JP2001502958A

JP2001502958A - 流動固相抽出装置

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Publication number: JP2001502958A
Application number: JP10516480A
Authority: JP
Inventors: アール．アンダーソン，デイル
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: 1996-10-04
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 2001-03-06
Also published as: WO1998014256A1; EP0946235A1; US5911883A; AU2317797A; KR20000048883A; CN1232403A

Abstract

(57)【要約】溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体中に前記懸濁固体粒子が留まることが可能な状態で前記溶解している化学種を前記流体から除去する方法。この方法は、第１の端部と、該第１の端部に対向する第２の端部と、該第１の端部から該第２の端部まで延在する軸線と、該軸線の周囲に螺旋構成に形成された多孔性の粒子充填繊維シート材料とを含む。該シート材料は、該シート材料自体の周囲に巻くことが好ましく、該シート材料の各々の層は、該シート材料の各隣接層から間隔を置いて配置することが好ましく、該シート材料は、第１の作用面と、該第１の作用面に対向する第２の作用面と、該第１および第２作用面の間の内側部分とを備え、該内側部分は活性粒子を含む。この方法は、溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体を前記固相抽出製品の該第１の端部から該第２の端部まで軸線方向に通過させることをさらに含む。前記懸濁固体粒子は、前記第１または第２作用面を実質的に塞がず、その結果、溶解している化学種を含む前記流体が前記シート材料の前記内側部分に達することが可能であることが好ましい。前記流体はさらに、前記固相抽出製品を通過する際に、前記シート材料の前記第１および第２作用面並びに前記シート材料内に含まれる活性粒子の両方に接触して、前記溶解している化学種が前記流体から除去されることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】流動固相抽出装置技術分野本発明は、懸濁または分散固体物質を含む流体から固相を抽出する方法および装置に関する。さらに詳しく述べるなら、固相抽出は、中心軸線周囲に螺旋状に巻かれた多孔性の粒子充填ウェブを使用して行い、流体はウェブの表面に沿って軸線方向に流れる。背景技術固相抽出を使用して溶解している化学種を流体から除去することは、粒子充填多孔性ウェブにより小規模な分析または大規模な精製を行う際に一般的なことである。こうした目的に有用なウェブは、フィブリル化ポリマーウェブ(たとえばポリテトラフルオロエチエン(PTFE))、不織ポリマーウェブ(たとえば、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン)、湿式堆積またはポリマー紙ウェブ(セルロースなどの繊維質パルプ、ガラス、アラミドまたはポリエチレン繊維から製造されたウェブ)である。さらに、粒子充填多孔性ウェブに使用される微粒子は、収着性もしくは反応性であるか、またはこの２つの組合せで良い。これらのウェブに一般に使用される材料としては、たとえば活性炭、シリカ、アルミナ、有機材料および無機材料で被覆されたシリカ、並びにポリ(スチレン-コ -ジビニルベンゼン)がある。しかし、支持流体が溶解している化学種と懸濁物質の両方を含む抽出工程に上記のタイプのウェブを使用する場合、ウェブ内の細孔は懸濁物質によって急速に閉塞するので、抽出工程を通して圧力を増加して支持流体を動かす必要があり、溶解している化学種を流体から除去するウェブの効果が低下する。ウェブ細孔のこうした閉塞、および結果として生じるウェブが溶解している化学種を除去する能力の低下は、ウェブの汚損と呼ばれる。こうした抽出工程で使用される流体の例としては、血液またはその他の生理学的流体、湖沼または河川の水などの環境的流体、および果肉またはその他の懸濁物質を含む果汁がある。ウェブの汚損を最小限にするために使用されてきた方法としては、ガラスビード予備濾過器(たとえば米国特許第5,366,632号)および密度勾配予備濾過器(たとえば米国特許第5,472,600号)を使用して、懸濁物質が微粒子充填多孔性ウェブに達する前に、懸濁物質を支持流体から予備濾過する方法がある。ガラスビード予備濾過器は、従来の予備濾過器の材料、たとえば珪藻土、砂、セルロースまたは真珠岩膨張火山岩に比べて、濾過時間が迅速になり、圧力降下が少ないという点で性能が優れている。こうしたビードは、その球形および不活性などの特徴により長所があるといわれている。密度勾配予備濾過器は、検体が固相分離媒体に接触する前に、多量の様々な懸濁物質または妨害物質を分離する能力により長所がある。これらの長所にも関わらず、この２つのタイプの予備濾過器は、それ自体で閉塞し、抽出工程の効率を低下させる可能性がある。各分離媒体の変化について、これらの予備濾過器手段の何れかで可能な生産実行時間より長時間を要する大規模な工業分離工程では、分離工程は、多くの場合、予備濾過器手段が閉塞していない時間の長さによって制限される。発明の開示本発明の一態様では、懸濁固体粒子が流体中に留まることが可能な状態で溶解している化学種を流体から除去し、流体が溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む方法を提供する。この方法は、第１の端部と、第１の端部に対向する第２の端部と、第１の端部から第２の端部まで延在する軸線と、この軸線周囲に螺旋構成に形成された多孔性の粒子充填繊維シート材料とを含む固相抽出製品を含む。この製品の場合、シート材料は、シート材料自体の周囲に巻くことが好ましく、シート材料の各々の層は、シート材料の各隣接層から間隔を置いて配置することが好ましく、シート材料は、第１の作用面と、第１の作用面に対向する第２の作用面と、前記第１作用面と第２作用面の間の内側部分とを備え、該内側部分は活性粒子を含む。この方法はさらに、溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体を固相抽出製品の第１の端部から軸線方向に第２の端部まで通過させることを含む。懸濁固体粒子は、第１または第２の作用面を実質的に塞がず、溶解している化学種を含む流体がシート材料の内側部分に達することが可能であることが好ましい。流体は、さらに、シート材料の第１および第２の作用面の両方に接触し、シート材料内に含まれる活性粒子は、流体が固相抽出製品を通過する際に溶解している化学種を流体から除去することが好ましい。本発明のもう１つの態様では、この方法は、材料支持層を粒子充填繊維シート材料に取り付けることをさらに含む。本発明の他の態様では、粒子充填シート材料は、フィブリル化ポリテトラフルオロエチレンを含むか、またはポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルハロゲン化物、ガラス繊維、セラミック繊維もしくは石英繊維から成る材料のグループから選択した不織ウェブを含むことができる。