JP2002524243A - 抽出製品および方法 - Google Patents

抽出製品および方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも２つの多孔性支持層と、固相抽出媒体とを含む、固相抽出に使用する一体型多層製品であって、多孔性支持層が、少なくとも１つの熱機械的取付場所に熱機械的に取り付けられる製品を提供する。多孔性支持層の少なくとも一方は、前置フィルタ層にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、隔離、分離および分析技術における固相抽出に使用する抽出製品、
特に一体型多層製品に関する。本発明は、当該製品を使用する分離および分析方
法、並びに一体型多層製品を製造する方法にさらに関する。
【０００２】 背景技術 一般に、抽出およびクロマトグラフィを必要とする分離科学の分野は、２つの
主な目的を有する。１つの目的は、目標とする検体の抽出および回収であり、も
う１つの目的は迅速な抽出および溶出である。分離に用いる特定タイプの抽出は
固相抽出であり、ＳＰＥとしても周知されている。ＳＰＥは、検体を液体サンプ
ルから除去して、使い捨て式固相媒体上に吸収および吸着することにより濃縮す
るサンプル調製方法である。その後、分析に適する溶剤を使用して検体を溶出す
る。ＳＰＥでは、上記の２つの競合する目的を平衡させるために市販されている
２つの装置は、カートリッジ（ニュージャージー州、フィリップスバーグのＪ．
Ｔ．ＢａｋｅｒがＢＡＫＥＲＢＯＮＤ ＳＰＥＥＤＩＳＫの商品名で市販してい
るものなど）およびディスク（ニュージャージー州、クリフトンのＷｈａｔｍａ
ｎ，Ｉｎｃ．がＤＦＰディスクとして市販しているものなど）である。
【０００３】 固相抽出カートリッジは、抽出媒体として粗い収着材料のカラムから一般に構
成される。この収着材料は、重力または真空を使用してサンプルを処理する際の
問題を減少させるのに十分な表面積を有する。この構造には、特定の固有の欠点
がある。たとえば、こうしたカートリッジは、抽出媒体の断面積が一般に小さく
、その結果、処理および液体の運搬が遅く、検体の滞留が減少する。固相抽出デ
ィスクは、こうした欠点をなくす。
【０００４】 市販の固相抽出ディスクは、粒子を充填した様々な直径の膜を抽出媒体として
備える。たとえば、こうした１つのディスクとして、ポリ（テトラフルオロエチ
レン）（ＰＴＦＥ）マイクロファイバのウェブ内で不動にした収着粒子（たとえ
ばＣ８およびＣ１８結合シリカ粒子）を含む膜が挙げられる。もう１つのこうし
たディスクとしては、Ｃ１８脂肪族化合物などのような化学的に結合したシリカ
収着剤を含浸させたガラスマイクロファイバのウェブが挙げられる。一般的な用
途では、ＳＰＥディスクは、真空を使用して標準濾過装置内のガラスまたはポリ
マーフリットディスク上に支持し、ディスクを通るサンプルの所望の流れを生じ
させることができる。
【０００５】 市販の殆どのＳＰＥ製品は、当該サンプル（たとえば、廃水）が、ＳＰＥ媒体
に詰まる可能性がある著しい量の固形物（たとえば、懸濁固体）を含む場合、別
個の前置フィルタとともに使用するように設計される。市販の前置フィルタは、
セルロースなどのような天然繊維、ガラス繊維、またはポリプロピレン、ポリエ
ステルおよびポリエチレンテレフタレートなどのような合成熱可塑性繊維から一
般に構成されている。一般に、これら前置フィルタは、ＳＰＥ媒体が閉塞するの
を防ぐように設計される。前置フィルタは、一般に、ＳＰＥ製品とは別個に供給
される。
【０００６】 ＳＰＥ製品は、液体サンプルから検体を高度に回収するとともに、使用時にデ
ィスクが殆どまたはまったく閉塞させずに、高度のサンプル流量を維持できるも
のがさらに必要とされている。後者の問題は、効果的な分析を妨げる可能性があ
る。これは、無極性の炭化水素抽出可能検体を水から抽出する場合に特に言える
ことである。使いやすさおよび手順の単純さも、最終使用者にとっては重要な問
題である。使用者が抽出媒体を選択する時に検討するその他の要素として、自動
分析装置を含む各種機器およびガラス容器とともに使用できることが挙げられる
。本発明は、１つまたは複数のこうした特性を有する抽出ディスクを提供する。
【０００７】 発明の開示 本発明は、抽出、隔離、分離および分析技術に使用する一体型多層製品を提供
する。本発明は、一態様では、少なくとも１つの取付場所において第２多孔性支
持層に熱機械的に取り付けられた（好ましくは、一緒に溶接する）第１多孔性支
持層を備え、これら支持層の間には、好ましくは、膜の形態のフルオロポリマー
から成る固相抽出媒体が配置される。これら多孔性支持層の少なくとも一方は、
熱可塑性材料から製造することが好ましい。
【０００８】 本明細書で特に説明する抽出製品は３つの層を備えるが、本明細書に記載する
３つの層各々（第１多孔性支持層、第２多孔性支持層およびＳＰＥ媒体）の少な
くとも１つが存在する限り、必要に応じて３つを超える層を製品に組み込むこと
ができる。本明細書で特に説明する多層製品は、円形ディスク、方形、楕円形な
ど、様々な形状および形態を取ることができる。
【０００９】 フルオロポリマー固相抽出（ＳＰＥ）媒体は、繊維、膜、微粒子材料、表面積
が大きいその他の多孔性材料、またはこれらの組合せで良い。ＳＰＥ媒体は、フ
ィブリルマトリックス、およびフィブリルマトリックス内に絡んだ（ｅｎｍｅｓ
ｈ）収着性粒子を備える膜の形態である。フィブリルマトリックスは、一般に、
マイクロファイバが絡み合った開放構造の塊である。収着性粒子は、一般に活性
材料を形成する。「活性」という用語は、材料が、当該検体を捕捉して、吸着ま
たは吸収により検体を保持することができることを意味する。フィブリルマトリ
ックス自体が、活性材料を形成することもあるが、一般には形成しない。さらに
、フィブリルマトリックスは、流量を強化するためにガラスビードなどのような
不活性粒子またはその他の材料を含む場合もある。
【００１０】 多孔性支持層は、当該サンプルの液体の流れを実質的に妨げない多様な多孔性
材料から製造することができる。一般に、これらの材料は、固相抽出媒体が、取
扱いおよび使用時に摩滅または磨耗するのを防ぐことができる材料である。材料
は、液体サンプルが貫流することを可能にするのに十分に多孔性であり、ＳＰＥ
媒体内に含まれた粒子を保持できることが好ましい。支持層は、不織材料から製
造することが好ましい。また、第１および第２多孔性支持層はともに、構造と対
照的に、組成が非常に類似していることが好ましく、同じ組成であればさらに好
ましい。
【００１１】 好ましい実施態様では、多孔性支持層の一方は前置フィルタ層であり、不織材
料から製造することが好ましい。（説明しやすくするために、本明細書で使用す
る場合、第１多孔性支持層を前置フィルタである好ましい多孔性支持層として指
定するが、第１または第２多孔性支持層のどちらが前置フィルタであっても良い
。）第１多孔性支持層は、吹込成形マイクロファイバの不織ウェブであればさら
に好ましく、溶融吹込マイクロファイバの不織ウェブであれば最も好ましい。こ
うした「溶融吹込マイクロファイバ」または「ＢＭＦ」は、流体の繊維形成材料
をダイ内の微細なオリフィスから押し出し、押し出された材料を高速度気体流中
に方向付けて繊細化し、繊維の塊を凝固させて収集することにより製造される分
離した微細な繊維である。好ましい実施態様では、前置フィルタ層は、溶融吹込
ポリオレフィン繊維、特にポリプロピレン繊維の不織ウェブを含む。
【００１２】 多孔性支持層の一方が前置フィルタである実施態様の場合、前置フィルタは、
固体性が約２０％以下、厚さが少なくとも約０．５ｍｍ、坪量が少なくとも約７
０ｇ／ｍ２という特性を有することが好ましい。本明細書で使用する場合、固体
性とは、特定体積中の固形物の量を意味し、ウェブの重量と厚さとの関係を使用
