NIR を用いたインライン錠剤含量均一性測定装置の開発
Development of in-line tablet content uniformity measuring device using NIR
只野 広樹 Hiroki Tadano（機器開発部 測定器開発課/主任）
平 貴幸 Takayuki Hira（機器開発部 測定器開発課/係長）

要旨
本稿では、近赤外線(near infrared ray、以下 NIR)を用いた錠剤含有量検査装置について紹介する。
第十八改正日本薬局方既定の含有量測定法では不適格品の判別に時間が掛かり余計なコストが発生してしまうが、本装置を用いることにより、生産ラインでの不適格品の発見が可能になり規定試験の結果を待つことなく再加工等の判断が出来るため、コストの削減にも期待できる。実際の測定では作成時の含有量と高い相関性を導くことが出来ており、モデルを変更することで他の薬剤にも対応することも可能であった。本稿で紹介する装置が錠剤製造工程での管理等の一助になれば幸いである。
Keywords: NIR、錠剤検査、錠剤含有量、インライン測定、短時間

1.

はじめに現在の含有量測定は薬局方に規定されている通り 1バッチの作成錠剤から 30 錠取り出し、そのうちの 10錠での含有量のばらつきを取り規定値を満たさない場合残りの 20 錠で同様の試験を行うという手法がとられている。この方法では測定の結果が出るまで錠剤を保管しておく必要があるため、保存時間や保存場所等のコストが発生し、結果が不適格であった場合作成された同一バッチの錠剤は再加工や廃棄となるため時間的、経済的なロスが大きくなってしまう問題がある。
また一般的な含有量測定法である UV 測定等の溶出試
験では錠剤を溶媒に溶かし測定を行うため、測定時には錠剤のロスが必ず発生し、測定自体にも長い時間が必要となってくる。このような背景から弊社では製造のライン上で検査が行え、抜き出しの必要が無く非破壊かつインラインでの検査の行える NIR を用いた錠剤含有量検査装置の開発を行った。この装置であれば、製造中に製品の合否を判別することが可能であり、従来試験の結果を待たずとも再加工や廃棄の判断を行うことが出来るようになり、保管のコスト等も抑えることが可能になると考えられる。装置の概要としては NIR 光を錠剤に当て、反射光量を取得し錠剤含有量を測定するものとなっている。
以下に NIR 錠剤含有量検査装置の特徴と錠剤試験時のデータを記載する。

ため、NIR 領域の透過光と比較し含量均一性測定に必要な光量が少ない NIR 領域の反射光を取得し解析に利用している。測定の前段階として、測定を行いたい成分の含有量が異なる錠剤を用いて反射光を取得し、判定用の PLS 回帰モデルの作成を行い、作成したモデルを判定コントローラに取りこむことで錠剤含有量を予測するシステムとなっている。

光源

受光部

NIR 分光器
分光データ

判定コントローラ
錠剤の搬送機構

図 1 ユニットのイメージ図
実際のラインでは図 1 のイメージ図の形で運用され、搬送される錠剤に対し光を当て反射光を取得する形となる。1 錠あたりの光に当たっている時間は 11m 秒以下と極めて短時間であるため、ハロゲン光の熱による影響はほとんど無いと考えられる。また、錠剤の搬送の関係上 1 時間当たりの最大検査数は 324,000 錠となっている。

2. 測定手法
弊社の開発した NIR 錠剤含有量検査装置では光源としてハロゲン光を使用しており、搬送中に測定を行う

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制御部-1-セイシン技報 2023 年

NIR を⽤いたインライン錠剤含量均⼀性測定装置の開発

図 2 測定モニターイメージ図
実際の測定の結果は図 2 の形で円盤 1 周分に相当する 30 錠の移動平均で表される。
3. バッチ測定テスト結果
連続式での測定の前段階としてバッチ式での含有量測定を行った。検査成分としてアセトアミノフェン(以下 AAP)を用いており、それぞれ含有量 10、12、14、16、20、30、40wt%に調整し、打錠した錠剤を使用した。
この際の賦形剤はラクトースを使用している。各錠剤100 回の測定を行い、そのデータを用いてモデルの作成を行った。作成したモデルを用いて、モデル作成時のデータを解析し判定の平均値と標準偏差、決定係数R2 乗値の算出を行っている。バッチ測定では錠剤は移動させず固定した状態で測定を行った。測定 1 回あたりの積算時間は 300msec となっており、連続測定と比較すると長い時間が掛かっている。
表 1 にバッチ測定の測定結果、図 3 にバッチ測定時の AAP 含有量と予測値の相関のグラフを示す。
表 1 バッチ測定結果
AAP含有量
(wt%)
予測値
(wt%)