本発明のさらに他の態様では、活性粒子を多孔性繊維材料の膜に絡ませる。本明細書では、「セラミック」は、非金属、無機材料を意味する。「潤滑剤」は、複合製品の製造を容易にするために使用される水ベースの流体および有機液体またはこれらの組合せを意味する。「マトリックス」は、マイクロファイバ素材を絡み合わせた開放構造を意味する。「粒子」または「微粒子」は、直径0.1〜200μｍ、好ましくは５〜40μｍ、アスペクト比が１対１〜１対1,000,000である固体形状(PTFEを含まない)を意味し、以下に定義する粒子を含む。「収着」は、吸収または吸着により巻き取って保持できることを意味する。「空隙率」は、複合材料構造内の間隙を意味する。図面の簡単な説明本発明について、添付の図面を参照してさらに説明する。図中、類似の構造は、いくつかの図面全体で類似の参照符号で表す。図１は、本発明の固相抽出製品の一実施例を示す斜視図である。図1Aは、ハウジングの部分を切り取って内部の詳細のいくつかを示す図１の実施例の斜視図である。図２は、多孔性の粒子充填繊維シート材料の断面図である。図３は、支持層を含む多層構成の多孔性の粒子充填繊維シート材料の断面図である。図４は、複数の支持層を含む多層構成の多孔性の粒子充填繊維シート材料の断面図である。図５は、本発明の固相抽出製品の一実施例の断面図である。図６は、固相抽出製品の別の実施例の断面図である。図７は、固相抽出製品の代替実施例の断面図である。図８は、固相抽出製品の別の実施例の断面図である。発明を実施するための最良の形態次に、各々の図面を参照すると、各構成部品は、いくつかの図面で類似の参照符号で示されており、先ず図１には、固相抽出製品10の好適な一実施例が示されている。図1Aは製品10の図だが、一部分を切り取って製品内部の詳細のいくつかを示している。固相抽出製品10の基本的な構成部品は、長形の多孔性の粒子充填繊維シート材料12を含み、このシート材料は、軸線Ａを有するロッド14の周囲に螺旋状に巻かれ、ハウジング16で囲まれている。ハウジング16は、第１の端部18 と、第１の端部から軸線方向にハウジング16の反対側の端部に第２の端部20とを有する。ロッド14は、第１の端部18に最も近いロッド端部の中心に穴あけされた第１の軸孔22と、第２の端部20に最も近いロッド端部の中心に穴あけされた第２の軸孔24とを有することが好ましい。ロッド14は、第１の軸孔22にほぼ垂直であって、かつこの孔と交差する複数の出口孔26を有する。ロッドは、第２の軸孔24 にほぼ垂直であって、かつこの孔と交差する複数の入口孔28をさらに有することが好ましい。したがって、この実施例では、第１および第２の軸孔22、24は、少なくとも出口孔26および入口孔28と各々交差するのに十分なだけロッド14内に延在する。図示のとおり、製品10は、第１の端部キャップ30と、第２の端部キャップ32と、入口34と、出口36とをさらに含む。入口34および出口36は、製品10を流体供給装置に取り付けることを可能にするようにねじを付けるか、または製品10 を固相抽出工程に使用することを可能にするその他の何らかの構成を有すると良い。図２は、長形の多孔性の粒子充填繊維シート材料12の断面図を示し、このシート材料12は、図示のとおり第１の作用面40と、第２の作用面42と、第１および第２作用面40、42間の厚さＸとを有する。シート材料12は、互いに絡み合わせたフィブリル化ポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」という)フィブリルから形成されたマトリックス全体に均一に分布した微粒子材料から成る均一に多孔性の高空隙率の複合シートから構成することが好ましい。さらに詳しく述べるなら、シート材料12は、本発明の譲受人が共同所有する米国特許第4,153,661号(Ree等)に記載されているタイプの互いに絡み合わせたポリテトラフルオロエチレンフィブリルのマトリックス内に分布した微粒子材料を含むポリテトラフルオロエチレン複合シート材料である。本発明の好適なPTFEシート材料を製造するのに好適な方法は、 a）多孔性微粒子およびPTFE粒子を含む配合物に潤滑剤(水が好ましい)を混加して軟質のドウ状素材を形成するステップであって、潤滑剤が、微粒子の収着能力が少なくとも３重量％超える量だけ存在し、前記素材が凝集稠度を有し、微粒子対PTFEの割合は40対１〜１対４であるステップと、 b）前記PTFE粒子の内部フィブリル化が生じるのに十分な温度および時間で前記素材を集中的に混合するステップと、 c）ある温度である時間にわたって保持した圧延ロール内の隙間の問で前記素材を二軸圧延し、後続の各圧延作業ごとに圧延ロール間の隙間を閉じて、前記PT FE粒子をさらにフィブリル化して、空隙率が30〜80、平均細孔サイズが0.3〜0.5 μｍの自らの形態を保つシートを形成するステップであって、前記空隙率および平均細孔サイズが、工程の際に存在する潤滑剤の量によって直接変化し、かつ調節されるステップと、を含む。さらに詳しく述べるなら、多孔性繊維シート材料の製造は、以下のように行うことができる。A ．PTFEシート材料(ウェブ) 本発明の製品の一実施例では、水性PTFE分散液を使用してフィブリル化ウェブを製造する。この乳白色の分散液は、水中に懸濁した約30〜70重量％の微細なPT FE粒子を含む。これらのPTFE粒子の大部分は、0.05〜約0.5μｍのサイズである。一般に市販されている水性PTFE分散液は、継続的な懸濁を促進する界面活性剤および安定剤など、その他の成分を含む場合がある。こうした市販の分散液の例としては、デラウェア州、ウィルミントン、DuPont de Nemours Chemical Corp. のTeflon^TM30、Teflon^TM30BおよびTeflon^TM42がある。Teflon^TM30およびTeflon^T ^M 30Bは、PTFE樹脂の重量に基づいて約59〜61重量％のPTFE固体および約5.5〜6.5 重量％の非イオン湿潤剤、一般にオクチルフェニルポリオキシエチレンまたはノニルフェニルポリオキシエチレンを含む。Teflon^TM42は、約32〜35重量％のPTFE 固体を含むが、湿潤剤は含まない(ただし、蒸発を防ぐために有機溶剤の表面層を含む)。フィブリル化PTFEを含むシート材料は、米国特許第4,153,661号、第4,460,642 号および第5,071,610号に記載されているように、固体の収着能力を超えるが、なおパテ状の稠度を維持するのに十分な潤滑剤が存在する状態で、所望の微粒子を水性PTFE乳濁液中に配合して製造することが好ましい。次に、このパテ状素材は、好ましくは40〜100℃の温度で集中的に混合して、PTFE粒子の初期フィブリル化を発生させる。次に、結果として得られたパテ状素材は、水分を少なくとも維持しながら繰り返し二軸圧延してローラ間の隙間を徐々に狭くすると、剪断によってPTFEがフィブリル化し、微粒子と絡み合って所望の厚さの層が形成される。有機溶剤を抽出するか、またはシート製品形成後に水で洗浄して、残留界面活性剤または湿潤剤を除去することが一般に好ましい。次に、結果として得られたシートを乾燥させる。こうしたシートの厚さは、0.1〜0.5mmであることが好ましい。一般に0.05〜10mm厚のシート製品が有用である。