して計算する。つまり、固体性は、ポリマー密度で除算したウェブの質量をウェ
ブの体積で除算した値に等しく、体積の割合で表される。厚さは、当該サンプル
が貫流する前置フィルタの寸法であり、ｍｍで表される。坪量は、単位面積当た
りの材料の質量であり、ｇ／ｍ２で表される。
【００１３】 一体型多層抽出ディスクは、多様な固相抽出工程で使用して、多様な検体を多
様な液体サンプル（微粒子材料を任意に含む）から除去することができる。固相
抽出媒体および前置フィルタはどちらも、当該検体を除去するように選択するこ
とが好ましい。つまり、特定の好ましい抽出手順では、前置フィルタは、目標の
検体を捕捉するのを促進して、回収率を増加するように選択する。特定の好まし
い実施態様では、本発明の製品は、炭化水素抽出物（たとえば、オイルおよびグ
リースなどのような無極性炭化水素）を液体サンプル（たとえば水）から除去す
るように設計される。こうした一実施態様は、前置フィルタ層、Ｃ１８結合シリ
カ粒子およびガラスビードを含むポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮな
どのようなＰＴＦＥ）フィブリルマトリックス、並びに支持層を備える。この前
置フィルタは、ポリオレフィン（たとえば、ポリプロピレンまたはポリエチレン
）吹込マイクロファイバウェブであり、デプスフィルタおよび媒体として作用し
て、炭化水素抽出物の捕捉を促進することができる。前置フィルタとＰＴＦＥフ
ィブリルマトリックスおよびＣ１８結合シリカ粒子との組合せにより、きわめて
効率的な抽出が行われる。この前置フィルタ構造は炭化水素の分析に限定される
のではないが、Ｃ１８ＰＴＦＥ膜とともに、無極性の炭化水素材料を水から吸収
できる前置フィルタを使用することにより、相乗作用が得られる。他の用途では
、前置フィルタの作用は、たとえば、懸濁固体のフィルタとして機能する能力の
みであり、固相抽出媒体の収着能力を補助するものとして機能する能力はない。
【００１４】 本発明は、一体型多層固相抽出製品を使用してサンプルから検体を抽出する方
法、およびこうした製品を製造する方法をさらに提供する。
【００１５】 本発明の一体型多層抽出製品を製造する方法は、第１多孔性支持層を第２多孔
性支持層に熱機械的に取り付けることを含む。好ましい実施態様では、超音波溶
接機を使用して、２つの支持層の間に熱機械的取付場所を形成する。熱機械的取
付場所内には、ＳＰＥ媒体を固定する。溶接工程は、実質的に同時に、ＳＰＥ媒
体を取り付けて多孔性支持層を一緒に取り付けるとともに、製品をある形状およ
び寸法に切断する。
【００１６】 好ましい実施態様では、本発明は、一体型多層抽出製品を超音波溶接する方法
であって、ａ）第１多孔性支持層と、第２多孔性支持層と、これら支持層の間の
フルオロポリマーから成る固相抽出媒体層とを積層するステップと、ｂ）これら
積層体を、アンビルおよび超音波ホーンを含む超音波溶接機内に配置するステッ
プと、ｃ）アンビルとホーンとの間に積層体を狭持して、第１多孔性支持層と第
２多孔性支持層との間に熱機械的取付場所を形成し、固相抽出媒体を熱機械的取
付場所内に固定するステップとを含む方法を提供する。
【００１７】 好適な実施態様の詳細な説明 図１を参照すると、本発明は、第１多孔性支持層１２と、少なくとも１つの取
付場所で熱機械的に取り付けられた第２多孔性支持層１４とを備え、これら層の
間に固相抽出媒体１８の層を有する一体型多層抽出製品１０を提供する。この固
相抽出媒体はフルオロポリマーから成り、第１多孔性支持層１２および第２多孔
性支持層１４の少なくとも一方は熱可塑性材料である。第１多孔性支持層１２お
よび第２多孔性支持層１４は、ＳＰＥ媒体１８と密接に接触する。熱機械的取付
場所は、製品１０の外周部１６に位置することが好ましい。固相抽出媒体１８は
、フィブリルマトリックス２０と、このマトリックス内に埋め込まれた収着性粒
子２２とを含む。任意に、好ましくは、フィブリルマトリックス２０は、ガラス
ビードなどのような不活性（つまり、非収着性）粒子をさらに含む場合がある。
フィブリルマトリックス２０は、マイクロファイバが絡み合った開放構造の塊で
ある。収着性粒子２２は、当該検体を捕獲して、吸着または吸収により検体を保
持することができる。
【００１８】 第１多孔性支持層１２は、多様な多孔性材料から製造することができる。第１
多孔性支持層１２は、不織ウェブであることが好ましく、吹込マイクロファイバ
ウェブであればさらに好ましい。吹込マイクロファイバウェブは、ポリオレフィ
ンファイバを含むことが好ましく、ポリプロピレンファイバを含めばさらに好ま
しいが、必要に応じてその他のポリマーを使用することもできる。
【００１９】 好ましい実施態様では、第１多孔性支持層は、懸濁固形物などのような微粒子
材料を廃水などのような当該サンプルから除去する前置フィルタである。前置フ
ィルタは、さもなければ抽出時間を増加させることになる固相抽出媒体の閉塞を
減少させることが好ましい。特定の実施態様では、前置フィルタはさらに、無極
性炭化水素抽出物などのような当該検体の捕捉を促進することが好ましく、かつ
重要であり、一体型多層抽出ディスクの収着能力を強化することができる。この
装置では、前置フィルタおよび内側の固相抽出媒体は、当該検体に対して類似の
収着特性を有する材料から製造する。あるいは、前置フィルタを使用して、内側
の固相抽出媒体が収集した所望の検体の分析を妨げる可能性がある汚染物を捕獲
することができる。この装置では、前置フィルタおよび内側の固相抽出媒体は、
当該検体に対して異なる収着特性を有する材料から製造する。
【００２０】 第２多孔性支持層１４は、ディスクの使用時、および取扱い時の内側固相抽出
媒体の支持および摩滅の低下を促進する。支持層１４は、多様な多孔性材料を含
むことができる。一般に、支持層１４は不織ウェブであるが、マイクロファイバ
ウェブであれば好ましく、溶融吹込マイクロファイバウェブであればさらに好ま
しい。超音波溶接によりさらに効果的に接合するため、第１および第２多孔性支
持層の材料は類似タイプのポリマー材料を含むことが好ましい。支持層は、同じ
ポリマー材料であることが好ましい。
【００２１】 本発明の好ましい実施態様では、２つの多孔性支持層１２および１４は、一緒
に音波溶接して固相抽出媒体を間に閉じ込め、一体型ユニットを形成することが
好ましい。あるいは、２つ（または２つ以上）の外側層は、高温プレスを使用し
て一緒に接合しても良い。好ましくは、どちらかの方法を使用して、縁部を一緒
に切断および融解させ、単一のユニットを形成する。
【００２２】 好ましい実施態様では、低表面エネルギー層（たとえば、ＰＴＦＥ）に、より
高表面エネルギーの熱可塑性層（たとえば、ポリプロピレン）を組み込む取付場
所を形成できると考えられなかった。低表面エネルギー材料の存在は、２つ（ま
たは２つ以上）の外側層間の効果的な接合を妨げ、阻むと考えられた。
【００２３】 多孔性支持層 本発明の一体型多層ＳＰＥ製品は、第１および第２多孔性支持層を含む。任意
に、これら支持層の一方はスクリム、つまり薄い多孔性支持層で良い。支持層は
、スクリムとしてＳＰＥ媒体を支持し、ＳＰＥ媒体が出荷および取扱い時に潜在
的に損害が生じるほど摩滅するのを保護するのに役立つ。こうした支持および保
護は、多孔性支持層をＳＰＥ媒体と密接に接触させ、間にＳＰＥ媒体を配置して
第１および第２支持層を熱機械的に取り付けることにより行われる。熱機械的取
付場所は、製品の縁部に位置することが好ましい。製品が円形ディスクである好
ましい実施態様では、熱機械的取付場所は、ディスクの外周部に位置するが、デ
ィスク全周の周囲に位置するとさらに好ましい。ＳＰＥ媒体の少なくとも一部分
は２つの多孔性支持層の間に狭持する、つまり割り込ませて、取扱い時のＳＰＥ
媒体の変形を減少させることが好ましい。
【００２４】 多孔性支持層は、水またはその他のサンプル液体がウェブを貫流するのを過度
