相抽出によって流体から少なくとも１種のアナライトを単離する方法であって、前記方法が、粒子充填カラムまたは充填床中の粒子を通して、アナライトを含む流体を通過させる工程を含み、前記粒子は、共有結合しているイオン性官能基で官能化されている巨孔性のポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子であって、前記官能基が、スルホネート、カルボキシレートおよびＮ⁺（Ｒ）₃（式中、各Ｒ基は独立に、１〜４の炭素数のアルキル基である。）およびＮ（Ｒ¹）₂（式中、各Ｒ¹は独立に水素、または、１〜４の炭素数のアルキル若しくはアルカノール基である。）からなる群より選ばれたものであり、前記官能化されている粒子が固相抽出法において前記アナライトに対して収着能を有し、前記官能基が官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子１グラム当たりに０．１〜２．５ミリ当量の範囲で存在し、前記方法が、必要に応じて、溶離により前記粒子から濃厚な形態で前記アナライトを単離する工程を更に含む、方法。２．前記官能基がスルホネート基である、請求の範囲１記載の粒子。３．前記官能基がカルボキシレート基である、請求の範囲１記載の粒子。４．前記粒子の前記官能基が、第四級アンモニウム基Ｎ⁺（Ｒ）₃（式中、各Ｒは独立に、Ｃ₁〜Ｃ₄アルキル基である。）およびアミノ化された基Ｎ（Ｒ¹）₂（式中、各Ｒ¹は独立に、水素、１〜４の炭素数のアルキル基および１〜４の炭素数のアルカノール基からなる群より選ばれたものである。）のうちの少なくとも１種である、請求の範囲１記載の粒子。５．前記アナライトがフェノール、アルコール、ケトン、エーテルおよびエステルからなる群より選ばれた、請求の範囲１〜４のいずれか１項記載の方法。６．前記アナライトが爆薬残留物、殺虫剤および薬物からなる群より選ばれた、請求の範囲１〜５のいずれか１項記載の方法。７．粒子が多孔質繊維マトリックス中に網目状に絡まれている、請求の範囲１〜６のいずれか１項記載の方法。８．前記繊維マトリックスが、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン、ポリアラミド、ポリアミド、ポリウレタン、セルロース、ガラスおよびセラミックからなる群より選ばれた請求の範囲９記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ドゥモント，フィリップジェイ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ポストオフィスボックス 33427 （番地なし) (72)発明者ハーゲン，ドナルドエフ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ポストオフィスボックス 33427 （番地なし) (72)発明者マーケル，クレイグジー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ポストオフィスボックス 33427 （番地なし) (72)発明者シュミット，ルーザーダブリュ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ポストオフィスボックス 33427 （番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくとも１種の巨孔性の、官能基で官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子であって、前記官能基が、本質的に、ＳＯ₃Ｈ、ＣＯＯＨ、Ｎ⁺ （Ｒ）₃（式中、前記Ｒ基は独立に、１〜４の炭素数のアルキル基である。）およびＮ（Ｒ¹）₂（式中、各Ｒ¹は独立に水素、１〜４の炭素数のアルキルまたはアルカノール基である。）からなる群より選ばれた少なくとも１種のイオン性基からなり、前記官能基が共有結合しており、前記官能化された粒子が有機アナライトに対して収着能を有し、前記官能基が官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子１グラム当たりに０．１〜２．５ミリ当量の範囲で存在し、ここで、前記アナライトが、この規定した濃度範囲外の同様の官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）に対する同アナライトの容量ファクター（ｋ’）と比較して、規定した範囲内で官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）に対して最大の容量ファクター（ｋ’）を示す、巨孔性の官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）。２．前記官能基がスルホン酸基（ＨＳＯ₃）である、請求の範囲１記載の粒子。３．前記官能基がカルボン酸基（ＣＯＯＨ）である、請求の範囲１記載の粒子。４．前記官能基が、第四級アンモニウム基Ｎ⁺（Ｒ）₃（式中、各Ｒは独立に、Ｃ₁〜Ｃ₄アルケニル基である。）およびアミノ化された基Ｎ（Ｒ¹）₂（式中、各Ｒ¹は独立に、水素、１〜４の炭素数のアルキル基、および１〜４の炭素数のアルカノール基からなる群より選ばれたものである）のうちの少なくとも１種である、請求の範囲１記載の粒子。５．前記アナライトがフェノール、アルコール、ケトン、エーテルおよびエステルからなる群より選ばれた、請求の範囲１〜４のいずれか１項記載の粒子。６．前記アナライトが爆薬残留物、殺虫剤および薬物からなる群より選ばれた、請求の範囲１〜５のいずれか１項記載の粒子。７．請求の範囲１〜６のいずれか１項記載の粒子を含む、粒子を充填した充填カラムまたは充填床。８．少なくとも１種の官能基で官能化されたポリ（スチレンジビニルベンゼン）を使用してアナライトの容量ファクター（ｋ’）を最適化する方法であって、前記方法は、請求の範囲１〜６のいずれか１項記載の巨孔性のポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子を用意する工程を含み、前記方法が、前記アナライトを前記粒子に結合させるために十分な時間および温度で、前記濃度範囲で前記官能基を含む前記官能化された粒子に前記アナライトを接触させる工程を更に含み、前記方法が、溶離により前記粒子から前記アナライトを濃縮された形態で単離する工程および前記粒子を再生する工程を更に含む、方法。９．（ａ）繊維マトリックス、および、（ｂ）（１）請求の範囲１〜６のいずれか１項記載の２０重量％より多量で１００重量％までの官能化された巨孔性のポリ（スチレンジビニルベンゼン）粒子（２）８０重量％未満で０重量％までの、多孔性の、有機物で被覆されたまたは被覆されていない無機粒子、を含む前記マトリックスに網目状に絡まった収着性粒子、を含み、ここで、繊維マトリックスに対する粒子の比が４０：１〜１：４の重量比である、固相抽出または反応媒体。１０．前記繊維マトリックスが、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン、ポリアラミド、ポリアミド、ポリウレタン、セルロース、ガラスおよびセラミックからなる群より選ばれた請求の範囲９記載の媒体。１１．少なくとも１種のアナライトを流体から単離するための方法であって、請求の範囲９に記載の少なくとも１種の固相抽出媒体を通して少なくとも１種のアナライトを含む流体を通過させる工程を含み、前記方法は、必要に応じて、溶離により前記粒子から前記アナライトを濃縮された形態で単離する工程を更に含む、方法。