こうした膜内の空隙のサイズおよび量は、米国特許第5,071,610号に記載されているように、製造の際に潤滑剤のレベルを調節して調整することができる。空隙のサイズと量はどちらも、フィブリル化工程で存在する潤滑剤の量で直接変えることができるので、様々なサイズの粒子を閉じ込めることができるウェブが可能である。たとえば、潤滑剤が、粒子の潤滑剤収着能力を少なくとも３重量％から200重量％まで超える点まで潤滑剤の量を増加すると、平均細孔サイズを0.3〜 5.0μｍ、少なくとも90％の細孔のサイズを3.6μｍ未満にすることができる。この工程を使用すると、微粒子が内部で絡み合ったウェブを形成することができる。内部に微粒子が閉じ込められたウェブを形成するPTFEは、PTFEおよび潤滑剤が既に予備混合されている樹脂乳濁液の形態で得ることができる(たとえば、デラウェア州、ウィルミントンのDuPont de Nemoursが市販しているTeflon^TM30または30B)。この乳濁液に、水、水-アルコール溶液などの水ベースの溶剤、またはケトン、エステルおよびエーテルなどの容易に除去可能な有機溶剤の形態の潤滑剤をさらに添加すると、上記の所望の割合の潤滑剤および微粒子を得ることができる。B ．非PTFEシート材料(ウェブ) 本発明の他の実施例では、シート材料は、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルハロゲン化物から成るポリマー、ガラス、セラミックもしくは石英繊維、またはこれらの組合せのグループから優先的に選択した不織ポリマーマクロおよびマイクロファイバから構成することができる。ポリビニルハロゲン化物を使用する場合、ポリビニルハロゲン化物は、多くて75重量％の弗素を含むことが好ましく、多くて65重量％の弗素であればさらに好ましい。界面活性剤をこうしたウェブに添加することは、複合繊維の湿潤性を高める上で好ましい。 1．マイクロファイバウェブは、機械的に圧延、乾式堆積またはスパンボンドされた熱可塑性溶融押出大径繊維を含むことができる。これらの繊維の平均直径は、一般に50〜100011 μｍである。大径繊維を含むこうした不織ウェブは、先行技術で公知のスパンボンド法により製造することができる。(たとえば、米国特許第3,338,992号、第3,509,009号および第3,528,129号参照。)これらの特許に記載されているように、自らの形態を保つウェブを製造するには、後繊維紡糸ウェブ圧縮ステップ(つまり圧延)が必要である。スパンボンドウェブは、たとえばイリノイ州、ネーパーヴィルのAMOC O，Inc.から市販されている。大径ステープルファイバから製造される不織ウェブは、先行技術で公知のように、ニューヨーク州、イーストロチェスターのCurlator Corp.が製造するRando- Webber^TMモデル12BSなどのカーディングまたは乾式堆積機械上で形成することができる。たとえば、米国特許第4,437,271号、第4,893,439号、第5,030,496号および第5,082,720号参照。結合剤は、乾式堆積およびカーディング工程により製作される自らの形態を保つウェブを製造するために一般に使用され、スパンボンド法を使用する場合は任意である。こうした結合剤は、ウェブ形成後に適用される樹脂組織の形態を取るか、または乾式堆積工程の際にウェブに組み込まれる結合剤繊維の形態を取ることができる。こうした樹脂組織の例としては、フェノール樹脂およびポリウレタンがある。一般的な結合剤繊維の例としては、テネシー州、キングスポートのEastman Chemical Productsが市販しているKodel^TM43UDなど、接着剤専用タイプの繊維、および日本国、大阪のChisso Co rp.がChisso ES繊維として何れかの並置形態で市販しているか、または日本国、大阪のUnitika Ltd.がMelty^TM繊維タイプ4080などのシースコア形態で市販しているバイコンポーネントファイバがある。熱および／または放射線をウェブに付与すると、両方のタイプの結合剤組織を「硬化」させ、ウェブを圧縮する。一般に、マクロファイバから成る不織ウェブは、比較的大きい空隙を有する。したがって、こうしたウェブは、ウェブに組み込まれる小径微粒子の捕獲効率が低い。にも関わらず、微粒子は、少なくとも４つの手段により不織ウェブに組み込むことができる。第１に、比較的大きい微粒子を使用する場合、上記のPTFEウェブの場合と同様、微粒子はウェブに直接添加し、次に圧延して微粒子をウェブ内の微粒子に実際に絡み合わせる。第２に、微粒子は、不織ウェブに塗布される上記の一次結合剤組織に組み込むことができる。この結合剤が硬化すると、微粒子がウェブに接着される。第３に、二次結合剤組織をウェブに組み込むことができる。微粒子をウェブに添加すると、一次組織に関係なく二次結合剤が硬化し、微粒子がウェブに接着して組み込まれる。第４に、乾式堆積またはカーディング工程の際に結合剤繊維をウェブに組み込むと、こうした繊維はその軟化温度を超えて加熱することができる。これは、ウェブ内に導入される微粒子を接着剤で捕獲する。非PTFEマクロファイバを含むこれらの方法のうち、結合剤組織を使用する方法は、微粒子を捕獲する点で一般に最も効果的である。接着剤のレベルは、点接触接着を促進するレベルが好ましい。微粒子を添加した後、充填ウェブは、たとえば圧延工程により一般にさらに圧縮される。その結果、ウェブ構造内の微粒子がさらに絡み合う。比較的大径の繊維、つまり平均直径が50〜1000μｍの繊維から成るウェブは、平均空隙サイズが比較的大きいため、流量が比較的高い。 2．マイクロファイバシート材料が不織マイクロファイバから成る場合、こうしたマイクロファイバは、収着性または活性微粒子が内部に分散した溶融吹込ポリマー材料を形成する。好適なポリマー材料としては、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどのポリオレフィンがあり、たとえば米国特許第4,933,229号に記載されているように界面活性剤をさらに含むことが好ましい。あるいは、界面活性剤は、ウェブ形成後に吹込マイクロファイバ(BMF)ウェブに塗布することができる。微粒子は、米国特許第3,971,373号に記載されているようにBMFウェブに組み込むことができる。本発明のマイクロファイバウェブの平均繊維直径は50μｍ以下であるが、2〜2 5μｍであれば好ましく、3〜10μｍであれば最も好ましい。こうしたウェブ内の空隙のサイズは0.1〜10μｍ、好ましくは0.5〜5μｍであるから、こうしたウェブを貫通する流れは、上記のマクロファイバウェブを貫通する流れほど大きくない。 3．流延多孔性膜溶液流延多孔性膜は、先行技術で公知の方法で形成することができる。こうした多孔性膜は、たとえばポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニルおよびポリビニルアセテート繊維、またはこれらの任意の組合せで良い。 4．繊維パルプ本発明は、活性粒子、好ましくはポリマー炭化水素結合剤を機械的に閉じ込める複数の繊維を含む繊維パルプ、好ましくはポリマーパルプから成る固相抽出シートをさらに提供する。粒子対結合剤の重量比は少なくとも13対１であり、未圧延シートの平均厚さ対有効平均粒径の割合は少なくとも125対１であることが好ましい。一般に、本発明の固相抽出シートの多孔性ポリマーパルプは、パルプ化可能な繊維、つまり多孔性パルプに加工することができる任意の繊維で良い。