(57)【要約】【課題】形状安定性に優れ、固相抽出性能の変動が抑制される固相抽出媒体を提供すること。【解決手段】連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有する、固相抽出媒体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、
前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有する、固相抽出媒体。
【請求項２】
前記粒子状吸着剤が、活性炭、疎水性高分子型吸着剤、イオン交換樹脂、及び、キレート樹脂より選択される１種以上である、請求項１に記載の固相抽出媒体。
【請求項３】
前記粒子状吸着剤の粒子径が、０．１μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の固相抽出媒体。
【請求項４】
前記粒子状吸着剤の含有量が、前記シリコーン母材１００質量部に対して、５質量部以上４０質量部以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の固相抽出媒体。
【請求項５】
１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、粒子状吸着剤と、触媒とを含有する、液状シリコーン組成物を準備する工程と、
前記液状シリコーン組成物と、水溶性ポリマーと乳化剤とを含有する水溶液とを混合してエマルション溶液とする工程と、
前記エマルション溶液を、水を除去しながら硬化するか、又は、硬化した後に水を除去する工程とを有する、固相抽出媒体の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の固相抽出媒体を備える、固相抽出カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，化学分析の前処理工程において使用される連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体およびそれを利用した固相抽出用カートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、環境汚染や生体影響を引き起こす極微量化学種の化学分析には、高速液体クロマトグラフ−質量分析計（ＨＰＬＣ−ＭＳ）、ガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）等の分析機器が用いられている。これらの分析機器はｐｐｂ以下の化学種を高精度に定量分析することが可能であるが、必ずしも十分な検出感度を有しているわけではない。また、環境試料、生体試料、食品などの中の微量化学種の定量分析の場合には、試料中に共存する高濃度夾雑成分の妨害により定量精度が極端に低下してしまうという問題がある。これらの問題を解消するため、夾雑成分と測定対象成分との分離、測定対象成分の抽出・濃縮といった、前処理操作が必要となっている。前処理法として種々の手法が提案されているが、高回収率、高精度、迅速性、簡便性、安全性，低コスト、溶媒低減、自動化が容易、フィールドサンプリングが可能等の点から、固相抽出（ｓｏｌｉｄ  ｐｈａｓｅ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ：ＳＰＥ）法が広く用いられており、公定試験方法にも数多く採用されている。
【０００３】
固相抽出法は、固相（吸着剤、一般に、固相抽出剤とも呼ばれる）と液相との間の相互作用による物理的抽出法で、測定対象成分の固相抽出剤への高い親和性を利用して、測定対象成分を固相抽出剤表面に抽出・濃縮するものである。固相抽出剤としては、シランカップリング反応によりシリカゲル表面にオクタデシル基やオクチル基等の疎水基を導入したシリカ系固相抽出剤が旧来より使用されてきたが、近年では、試料負荷量が大きい、耐薬品性が高い、ロット間のバラツキが少ない、多彩な種類がある等の理由から、多孔質のポリマー系（合成高分子系）の固相抽出剤が普及している。ポリマー系固相抽出剤としては、当初はスチレン−ジビニルベンゼン共重合体が用いられたが、水溶性の高い化合物に対する抽出効率を改善するためメタクリレート系固相抽出剤（特許文献１）、メタクリレートとジビニルベンゼン共重合体（特許文献２）やビニルピロリドンとジビニルベンゼン共重合体（特許文献３）等、内部に極性基を持つ固相抽出剤に関する開示がある。また、疎水性固相抽出剤にイオン交換基を導入したもの（特許文献４および５）やキレート性官能基を導入したもの（特許文献６〜８）等多機能な固相抽出剤に関しても開示されている。
【０００４】
これらの固相抽出剤は破砕形あるいは球形の数十μｍの粉体であり、注射筒型、ルアー型やミニカラム型の樹脂製（主に，ポリプロピレン製）の容器に充填して使用する。一般に、固相抽出剤が充填された容器は固相抽出カートリッジと呼ばれる。代表的な固相抽出カートリッジの構成を図９に示す。下部にポリエチレン製等の焼結フィルタ３（フリットと呼ばれる）を挿入した注射筒型容器１に乾式で粒子状の固相抽出剤１１を充填し、その後、充填ベッドの上にもフリット２を挿入して固相抽出カートリッジとする。乾式充填によって充填された固相抽出剤１１の充填状態は、高速液体クロマトグラフィーに使用される充填カラムのように高密度に充填されているわけではない。従って、充填直後に均一に充填されているように見えても、振動や衝撃を受けると固相抽出剤１１が動き、上部フリット２と粒子状の固相抽出剤１１の充填ベッド上部との間に隙間が生じてしまうことがある。このような隙間が生じたまま使用すると、均一な抽出ができない、速やかな溶出ができない等により、抽出回収率が変動する上、カートリッジ中に試料溶液が残存するといった問題が生じる。