に制限しないか、またはＳＰＥ媒体の機能をいかなる点でも制限しない任意の適
切な材料から構成することができる。２つの多孔性支持層の材料は、熱機械的に
取り付けることができるように選択するべきである。少なくとも一方の多孔性支
持層は、熱可塑性ポリマーであることが好ましい。第１および第２多孔性支持層
の両方が、類似タイプの熱可塑性ポリマー材料であればさらに好ましく、同じ熱
可塑性ポリマー材料であれば最も好ましい。適切な熱可塑性ポリマー材料として
は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、およびポリオレフィン、た
とえばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンコポリマー、並び
にこれらのブレンドが挙げられる。本明細書で使用するコポリマーとしては、２
種類以上のモノマーから調製されたランダム、ブロック、グラフト結合などのポ
リマーが挙げられる。
【００２５】 熱可塑性ポリマー材料は、繊維状ウェブの形態で提供することが好ましい。こ
うした繊維状材料は、スパンボンドまたはスパン堆積繊維、吹込マイクロファイ
バなどから製造することができる。溶融吹込マイクロファイバ（ＢＭＦ）ウェブ
がより好ましい。
【００２６】 好ましくは、少なくとも一方の多孔性支持層は、坪量が約１４ｇ／ｍ２〜約７
０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは約１７ｇ／ｍ２〜約３４．０ｇ／ｍ２のポリプロ
ピレンから製造する。厚さは、一般に約１ｍｍ未満である。
【００２７】 多孔性支持層は、必要に応じてエンボス加工して強度を強化することができる
。たとえば、中心が約１．２５ｍｍ離間配置された約０．００６ｃｍ２の領域の
位置で高温エンボス加工を行うことができる。多孔性支持層は、制限されない流
れを可能にするのに十分な多孔性を有するべきである。市販されている支持層に
適する材料としては、サウスキャロライナ州、シンプソンヴィルのＢＢＡ Ｎｏ
ｎｗｏｖｅｎｓがＣＥＬＥＳＴＲＡの商品名で市販している不織ウェブがある。
【００２８】 好ましい実施態様では、一方の多孔性支持層は前置フィルタである。２種類の
基本的なタイプの機械的濾過機構、つまり表層濾過およびデプス濾過がある。濾
過は、濾過媒体の多孔性によって、分散媒が濾過媒体自体の孔を通過するととも
に、比較的大きい粒子（埃または懸濁固体）が濾過媒体の上流に保持される場合
に行われる。粒子が濾過媒体の曲がりくねった通路を通過できない場合、粒子は
フィルタ内に詰まり、流体が流れるための全体の多孔性が低下する。
【００２９】 表層濾過は、粒子の直接的な遮蔽によりフィルタの有効細孔サイズが減少して
行われる。粒子の塊または層が表面に形成され、濾過媒体の細孔サイズが次第に
小さくなり、最終的に流体の流れが停止すると、フィルタは閉塞したと考えられ
る。
【００３０】 デプス濾過は、フィルタ媒体により著しい量の厚さまたは空隙率（つまり、埃
保持容量）が生じ、流体が流れる通路がより長く、より不規則になる場合に行わ
れる。この場合、フィルタ材料の厚さ内に粒子が保持されるとともに、粒子の直
接的な遮蔽の可能性が高まる。デプスフィルタは、粒子（埃）が表層を遮蔽し、
結果として塊を生じるのではなく、より深く充填されるので、閉塞を減少させる
上でより効果的である。分散媒は、濾過媒体の通路をなお通過することができる
。デプスフィルタの場合、概して、比較的大きい粒子が先ず捕捉され、比較的小
さい粒子が濾過媒体内の細孔により深く入り込んで細孔内に充填される傾向があ
る。
【００３１】 本発明の前置フィルタ支持層は、デプスフィルタとして機能することができる
。したがって、これら支持層は、粒度が広く分布している懸濁固体を含む環境水
または生物学的サンプルの評価に特に適する。
【００３２】 デプスフィルタとしての前置フィルタ支持層の機能を強化するには、様々な特
性を平衡させて閉塞を防ぎ、濾過を強化する。こうした特性としては、固体性、
厚さ、坪量、内部の細孔量、繊維の直径などがある。
【００３３】 たとえば、繊維の直径が比較的小さい場合、オイルの抽出に使用可能な表面積
が大きくなる。しかし、繊維の直径が比較的小さい場合、ウェブの密度があまり
緻密ではなくなり、繊維はより脆性になる。繊維の直径が比較的大きい場合、強
度が増し、保形が良好になる。前置フィルタ支持層の繊維は、少なくとも約０．
１μｍの直径を有することが好ましいが、１．０μｍであればさらに好ましく、
７μｍであれば最も好ましい。繊維の直径は、約２０μｍ以下であれば好ましい
が、１５μｍであればさらに好ましく、１２μｍであれば最も好ましい。
【００３４】 前置フィルタ支持層は、約２０％以下の固体性を有することが好ましいが、約
１５％以下であればさらに好ましく、約１０％以下であれば最も好ましい。この
固体性は、少なくとも約５％であることが好ましい。前置フィルタの厚さは、少
なくとも約０．５ｍｍであれば好ましく、少なくとも約１ｍｍであればさらに好
ましく、少なくとも約２ｍｍであれば最も好ましい。この厚さは、約０．５ｍｍ
以下であることが好ましい。前置フィルタの坪量は、少なくとも約７０ｇ／ｍ２ であれば好ましいが、少なくとも約１００ｇ／ｍ２であればさらに好ましく、少
なくとも約２００ｇ／ｍ２であれば最も好ましい。この坪量は、約３００ｇ／ｍ２ 以下であることが好ましい。
【００３５】 これらのパラメーターは、前置フィルタの空隙率に寄与する。たとえば、少な
くとも約０．５ｍｍの厚さは、高度の内部空隙率を維持するのに役立つ。高度の
内部空隙率は、圧力が殆どまたはまったく降下することなく、検体が移動する大
きい表面積および曲がりくねった通路を可能にする。
【００３６】 多様な繊維状材料を使用して、本発明の前置フィルタ支持層を製造することが
できる。前置フィルタの製造に使用する材料の選択は、抽出を強化するために必
要であれば、たとえば極性により、抽出される検体に適合させることができる。
あるいは、当該検体の定量的または定性的評価に悪影響を及ぼす可能性がある汚
染物に適合させることもできる。たとえば、オイルおよびグリースなどのような
ヘキサン抽出物の分離および分析を強化するには、ポリオレフィン、たとえばポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、これらのハロゲン化誘導体、これ
らのブレンドまたはコポリマーが適している。ポリプロピレンは、容易に処理さ
れるという点で特に好ましい材料である。その他の適切な材料としては、ポリカ
ーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアミドなどがある。各種材料の
ブレンドまたはコポリマーも使用することができる。
【００３７】 前置フィルタ支持層は、スパンボンド繊維、カード加工繊維、スパン堆積また
はスパンレース繊維、吹込マイクロファイバなどから製造することができる。吹
込マイクロファイバ（ＢＭＦ）ウェブが好ましい。ＢＭＦウェブを製造するには
、約４３〜約４００のメルトフローインデックスを有する樹脂が特に好ましい。
市販の樹脂の例は、テキサス州、ヒューストンのＦｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ
から入手することができる。好ましいポリプロピレン樹脂は、ＦＩＮＡ３８６０
の商品名で市販されている。
【００３８】 マイクロファイバウェブは、１９５６年発行のＷｅｎｔｅ，Ｖａｎ Ａ．Ｓｕ
ｐｅｒ Ｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ＦｉｂｅｒｓによるＩｎｄｕ
ｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、３４２、第４８
巻、１３４２ページ（以下参照）、並びに米国特許第２，４６４，３０１号（Ｆ