好適な繊維は、放射線および／または様々なpH、特に非常に高いpH(たとえば、pH＝14)および非常に低いpH(たとえば、pH＝1)に対して安定性がある繊維である。こうした繊維の例としては、芳香族および非芳香族ポリアミド繊維、およびパルプに加工することができるポリオレフィン繊維があり、ポリエチレンおよびポリプロピレンを含むが、これらだけに限らない。特に好適な繊維は、放射線および高苛性アルカリ流体に対する安定性の点で、芳香族ポリアミド繊維およびアラミド繊維である。有用な非芳香族ポリアミド繊維の例としては、ナイロン族の繊維がある。ポリアクリロニトリルセルロースおよびガラスは、パルプと組み合わせて使用することもできる。有用なアラミド繊維の例としては、デラウェア州、ウィルミントンのDuPontが Kevlar^TMとして市販している繊維がある。Kevlar^TM繊維パルプは、パルプを構成する繊維の長さに基づいて３種類のグレードで市販されている。パルプを構成するために選択した繊維の種類または繊維の組合せに関係なく、結果として得られる固相抽出シート中の繊維の相対量は、乾燥時で約12.5〜約30重量％の繊維であり、約15〜25重量％の繊維であれば好ましい。本発明のシート材料に有用な結台剤は、高いpHを含む広範囲のpHにたいして安定性があり、パルプの繊維または繊維中に閉じ込められている粒子の両方に対して殆ど、あるいはまったく相互作用、つまり化学反応を生じない材料である。本来ラテックスの形態のポリマー炭化水素材料は、特に有用であることが分かっている。有用な結合剤の一般的な例は、天然ゴム、ネオプレン、スチレン-ブタジエンコポリマー、アクリレート樹脂およびポリビニルアセテートである。好適な結合剤は、ネオプレンおよびスチレン-ブタジエンコポリマーである。使用する結合剤の種類に関係なく、結果として得られる固相抽出シート中の結合剤の相対量は、乾燥時で約3〜約7重量％であり、約５重量％であれば好ましい。約5％の結合剤を有するシートは、約7％の結合剤を含むシートとほぼ同じ物理的完全性を有し、できる限り多くの粒子を充填することが可能であることが分かっている。界面活性剤を繊維パルプに添加することが好ましいが、複合材料の約0.25重量％以下の少量だけ添加することが好ましい。シート材料の能力および効率は、シート材料中に含まれる粒子の量によって決まるので、多量に粒子を充填する必要がある。本発明のあるシート材料中の粒子の相対量は、少なくとも約65重量％であることが好ましく、少なくとも約70重量％であればさらに好ましく、少なくとも約75重量％であれば最も好ましい。さらに、結果として得られるシート材料中の粒子の重量％は、結合剤の重量％の少なくとも13倍であるが、結合剤の重量％の少なくとも14倍であれば好ましく、結合剤の重量％の少なくとも15倍であればさらに好ましい。本発明のシート材料に使用される粒子の種類および量に関係なく粒子は多孔性パルプの繊維中に機械的に閉じ込められるかまたは絡み合わされる。つまり、粒子は、一般に繊維に共有結合するのではない。本発明に有用な微粒子材料は、１つの材料であるかまたは複数の材料の組合せで良いが、水または溶離溶剤に実質的に不溶性である。1.0ｇ以下の微粒子は、微粒子が20℃で混合される100ｇの水性媒体または溶離溶剤中で溶解する。微粒子材料は、有機化合物、ポリ(スチレン-コ-ジビニル-ベンゼン)などのポリマー、またはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアおよびその他のセラミックなどの無機酸化物、およびこれらの組合せの少なくとも１つであるか、イオン交換体もしくはキレート化粒子またはこれらの組合せであるか、または炭素で良い。好適な微粒子材料としては、ポリマー、シリカおよびジルコニアがあるが、シリカは、様々な疎水性およびその他の官能性コーティングをその表面に付着させやすく、市販されているという点で特に好適である。シリカおよびその他の無機酸化物などの微粒子は、たとえばウィスコンシン州、ミルウォーキーのAldrich Ch emical Co.が市販している。ジルコニアは、ニューハンプシャー州、バウのZ-Te ch Corporationが市販している。適切な微粒子材料は、本発明の目的上粒子とも呼び、固有収着性を持つ任意の粒子であるか、あるいは実質的に不溶性かつ収着性材料で被覆可能であるか、または外部および／または内部表面を誘導化して、実質的に不溶性かつ収着性材料のコーティングを形成することができる粒子がある。こうしたコーティングに好適な支持体としては、無機酸化物粒子があるが、シリカ粒子が最も好ましい。不溶性かつ収着性コーティングの厚さは、一般に１molの単分子層から約１μｍである。表面が被覆されたこうした粒子は先行技術で公知であり、たとえば1979年にJohn Wiley ＆ Sons，Inc.が発行したSnyderおよびKerkla ndの「Introduction to Modern Liquid Chromatography」第２版、および1986年発行のH．Figge等の「Journal of Chromatography」351の393〜408ページ参照。コーティングは、ポリマーを現場架橋させて機械的に塗布するか、または有機もしくは無機粒子の表面に共有結合する官能基で良い。シリカ粒子に塗布することができるコーティングは、架橋シリコーン、ポリブタジエンなどの非膨潤性ポリマー、または様々な鎖長(たとえば、C₂H₅、C₄H₉、C₈H₁₇およびC₁₈H₃₇)の脂肪族基およびアミン、ニトリル、ヒドロキシル、キラルを含む脂肪族基および芳香族基、およびコーティングの収着性を変えるその他の官能基などの共有結合有機基で良い。多くのこうした被覆粒子は市販されており、たとえばイリノイ州、ディアフィールドのAlltechが市販しているC₁₈結合相シリカがある。被覆粒子を使用する場合、シリカまたはその他の支持体粒子は、有機コーティングの支持体または基材として主に作用し、被覆粒子は、膨潤性コーティングの薄い層を使用する場合もほぼ非膨潤性である。コーティングの組成によって化学的選択性は多様になり、極性は分離および性能に影響する。これは、当業者が周知のとおりである。微粒子材料は、球または立方体などの規則的な形状でも、不規則な形状でも良い。本発明に有用であることが分かっている微粒子材料は、0.1〜約200μｍの範囲内の見かけのサイズを有するが、このサイズは、1.0〜100.0μｍの範囲であれば好ましく、5.0〜40μｍの範囲であればさらに好ましい。本発明は、別の態様では、反応性支持体を提供する。この支持体は、微粒子、被覆微粒子、被覆繊維、または支持体が接触する少なくとも１つの化学種と反応するか、もしくは少なくとも１つの化学種の反応を触媒することができるその他の多孔性かつ高表面積の製品で良い。こうした化学種は、イオン、分子、分子凝集体、ポリマー、または流動媒体中に溶解したかまたはイオン分散したその他の化学種で良い。必要なら、粒子充填シート材料の複数の層を使用し、シート材料の各々の層をシート材料の他の粒子充填層から少なくとも１つの保護層により分離することが好ましい。粒子充填シート材料の複数の層は、様々なタイプの化学種に応じて選択される活性微粒子を含むことができる。この方法では、複数の異なる化学種を１つの固相抽出製品で除去することができる。