【０００５】
ポリマー系固相抽出剤の場合には、固相抽出剤そのものの膨潤・収縮による問題も発生する。固相抽出カートリッジを用いて水試料からの抽出を行う場合、まず有機溶媒で固相抽出剤を洗浄すると共に、充填ベッドの調整を行う。その後、純水等を流して試料溶液の液性に合わせるという作業を行う（この操作をコンディショニングと呼ぶ）。一般に、ポリマー系固相抽出剤は有機溶媒中で膨潤するが、有機溶媒で膨潤した固相抽出剤を水中に入れると直ちに収縮する。このような固相抽出剤の収縮により、充填ベッド上部の隙間やチャネリングが発生してしまい、抽出回収率の低下やバラツキが発生する。これらの問題の解消には、形状安定性が高く、膨潤・収縮のない固相抽出剤が必要となる。
【０００６】
特許文献９〜１０では、多孔質の粒子状固相抽出剤を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、セルロース等の繊維と混合し、加熱融着法により網目状のシート状とした固相抽出媒体の製造方法が開示されている。固相抽出剤を保持させる繊維は、一般的な固相抽出工程において使用される溶媒では溶解することはなく、膨潤・収縮することもない。さらに、上下のフリットも不要となるというメリットもある。また、特許文献１１〜１２には、粒子状吸着剤を低融点樹脂粉体と混合後、金型に充填して加熱融着させた吸着体の製造方法が開示されている。この方法においても融着に使用する樹脂粉体による膨潤収縮を抑えることが可能である。これらの方法により得られた吸着媒体は混合する固相抽出剤の特性を明確に発現することが可能であり、疎水性固相抽出剤混合型以外にもキレート樹脂を混合したものもあり金属イオンの固相抽出にも適用可能である。これらの融着型固相抽出媒体は、粒子状固相抽出剤における使用上の課題を解決できるだけでなく、シート状に成型されるあるいは金型中で成形されるため、多彩な形態の固相抽出剤を製造する手法としても有用である。しかしながら、固相抽出剤を固定する融着材料は固相抽出機能に寄与しないため、吸着容量は固相抽出剤の混合量に依存し、得られた固相抽出媒体全体が固相抽出には寄与するわけではない。また，融着材料と固相抽出剤との融着面は試料溶液とは接触することができず，固相抽出に寄与することができないため，固相抽出剤の混合量よりも低い吸着容量となる。
【０００７】
一方、特許文献１３〜１７には、Ｗ／Ｏ型エマルションを用いたシリコーンスポンジの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０５−１９４６７０号公報
【特許文献２】特開平０６−２５８２０３号公報
【特許文献３】特表２０００−５１４７０４号公報
【特許文献４】特表２００２−５１７５７４号公報
【特許文献５】国際公開第２０１０／１８８１０号
【特許文献６】特開２００６−５３００１号公報
【特許文献７】特開２００５−２１３４７７号公報
【特許文献８】特開２０１０−２５３３５９号公報
【特許文献９】特表平０９−５０７７８６号公報
【特許文献１０】特表平１０−５０００５８号公報
【特許文献１１】特開２０１０−２５６２２５号公報
【特許文献１２】特開２０１０−２５４８４１号公報
【特許文献１３】特開平０６−４７１６号公報
【特許文献１４】特開平０６−２０７０３８号公報
【特許文献１５】特開２００４−１４３３３２号公報
【特許文献１６】特開２００４−３４６２４８号公報
【特許文献１７】特開２００４−２７７７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らは、固相抽出媒体の更なる抽出能力の向上や、ロット間のばらつきの抑制などの観点から、鋭意検討を進めた結果、連続気孔を有する多孔質性のシリコーンを用いるという着想を得た。
【００１０】
本発明は、上記着想に基づいてなされたものであり、形状安定性に優れ、固相抽出性能の変動が抑制される固相抽出媒体、及びその製造方法、並びに、当該固相抽出媒体を備えた固相抽出カートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る固相抽出媒体は、連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の固相抽出媒体の一実施形態は、前記粒子状吸着剤が、活性炭、疎水性高分子型吸着剤、イオン交換樹脂、及び、キレート樹脂より選択される１種以上である。
【００１３】
本発明の固相抽出媒体の一実施形態は、前記粒子状吸着剤の粒子径が、０．１μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００１４】
本発明の固相抽出媒体の一実施形態は、前記粒子状吸着剤の含有量が、前記シリコーン母材１００質量部に対して、５質量部以上４０質量部以下である。
【００１５】
本発明に係る固相抽出媒体の製造方法は、１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、粒子状吸着剤と、触媒とを含有する、液状シリコーン組成物を準備する工程と、
前記液状シリコーン組成物と、水溶性ポリマーと乳化剤とを含有する水溶液とを混合してエマルション溶液とする工程と、