ｒａｎｃｉｓ）、第２，６１２，６７９号（Ｌａｄｉｓｃｈ）および第３，０７
３，７３５号（Ｔｉｌｌ等）に記載されているような溶融吹込技術により一般に
形成される。さらに、前置フィルタ層として有用な材料の特定の例としては、米
国特許第３，７６４，５２７号（Ｓｏｈｌ）、第４，０５２，３０６号（Ｓｃｈ
ｗａｒｔｚ等）および第４，１０３，０５８号（Ｈｕｍｌｉｃｅｋ）に記載され
ている前置フィルタが挙げられる。簡潔に述べると、樹脂は、１軸または２軸ス
クリュー押出機内で融解温度を超えて加熱され、高圧でダイに供給される。繊維
は、ダイの出口で形成され、所望の坪量で連続ウェブを製造する速度で集塵器上
に吹き込まれる。
【００３９】 ウェブの坪量は、収集器が気体流中を移動する速度に応じて変化する。本発明
の前置フィルタ支持層に適する市販材料の例としては、ミネソタ州、セントポー
ルの３ＭがＯＩＬＳＯＲＢ Ｔ−１５１ ＢＭＦの商品名で市販している吸着性
ポリプロピレンＢＭＦウェブがある。
【００４０】 任意に、第１または第２多孔性支持層のどちらか、または両方を多孔性材料の
複数の層から形成することができるが、多孔性材料の複数の層の少なくとも１つ
はＳＰＥ媒体に接触していなければならない。
【００４１】 固相抽出媒体 固相抽出媒体は、様々な形態の多様な材料を含むことができる。たとえば、固
相抽出媒体は、遊離しているかもしくは不動化している粒子、繊維、膜、または
表面積が大きいその他の多孔性材料の形態で良い。好ましい実施態様では、ＳＰ
Ｅ媒体は、収着性粒子が内部に絡んだフィブリルマトリックスである。こうした
収着性粒子は、当該検体を捕捉するという点で媒体の「活性」要素である。
【００４２】 フィブリルマトリックスは、様々な繊維を含むことができる。適切な繊維とし
ては、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、特にポリプロピレンおよびポリエチレ
ンマイクロファイバ、アラミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、並びに
天然セルロース繊維が挙げられる。繊維の混合物を使用することもでき、繊維自
体は活性でも不活性でも良い。マトリックスは、好ましくは約１５ｎｍ〜約４０
ｎｍ厚のウェブを形成する。
【００４３】 収着性（活性）粒子は、水溶性または有機液体中で一般に不溶性である。これ
ら粒子は、１種類の材料から製造するか、または塗布粒子のように複数の材料の
組合せから製造することができる。これら粒子は膨潤性でも非膨潤性でも良いが
、水または有機液体中で非膨潤性であることが好ましい。これら粒子は、目標検
体に対する親和性を考慮して選択する。水膨潤性粒子は、米国特許第４，５６５
，６６３号（Ｅｒｒｅｄｅ等）、第４，４６０，６４２号（Ｅｒｒｅｄｅ等）お
よび第４，３７３，５１９号（Ｅｒｒｅｄｅ等）に記載されている。水中で非膨
潤性の粒子は、米国特許第４，８１０，３８１号（Ｈａｇｅｎ等）、第４，９０
６，３７８号（Ｈａｇｅｎ等）、第４，９７１，７３６号（Ｈａｇｅｎ等）およ
び第５，２７９，７４２号（Ｍａｒｋｅｌｌ等）に記載されている。収着性（活
性）粒子を使用することもできる。
【００４４】 好ましい実施態様では、塗布粒子をＳＰＥ媒体に絡ませることができる。基礎
粒子としては、無機酸化物、たとえばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア
などがあり、有機基を共有結合することができる。無極性炭化水素（たとえば、
ヘキサン）抽出可能化合物を分析するには、たとえば、鎖の長さが異なる脂肪族
基（Ｃ２、Ｃ４、Ｃ８またはＣ１８基）などのような共有結合した有機基を使用
することができる。好ましいＣ１８結合シリカ粒子は、カリフォルニア州、ハー
バーシティのＶａｒｉａｎ Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｄ
ｕｃｔｓから市販されている。
【００４５】 任意に、不活性粒子もしくはその他の材料、またはその混合物を固相抽出媒体
に使用することができる。こうした材料としては、たとえば、ガラス球およびシ
リカ粒子がある。中実のガラス球は、圧縮強度および表面硬度が高い点で特に好
ましい。したがって、固相抽出媒体は、中実ガラス球をフィブリルマトリックス
内に絡ませた時に、圧縮強度および表面硬度がより高くなる。中実ガラス球によ
り、抽出および溶出時に真空または圧力が降下した場合、媒体の応力分布および
液体流動特性が改善される。適切な中実ガラス球は、ニュージャージー州、パリ
スパニィのＰｏｔｔｅｒｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．がＳＰＨＥＲＩＧ
ＬＡＳＳの商品名、およびミネソタ州、セントポールの３Ｍ Ｃｏ．がＴＵＮＧ
Ｏビードの商品名で市販している。これらガラス球は、約５２μｍの粒度（つま
り、最大寸法、一般に直径）であり、平均的な体積の粒度は約７０μｍである。
粒度は、光散乱方法論により決定される。
【００４６】 本発明の一体型多層抽出ディスクは、活性粒子および不活性粒子の両方を含む
。活性粒子は、粒子全体の重量に基づいて約３重量％から約１０重量％の量でＳ
ＰＥ媒体中に存在することが好ましい。不活性粒子は、粒子全体の重量に基づい
て約９０重量％〜約９７重量％の量でＳＰＥ媒体中に存在することが好ましい。
【００４７】 適切なＳＰＥ媒体の例は、米国特許第５，２７９，７４２号（Ｍａｒｋｅｌｌ
等）、第４，９０６，３７８号（Ｈａｇｅｎ等）、第４，１５３，６６１号（Ｒ
ｅｅ等）、第５，０７１，６１０号（Ｈａｇｅｎ等）、第５，１４７，５３９号
（Ｈａｇｅｎ等）、第５，２０７，９１５号（Ｈａｇｅｎ等）および第５，２３
８，６２１号（Ｈａｇｅｎ等）に記載されている。特に好ましいＳＰＥ媒体は、
水から炭化水素化合物を収着するＣ１８結合シリカビード（ビード全体の重量に
基づいて約５〜６重量％）、および迅速な流速を促進し、ＰＴＦＥ（ＳＰＥ媒体
全体の重量に基づいて約１〜２重量％）内に絡んだ、平均的な体積の粒度約７０
μｍのガラスビード（ビード全体の重量に基づいて約９４〜９５重量％）から成
る。
【００４８】 ＰＴＦＥマトリックスは、米国特許第４，９０６，３７８号（Ｈａｇｅｎ等）
に記載されている手順により形成することができる。簡潔に述べると、この手順
は、固体の執着能力を超え、しかもパテ状の濃度を維持するのに十分な潤滑水が
存在する状態で、微粒子材料をポリテトラフルオロエチレン水溶性分散液とブレ
ンドするステップと、パテ状の塊を約５０℃〜約１００℃の温度で集中的に混合
して、ポリテトラフルオロエチレン粒子の初期フィブリル化を生じさせるステッ
プと、パテ状の塊を２軸圧延して、同じ水分を維持しつつ、ポリテトラフルオロ
エチレン粒子をさらにフィブリル化するステップと、結果として得られたシート
を乾燥させるステップとから成る。
【００４９】 任意に、ＳＰＥ層は、適切な材料の複数の層を含むことができる。この場合、
ＳＰＥ媒体の層の間に第３の多孔性支持層を配置することが好ましい。
【００５０】 その他のＳＰＥ製品を本発明に使用することもできる。こうした製品は、ニュ
ージャージー州、クリフトンのＷｈａｔｍａｎ，Ｉｎｃ．、カリフォルニア州、
サンタローザのＣＰＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、およびニュージャージー
州、フィリップスバーグのＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから市販されている。これらの製
品は、共有結合脂肪族炭化水素のコーティングを含むシリカ粒子を一般に含む。
製品によっては、粒子はガラス繊維内に絡んでいる。こうした製品は、外側のス
クリムにより保護することができるが、スクリムは、本発明の構造に使用しても
良いし、使用しなくても良い。