図３に示すように、シート材料12は、シート材料を構造上支持する支持体層44 に取り付けられ、支持体層44は、紙、金属(たとえば、ステンレス鋼)、不織ポリマーウェブ、またはポリマースクリーンもしくはスクリム(細目ポリプロピレンスクリム材料)などの材料を含むことができる。支持体層として選択される材料は、シート材料12を支持するのに十分な剛性があり、しかもシート材料を容易に螺旋状に巻くか、またはその他の構成にするのに十分な可撓性があることが好ましい。さらに、支持休層44は、支持体層44を通過する１つまたは複数の流体に対して化学的に不活性であるように選択すべきである。シート材料12は、公知の接着方法により支持体層44に接着することができ、たとえば、感圧接着剤をシート材料12と支持体層44との間に塗布し、層を互いに圧迫して多層シート材料を形成する方法がある。あるいは、支持体層44は、本発明の譲受人が共同所有する係属米国特許出願第08/500,230号「Reinforced Particle-Loaded Fibrillated PTFE Web」(Balsimo 等)に記載されているように、シート材料12中に少なくとも部分的に埋め込むことができる。図４は、シート材料層12および支持体層44の別の構成を示し、シート材料層12 は、２つの支持体層44の間に配置される。追加のシート材料層12および支持体層 44は、必要に応じてこの構成に迫加することができるが、この場合、シート材料層12と支持体層44は、材料の厚さ全体で互いに１つ置きに配置することが好ましい。あるいは、支持体層44は、２つのシート材料層(図示しない)の間に配置することができる。追加のシート材料層12および支持体層44は、必要に応じてこの構成にさらに追加することができる。多くのその他の多層構成を使用することができ、たとえば、互いに隣接する複数のシート材料層12および１つまたは複数の隣接する支持体層44を使用することができる。多層構成を使用する場合、各々の層は、複数の層が、シート材料12を支持するのに十分な剛性があり、しかもシート材料を容易に螺旋状に巻くか、または他の構成にするのに十分な可撓性があるように選択することが好ましい。固相抽出製品10のシート材料層のもう１つの代替実施例を図５に示す。この図は、上記の支持体層44に取り付けられたシート材料層12を示す。しかし、この実施例では、層を螺旋状に巻いた場合、スペーサ材料46が少なくともいくつかの巻の間に設けられ、各々の層を互いに離す。スペーサ材料は、抽出製品10の軸線方向かつ螺旋巻の間に挿入されるロッドまたは管などの個々の断片から構成することができる。あるいは、スペーサ材料は、第１作用面40または第２作用面42に沿って配置され、シート材料12とともに螺旋構成に巻かれた材料のストリップであるか、またはその他の何らかのスペーサ構成を使用しても良い。スペーサ材料46 は、その形状を維持し、かつスペーサ材料を通過する１つまたは複数の流体に対して不活性である、たとえばポリマー系、セルロース系またはその他の材料で良い。上記の何れかの多層構成をこの実施例に使用することも考えられ、スペーサ材料46は少なくともいくつかの多層巻の間に設ける。再び図１を参照すると、図示の実施例は、軸線Ａを有するロッドを備え、ロッドの周囲にはシート材料が螺旋状に巻かれている。しかし、固相抽出製品10がロッド14を備えないことも考えられる。その代わりに、シート材料は、固相抽出製品10のハウジング16内にシート材料自体の周囲に螺旋構成で巻くことができる。固相抽出製品60内のシート材料の代替構成の断面を図６に示す。この実施例では、長形の多孔性の粒子充填繊維シート材料62は、矩形のハウジング64内で折りたたまれている。図示のとおり、シート材料62は、ロッド66またはその他の何らかの装置の周囲に折りたたむことができる。このロッド66は、シート材料より剛性の表面を提供し、シート材料をハウジング64内に正確に配置することができる。しかし、シート材料62は、ロッド66を使用しなくてもハウジング64内で折りたたむことができる。好適な実施例では、折りたたまれたシート材料62は、装置を貫通して流れる本質的にすべての流体がシート材料の少なくとも一部分に密接に接触するのに十分に緊密に充填され、しかも装置を貫通して流れる流体の流れが著しく損なわれない程度にゆるく充填されるようにハウジング64を実質的に充填しなければならない。シート材料の充填密度の調節は、処理する特定の流体および流体内の懸濁物質の量および性質に基づいて行う必要がある。さらに、ハウジング64は、必ずしも矩形である必要はなく、楕円形、五角形、三角形など、その他の形状の断面にしても良い。ハウジング64にこうした別の形状の１つを使用する場合、折りたたまれたシート材料62はやはりハウジング64を実質的に充填しなければならない。あるいは、シート材料72は、図７に示し、本発明の譲受人が共同所有する係属米国特許出願第08/590,978号「Cartridge Absorption Device」(White等)に記載されているように、固相抽出製品70内で折りたたんでシート材料自体に結合し、円筒を形成しても良く、この円筒はコア74を囲むことが好ましい。この実施例では、折りたたまれたシート材料は、ハウジング76によって囲まれる。ハウジング 76は、図示のとおり円筒であるか、または断面がその他の何らかの形状でも良い。固相抽出製品80のもう１つの代替実施例の断面を図８に示す。この実施例では、材料82の個々のシートは、装置84をハウジング86内に固定または固締して固定される。ハウジング86は、円形、矩形、三角形など、所望のどの形状でも良い。固定または固締装置84は、ハウジング86の幅を横断する位置に材料の個々のシート82を保持するのに適する任意の装置で良い。上記の他の実施例と同様、材料のシート82はハウジング86の内部を実質的に充填することが好ましい。次に、本発明に従って溶液から溶解している化学種を抽出する方法について、図１および図1Aを参照して説明する。１つの好適な方法では、流体は、固相抽出製品10のD方向に供給されるので、流体の流れは、粒子充填繊維シート材料12の表面にほぼ平行、つまりシートの縁部に対して０°の角度である。さらに詳しく述べるなら、流体は、入口34に供給され、ロッド14の第１の軸孔22に流入する。次に、この流体は、ロッド14を貫通して流れ、出口孔26から第１の端部キャップ 30に出る。次に、流体は、ハウジング16の第１の端部18に入り、螺旋状に巻かれたシート材料12の縁部に接触する。図示のとおり、螺旋状に巻かれたシート材料 12はハウジング16を実質的に充填するので、ハウジング16を貫通して第１端部18から第２端部20に向かって流れる流体は、粒子充填繊維シート材料12の少なくとも一方の表面に沿って通過しなければならない。ポンプ(図示しない)を使用して、ハウジング16を貫通して動く流体の量および速度を調節することが好ましい。流体は次に、ハウジング16を貫通して第２端部20に移動し、そこでハウジング16から出て、第２端部キャップ32およびロッド14の複数の入口孔28に流入する。流体は次に、製品10の出口36から出る。溶液から溶解している化学種を抽出する上記の方法は、上記の代替実施例またはこれと等価な実施例に使用することもできる。どの実施例の場合も、処理される流体は、固相抽出シートの主面に対して軸線方向に導入されるので、流体はシート材料の少なくとも一方の面に沿って流れる。つまり、流体は、シートの主平面つまり主面ではなくシート材料の縁部で導入されるので、流体は、シート材料に垂直ではなくシート材料の面に沿って流れる。