前記エマルション溶液を、水を除去しながら硬化するか、又は、硬化した後に水を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る固相抽出カートリッジは、前記本発明に係る固相抽出媒体を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、形状安定性に優れ、固相抽出性能の変動が抑制される固相抽出媒体、及びその製造方法、並びに、当該固相抽出媒体を備えた固相抽出カートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である、注射筒型固相抽出カートリッジの一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である、注射筒型固相抽出カートリッジの別の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である、ルアー型固相抽出カートリッジの一例を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である、平板型固相抽出カートリッジの一例を示す概略図である。
【図５】図５は、固相抽出法の操作工程の一例を示す概略図である。
【図６】図６は、比較例１のシリコーン多孔体の電子顕微鏡写真（ａ：表面，ｂ：断面）である。
【図７】図７は、実施例１の固相抽出媒体の電子顕微鏡写真である。
【図８】図８は、実施例２の固相抽出媒体の電子顕微鏡写真である。
【図９】図９は、一般的な注射筒型固相抽出カートリッジの構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る固相抽出媒体及びその製造方法、並びに、固相抽出カートリッジについて詳細に説明する。
【００２０】
［固相抽出媒体］
本発明に係る固相抽出媒体は、連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有することを特徴とする。
上記本発明の固相抽出媒体は、シリコーン固有の固相抽出機能を損なうことなく，水溶性化合物を含む多種多彩な化合物の固相抽出に適用可能であり、多彩な形態に成型可能で、比表面積が大きく、かつ充填状態の変動が生じないため、固相抽出性能の変動が抑制され、ロット間のばらつきをも抑制が可能となる
【００２１】
粉体状の固相抽出剤を用いた固相抽出カートリッジは、充填直後に均一に充填されているように見えても、振動や衝撃を受けると固相抽出剤が動き、上部フリットと粒子状の固相抽出剤の充填ベッド上部との間に隙間が生じてしまうことがある。このような隙間が生じたまま使用すると、均一な抽出ができない、速やかな溶出ができない等により、抽出回収率が変動する上、カートリッジ中に試料溶液が残存するといった問題が生じることがあった。
また、ポリマー系の固相抽出剤の場合、コンディショニングの際に固相抽出剤そのものの膨潤・収縮し、充填ベッド上部の隙間やチャネリングが発生してしまい、抽出回収率の低下やバラツキが発生するという問題があった。
本発明者らは、このような粒子状の抽出剤の課題、及び、ポリマー系の固相抽出剤の形状変化の課題を解決するために、連続気孔を有する多孔質性のシリコーンを用いるという着想を得た。連続気孔を有する多孔質性のシリコーンは、形状安定性や機械強度に優れるため、形状安定性に優れ、固相抽出性能の変動が抑制される。
本発明者らは、更なる検討の結果、当該連続気孔を有する多孔質性のシリコーンを母材とし、当該シリコーン母材中に粒子状吸着剤を混合させることに想到した。このような構成とすることにより、シリコーン母材そのものの固相抽出機能を損なうことなく、混合した粒子状吸着剤の固相抽出機能を付与した複合的な固相抽出機能により、母材シリコーンそのものでは対応困難な水溶性化合物やイオン類の固相抽出に利用することが可能である。また、粒子状吸着剤は、シリコーン母材中に均一に拡散しており、更に、シリコーン母材から脱落しないため、充填密度の変動といった問題が発生することなく良好な精度で固相抽出を行うことが可能である。なおシリコーン母材中の粒子状吸着剤とは、シリコーン母材が有する気孔内に粒子状吸着剤が抱持された状態を含むものである。
また、本発明の連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体は金型で成形することが可能なため、平板状や円盤状、円柱状や角柱状、中空の円筒状や角筒状、さらには、これらの一端を閉塞させたカップ状等の多彩な形態の固相抽出媒体を安価かつ容易に得ることが可能であり、リザーバやホルダ等に挿入することなく多様なニーズに対応可能である。
本発明の固相抽出媒体は、本発明の固相抽出媒体の製造方法により好適に製造することができる。以下では、まず固相抽出媒体の製造方法について説明し、次いで得られる本発明の固相抽出媒体について説明する。
【００２２】
＜固相抽出媒体の製造方法＞
本発明に係る固相抽出媒体の製造方法は、１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、粒子状吸着剤と、触媒とを含有する、液状シリコーン組成物を準備する工程と、
前記液状シリコーン組成物と、水溶性ポリマーと乳化剤とを含有する水溶液とを混合してエマルション溶液とする工程と、
前記エマルション溶液を、水を除去しながら硬化するか、又は、硬化した後に水を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の製造方法によれば、前記本発明に係る固相抽出媒体、即ち、連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有する、固相抽出媒体を好適に製造することができる。以下、本発明の製造方法の各工程について説明する。
【００２４】