【００５１】 一体型ディスク構造の製造方法 一体型多層ＳＰＥ製品は、様々な技術を用いて製造することができる。一態様
では、一番外側の２つの層、つまり第１および第２多孔性支持層の外側縁部には
、それぞれの縁部が熱機械的に取り付けられる。しかし、内側のＳＰＥ媒体が、
微粒子材料が絡んだＰＴＦＥマトリックスを含む場合、これは特に難しい手順で
ある。したがって、本発明の好ましい実施態様では、製造方法は、２つの多孔性
支持層の超音波溶接を含む。好ましくは、ＳＰＥ媒体の少なくとも一部分は、取
付場所内に結合する。この場合、ＳＰＥ媒体は、溶接部内に物理的に閉じ込める
かまたは割り込ませることができる。好ましくは、熱機械的な取付場所は、支持
層を超音波溶接し、所望の形状および寸法に実質的に同時に切断して形成する。
【００５２】 ＰＴＦＥは、表面エネルギーが低いため、溶融樹脂流に抵抗し、結合能力は最
小である。したがって、こうした抵抗により、永久的な溶接継目の形成が妨げら
れる。しかし、複数の層間に異なる材料特性を利用すると、意外なことに、超音
波エネルギーを圧力下でアンビルとホーンとの間のＰＴＦＥ層に加えて、溶接継
目の形成を妨げる原因である障壁を除去できることが分かった。さらに、溶接継
目はきわめて局所的なので、使用可能な内径上で内部のウェブを破損または破壊
せずに、一番外側の２つの層間にＰＴＦＥ膜を閉じ閉じ込めることができる。結
果として、良好な抽出および流量性能を提供できる一体型多層抽出ディスクが得
られる。
【００５３】 図２を参照すると、好ましい実施態様では、ＳＰＥ媒体１８のウェブまたは膜
は、Ｃ１８塗布粒子を充填されたＰＴＦＥマトリックス２０を備えることが好ま
しく、２つの多孔性支持層１２および１４の間に配置される。任意に、ＰＴＦＥ
マトリックス２０は、ガラスビードなどのような不活性（つまり、非収着性）粒
子を含んでも良い。多孔性支持層１２および１４は、ポリオレフィン材料から製
造することが好ましい。ウェブ１２、１４および１８は、超音波溶接機（コネチ
カット州、ダンベリーのＢｒａｎｓｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．が
市販しているＢｒａｎｓｏｎ９００シリーズの超音波溶接機など）の切断／封止
超音波溶接アンビル３０上に配置する。溶接機の空気圧は、一般に１平方インチ
当たり約５０ポンド（ｐｓｉ）〜約１００ｐｓｉに設定し、好ましくは約６８ｐ
ｓｉ〜約７０ｐｓｉに設定する。
【００５４】 溶接アンビル３０は、プランジおよび溶接作業を組み合わせて実質的に同時に
行うことにより、複数の層を一体型多層形式に転換する。この工程は、２つの多
孔性支持層１２および１４の間に熱機械的な取付場所を形成する。プランジ溶接
作業時、平坦な硬化鋼超音波ホーン３２が横断して、３つの層１２、１４および
１８を、アンビル３０上に位置する溶接面３４にしっかり圧迫する。アンビル３
０は、約２０°以上、好ましくは約２５°の切断角度αを有する。切断角度αは
約４０°を超えず、約３５°以下であれば好ましい。溶接面３４の幅は、約０．
０１ｃｍ以上だが、約０．０２ｃｍ以上であれば好ましい。さらに、溶接面３４
の幅は約０．０４ｃｍ以下だが、約０．０３ｃｍ以下であれば好ましい。
【００５５】 図３を参照すると、狭持および溶接作業時に、層１２、１４および１８が圧迫
されていることが分かる。狭持作業時、超音波エネルギーは圧力下で加えられる
。溶接時間は、低設定で約０．５秒だが、約０．９秒であれば好ましい。高設定
の溶接時間は１．５秒だが、約１．０秒であれば好ましい。次に、溶接機からの
超音波エネルギーは、外側の２つの不織ウェブ１２および１４を一緒に融解およ
び接合し、溶融材料は、製品の外周部周囲に局所的な溶接継目３６を形成する。
図４参照。保持時間は、下端で約０秒、好ましくは約０．１５秒に設定する。保
持時間範囲の上端では、溶接機の保持時間パラメーターは約０．２５秒、好まし
くは約０．１７秒である。切断動作を完了するには、ディスクの外周部に沿った
溶融材料を圧縮して、過剰な材料３８を平面から流出させ、封止された製品を周
囲の積層材料から分離する。
【００５６】 本発明の目的および利点について、以下の実施例によりさらに説明するが、こ
れらの実施例に記載する特定の材料およびその量、並びにその他の条件および詳
細は、本発明を不当に制限するように解釈してはならない。すべての部分および
割合は、特記しない限り重量に基づく。
【００５７】 実施例 試験手順 オイルおよびグリースの一般的な決定 オイルおよびグリース並びに総合的な石油炭化水素を、抽出により決定するガ
イドラインは、１９９５年４月に発行されたＥＰＡ（環境保護機関）の方法１６
６４（「抽出および重量測定によるＮ−ヘキサン抽出可能材料（ＨＥＭ）および
シリカゲル処理Ｎ−ヘキサン抽出可能材料（ＳＧＴ−ＨＥＭ）（オイルおよびグ
リース並びに総合的な石油炭化水素）」）に概略が記載されている。
【００５８】 ＳＡＥ微細塵の流量決定試験 サンプルの固形分がＳＰＥディスクまたはＳＰＥディスク／前置フィルタの組
合せを通るサンプルの部分標本の流量に与える影響は、既知の量のＳＡＥ微細塵
が水中に懸濁しているＳＰＥディスク、前置フィルタ、および本発明の一体型Ｓ
ＰＥ製品を厳密に検査して特徴を示した。１００、１５０および２００±５ｍｇ
の固体を含む固体サンプルは、ＳＡＥ（自動車技術会）の微細塵（ミネソタ州、
バーンズヴィルのＰｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．がＩＳＯ１２
１０３−１、Ａ２微細試験塵の商品名で市販）を１リットルの水中に懸濁させて
用意した。抽出装置に真空を加え、試験用懸濁液全体（１リットル）を抽出装置
の貯蔵器に導入し、水が各々の試験用懸濁液のＳＰＥディスク、前置フィルタお
よび一体型ＳＰＥ製品を完全に通過する時間を記録した。
【００５９】 一般的な手順 ＳＰＥディスクの作製 Ｃ１８結合シリカ粒子（平均的な体積の粒度が５５μｍ、Ｖａｒｉａｎまたは
Ｕｎｉｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓが市販）が内部に
絡んでいるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）マトリックスおよびガラス
ビードから成るＰＴＦＥ膜は、実質的に米国特許第４，９０６，３７８号（Ｈａ
ｇｅｎ等）に記載されているように作製した。Ｃ１８塗布ビードの重量は、７０
μｍのガラスビード（３Ｍ ＣｏｍｐａｎｙがＴＵＮＧＯの商品名で市販）の重
量の４〜１０重量％だった。Ｃ１８塗布粒子をガラスビードに追加し、ＰＴＦＥ
分散液（ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．がＦＬＵＲＯＮの商品名で市販、ビ
ード混合物全体の重量に基づいて１．５〜４．０重量％）をビードに追加した。
結果として得られた混合物を手で混合してドウを生成し、加熱した２つのロール
ミル上に配置して繰り返し圧延し、ガラスビードが分散したＰＴＦＥマトリック
スから成る薄いフィルム（０．０３８〜０．１０２ｃｍ厚）を作製し、直径４７
ｍｍおよび９０ｍｍのディスクの形態に切断した。
【００６０】 本発明に使用したＳＰＥディスクの特定の組成および特性を表１に記載するが
、要素のその他の変形も可能である。
【００６１】
【表１】 表１
【００６２】 ミル通過は、ＰＴＦＥドウが２つのロールミル間を通過した回数である。デュ
ロメーターによる硬度の測定値は、概して２０〜６０だった。
【００６３】 超音波溶接手順 表面に小さい０．００１インチ〜０．０１インチ幅の溶接平面を有するように
構成された切断／封止超音波溶接アンビルを装備されているＢｒａｎｓｏｎ超音
波溶接機（コネチカット州、ダンベリーのＢｒａｎｓｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉ
ｃｓが市販しているモデル９０１ＡＥ）を使用して、本発明の一体型多層固相抽
出製品を作製した。２つの多孔性熱可塑性ポリオレフィン表皮層の間に配置され
たＳＰＥ膜を含む層状構造をアンビルに対応する位置決めカラーに通し、ホーン
に超音波エネルギーを加え、ホーンをアンビル方向に横断させて層状構造を一緒
に狭持した。溶接作業時、外側のポリオレフィン層を一緒に接合する時に、中間
のＳＰＥ層を製品の接合線として定着させた。
【００６４】 オイルおよびグリースを抽出するための一体型多層抽出ディスクの使用法 サンプルの処理 サンプルのｐＨは、６ＮＨＣｌまたはＨ２ＳＯ４を添加して２．０未満に調節
した。懸濁固体を沈殿させて（必要な場合、一晩）、サンプルの液体部分を固体
から分離した。
【００６５】 マニホルドの構成 濾過マニホルドは、標準の手順に従って構成した。濾過装置の基部の中心に抽
出ディスクを配置し、４７ｍｍディスク（ミネソタ州、セントポールの３Ｍ Ｃ
ｏｍｐａｎｙが市販）に１個のマニホルドを使用して、ディスク上部の所定の位
置に貯蔵器を狭持した。２０〜２５インチＨｇ（０．６８〜０．８５バール）の
真空を使用して、ディスクの状態を調整し、検体を分離した。
【００６６】 ディスクの状態調整 ＳＰＥディスクおよび貯蔵器の側を約５〜１０ｍＬ（ディスクの上部を覆うの
に十分な溶剤の量）のｎ−ヘキサンで洗浄し、ヘキサンをディスクから除去して
、収集フラスコに真空を加えた。ディスクを真空下で約１分間乾燥させてから、
真空を除去した。
【００６７】 メタノール（１０ｍｌ）を貯蔵器に追加して、収集フラスコに真空を加え、数
滴のメタノールをＳＰＥディスクから排出し、この時点で真空を除去すると、デ
ィスクの表面を覆うのに十分なメタノールが貯蔵器内に残った。ディスクをメタ
ノール中に６０秒間浸漬すると、状態調整が完了する。
【００６８】 サンプルの抽出 サンプルを貯蔵器内に注ぎ、つまり静かに移し、収集フラスコに直ちに真空を
加え、サンプルをＳＰＥディスクからできるだけ迅速に排出した。（サンプル中
に懸濁固体が存在する場合、固体成分が入る前に、サンプルのできるだけ多くの
液体成分が貯蔵器内に入るように注意した。）固体が存在する場合、固体を追加
する前に、ディスクが乾燥しないようにした。（サンプル容器からできるだけ多
くの水が運搬されるように注意した。）すべての液体がＳＰＥディスクを通過し
た後、真空を最大５分間維持して、ディスクを乾燥させた。
【００６９】 サンプルの溶出 溶出液を収集するため、濾過組立体に清潔なガラス瓶を装備した。ヘキサン（
１０ｍＬ）を元のサンプル容器に追加し、閉鎖した容器を数回反転させて、容器
の内面全体をヘキサンで洗浄した。使い捨て式ガラスピペットを使ってヘキサン
をサンプル容器からディスクに移したが、事前に容器の側面を洗い流すように注
意した。収集フラスコに念入りに真空を加え、数滴のヘキサンをディスクから排
出し、真空を除去した。ディスクを蔵器内に残っているヘキサンに２分間以下浸
漬し、この時点で、収集フラスコに念入りに真空を加えることにより、ＳＰＥデ
ィスクから徐々にヘキサンを排出した。すべてのヘキサンがディスクを通過した
後約２分間真空を維持して、ディスクを乾燥させた。ヘキサン抽出ステップは、
ヘキサンの別の部分標本（１０ｍＬ）を使用して２回繰り返した。次に、ガラス
貯蔵器の側面をヘキサンの別の部分標本（１０ｍＬ）で洗浄し、真空を加えてＳ
ＰＥディスクからヘキサンを排出し、すべてのヘキサンがディスクを通過した後
約５分間にわたって真空を維持してディスクを乾燥させた。
【００７０】 次に、漏斗内に入れた無水硫酸ナトリウム（５ｇ）上で溶出液および水の混合
物を濾過して乾燥させた。その後、硫酸ナトリウムおよび関連するガラス容器各
々を部分標本（５ｍＬ）で洗浄して、溶出液が定量的に運搬されるようにした。
【００７１】 重量測定分析 標準の重量測定技術を用いて、溶出液および水の混合物中のオイルおよびグリ
ース分を決定した。
【００７２】 実施例１および比較例Ｃ−１およびＣ−２ ＳＰＥディスク組立体は、上記の「ＳＰＥディスクの作製」に記載したように
作製したＳＰＥ層、第１多孔性支持層、つまりミネソタ州、セントポールの３Ｍ
Ｃｏ．が市販しているＯｉｌｓｏｒｂ（登録商標）Ｔ−１５１ ＢＭＦ、およ
び第２多孔性支持層、つまりサウスキャロライナ州、シンプソンヴィルのＢＢＡ
Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓが市販しているＣＥＬＥＳＴＲＡ（登録商標）を使用して
作製した。上記の超音波溶接手順を用いて、３つの層を１個のＳＰＥディスク（
直径４７ｍｍ）製品に統合し、ＳＰＥディスクを２つの吹込マイクロファイバウ
ェブの間に配置した。上記のＥＰＡの方法１６６４に実質的に従って製品を試験
したが、４０ｍｇの溶液は、ヘキサデカン／ステアリン酸が５０：５０の懸濁液
１０ｍｇに置き換えた。７個のサンプルの平均である結果を表２に記載する。
【００７３】
【表２】 １リットル当たり１０ｍｇ添加
【００７４】 ＭＤＬは方法検出限界である。これは、検体濃度がゼロを超えると９９％の確
度で測定および報告できる物質の最小濃度として定義される（１９９５年４月、
ＥＰＡの「Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｔｈｏｄ １６６４ Ｖａｌｉｄ
ａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｉｅｓ（方法１６６４確証調査の報告）」から）。ＭＬ値
は、分析システム全体が、認識可能な信号および許容可能な校正点を生じるレベ
ルである。ＭＬ値は、ＭＤＬに３．１８を乗じて、結果として得られた値を１、
２または５×１０ｎに最も近い数に切り上げて決定する。ここで、ｎは整数であ
る。値３．１８は、定量計算のＡＣＳ限界で使用する１０倍の乗数がＭＤＬの決
定に使用するＳｔｕｄｅｎｔのｔ検定の乗数３．１４３に占める比率である。標
準偏差は、回収率の標準偏差である。
【００７５】 ＢＭＦ前置フィルタ（比較例Ｃ−１）、前置フィルタを備えず、ＰＴＦＥを含
むＳＰＥ媒体（比較例Ｃ−２）および実施例１の一体型製品をさらに試験し、Ｅ
ＰＡ標準ヘキサデカン／ステアリン酸５０／５０溶液を使用して、上記に概略を
記載したように回収率を比較した。結果を表３に記載する。
【００７６】
【表３】
【００７７】 比較例Ｃ−３〜Ｃ−５ 市販されている数種類のＳＰＥ媒体の性能は、数種類の試験用廃水に曝して実
施例１の一体型製品の性能と比較した。回収率のデータは、上記の「ＳＰＥディ
スクの使用法」の手順を用いて決定した。流量データは、試験用廃水１リットル
がＳＰＥ構造を流れる所要時間を測定して決定した。表４〜表７に結果をまとめ
る。
【００７８】 表５〜表７を参照すると、実施例「Ｃ−３」は、Ｃ１８収着性粒子を含むため
に多孔性ガラス繊維媒体を使用している市販のＳＰＥ媒体である。実施例「Ｃ−
４」は、ポリマーハウジング内に薄層構成で予め組み立てられている市販のＳＰ
Ｅ媒体カートリッジであり、Ｃ１８粒子が解放されるのを防ぐ支持材上に支持さ
れた約１０００ｍｇの粗いＣ１８収着性粒子上にガラス繊維前置フィルタを含む
。実施例「Ｃ−５」は、ホウケイ酸塩繊維から製造された市販のディスクで、２
つのポリプロピレン不織支持体の間にＣ１８収着性粒子が挟まれているが、結合
されていない。
【００７９】 「ＳＤ」は、回収率データの標準偏差である。「Ｐ」は、分析手順時にフィル
タが閉塞したことを示す。標準産業分類（ＳＩＣ）コードは、特定の廃水を生成
する事業活動の業種を示すＥＰＡ表示である。これら廃水サンプルは、廃液の排
出水だった。データは、各々のＳＩＣに関する５回の試験の平均だった。
【００８０】 試験したＳＩＣコードは、７２１９−洗濯および衣料関連サービス業、４９５
２−下水道業、２９１１−石油精製業、４１７３−バスターミナルおよび関連サ