固相抽出製品10の端部に流体を供給する１つの特定の手段について説明してきたが、多くの代替手段が考えられ、本明細書の記載の範囲に含む。たとえば、多くのオリフィスを有するニップル(図示しない)を入口34の遠位の端部または内側端部に取り付けると、供給される流体を第１端部キャップ30の範囲内のハウジング16に吹き付けることができる。あるいは、入口34を出る流体は、入口34の内側端部と螺旋状に巻かれたシート材料12の縁部との間に配置された平らなプレートまたはディスクなどの分配要素に向けると、供給流体は、シート材料の縁部を横断して均一に分配することができる。流体を第１端部キャップ30内に均一に分配する他の代替手段は、本明細書に記載する実施例と等価であると考えられる。流体が、上記のとおりシート材料12に沿って通過する際、シート材料12内に閉じ込められた活性粒子は、化学種を優先的に結合させて除去する。溶解している化学種は、拡散によってシート材料中に押し込められる。しかし、懸濁固体粒子は、シート材料12の孔を塞がずにハウジング16を通過することができる。なぜなら、シート材料を貫通する流体の流れは本質的にないからである。一般に、流体は製品10の入口34から入り、出口36から出るが、これと反対の流れの配置も考えられる。特定の固相抽出製品10のシート材料12にできる限り多くの汚れが結合した場合、製品10を取り外して新しい製品10に交換することができる。必要なら、吸収された化学種を剥離溶液で溶出させて結合粒子から解放すると、製品10を使用して流体から化学種を再び除去することができる。この結合-剥離-再生過程を何回か続けると、製品10は、化学種を除去するのに何度も使用することができる。ユーザが、複数の使用可能な製品10を用意していれば、結合化学種を完全に充填された製品10から溶出させている際に、別の製品10を使用して、同じ工程内の流体から化学種を除去することができる。次に、本発明の動作について、以下の詳細な実施例に関してさらに説明する。これらの実施例は、様々な特定かつ好適な実施例および技術を具体的に示すために記載する。しかし、本発明の範囲内で、多くの変形および変更を行うことができることを理解すべきである。産業上の利用可能性実施例１固相抽出製品は、以下のとおりに構成した。直径６mm、深さ２cmの孔を直径1. 59cm×長さ9.52cmの鋼ロッドの各端部の中心に軸線方向に孔あけした。直径３mmの追加の孔を２つ、ロッドの各端部の端部から２ cmの位置に、互いに直交し、各々の軸孔と交差するように孔あけした。この方法で製作した鋼ロッドによって、液体はロッドの端部に入り、４つの孔を介してロッドの側部から流出することができる。固相抽出膜またはシート材料は、以下のとおりに製作した。C₁₈-変性シリカ粒子を含む市販のEMPORE^TM固相抽出シート(ニュージャージー州、フィリップスバーグのJ.T．BakerCo.)を0.38mmおよび0.20mmで連続的に乾式圧延し、元の厚さを 0.50mmから0.25mmに減少させた。9.52cm×28.6cm×0.25cmの圧延膜の一部分を切断して、カートリッジに使用した。9.52cm×28.6cm×0.77mmの細目ポリプロピレン膜(テキサス州、オースチンのNalle Plastics,Inc.が市販するNaltex^TMZicot^T ^M 対称スクリム、25本／2.54cm)の一部分を、両面アクリル転写テープ(ミネソタ州、セントポールの3M Co.が市販しているScotch^TMVHBテープ)を使って、孔あけした鋼ロッドの中央部に取り付けた。このメッシュをロッドの周囲に１回巻き付け、圧延膜をメッシュの巻の中に挿入し、膜-メッシュ構成を鋼ロッドの周囲に巻き付けた。その際、直交孔の４つの集合が巻き付けた膜の両端で露出し、螺旋構成の直径が約2.34cmになるようにした。この構成の端部の空隙空間には、RTV シリコーン接着剤を充填した。こうした接着剤としては、ミシガン州ミッドランドのDow Corning Corp.がDow Cording Silastic^TM732 RTVシーラントとして市販しているものなどがある。この螺旋巻構成を内径2.54cmのポリ(塩化ビニル)(PVC )管内に導入し、管の端部を閉じてキャップで密封した。このキャップは、中心に取り付けられたニップルを有し、ニップルは、鋼中心コア内の中心軸孔に接する内側端部と、可撓性の管を介して実験用ポンプに接続することができる外側端部とを有していた。表１に示すように、５個のカートリッジをこの方法で製作した。カートリッジはすべて、内径2.54cmのPVC管を使って製作した。表１ ¹Naltex^TMZicot^TM対称ポリプロピレンスクリム。25本／2.54cm² Naltex^TMS.627MD^TMに類似の膨張性ポリプロピレンスクリム。製造方向に12本／ 2.54cmおよびこの方向に対して45°の角度で30本／2.54cm³ Naltex^TM Zicot^TM対称ポリプロピレンスクリム。40〜45本／2.54ｃｍ実施例２実施例１で作製したカートリッジは、青色染料溶液で圧延して、固相抽出装置としてのその効果を試験した。水性メタノール染料溶液、Azure Blue Dye(コネチカット州、ウォーターベリー、Pfalz and Bauer)、0.1g/Lを用意し、#14Maste rflex管でカートリッジに接続した蠕動ポンプ(イリノイ州、ヴァーノンヒルズ、 Cole-Parmer Instrument Co.のMasterflexモデル7518-00)を使って、指定の流量で各々の列に揚送した。どの場合にも、150mlのメタノールをカートリッジから揚送してから染料溶液を導入し、膜の状態を調節した。カートリッジからの流出液をUV/VIS分光光度計(デラウェア州・ウイルミントン、Hewlett-Packard Instrument Co.のモデル8452Aダイオード配列分光光度計)で412nmで分析し、染料の濃度を判定した。結果を表２に示す。表２ ^★脱イオン水の空試験値^★★ 染料供給溶液^★★★ 1000mlのMeOHで予備調整試験1Dの終了後、カートリッジを分解した。螺旋状に巻かれた膜を通る染料溶液の著しいチャネリングが観察された。これは、螺旋状に巻かれたカートリッジによる染料の吸収が比較的低いためである。この観察の結果、カートリッジ1Eの組立体を変更して、前のスクリムよりメッシュがはるかに細かいスクリム、つまりテキサス州、オースチン、Nalle Plastics，Inc.の40〜45本／2.54cmのNaltex^TMZicot^T ^M 対称ポリプロピレンスクリムを備えた。また、追加のRTVシリコーンシーラントをスクリムおよび膜の外側端部に塗布し、染料溶液のチャネリングを防止した。より細かいスクリムおよびより優れた密封の組合せにより、カートリッジの染料の維持は改善された。 2ml/minで染料を除去するカートリッジの効果を表３に示す。この効果は、以下の式に従って、染料濃度の低下の割合として計算した。ここで、dyefeed＝染料の供給、effluent＝流出液、％effectiveness＝効果の割合。表３表２および表３のデータは、「流動」法により染料を水性メタノール溶液から除去できること、およびカートリッジIEは最も効果的に染料を除去したことを示している。実施例３実施例１に記載したように、２つのカートリッジを作製した。