まず、液状シリコーン組成物を準備する。液状シリコーン組成物は、１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、粒子状吸着剤と、触媒とを含有する。主剤である１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサン中に、分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、粒子状吸着剤と、触媒と、その他必要に応じて用いられる各成分を添加して、混合することにより、液晶シリコーン組成物を準備することができる。以下、各成分の詳細について説明する。
【００２５】
１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンは、液状シリコーン組成物の主剤であり、架橋反応により硬化させるために１分子中にアルケニル基を２個以上有するものである。アルケニル基はオルガノポリシロキサン中でケイ素原子に結合している。アルケニル基としては、特に限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基などが挙げられる。オルガノポリシロキサンは、アルケニル基以外の置換基を有していてもよい。アルケニル基以外のケイ素原子結合置換基としては、特に限定されないが、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基；フェニル基、トリル基などのアリール基；３−シアノプロピル基、３−クロロプロピル基などの置換アルキル基などが好適に挙げられる。１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンの分子構造は特に限定されず、直鎖状、分枝を含む直鎖状のいずれでもよい。１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンは、連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材の製造容易性の観点から、粘度が１００〜５００，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。本発明において１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【００２６】
１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンは架橋剤であり、触媒の存在下で当該水素原子が、前記１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンのアルケニル基に付加反応して架橋、硬化するものである。したがって、本成分は１分子中に少なくとも２個のケイ素原子結合水素原子を有するものであり、３個以上のケイ素原子結合水素原子を有することが好ましい。水素原子以外のケイ素原子結合置換基としては、特に限定されないが、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基；フェニル基、トリル基などのアリール基；３−シアノプロピル基、３−クロロプロピル基などの置換アルキル基などが好適に挙げられる。１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンの分子構造は特に限定されず、直鎖状、分枝状、環状、網目状のいずれでもよい。本成分の分子量は特に限定されないが、連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材の製造容易性の観点から、粘度が３〜１０，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。本発明において１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。
【００２７】
１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンとの配合量は、ケイ素原子結合アルケニル基とケイ素原子結合水素原子とのモル比がアルケニル基１に対して水素原子が０．５以上５０以下となるような量であることが好ましい。当該モル比が０．５以上であれば得られるシリコーン母材は十分な硬度を有している。また、当該モル比が５０以下であれば得られるシリコーン母材の硬度が高くなりすぎることを抑制することができる。
【００２８】
触媒は、前記１分子中にアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンと、前記１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するオルガノポリシロキサンとの架橋反応を促進するために用いられる。当該触媒は、上記架橋反応を促進可能なものであれば特に限定されないが、中でも、白金系触媒を用いることが好ましい。白金系触媒は付加反応により硬化させるための触媒であり、例えば、白金微粉末、白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のオレフイン錯体、塩化白金酸のアルケニルシロキサンとの錯化合物、ロジウム化合物、パラジウム化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
白金系触媒の含有量は、通常、液状シリコーン組成物１００万質量部に対して白金金属として１〜２００質量部の範囲である。
【００２９】