ービス施設業、３４９９−金属製品製造業、２０２４−アイスクリームおよび氷
菓製造業である。回収量の比較は、上記に概略を記載した代表的なオイルおよび
グリースの試験に基づく。
【００８１】
【表４】
【００８２】
【表５】
【００８３】
【表６】
【００８４】
【表７】
【００８５】 表４〜表７を参照すると、一体型多層抽出ディスク形態は、すべての試験用Ｓ
ＩＣ廃水から効果的に炭化水素抽出物を回収したことが明らかである。さらに、
一体型ディスクは、どの試験用廃水の場合も閉塞しないことが分かった。流動時
間について、再び表４〜表７を参照すると、一体型多層抽出ディスク形態は、全
体に迅速な流動時間を示した。
【００８６】 実施例３および比較例Ｃ−６ 様々な繊維直径および固体性を有する多数の溶融吹込マイクロファイバウェブ
は、ポリプロピレン樹脂（ＥＸＯＮ Ｃｏｒｐ．が商品名ＥＳＣＯＲＥＮＥ３５
０５Ｇで市販）を使用して、実質的に、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（工業技術化学）が発行したＷｅｎｔｅ，Ｖａｎ
Ａ．の「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ（
超微細熱可塑性繊維）」第４８巻、１３４２〜１３４６ページに記載されている
ように作製した。ウェブは、ダイ先端から約２５ｃｍに設定した１個のドラム収
集器上に収集した。効果的な繊維直径は、１９５２年にロンドンのＩｎｓｔｉｔ
ｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（機械技師協会
）が発行した「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒｂｏｎｅ Ｄｕｓ
ｔ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（空気伝播塵および粒子の分離）」の手順１Ｂ
に従って計算した。ウェブ厚さの測定は、１０平方ｃｍ当たり１００ｇの力をウ
ェブに使用して行った。ウェブの固体性は、「固体性は、ポリマー密度で除算し
たウェブの質量をウェブの体積で除算した値に等しい」という関係を使用して、
ウェブの重量および厚さの測定値から計算した。
【００８７】 様々な物理的特性を有する数個のＢＭＦ前置フィルタ（表８の実施例２〜４）
を作成し、ＳＰＥ媒体を含まずに（つまり、完全に前置フィルタとして）、１５
０ｍｇ／ＬのＳＡＥ微細塵を使用して流動時間を個々に試験した。さらに、市販
のＢＭＦ前置フィルタ（比較例Ｃ−６）を試験した。流動時間のデータは、閉塞
せずに迅速な流動を維持する上で、厚さ、坪量および固体性が前置フィルタの能
力に及ぼす影響を示す。このデータによると、結論として、より低い固体性、よ
り高い坪量およびより厚い前置フィルタは最大の性能（流動時間が短い）を示す
ことが分かった。
【００８８】
【表８】
【００８９】 本発明の様々な変形および変更は、本発明の範囲および精神を逸脱せずに、当
業者には明白であり、本発明は、本明細書に記載されている例示的な実施態様に
不当に限定されないと考えるべきである。本明細書で引用するすべての特許、特
許文書および出版物の全体的な開示事項は、引用することにより各々が個々に包
含されているかのように本明細書に包含する。
【００９０】 本発明の様々な変形および変更は、本発明の範囲および精神を逸脱せずに、当
業者には明白であり、本発明は、本明細書に記載されている例示的な実施態様に
不当に限定されないと考えるべきである。本明細書で引用するすべての特許、特
許文書および出版物の全体的な開示事項は、引用することにより各々が個々に包
含されているかのように本明細書に包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一体型多層抽出製品の断面である。
【図２】 一体型多層抽出製品を製造するための、溶接前の超音波溶接装置
の一部分を示す断面図である。
【図３】 一体型多層抽出製品を製造するための、溶接時の超音波溶接装置
の一部分を示す断面図である。
【図４】 図３の部分Ａの分解図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 20/28 Ｂ０１Ｊ 20/28 Ａ Ｂ３２Ｂ 5/30 Ｂ３２Ｂ 5/30 // Ｂ２３Ｋ 20/10 Ｂ２３Ｋ 20/10 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 エリック・イー・ウィステッド アメリカ合衆国55124ミネソタ州アップ ル・バレー、ウエスト・ワンハンドレッド サーティエス・ストリート6070番 (72)発明者 マイケル・アール・ベリガン アメリカ合衆国55128−4523ミネソタ州オ ークデイル、ホールマーク・アベニュー・ ノース2149番 (72)発明者 ジェイソン・アール・ジェイコブソン アメリカ合衆国55016ミネソタ州コテー ジ・グローブ、ハースサイド・アベニュー 7749番、アパートメント205 (72)発明者 グレン・エイチ・ベイヤー・ジュニア アメリカ合衆国55016ミネソタ州コテー ジ・グローブ、シックスティエイス・スト リート・サウス8423番 Ｆターム(参考） 4D017 AA01 AA05 BA06 CA13 CA14 CB01 CB03 CB05 DA01 DB02 EA05 4D019 AA03 BA13 BB03 BD01 CA05 CB03 4E067 AA19 AA23 AA24 BF00 DA17 DD02 EA03 EB00 EC03 4F100 AA20C AG00C AH01C AK03A AK03B AK03D AK03E AK17C AK45A AK45B AK45D AK45E AK62A AK62B AK62D AK62E AK64A AK64B AK64D AK64E AK66A AK66B AK66D AK66E AL05A AL05B AL05D AL05E BA03 BA04 BA05 BA07 BA10A BA10B BA10D BA10E BA13 DB01 DE01C DG01A DG01D DG06A DG06D DG15A DG15D DJ00A DJ00B DJ00D DJ00E EH46C GB56 JA13A JA13D JA20A JA20D JB16A JB16B JB16D JB16E JD14 JD14C YY00A YY00D 4G066 AA22B AA71C AB01B AC15B AC15C AE04B BA05 BA09 BA16 BA20 CA05 DA08 DA09 EA20

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一体型多層固相抽出製品であって、 ａ）第１多孔性支持層と、 ｂ）少なくとも１つの熱機械的取付場所において前記第１多孔性支持層に取り付
    けられた第２多孔性支持層と、 ｃ）これら支持層間に配置された、フルオロポリマーを含む固相抽出媒体の層と
    を含み、 前記第１および第２多孔性支持層が、前記固相抽出媒体の層と密接に接触する製
    品。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２多孔性支持層の少なくとも一方が熱可塑
    性材料である、請求項１記載の製品。
  3. 【請求項３】 前記熱機械的取付場所が超音波溶接により形成される、請求
    項１記載の製品。
  4. 【請求項４】 前記第１多孔性支持層が、約２０％以下の固体性、少なくと
    も約０．５ｍｍの厚さ、および少なくとも約７０ｇ／ｍ２の坪量を有する前置フ
    ィルタである、請求項１記載の製品。
  5. 【請求項５】 前記第１多孔性支持層が不織ウェブである、請求項１記載の
    製品。
  6. 【請求項６】 前記不織ウェブが熱可塑性マイクロファイバを含む、請求項
