論文データベース

OF2iとラマン分光、ICP-MSを組み合わせた世界初のオンライン多元計測手法を報告した研究です。弱点と強みの異なる技術を連結することで、単一粒子のサイズ・形態・化学組成・元素組成を包括的に解析可能にしました。微小流路で粒子を光学トラップしサイズ別に整列させた上で、同一粒子に対しラマン分光で材質を特定し、さらにその粒子をICP-TOFMSで元素分析しています。ポリスチレン製マイクロプラスチックや酸化チタンナノ粒子で実証し、OF2iによる粒径測定とラマン・ICP-MSによる化学種分析を同時に行えることを示しました。本手法は環境中のプラスチック粒子検出などに応用でき、粒度分布と化学組成を同時モニタリングする新しいプロセス分析技術として期待されます。

ナノ粒子製造プロセスのリアルタイム分析にOF2iを適用した研究です。OF2iは光学トラップ原理を発展させた技術で、粒子サイズ分布・濃度・組成を連続測定できる技術です。本論文では、粒径が混在する多峰系サンプル（高圧ホモジナイザー処理中の油中水エマルジョン、シリコンカーバイド粒子の凝集体など）にOF2iを適用し、処理条件の変化に伴う粒度分布の経時変化をその場観察しました。エマルジョンでは高圧条件の変化点をリアルタイム検出し、SiCナノ粒子では凝集体解離に基づく新たなプロセスフィードバック指標を提案しています。結果として、OF2iが多様な工業プロセスにおける粒子のオンライン制御・品質評価に有用であることが示されました。

光学的なナノ粒子分析手法「OptoFluidic Force Induction (OF2i)」を開発し、光学トラップと流体力学を組み合わせることで、数十nm〜数µmの粒子をリアルタイムに高感度・高スループットで計測した研究です。マイクロ流路中を流れるナノ粒子にドーナツ状レーザーを照射し、粒径に応じた速度変化を誘導することで、各粒子の径を個別に測定し、連続的な粒度分布を取得しました。実験では標準ナノ粒子でモデルを検証し、理論モデル（Mie散乱理論）とも良い一致を示しています。この手法により医薬や材料分野で多数の粒子挙動をリアルタイムにモニタリングするための新たなプラットフォームとなることが示されています。

ポリプロピレンの引張中、赤外顕微鏡イメージングを用いて結晶とアモルファス相の同時配向を可視化。球晶内外で異なる配向性を持ち、両相が協調して変形する様子を明らかにしています。

延伸したPLA（ポリ乳酸）フィルムの緩和過程において、FTIRで中間相（メソフェーズ）の構造変化を追跡しています。冷間延伸時に形成されるメソフェーズが緩和により結晶化へと変化する様子を広角X線回折と赤外スペクトルで測定し、配向性評価をしています。

In-situ FTIRを用いて、ポリプロピレン（iPP）薄膜のネッキング中における結晶相とアモルファス相の配向を追跡しています。大きな球晶の外側では結晶が、内側ではアモルファスがより配向することが確認され、内部構造が変形挙動に及ぼす影響を示していることがわかります。

モデル医薬品系（カフェイン・乳糖・ステアリン酸Mg）の連続混合‐打錠工程にラマン分光を適用し、API含量や混合均一性をリアルタイム定量評価しています。部分最小二乗（PLS）モデルにより混合物中のAPI濃度を推定し、連続混合機が高い均質性を達成していることを確認し、またラマンの結果に基づきAPIフィーダーをフィードバック制御し、製剤中のAPI含量を規格内に維持することを確認しています。

バイオプロセス分野で得られるラマンスペクトルを用い、多変量回帰（PLS）や機械学習による予測モデリング手法を比較。前処理技術や学習モデルの選択が予測精度や頑健性に与える影響を分析し、機械学習を用いたラマンモデルが従来法を上回るケースが報告されています。

酵母（Saccharomyces cerevisiae）を用いたアルコール発酵をモデルプロセスとし、インライン Raman 分光法に基づくバイオリアクターモニタリングモデルを構築。標準系と検証系の2セットでモデル構築と性能評価を実施し、プロセス中のグルコース、エタノールなど代謝物を非破壊的にリアルタイム定量管理する有効性を示しています。

Quality by Design（QbD）と PAT 実装における Raman 分光法の進展をレビューしています。API の結晶化、固形製剤中の API 定量、連続製造、リアルタイムリリース試験などへの応用を網羅。透過反射型 Raman や水中凝集体定量、スペクトル処理の多変量解析手法により、製造工程の統計的プロセス制御やリアルタイム監視が可能となっている点を詳細に論じています