本発明において液状シリコーン組成物に混合・分散される粒子状吸着剤の材質は、固相抽出媒体の用途等に応じて適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。粒子状吸着剤の好適な具体例としては、活性炭、疎水性高分子型吸着剤、イオン交換樹脂、キレート樹脂等が挙げられる。また、粒子状吸着剤の形状に関しても特に限定されるものではなく，公知の塊状重合法により得られる樹脂の粉砕による不定形粒子，公知の懸濁重合法により得られる球状粒子であってもよい。また，粒子状吸着剤の細孔の有無も特に限定されるものではないが，有効吸着表面積を増加させる効果があるため多孔質粒子のほうが好ましい。粒子状吸着剤の粒子径は０．１〜２５０μｍであれば混合可能であるが，シリコーン母材に均一かつ安定して取り込まれることを重視する場合には１５０μｍ以下であることが好ましい。
粒子状吸着剤のオルガノポリシロキサン混合溶液への混合量は、粒子状吸着剤の材質等に応じて適宜調製すればよく、特に限定されないが、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して５〜４０質量部とすることが好ましい。
粒子状吸着剤は、用途に応じて、１種単独で、又は、２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
液状シリコーン組成物は、更に必要に応じて、流動性調節、硬化物の機械強度向上のために各種の充填剤を配合してもよい。充填剤としては、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、カーボンブラック、焼成シリカ、コロイド状炭酸カルシウム、ヒユームド二酸化チタンなどの補強性充填剤、石英粉末、珪素土、アルミノケイ酸、酸化マグネシウム、沈降法炭酸カルシウムなどの非補強性充填剤；これらの充填剤をジメチルジクロロシラン、へキサメチルジシラザン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの有機ケイ素化合物で疎水化処理したものが挙げられる。
【００３１】
次に、上記液状シリコーン溶液と、水溶性ポリマーと乳化剤とを含有する水溶液とを混合してエマルション溶液を調製する。なお、この方法で得られるエマルション溶液は、油中水滴（Ｗ／Ｏ型）エマルションである。
【００３２】
Ｗ／Ｏ型エマルションの作成において使用する水溶液は、水溶性ポリマーと乳化剤とを含有する。水溶性ポリマーは安定なエマルションを調製するために配合されるもので、例えば、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、カルボキシアルキルセルロースのナトリウム塩、メチルセルロース、セルロースエーテル、ヒドロキシエチルセルロース、変性デンプン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸のナトリウム塩、が好適に用いられる。水溶性ポリマーは、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。水溶液中の水溶性ポリマーの配合量は、０．１〜５質量％が好ましく、０．５〜３質量％がより好ましい。
また、乳化剤としては、非イオン性界面活性剤を用いることが好ましく、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニールエーテル、エチレングリコールモノ脂肪酸エステル、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル、ソルビタンモノ脂肪酸エステル、ソルビタントリ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンジ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル、又は、ポリオキシエチレン多価アルコール類などが好適に挙げられる。乳化剤は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。乳化剤の配合量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜１０質量部となるように調製することが好ましく、０．５〜７質量部となるように調製することがより好ましい。
【００３３】
前記水溶液は、液状シリコーン溶液１００質量部に対して５０〜２５０質量部混合することが好ましく、７０〜２００質量部混合することがより好ましい。水溶液の量が液状シリコーン溶液１００質量部に対して５０質量部より少ないとシリコーンゴムの発泡倍率が小さくなる恐れがあり、２５０質量部を超えると、形成されるシリコーンゴムの強度が損なわれる恐れがある。
【００３４】
エマルション溶液は、前記液状シリコーン組成物と、前記水溶液とを高速攪拌ミキサーに投入し、攪拌混合することにより調製することができる。ここで使用するミキサーとしてはホモミキサー、パドルミキサー、へンシェルミキサー、ホモデイスパー、コロイドミキサー、真空混合攪拌ミキサー等が例示されるが、安定なエマルションが得られるものであれば、特に限定されない。
【００３５】
次いで、得られたエマルション溶液を、水を除去しながら硬化するか、又は、硬化した後に水を除去する。具体的には、前記エマルション溶液を加温して水を除去しつつ付加反応硬化するか、または付加反応硬化して湿潤のシリコーンゴム様硬化物を得た後に水を除去することにより、本発明の連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有する、固相抽出媒体を得ることができる。
