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製薬用水の導電率< USP ステージ 1>＆TOC
ラボで同時試験チャレンジ
1906年に米国食品医薬品局（FDA）が設立されて以来、米国薬局方（USP）と国民医薬品集（NF）は公定書となっています。
USP-NFは、超純水（UPW）、注射用水（WFI）、透析用水、蒸留水の水質基準を設けています。項目
は導電率、全有機炭素（TOC）、エンドトキシン、バイオバーデンの4つです（図1）。製品の有効性と患者の安全性を保証するために、これらの試験が要求されています。基準を達成できなかった場合、製品回収や安全性の問題など、様々なリスクが生じます。そのため、各項目の分析手法のアプローチには重点が置かれています。

測定技術
前述のホワイトペーパーを要約すると、導電率Gは電気抵抗Rの逆数です。電気抵抗はオームの法則によって以下のように定義されます。

ここで、Rは抵抗、Vは電圧、Iは電流です。抵抗はオーム（Ω）で測定され、導電率Gはジーメンス（S）で表記されます。

導電率計は指示部（操作部、表示部、記録部等）と検出部より構成され、検出部とは測定セルを意味します。測定セルには一対の白金電極が組み込まれており、二つの電極間に挟まれた液柱の電気抵抗またはコンダクタンスが測定されます。導電率は、セル長と断面積から求められるセル定数から求められます。
一般的な卓上型導電率計の測定原理は、M9型のフロースルーセルを使った導電率の測定原理と同じです（図2）。従来の手動分析には時間がかかっていましたが、M9 型の導電率測定機能を使用することで、効率良く、信頼性の高い導電率試験を行うことができます。

図1. FDA/USPが規定する製薬用水の検査項目

図1の各項目には合格基準値が設けられています。基準値を合格することで規制遵守は可能です。
しかし、規制当局および業界団体は、プロセスの理解を深めるため、定量試験の重要性を強調しています。

解決
TOC計 Sievers* M9型は、USP <1225>による分析要件を十分に満たすように設計されています4。
そのためUSP<643>が規定するTOC基準値を下回る低濃度域でTOCを測定することができます5。
M9 型はTOC < JP / USP / EP >と、導電率<USP ステージ 1>を同時に測定できます。導電率は基本的な測定項目ですが、技術的な熟練を要します。導電率の技術的要件とM9型の適合性については、ホワイトペーパー「300 00322 Sievers M9型の導電率測定と温度の影響」を参照してください。

図2. A：一般的な卓上導電率計 B：M9型導電率セル
300 40030 Rev.AUSP <645>とM9 型
M9 型の導電率測定機能は、USP <645>の機器仕様を満たします。M9 型は、導電率<USP ステー
ジ 1>に必要な、生導電率と温度を同時に測定します。M9 型には、USP、EPに必要な基準値表が搭載されています。M9 型の精度、再現性、測定範囲、直線性に関する情報を表1と図3に示します7。
表 1. M9 型の導電率仕様
パラメータ仕様

精度±0.005 µS / cm
または ±1％以内のどちらか大きい方再現性

RSD 0.25％ 未満

測定範囲0.01 ～ 2000 µS / cm

図3. M9 型の導電率直線性

USP <645>では、導電率試験に3つのステージが設定されています。ステージ1は、オンラインまたはオフラインで実行できる唯一の試験です。操作方法は最も簡単ですが、基準値は最も厳しいです。
「ステージ1はオンライン測定、または適切な容器を使用してオフラインで実施できる」 - USP <645>
ステージ 1の導電率ラボ試験では、サンプル温度と生導電率を適切な容器で測定します。基準値は、USP <645>における温度毎の表に記載されています。ステージ 1に合格しない場合は、大気中のCO2や導電性物質の影響によるものかどうかを判断するために、追加試験を行う必要があります。
ステージ 2の試験は分析手順が煩雑です。温度を25℃±1℃に維持しながら、 5分間あたりの導電率変化が0.1 µS / cm未満になるまでサンプルを攪拌し、測定値が安定したら、値を読み取ります。ステージ 2の基準値は2.1 µS / cmです。一般的な卓上型導電率計を使用したステージ2の試験は、1検体あたり最大で30分かかります。
USP <645> ステージ 1の導電率ラボ試験は、測定操作が最も簡単で、測定時間が最短です。USP<645>の試験を自動化することで、試験時間の大幅な短縮に加え、データインテグリティを強化することができます。

