特集 ナノテクノロジーの最新技術 湿式ナノ粉砕機「NP-100」の技術と特徴 高 塚 隆 之（たかつか・たかゆき） ㈱シンキー 開発部 応用技術課 課長 は じ め に 医薬品の開発初期段階では，化合物を微量でし か合成することができない。そのため，従来のビー 湿式粉砕は，材料を微粒化する古典的手法の一 ズミルやボールミルのようにある程度の薬物量を つである。具体的に湿式粉砕とは，材料の他に溶 必要とする装置は不向きであった。また，長時間 媒，メディアを添加し，粉砕チャンバーや容器中 粉砕することによる摩耗粉も懸念されていた。以 でメディアの物理的な衝撃や摩擦により，微粒化 上のように，開発初期段階においては微量，短時 を行う手法のことである。近年，粉砕された材料 間，ナノレベルまでの粉砕が求められており，そ が，ナノレベルにまで微粒化されることにより， のニーズにこたえる形で湿式粉砕機 NP－100 の開 材料特性が劇的に向上することが報告されてお 発を行った 1）。 り，幅広い分野でナノレベルの材料開発ならびに 研究がおこなわれている。 2. ナノ粉砕機 NP － 100 の特徴 ナノレベルの粒子径を作製する手法については 粉砕容器（ジルコニア製）にメディア（ジルコ 様々な装置があるが，その中でもボールミルや ニアビーズ）を入れる。この容器が時計方向に高 ビーズミルと呼ばれる装置は古くから用いられて 速で公転すると同時に反時計方向に自転をおこな いる。シンキーの湿式ナノ粉砕機 NP － 100 は，材 う。この公転と自転の高速運動により，容器内の 料が微量（最小 10mg）でナノ粉砕を短時間で簡 ボールが高速で動き，材料に衝突し，微粒化を行 易的に行うことができる装置である。本報では， う（第１図）。 従来の粉砕機とはまったく異なる新しいコンセプ 従来のボールミルは，粉砕容器が垂直の状態で トで開発されたナノ粉砕機 NP－100 について紹介 していく。 1. 技術開発の経緯 製薬会社が自社開発する化合物は一般的に疎水 性が強く，水への濡れ性が悪いものが増える傾向 にあった。特に疎水性の化合物は水系の溶媒にな じまず，均一な投与懸濁液の調製が非常に困難で あった。通常，乳鉢・乳棒により数マイクロ程度 の大きさまで化合物を微粒化することで水への溶 解度を高め懸濁液の調製を行うが，さらにナノレ ベルの大きさまで微粒化できると水への溶解度が 劇的に向上し，動物試験における評価が容易にな ることが知られていた。 Vol．62，No.8（2014） 第 1 図 JETI 65 第2図 第３図 医薬品 粉砕前 自転・公転運動を行い，かつ，自転回転数が公転 回転数よりも高いという特長がある。自転が公転 よりも高いことで粉砕メディアは容器の壁に沿っ てせりあがり，メディアと容器壁面の間で粉砕を 行う。この方式では，大量のボールで長時間粉砕 を行うため発熱しやすく，粉砕と発熱に伴う摩耗 粉が発生するなどの課題があった。 それに対し，当社ナノ粉砕機は，粉砕容器が 45 度に傾いており，公転の遠心力が加わることに よってメディアが容器の底面外周部に集中する。 強力な遠心力を持つメディアが材料に集中して衝 第４図 医薬品 粉砕後 突するため，少量のメディアでも短時間での粉砕 が可能となる。さらに－ 20℃の冷却雰囲気下で粉 砕することにより，摩擦熱を抑え，粉砕に伴う摩 耗粉を 0.1ppm 以下に抑制することも可能である。 装置の構成は第２図のようにチャンバー，冷凍 機（内蔵），コントロールパネルからなる。発熱に より材料の結晶構造や物性が変化してしまうリス クを考慮し，本装置は－ 20℃の冷凍機を内蔵し， 低温雰囲気下での粉砕（連続運転）が可能である。 3. 