例えば、圧縮成形金型にＷ／Ｏ型シリコーンエマルションを流し込み、常温〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃で付加反応硬化させて湿潤状態のシリコーン成形体を形成させた後、１５０〜２５０℃で２次加熱処理をすることにより、湿潤状態のシリコーン成形体から水を除去することができる。
圧縮成形金型の形状を変えることにより、シート状、ディスク状、円柱状、円筒状等の所望の形状を持つ固相抽出媒体を得ることができる。また、Ｗ／Ｏ型エマルション溶液を８０〜１００℃の熱水中にノズルから押出しながら付加反応硬化させ、その後熱風乾燥機などを用いて１５０〜２５０℃で２次加熱処理をすることにより紐状のシリコーンゴム成形体を作製することもできる。
【００３６】
このようにして得られた固相抽出媒体は、連続気孔を有する多孔質性のシリコーン母材と、前記シリコーン母材中に粒子状吸着剤を有している。
【００３７】
本発明の連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体は，適切な形状および容量を有する固相抽出用リザーバあるいはホルダに装着して，固相抽出カートリッジとして用いることができる。図１及び図２に、本発明の一実施形態である、注射筒型固相抽出カートリッジの一例を示す概略図を示す。図１の例では、本発明の固相抽出媒体１２を注射筒型のリザーバ１に挿入したときの例である。また、図２の例では、固相抽出媒体１２の上部及び下部に、フリット（２および３）を有している。図示はしないが、フリットは、上部のみあるいは下部のみであってもよい。また、図３に示すように、上部が開放形でなくメス型ルアー部を有するキャップ４ａを使用するリザーバ４ｂに連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体１２を挿入したルアー型固相抽出カートリッジとしてもよく、図５に示すように、フィルタホルダ類似構造をもつ平板型ホルダ５に平板状（ディスク状）に成形した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体１３を装着した平板型固相抽出カートリッジ等とすることも容易である。
【００３８】
本発明において、固相抽出用のリザーバあるいはホルダの材質はとくに限定されるものではなく、用途等に応じて、ステンレス、ガラス、プラスチック製のものを適宜選択して用いることができる。通常は、１試料を処理するだけのディスポーザブルカートリッジとして使用するため、安価なポリプロピレン等の汎用プラスチック製が用いられる。
【００３９】
本発明の固相抽出カートリッジは、通常の固相抽出カートリッジと同様の方法で用いることができる。すなわち，図５に示すように，１）適切な溶媒・溶液を用いてコンディショニングを行い、固相抽出媒体の活性化（水和，溶媒和）を行う；２）一定量の試料溶液を適切な流速で通液し、試料溶液中の測定対象物質を抽出・濃縮する；３）適切な溶媒・溶液を用いて測定対象物質と共に固相抽出媒体に抽出された不要成分を洗い出す；４）適切な溶離液を用いて固相抽出媒体に抽出・濃縮された測定対象成分を溶離させる；５）溶離された測定対象成分を含む溶液を適切な分析機器で測定する、という工程により行うことができる。なお、試料溶液から不要成分を吸着除去して、通過液を測定溶液とする場合には、図６の試料負荷時の通過液を採取して測定溶液として測定を行う。固相抽出カートリッジへのコンディショニング液、試料溶液、洗浄液、溶離液等の送液は、注射筒等を用いて手動で行うこともできるが、再現性の向上や省力化のため，種々の送液ポンプや固相抽出用マニュホールド等を用いて行うことも可能である。
【実施例】
【００４０】
次に実施例によって本発明をより具体的に説明するが、この実施例によって本発明をなんら限定するものではない。
【００４１】
＜比較例１：粒子状吸着剤を含まないシリコーン多孔体の製造＞
分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された粘度１０，０００ｍＰａ・ｓのジメチルポリシロキサン（ビニル基含有量０．１４％）１００質量部、比表面積２００ｍ２／ｇのヒュームドシリカ２０質量部、シリカ処理剤としてヘキサメチルジシラザン５質量部、水１質量部を加えて混合機で均一に混合し、１８０℃、減圧下で２時間熱処理を行い、液状シリコーンベースを調製した。このシリコーンべース１００質量部に、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェンシロキサン共重合体（ケイ素原子結合水素含有量０．８％）０．５質量部と塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンとの白金錯体０．１質量部（白金濃度０．４％）、反応抑止剤として３，５−ジメチル−１−へキシル−３オール０．１質量部を加えて均一に混合して液状シリコーン組成物を得た。この液状シリコーンゴム組成物に水溶性ポリマーであるポリアクリル酸ナトリウムを含有する水（水溶性ポリマー含有量１．０％）、非イオン界面活性剤としてＨＬＢ値６．６のポリオキシエチレンジラウレート０．６質量部、ＨＬＢ値１０．４のポリオキシエチレンジオレエート２．５質量部を混合し、市販のアビテックスミキサーに投入し、回転数９０００ｒｐｍで１０分間混合して、Ｗ／Ｏ型シリコーンエマルションを調製した。次に、Ｗ／Ｏ型シリコーンエマルションから気泡を除くため真空ポンプで脱気した後に、厚さ５ｍｍの平板状シート状金型に流し込み、９０℃、１０分間かけて付加反応硬化し、湿潤状態のシリコーンゴム様成形シートを得た。成形シートを１５０℃の熱風式オーブンに入れ、１時間かけて熱風乾燥し、平板状シリコーン多孔体を得た。得られた平板状シリコーン多孔体を、打ち抜きポンチを用いて直径９ｍｍに打ち抜き、固相抽出試験に供した。得られたシリコーン多孔体の電子顕微鏡写真（ａ：表面，ｂ：断面）を図６に示す。
