医薬品分野からの応用
熱重量測定（TG）または熱重量分析（TGA）は、組成分析のための確立された方法であり、例えばハイドレートの含水量を検出することができる[1]。TGA実験中の残留質量の測定は、例えば高分子化合物や複合材料のフィラー含有量を計算するのに役立ちます[2, 3]。より困難な用途としては、アセトン、エタノール、水などの液体蒸発溶媒中に存在するsmall 、非蒸発性不純物量の測定があります。この技術（残留質量を蒸留残渣とみなすことができる）は、J. Wissらによって、NETZSCH （図1参照）を用いて適用された。 STA 449 F1 Jupiter®(図1参照)を用いて、医薬品製造工場の設備の洗浄を検証するために適用された[4]。著者らは、約5～50ppmの範囲の様々な濃度の不純物を確実に検出できることを実証した[4]。
不純物の質量濃度が例えば5ppmの場合、5gの質量の溶媒を蒸発させた後、small 、25μgの残留質量を検出する必要があった。 STA 449 F1 Jupiter®.この装置は、図2に示すように、TGA試料担体と容積5cm3のビーカーるつぼを装備できるため、このようなlarge 試料の測定が可能である。とはいえ、わずか5ppmの質量濃度は、非常にsmall 。これは、質量2000kgの若い象の背中に座っている質量10gの小鳥に例えることができる。
小鳥の体重を量ろう
一般的に、CFR21 Part 11適合ソフトウェアの枠組みでも動作するNETZSCH によるProteus® 解析ソフトウェアでは、TG曲線から残留質量を計算するための2つの可能性があります。 Proteus® Protectには、TG曲線から残留質量を計算するための2つの可能性があります（図3参照）。一つ目は標準機能である "残留質量 "で、次のように計算されます：
ここで、m0は初期試料質量、ΔmはTGA実験中に測定された全質量損失です。残留質量関数は、パーセンテージの範囲の一般的な値に対してはうまく機能します。しかし、残留質量がはるかに小さい場合、m0とΔmはほとんど同じであり、さらに、両方の値は比較的large （数グラムの範囲、上記参照）でなければなりません。特に液体で揮発性の高い試料では、熱重量測定によるm0とΔmの測定は、数マイクログラムの範囲で信頼性の高い（m0- Δm）計算を行うには十分な精度ではありません。上の図に戻ると、象と小鳥の質量を一緒に測定し、象だけの質量を差し引いて小鳥の質量を求めるのは意味がない。より良い方法は、小鳥の質量を別々に測定することです。第二の機能 "Residuum Value "のおかげで、小鳥の質量に正確に対応するTGA実験終了時の絶対質量信号mrを検出することができます：
高精度の残留真空度を評価するための前提条件は、測定が、試料を挿入するいわゆる初期スタンバイで始まり、残留真空度を決定する最終スタンバイで終わることです。等温）温度とガスフロー条件は、両スタンバイフェーズで同じでなければなりません。詳細については、Proteus® ソフトウェアのヘルプシステムを参照してください。正確で再現性のある結果を得るためのもう一つの前提条件は、もちろん使用する熱天秤のドリフトが少ないことです：NETZSCH STA 449 F1 Jupiter®は、長時間の天秤ドリフトが1時間当たり1μg未満です。
実験結果
図4は、市販のアセトン溶媒で得られた測定結果の一例である。NETZSCH STA 449 F1 Jupiter®これらの試験には、TGA試料担体とAl2O3ビーカーるつぼを装備した熱分析装置を使用した。パージガスには、流量70 ml/分のヘリウムを使用した。図4に示す加熱炉温度プログラムは、J. Wissら[4]が使用したものと全く同じである：50℃まで加熱し、50℃での等温区間でアセトン溶媒を完全に蒸発させたが、これは各測定で約1900mgの質量損失が観察されたことからわかる。その後、加熱炉を105℃まで加熱し、最終的に30℃の初期温度まで冷却した。30℃での等温相終了時に自動測定された95 μgと92 μgの残留量と、測定開始時に自動測定された1848 mgと1913 mgの初期試料質量から、Proteus® 分析ソフトウェアによって、51 ppmと48 ppmの非蒸発性不純物の質量濃度が計算された。
概要
これらの結果は、NETZSCH STA 449 F1 Jupiter®をインテリジェントなProteus® ソフトウェアと組み合わせて使用することで、溶媒中の不純物をppmレベルまで正確に測定できることを実証しています。このアプリケーションは、医薬品製造プラントの装置洗浄の検証のために広範囲に調査された[4]。