101214162030409.1

11.1

14.7

16.8

20.2

30.439.2

標準偏差

0.29

0.13

0.19

0.120.140.200.13

変動係数

0.032

0.012

0.013

0.007

0.007

0.007

0.003

図 4 バッチ測定の含有量と予測値の相関表 1 より、バッチ測定での予測値は作成時の含有量に近い数値が取れていた。また図 4 より R2 乗値についても 0.99 以上の数値が取れていたことから、薬剤含有量と予測値は非常に高い相関が取れている。
4. 連続測定テスト結果
以下に連続測定での結果を示す。錠剤はバッチ測定時と同じ条件で作成したものを使用した。各錠剤 2,500回分のデータを取得し、モデルの作成を行った。モデ
ル作成時のデータを作成したモデルを用いて解析し、30 錠分の予測値の移動平均と全体の標準偏差、R2 乗値の算出を行っている。1 錠あたりの積算時間は 7msecとなっている。錠剤は円盤上に 30 錠並べた状態で、180rpm の速度で測定を行った。これは約 333msec で 1周する速度となる。
表 2 に AAP 測定結果、図 5 に AAP 含有量と予測値の相関のグラフを示す。
表 2 AAP 測定結果
AAP含有量
(wt%)
予測値
(wt%)

101214162030409.6

12.0

14.4

16.5

20.1

30.2

39.2

標準偏差

0.18

0.210.19

0.20

0.18

0.210.18

変動係数

0.019

0.018

0.013

0.012

0.009

0.007

0.004-2-

セイシン技報 2023 年

NIR を⽤いたインライン錠剤含量均⼀性測定装置の開発

図 5 AAP 含有量と予測値の相関

図 6 IBU 含有量と予測値の相関表 2 より、予測値は作成時の含有量に近い数値が取れていることが確認できた。また図 5 より R2 乗値は0.99 を超えており、非常に高い相関が取れていることが確認できた。
30 錠での移動平均の結果という違いこそあるが、バッチ測定と比較しても遜色のない結果を得ることが出来ており、連続測定でも問題なく測定が可能であった。

表 3 より IBU の結果でも AAP の結果と同様に作成時の含有量に近い予測値を得ることが出来ていた。また、図 6 より相関性に関しても R2 乗値は 0.99 以上の高い数値を得ることが出来ており、非常に高い相関を得ることが出来ていた。

錠剤の種類による影響を調べるためイブプロフェン(以下 IBU)に含有成分を変更し、同様の試験を行った。
錠剤の作成条件や試験の条件は AAP 測定時と同様の物となっている。
表 3 に IBU 測定結果、図 6 に IBU 含有量と予測値の相関のグラフを示す
表 3 IBU 測定結果
IBU
含有量
(wt%)

10121416203040

予測値
(wt%)

11.2

11.7

13.6

15.9

19.4

30.839.4

標準偏差0.200.190.210.170.200.180.14

変動係数

0.018

0.016

0.015

0.0110.010

0.0060.004

表 2、3 及び図 5、6 の結果から AAP、IBU 共に良な結果を得ることが出来ており、薬剤が変わっても問題なく測定が行えることが確認できた。
以上の結果から本装置ではバッチ測定と遜色のない含有量測定を行うことが出来、成分の異なる錠剤を用いても測定が可能であることが確認できた。
4. むすび
本稿では NIR 錠剤含有量判定装置について紹介した。
本技術は高速かつ非破壊で多量の錠剤を検査することが出来ることに特徴がある。弊社では本技術を錠剤分野のみならず様々な粉体プロセスへの応用も検討している。今後広く品質管理技術として応用展開をしていきたい。

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