【００４２】
＜実施例１：粒子状吸着剤として活性炭を含む固相抽出媒体の製造＞
前記比較例１の液状シリコーン組成物１００質量部に対して活性炭（クラレケミカル，粉末活性炭脱色・精製用ＰＫ）２０質量部を混合・分散した以外は、比較例１と同様の方法で、平板状の活性炭を含む連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体を調製した。得られた活性炭を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体の断面の電子顕微鏡写真を図７に示す。粒子径１μｍ程度の活性炭の一次粒子が均一に混合されているのが観察される。
【００４３】
＜実施例２：粒子状吸着剤として疎水性ポリマー系吸着剤を含む固相抽出媒体の製造＞
ジビニルベンゼン１０３．５ｇ、グリセリンジメタクリレート３４．０ｇ、トリアリルシアヌレート１２．５ｇ、酢酸ブチル１５０ｇおよび２，２’−アゾビスイソブチロニトリル２ｇの混合物を、０．１％ポリビニルアルコール水溶液５００ｍＬ中に加え、油滴の中心径が１００μｍになるように攪拌した。その後、８０℃で７時間重合反応を行った。生成した共重合体粒子を濾取し、水、メタノールの順で洗浄した。一日風乾後、分級を行い、９０〜１５０μｍの疎水性多孔質ポリマー系吸着剤４５ｇを得た。
次いで、比較例の液状シリコーン組成物１００質量部に対して、上記で得られた疎水性多孔質ポリマー系吸着剤１０質量部を混合・分散した以外は、比較例１と同様の方法で、平板状の疎水性ポリマー系吸着剤を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体を調製した。得られた疎水性多孔質ポリマー系吸着剤を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体の断面の電子顕微鏡写真を図８に示す。粒子径１００μｍ程度の粒子状吸着剤が観察されるが，粒子状吸着剤の存在度合いは活性炭を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体に比べると若干不均質である。
【００４４】
［固相抽出評価試験］
上記比較例１、実施例１および実施例２で得られた３種の固相抽出媒体を用いて固相抽出試験を行った。
固相抽出試験は、実施例及び比較例で得られた厚さ５ｍｍの平板状の各固相抽出媒体を、直径９ｍｍに打ち抜いた後、公称容量３ｍＬの注射筒型固相抽出用リザーバに挿入して行った。固相抽出条件および回収率測定のためのＨＰＬＣ条件は以下のとおりである。なお、下記測定は４回連続して行った。結果の平均値を表１に示す。
【００４５】
（固相抽出条件）
・固相抽出媒体：厚さ５ｍｍ、直径９ｍｍ
・コンディショニング：メタノール３ｍＬ、純水５ｍＬ
・試料：カフェイン、ｐ−ヒドロキシ安息香酸メチル、フタル酸ジメチル各１００ｐｐｍ、１ｍＬ負荷
・洗浄液：純水５ｍＬ
・溶離液：５０％メタノール水溶液、メタノール、各１ｍＬ
【００４６】
（ＨＰＬＣ条件）
カラム：ＣａｐｃｅｌｌＰａｃｋ  Ｃ１８、  ３μｍ
カラムサイズ：直径２ｍｍ、長さ１５０ｍｍ
移動相：  メタノール：純水＝４：６
流量：  ０．２ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度：  ４０℃
検出器：  紫外吸収検出器  ２５４ｎｍ
試料注入量：１０μＬ
【００４７】
【表１】
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【００４８】
比較例の粒子状吸着剤を含まないシリコーン多孔体では，疎水性の高いフタル酸ジメチルを良好に抽出回収することが可能であり、シリコーン単独でも疎水性化合物の固相抽出に有効であることが分かった。しかしながら、極性の官能基を有するカフェインとｐ−ヒドロキシ安息香酸メチルの抽出回収率は低く、試料負荷時の通過液中にもそれぞれ４１．０％および５１．３％が検出され、固相抽出能力が低いことが判明した。
実施例１の活性炭を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体では、試料負荷時の通過液中の回収率は比較例のシリコーン多孔体比べて明らかに低く，活性炭の混合により固相抽出能力が向上することが判る。しかし、溶離液に５０％メタノールを用いた時の回収率はさほど高い値ではなかった。そこで、メタノール（１００％）を用いて、再度溶離したところ、２０％程度回収され、固相抽出媒体中の強く捕捉されていることが判明した。メタノール（１００％）でも完全に回収されていないが、分散力の大きい溶媒を用いることで回収率を向上させることができるものと推定される。
実施例２の疎水性ポリマー系吸着剤を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体では，活性炭を混合した固相抽出媒体ほどは高い回収率ではなかったが、比較例のシリコーン多孔体比べて明らかに固相抽出能力が向上した。ここで混合した疎水性ポリマー系吸着剤は、疎水性モノマー（ジビニルベンゼン）と極性モノマー（グリセリンジメタクリレートおよびトリアリルシアヌレート）との共重合体であり、水溶性化合物に対する固相抽出特性を改善したものである。表１の結果から，シリコーン固有の固相抽出能力に混合した粒子状吸着剤の固相抽出特性が付与されていることが明白である。なお、この固相抽出評価試験中において、粒子状吸着剤を混合した固相抽出媒体の膨潤・収縮は観察されず、固相抽出能の変動がなく、回収率の相対標準偏差（ｎ＝４）は３．３％以下と良好な結果であった。