    ５記載の製品。
  7. 【請求項７】 前記マイクロファイバが溶融吹込みされる、請求項６記載の
    製品。
  8. 【請求項８】 前記溶融吹込マイクロファイバの直径が約０．１μｍ以上、
    および約２０μｍ以下である、請求項７記載の製品。
  9. 【請求項９】 前記第１多孔性支持層が多孔性材料の複数の層から成り、前
    記多孔性材料の複数の層の少なくとも１つが前記固相抽出媒体層と密接に接触す
    る、請求項１記載の製品。
  10. 【請求項１０】 前記第２多孔性支持層が多孔性材料の複数の層から成り、
    前記多孔性材料の複数の層の少なくとも１つが前記固相抽出媒体層と密接に接触
    する、請求項１記載の製品。
  11. 【請求項１１】 前記固相抽出媒体が、内部に収着性粒子が絡んでいる、前
    記フルオロポリマーを含むフィブリルマトリックスから成る、請求項１記載の製
    品。
  12. 【請求項１２】 前記収着粒子が、脂肪族炭化水素を塗布されたシリカ粒子
    を含む、請求項１１記載の製品。
  13. 【請求項１３】 前記固相抽出媒体が、前記フィブリルマトリックス内に絡
    んだガラス粒子をさらに含む、請求項１１記載の製品。
  14. 【請求項１４】 円形ディスクまたは多角形の形態である、請求項１記載の
    製品。
  15. 【請求項１５】 前記熱機械的取付場所が外周部にある、請求項１４記載の
    製品。
  16. 【請求項１６】 前記固相抽出媒体が、前記外周部の範囲内の少なくとも１
    点で前記熱機械的取付場所内に接合される、請求項１４記載の製品。
  17. 【請求項１７】 前記熱可塑性ポリマー材料が、ポリオレフィン、ポリカー
    ボネート、ポリエステルおよびポリアミドから成る群から選択される、請求項２
    記載の製品。
  18. 【請求項１８】 前記熱可塑性ポリマー材料が、ポリエチレン、ポリプロピ
    レン、エチレン／プロピレンコポリマー、およびこれらのブレンドから成る群か
    ら選択されるポリオレフィンである、請求項２記載の製品。
  19. 【請求項１９】 前記第１および第２多孔性支持層が、同じ熱可塑性ポリマ
    ー材料を含む、請求項１記載の製品。
  20. 【請求項２０】 サンプルから検体を抽出する方法であって、 ａ）ｉ）第１多孔性支持層と、 ｉｉ）少なくとも１つの熱機械的取付場所で、前記第１多孔性支持層に取り付
    けられる第２多孔性支持層と、 ｉｉｉ）これら支持層間に配置された、フルオロポリマーを含む固相抽出媒体
    の層と、 を含む一体型多層固相抽出製品を提供するステップと、 ｂ）前記サンプルを前記一体型多層固相抽出製品に通すステップと、 を含む方法。
  21. 【請求項２１】 前記第１多孔性支持層が、約２０％以下の固体性、少なく
    とも約０．５ｍｍの厚さ、および少なくとも約７０ｇ／ｍ２の坪量を有する前置
    フィルタである、請求項２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記第１および第２多孔性支持層の少なくとも一方が熱可
    塑性材料を含む、請求項２０記載の方法。
  23. 【請求項２３】 一体型多層抽出製品を熱機械的に製造する方法であって、 ａ）第１多孔性支持層と、第２多孔性支持層と、これら支持層間に配置された、
    フルオロポリマーを含む固相抽出媒体の層とを積層するステップと、 ｂ）アンビルおよび超音波ホーンを備える超音波溶接機内に前記積層体を配置す
    るステップと、 ｃ）前記積層体を前記アンビルと前記ホーンとの間に狭持して、前記第１および
    第２多孔性支持層間に少なくとも１つの熱機械的取付場所を形成し、前記固相抽
    出媒体を前記熱機械的取付場所内に接合するステップと、 を含む方法。
  24. 【請求項２４】 前記アンビルが、前記熱機械的取付場所の形成と実質的に
    同時に前記積層体を切断するのに十分な切断角度を有する、請求項２３記載の方
    法。
  25. 【請求項２５】 前記第１および第２多孔性支持層の少なくとも一方が熱可
    塑性材料を含む、請求項２３記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記第１多孔性支持層が、約２０％以下の固体性、少なく
    とも約０．５ｍｍの厚さ、および少なくとも約７０ｇ／ｍ２の坪量を有する前置
    フィルタである、請求項２３記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記第１多孔性支持層が不織ウェブを含む、請求項２３記
    載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記不織ウェブがマイクロファイバを含む、請求項２７記
    載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記マイクロファイバが溶融吹込みされる、請求項２８記
    載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記溶融吹込マイクロファイバの直径が約０．１μｍ以上
    、および約２０μｍ以下である、請求項２９記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１および第２多孔性支持層が同じ熱可塑性ポリマー
    材料を含む、請求項２３記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記熱可塑性ポリマー材料が、ポリオレフィン、ポリカー
    ボネート、ポリエステルおよびポリアミドから成る群から選択される、請求項２
    ５記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記熱可塑性ポリマー材料が、ポリエチレン、ポリプロピ
    レン、エチレン／プロピレンコポリマー、およびこれらのブレンドから成る群か
    ら選択されるポリオレフィンである、請求項２５記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記固相抽出媒体が、内部に収着性粒子が絡んでいる、フ
    ルオロポリマーを含むフィブリルマトリックスから成る、請求項２３記載の方法
    。
  35. 【請求項３５】 前記収着性粒子が、脂肪族炭化水素を塗布したシリカ粒子
    を含む、請求項３４記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記固相抽出媒体が、前記フィブリルマトリックス内に絡
    んだガラス粒子をさらに含む、請求項３４記載の方法。
  37. 【請求項３７】 一体型固相抽出製品であって、 ａ）第１多孔性支持層と、 ｂ）少なくとも１つの熱機械的取付場所で前記第１多孔性支持層に取り付けられ
    た第２多孔性支持層と、 ｃ）これら支持層間に配置された固相抽出媒体層であって、前記第１および第２
    多孔性支持層が前記固相抽出媒体層と密接に接触する固相抽出媒体層と、 を含む製品。
  38. 【請求項３８】 一体型多層抽出製品を熱機械的に製造する方法であって、 ｄ）第１多孔性支持層と、第２多孔性支持層と、これら支持層間の固相抽出媒体
    層とを積層するステップと、 ｅ）アンビルおよび超音波ホーンを備える超音波溶接機内に前記積層体を配置す
    るステップと、 ｆ）前記積層体を前記アンビルと前記ホーンとの間に狭持して、前記第１および
    第２多孔性支持層間に少なくとも１つの熱機械的取付場所を形成し、前記固相抽
    出媒体を前記熱機械的取付場所内に接合するステップと、 を含む方法。
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