カートリッジ3A は内径2.54cm×長さ9.52cm、カートリッジ3Bは内径2.54cm×長さ19.69cmだった。厚さ1.125mmの固相抽出膜は、米国特許第5,279,742号の実施例１に記載されているように、平均直径８μｍのスチレン-ジビニルベンゼン粒子(カリフォルニア州、サンタクララ、Sarasep，Inc.)を使って、この粒子がウェブ全体の重量の90 ％を占めるように作製した。膜は、0.275mm厚になるまでさらに圧延し、複合材料を0.50mmの隙間で圧延して、0.50mm厚のポリプロピレンスクリーン(テキサス州、オースチン、Nalle Plastics，Inc.)に積層した。 33.02cm×9.52cmの膜の部分を巻いて上記のとおりにカートリッジ3Aに組み付け、35.6cm×19.69cmの部分を巻いてカートリッジ3Bに組み付けた。限外濾過透明化グレープフルーツ果汁を、表４に記載したように、蠕動ポンプを使って５ml /minでカートリッジに揚送し、苦味成分のリモネンを除去した。流出液中のリモネンの濃度を液体クロマトグラフ法で測定した。表４表４では、記入がない項目は、その時点で測定を行わなかったことを意味する。表４は、カートリッジ内に螺旋状に巻かれた固相抽出膜により長時間にわたって、柑橘類(グレープフルーツ)果汁の流れから、リモネンを部分的に除去できることを示す。カートリッジ3Aは、合計745mlの果汁を受け入れ、カートリッジ3B は1595mlの果汁を受け入れた。これらの２つの列では、著しい破過は観察されず、流量は試験期間全体で維持され、膜が著しく汚損することはなかった。実施例４３つの固相抽出カートリッジを上記のとおりに作製した。内径3.81cm×長さ19 .69cmのPVC管を膜のハウジングとして使用した。90重量％のスチレンジビルベンゼン粒子を含み、19.69cm×121.9cmの膜を作製し、実施例１に記載したように孔あけした直径2.22cmの鋼ロッドの周囲に螺旋状に巻いた。限外濾過透明化グレープフルーツ果汁を、表５に記載したように、選択した流量でカートリッジに揚送した。リモネンの濃度は、液体クロマトグラフ器具で測定した。表５ ¹流量＝15ml/min ²流量＝50ml/min ³流量＝75ml/min 表５から、15ml/minの流量の場合、本発明のカートリッジは約85％のリモネンをグレープフルーツ果汁から除去し、カートリッジ4Aおよび4Bは8.5時間にわたって汚損または閉塞を生じなかったことが分かる。これより流量が多い場合、破過が生じ、約4.5時間後、カートリッジ4Cはリモネンの1/2未満(50ml/min)を除去し、約3.5時間後、カートリッジ4Dはリモネンの1/2未満(75ml/min)を除去している。実施例５本発明の螺旋状に巻いた固相抽出製品が著しく汚損する条件に耐える能力を試験するため、カートリッジを以下のとおりに構成して試験した。内径2.54cm×長さ9.52cmの管状PVCカートリッジ本体に、細目スクリーンに積層した固相抽出膜を充填した。この膜は、実施例１に記載したように約90重量％のC₁₈変性シリカを含んでおり、この膜のキャリパは、0.375mm、0.25mm、0.175mmおよび0.125mm で連続的に圧延して、形成時の0.50mm厚から0.25mm厚に減少し、次に、複合品を 0.50mmの隙間で圧延して0.50mm厚の細目(対角パターン)ポリマースクリムに積層し、厚さ0.61mmの積層複合品を形成した。9.52cm×34.3cmの膜の部分は、孔あけした鋼シャフトに固定してその周囲に巻き、カートリッジハウジング内に挿入し、上記のとおりに密封した。 200mlの標準淡青色染料溶液(実施例1）中で60mgの試験用標準微細塵粒(ミシガン州、フリント、General Motors Corp.、AC Spark Plug Div.のAC微細空気清浄器試験用塵)のスラリを生成した。AC微細塵の粒度分布は、5.5μ未満が38％、11μ未満が54％、22μ未満が71％、および44μ 未満が89％だった。このスラリを５ml/minでカートリッジに揚送したところ、明確な流量の低下または汚損は見られなかった。200mlの染料溶液中で600mgのAC微細塵の第２のスラリを生成し、カートリッジに揚送した。180mlの第２粒子充填スラリが通過した後、流量は4.3ml/minに低下し、カートリッジに多少の汚損が見られた。本発明について、いくつかの実施例を参照して説明してきた。上記の詳細な説明および実施例は、理解しやすくするために記載したにすぎない。これらの説明および実施例から、不要な制約を考えるべきではない。当業者には、本発明の範囲を逸脱せずに、上記の実施例に多くの変更を加えることができることが明白である。したがって、本発明の範囲は、本明細書に記載された構造に限定されるのではなく、請求の範囲の文言により記述される構造、およびこうした構造と等価な構造によってのみ限定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，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(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ【要約の続き】体はさらに、前記固相抽出製品を通過する際に、前記シート材料の前記第１および第２作用面並びに前記シート材料内に含まれる活性粒子の両方に接触して、前記溶解している化学種が前記流体から除去されることが好ましい。

Claims

【特許請求の範囲】 1．溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体中に前記懸濁固体粒子が留まることが可能な状態で、前記溶解している化学種を前記流体から除去する方法であって、第１の端部と、該第１の端部に対向する第２の端部と、該第１の端部から該第２の端部に延在する軸線と、該軸線周囲に螺旋構成に形成された多孔性の粒子充填繊維シート材料とを含む固相抽出製品を提供するステップであって、前記シート材料が前記シート材料自体の周囲に巻かれ、前記シート材料の各々の層が、前記シート材料の各々の隣接層から間隔を置いて配置され、前記シート材料が、第１の作用面と、該第１の作用面に対向する第２の作用面と、該第１および第２の作用面の間に活性粒子を含む内側部分とを含むステップと、溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体を前記固相抽出製品の前記第１端部から前記第２端部まで軸線方向に通過させるステップであって、前記懸濁固体粒子が、前記第１または第２作用面を実質的に塞がず、その結果、溶解している化学種を含む前記流体が前記シート材料の前記内側部分に達することができ、前記流体が、前記固相抽出製品を通過する際に、前記シート材料の前記第１および第２作用面並びに前記シート材料内に含まれる活性粒子の両方に接触するステップと、を含む方法。 2．固相抽出製品の提供が、前記シート材料がハウジング内に挿入される固相抽出製品を提供することをさらに含む、請求項１記載の方法。 3．前記ハウジングがほぼ管状の形状を有する、請求項２記載の方法。 4．固相抽出製品の提供が、シート材料の隣接層の間に少なくとも１つのスペーサを提供して、シート材料の隣接層を互いに間隔を置いて配置することをさらに含む、請求項１記載の方法。 5．