【００４９】
＜実施例３：粒子状吸着剤としてキレート樹脂を含む固相抽出媒体の製造＞
グリシジルメタクリレート４０ｇ、エチレンジメタクリレート６０ｇ、酢酸ブチル１００ｇおよび２，２’−アゾビスイソブチロニトリル１ｇの混合物を、０．１％ポリビニルアルコール水溶液１，０００ｍＬ中に加え、油滴の中心径が６０μｍになるように攪拌した。その後、７０℃で６時間重合反応を行った。生成した共重合体粒子を濾取し、水、メタノールの順で洗浄した。一日風乾後、分級を行い、３２〜９０μｍの多孔質ポリマー系担体４０ｇを得た。得られた多孔質ポリマー系担体３５ｇを、イソプロピルアルコール１００ｍＬ、水４００ｍＬにペンタエチレンヘキサミン４０ｇを溶解した溶液中に加え、５０℃で６時間反応させてポリアミノ化を行い、反応終了後、水、メタノール、水の順で洗浄した。洗浄したポリアミノ化樹脂の全量を、１Ｍ  ＮａＯＨ  ５００ｍＬにクロロ酢酸ナトリウム７０ｇを溶解した溶液中に入れ、４０℃で６時間反応させ、カルボキシメチル化を行った。反応物を濾過して十分に水で洗浄後、メタノールに置換し、乾燥させてアミノカルボン酸型キレート樹脂粒子を得た。
次いで、比較例１の液状シリコーン組成物１００質量部に対して得られたアミノカルボン酸型キレート樹脂２０質量部を混合・分散した以外は、比較例１と同様の方法で，平板状のキレート樹脂を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体を調製した。
【００５０】
［金属イオンに対する抽出能力の評価試験］
比較例１のシリコーン多孔体、実施例３で得られたキレート樹脂、及び実施例３で得られたキレート樹脂混合固相抽出媒体の３種の固相抽出媒体を用いて銅イオンの吸着量を調べた。
比較例および実施例３の固相抽出媒体を直径９ｍｍに打ち抜いた後，公称容量３ｍＬの注射筒型固相抽出用リザーバに挿入して固相抽出カートリッジを作成した。また、キレート樹脂２５０ｍｇをとり、下部に孔径２０μｍのフィルタを挿入した公称３ｍＬの注射筒型固相抽出用リザーバに充填し、充填ベッド上部にも同様のフィルタを挿入し、固相抽出カートリッジを作成した。この固相抽出カートリッジに、アセトニトリル、水、３Ｍ硝酸、水および０．１Ｍ酢酸アンモニウム緩衝液（ｐＨ５）の順で、それぞれ１０ｍＬずつ通液してコンディショニングを行った。その後、０．０５Ｍ酢酸アンモニウム緩衝液（ｐＨ５）で調整された０．５Ｍ硫酸銅溶液３ｍＬを通液し、キレート性官能基を銅で飽和させた後、水１０ｍＬ、０．００５Ｍ硝酸５ｍＬで洗浄した。吸着された銅を３Ｍ硝酸３ｍＬで溶出させ、溶出液を１０ｍＬに定容後、吸光光度計で８０５ｎｍにおける銅の吸光度を測定し、銅吸着量を求めた。
キレート樹脂そのものの銅イオンの吸着量は０．４４ｍｍｏｌＣｕ／ｇであり、比較例のシリコーン多孔体および実施例３で得られたキレート樹脂混合固相抽出媒体の銅イオンの吸着量はそれぞれ０．０３ｍｍｏｌＣｕ／ｇおよび０．１０ｍｍｏｌＣｕ／ｇであった。この結果から、シリコーン多孔体にキレート樹脂を混合することにより、金属吸着能を付与することが可能となることが明白である。また、キレート樹脂を混合した固相抽出媒体の金属吸着能は、概ねキレート樹脂の混合比率に比例している。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、オルガノポリシロキサン溶液中に固相抽出能を有する粒子状吸着剤を混合し、水溶性ポリマーおよび乳化剤を含有する水溶液と混合してなるＷ／Ｏ型エマルション溶液を、付加反応により硬化させることにより、多様な固相抽出能を発現可能な連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体を調製可能である。この粒子状吸着剤を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体を装着した固相抽出カートリッジは充填密度の変動といった問題が発生することなく良好な精度で固相抽出を行うことが可能である。また、混合する粒子状吸着剤の固相抽出特性を変化させることにより、母材シリコーンそのものでは対応困難な水溶性化合物やイオン類の固相抽出に利用することが可能である。本発明の連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体は金型で成形するため、平板状や円盤状、円柱状や角柱状、中空の円筒状や角筒状、さらには、これらの一端を閉塞させたカップ状等の多彩な形態の固相抽出媒体を安価かつ容易に得ることが可能であり、リザーバやホルダ等に挿入することなく多様なニーズに対応可能であり，液体試料中の測定対象成分の抽出・濃縮以外にも、大気中成分の捕集用カートリッジ等とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：注射筒型リザーバ
２：上部フリット
３：下部フリット
４：ルアー型リザーバ，４ａ：キャップ，４ｂ：ボディ
５：平板型ホルダ，５ａ：キャップ，５ｂ：ボディ
６：固相抽出カートリッジ
１１：粒子状固相抽出剤
１２：本発明の粒子状吸着剤を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体
１３：平板状（ディスク状）に成形した本発明の粒子状吸着剤を混合した連続気孔を有するシリコーンを母材とする固相抽出媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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