粉砕事例紹介 第５図 電池材料 粉砕前 医薬品：フェニトイン（第３図 , ４図），リチウ ムイオン電池の電極材料：ニッケル酸リチウム （第５図 , ６図），顔料 : 紫呉須（第７図 , ８図）の 粉砕事例を紹介する。医薬品は上記にあるよう に，ナノ粒子化することにより，水への溶解度を 上昇させることができる。運転条件としては，医 薬品 100mg に対し，回転数 2,000rpm，粉砕時間 2min，メディア（ジルコニアボール）2.5g で粉砕 を行う。少量のメディアで粉砕することにより， 発熱を抑え，2 分という短時間で粉砕することが できる。一方，ニッケル酸リチウムのような金属 結晶の場合，有機化合物である医薬品に比べ，硬 66 JETI 第６図 電池材料 粉砕後 Vol．62，No.8（2014） 度が高いのが特徴である。その場合，メディアの 量をさらに追加し，粉砕時間を長くすることでナノ 粉砕が行われる。顔料も主成分が金属酸化物である ため，ニッケル酸リチウムと同様，硬度で粉砕のさ れやすさを判断し，回転数・時間・メディアの量な どのパラメータを最適化することが望ましい。 お わ り に 装置は運転条件が最適化されて初めて性能を最 第７図 顔料 粉砕前 大限発揮することができる。NP-100 は微量の材 料で条件検討ができるため，運転条件の最適化は 比較的容易に行える。当社のラボルームでは，装 置導入前の事前テストで運転条件を検討し，推奨 条件の目安を顧客に提示している。湿式ナノ粉砕 技術を通じて，これからのナノマテリアルの開発 促進に寄与できたらと考えている。 参 考 文 献 １）Takayuki Takatsuka, Tomoko Endo and Naofumi Hashimoto. Nanosizing of poorly water soluble 第８図 顔料 粉砕後 compounds using rotation/revolution mixer. Chem Pharm Bull 57（10）:1061-7, 2009． ■トピックス ■ JSP 品，床材，産業用資材などに用 米国で架橋発泡ポリエチレンシート事業に参入 いられている。現在，基材シート は同社の米国ミシガン州デトロイ JSP は北米において長年ポリ 電子線架橋法による発泡ポリ ト工場で製造しているが，新たに プロピレンなどの発泡ビーズおよ エチレンシートは，一般の発泡ポ ミシガン州ジャクソンの発泡ポリ び成形品の製造・販売を展開し リエチレンシートに比べ，より均 プロピレン工場内に，延床面積 てきたが，今回，同事業に加え 一で微細な気泡構造とその表面 3,400m2 の新工場を建設してい て，電子線架橋法による発泡ポ 性能に特徴があり，医療用など る。完成は本年 9 月で，投資額 リエチレンシート事業に参入する。 の高性能テープ基材，自動車部 は約 8 億 2,500 万円。 三菱化学 ほかにも温度，湿度，養分などの ローソンファーム秋田から植物工場を受注 育成環境を最適な状態に制御す ることにより，気候に左右される 三菱化学はこのほど，ローソ ローソンファームとしては初め ことがなく，年間を通じて同じ品 ンファーム秋田から植物工場シ て植物工場ファームにより野菜 質の野菜を栽培することができ ステムを受注した。 を栽培する。今回販売する三菱化 る。また，土を使わない水耕栽培 ローソンファーム秋田はロー 学の植物工場システムは，LED で，かつ農薬を使用しない安全な ソンが本年 1 月に設立した全国で 照明や蛍光灯によって植物の光 野菜を届けることができる。栽培 12 番目となる農業生産法人で， 合成を促す完全人工光型で，光の 品目はベビーリーフ。 Vol．62，No.8（2014） JETI 67
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