固相抽出製品を提供する前記ステップが、材料支持層を前記粒子充填繊維シート材料に取り付けて、その結果、前記材料支持層が、前記粒子充填繊維シート材料を螺旋構成に支持することをさらに含む、請求項１記載の方法。 6．前記材料支持層がワイヤスクリーンである、請求項５記載の方法。 7．前記ワイヤスクリーンがステンレス鋼である、請求項６記載の方法。 8．前記材料支持層が不織ポリマーウェブである、請求項５記載の方法。 9．前記材料支持層がポリマースクリム材料である、請求項５記載の方法。 10．固相抽出製品を提供するステップが、フィブリル化ポリテトラフルオロエチレンを含む多孔性の粒子充填シート材料を提供することをさらに含む、請求項１記載の方法。 11．固相抽出製品を提供するステップが、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルハロゲン化物、ガラス繊維、セラミック繊維および石英繊維から成るグループから選択される不織ウェブを含む多孔性の粒子充填シート材料を提供することをさらに含む、請求項１記載の方法。 12．前記不織ウェブが繊維パルプを含む、請求項11記載の方法。 13．前記繊維パルプの繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、アラミド、ポリアクリロニトリル、セルロースおよびガラスから成るグループから選択される、請求項12記載の方法。 14．固相抽出製品を提供するステップが、多孔性繊維膜に絡み合った活性粒子を提供することをさらに含む、請求項１記載の方法。 15．前記活性粒子が、炭素、有機化合物、ポリマー、無機酸化物、イオン交換体およびキレート化粒子の少なくとも１つである、請求項14記載の方法。 16．前記活性粒子が炭素である、請求項14記載の方法。 17．前記活性粒子がポリ(スチレン-コ-ジビニルベンゼン)である、請求項14記載の方法。 18．前記活性粒子が共有結合官能コーティングを含む、請求項14記載の方法。 19．前記活性粒子がシリカ、アルミナ、チタニアおよびジルコニアの少なくとも１つである、請求項14記載の方法。 20．前記活性粒子がシリカである、請求項19記載の方法。 21．前記活性粒子が共有結合脂肪族基を含む、請求項18記載の方法。 22．前記共有結合脂肪族基がC₂H₅、C₄H₉、C₈H₁₇およびC₁₈H₃₇の少なくとも１つである、請求項21記載の方法。 23．溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体中に前記懸濁固体粒子が留まることが可能な状態で、前記溶解している化学種を前記流体から除去する方法であって、第１の端部と、該第１の端部に対向する第２の端部と、該第１の端部から該第２の端部まで延在する長手方向軸線と、折りたたみ構成に形成された多孔性の粒子充填繊維シート材料とを含む固相抽出製品を提供するステップであって、前記シート材料の各々の層が前記シート材料の各々の隣接層から間隔を置いて配置され、前記シート材料が、第１の作用面と、該第１の作用面に対向する第２の作用面と、該第１作用面に垂直な第１の縁部と、該第２作用面に垂直であって、該第１縁部に対向する第２の縁部と、該第１および第２の作用面の間に活性粒子を含む内側部分とを含み、前記シート材料の前記第１縁部が前記固相抽出製品の前記第１端部に面し、前記シート材料の前記第２縁部が前記固相抽出製品の前記第２端部に面するステップと、溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体を前記固相抽出製品の前記第１端部から前記第２端部まで軸線方向に通過させるステップであって、前記懸濁固体粒子が、前記第１または第２作用面を実質的に塞がず、その結果、溶解している化学種を含む前記流体が前記シート材料の内側部分に達することができ、前記流体が、前記固相抽出製品を通過する際に、前記シート材料の前記第１および第２作用面並びに前記シート材料内に含まれる活性粒子の両方に接触するステップと、を含む方法。 24．固相抽出製品を提供するステップが、前記シート材料がハウジング内に挿入される固相抽出製品を提供することをさらに含む、請求項23記載の方法。 25．固相抽出製品を提供するステップが、材料支持層を前記粒子充填繊維シート材料に取り付けて、その結果、該材料支持層が、前記粒子充填繊維シート材料を前記折りたたみ構成に支持できることをさらに含む、請求項23記載の方法。 26．前記材料支持層がワイヤスクリーンである、請求項23記載の方法。 27．前記材料支持層が不織ポリマーウェブである、請求項25記載の方法。 28．前記材料支持層がポリマースクリム材料である、請求項25記載の方法。 29．溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体中に前記懸濁固体粒子が留まることが可能な状態で、前記溶解している化学種を前記流体から除去する方法であって、第１の端部と、該第１の端部に対向する第２の端部と、該第１の端部から該第２の端部まで延在する長手方向軸線と、複数の多孔性の粒子充填繊維シートとを含む固相抽出製品を提供するステップであって、各々のシートが、隣接シートに平行に、かつ隣接シートから間隔を置いて配置され、第１の作用面と、該第１の作用面に対向する第２の作用面と、該第１の作用面に垂直な第１の縁部と、該第２作用面に垂直であって、該第１縁部に対向する第２の縁部と、該第１および第２の作用面の間に活性粒子を含む内側部分とを含み、各シートの前記第１縁部が前記固相抽出製品の前記第１端部に面し、各シートの前記第２緑部が前記固相抽出製品の前記第２端部に面するステップと、溶解している化学種および懸濁固体粒子を含む流体を前記固相抽出製品の前記第１端部から前記第２端部まで軸線方向に通過させるステップであって、前記懸濁固体粒子が、前記第１または第２作用面を実質的に塞がず、その結果、溶解している化学種を含む前記流体が前記シート材料の内側部分に達することができ、前記流体が、前記固相抽出製品を通過する際に、前記シート材料の前記第１および第２作用面並びに前記シート材料内に含まれる活性粒子の両方に接触して、前記溶解している化学種が前記流体から除去されるステップと、を含む方法。 30．第１の端部と、該第１の端部に対向する第２の端部と、該第１の端部から該第２の端部まで延在する軸線と、該軸線の周囲に螺旋構成に形成された多孔性の粒子充填繊維シート材料とを含む固相抽出製品であって、前記シート材料が前記シート材料自体の周囲に巻かれ、前記シート材料の各々の層が、前記シート材料の各隣接層から間隔を置いて配置され、前記シート材料が、第１の作用面と、該第１の作用面に対向する第２の作用面と、該第１および第２作用面の間に活性粒子を含む内側部分とを含む、固相抽出製品。 31．前記固相抽出製品が、該製品の前記第１端部に流体入口と、該製品の前記第２端部に流体出口とをさらに含む、請求項30記載の固相抽出製品。 32．前記シート材料がハウジング内に挿入される、請求項30記載の固相抽出製品。 33．前記ハウジングがほぼ管状の形状を有する、請求項30記載の固相抽出製品。 34．前記固相抽出製品が、前記シート材料の隣接層の間に少なくとも１つのスペーサを含み、その結果、前記シート材料の隣接層が互いに間隔を置いて配置される、請求項30記載の固相抽出製品。 35．前記固相抽出製品が、前記粒子充填繊維シート材料に取り付けられた材料支持層をさらに含み、該材料支持層が、前記粒子充填繊維シート材料を螺旋構成に支持する、請求項30記載の固相抽出製品。