適切な容器
導電率試験には、適したサンプル容器が必要です。USP <645>では「適切な容器」と表現していますが、具体的な要件はありません9。
１つの容器で導電率とTOCを同時に測定するためには、容器からの溶出物が測定値に影響しないことが必要です。導電率＆TOC両用（DUCT）バイアルを使って、M9型はUSP <643>と<645>に適合した試験ができます10。DUCTバイアルは特殊コーティングされたガラスバイアルです。導電率とTOC試験に適しているだけでなく、一般的な既存の容器よりも優れていることが証明されています11。

結果
TOCと導電率は製薬用水の重要な水質項目です。
ただし、それぞれの手分析には何時間もかかります。
一般的な卓上型導電率計を使用したステージ 2の導電率試験は、1検体あたり最大30分かかります。
ここにTOCの試験時間は含まれません。手分析手順には、試験、記録、レビュー、承認待ちの時間が含まれます。導電率 ステージ 1とTOCを自動で同時試験することで、測定時間を短縮できます。
米国のバイオ医薬品企業は、M9型でTOCと導電率を同時試験して結果をLIMSで管理することで、測定手順を簡素化して作業効率を高めました。投資利益率（ROI）は400％、投資回収期間は7ヶ月、正味現在価値（NPV）は約40万ドルを試算しています。ROIの最も顕著な側面は、DUCTバイアルのコストが高かったにも関わらず、サンプル数の減少により大幅にコスト削減できたことです12。
参考文献
1. USP and FDA Working Together to Protect Public Health, 2017. Re- trieved
Jan 19, 2018, from http://www.usp.org/about/public-policy/usp-fda-roles
2. <1231> Water for Pharmaceutical Purposes, 2007. Retrieved Jan 19,2018,from https://www.geinstruments.com/sites/default/files/pdf_test/reg_USP_1231_water_for_pharmaceutical_purposes.pdf
3. <1225> Validation of Compendial Procedures, 2007. Retrieved Jan 19, 2018,from https://www.geinstruments.com/sites/default/files/pdf_test/reg_USP_1225_validation_of_compendial_procedures.pdf.
4. Sievers M-Series Performance Specifications, 300 00290, 2015. Retrieved Jan
19, 2018, from https://geinstruments.com/down-media?f_id=262.
5. <643> Total Organic Carbon, 2008. Retrieved Jan 19, 2018, fromhttps://www.geinstruments.com/down-media?f_id=1404.
6. Electrical Conductivity, Temperature Dependence, & GE M9 Analyzer, 30000322, 2016. Retrieved Jan 22, 2018, from https://geinstru- ments.com/downmedia?f_id=42654.
7. Sievers M9 TOC Analyzers, 300 00064, 2017. Retrieved Jan 19, 2018, fromhttps://geinstruments.com/down-media?f_id=325.

8. <645> Water Conductivity, 2008. Retrieved Jan 23, 2018, fromhttps://www.geinstruments.com/down-media?f_id=1405.
9. Reserve Sample Bottles for Conductivity and TOC, 300 00299, 2015. Retrieved Jan 23, 2018, from https://geinstruments.com/down-media?f_id=268.
10. Selecting the Best TOC Sample Vial for Your Application, 300 00331, 2016.
Retrieved Jan 23, 2018, from https://geinstruments.com/down-me- dia?f_id=277.
11. DUCT Vial Performance and Stability, 300 00297, 2015. Retrieved Jan 23,2018, from https://geinstruments.com/down-media?f_id=266.
12. Improved efficiency and lower costs using simultaneous testing for TOC andconductivity, 300 00326, 2018. Retrieved Jan 23, 2018, fromhttps://geinstruments.com/down-media?f_id=42078.
（翻訳：セントラル科学株式会社）*Trademark of SUEZ, may be registered in one or more countries.
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