スペクトリス株式会社　マルバーン・パナリティカル事業部

信頼できる成果を得るために必要なデータを提供

世界中の組織は、一貫して正確で堅牢な信頼性の高いデータを提供するMastersizer 3000レーザ回折式粒子サイズ分析装置を使用することで、研究開発および製造プロセス全体を通じて重要な意思決定を行うことができます。 このような知識主導型の意思決定は、さまざまな原材料、中間体、最終製品の品質と性能を確保するための基盤となります。

 

特長

市場をリードするMastersizer 3000粒子サイズ分析装置は、現代のラボの分析要件、リソース制約、および要求の厳しいワークフローに適合する汎用性の高いコンパクトな装置です。 専門的なエンジニアリングと応用のノウハウを組み合わせることで、次のことが可能になります。

• クラス最高の粒度分布測定性能により、必要とする堅牢で信頼性の高いデータを生成しながら、ラボの貴重な実験スペースを最大限に活用できます

• 直感的なソフトウェアは専門知識を備えており、分析ワークロードを容易にし、さまざまなメソッドを効率的かつ効果的に開発/実行できます

• 柔軟なレポート機能は、必要に応じてデータを正確に表示し、ニーズに合わせて直接カスタマイズすることができます。 

• 懸濁液、エマルション、粉末用の迅速かつ効果的なサンプルプレパレーション機能は、さまざまなサンプル要件に合わせて調整されており、メソッドを最適化し、継続的な管理のために必要な知識を提供します

Malvern PANalyticalの独創的で実用的なレーザ回折式粒子サイズ分析装置のノウハウにより、Mastersizerは信頼できる結果を提供できます。また、粒子サイズの専門家でも測定初心者でも、信頼できる洞察と結果を提供できるデータ品質解析を提供します。

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動作

Mastersizer 3000は、レーザ回折技術を使用して、材料の粒子サイズと粒度分布を測定します。 レーザ光が、分散した粒子サンプルの間を通過する時に散乱された光の強度を測定して、粒度測定を行います。 このデータを分析して、散乱パターンを生成した粒子サイズを計算します。3つの主な要素により、システムは多くの産業プロセスの効果的な運用の中心となる正確で堅牢な粒径データを一貫して確実に提供できます。 

• 光学ベンチ - Mastersizer 3000は、1本の光学測定パスを使用して10 nmから3.5 mmまでの測定が可能で、非常に幅広い用途に適しています。 分散されたサンプルは光学ベンチの測定エリアを通過し、ここでレーザ光が粒子を照射します。 幅広い角度に配置された検出器が、粒子によって散乱した光の強度を測定します。 

• サンプル分散ユニット - Mastersizer 3000では、幅広いサンプル量とさまざまな分散剤に対処するために6種類の湿式分散アクセサリを選ぶことができます。 最先端の乾燥分散システムにより、壊れやすい材料でも、迅速かつ再現性の高い粉体分散が可能です。 サンプル分散ユニットにより、粒子が光学ベンチの測定エリアへ正しい濃度かつ適切で安定した分散状態で送られ、正確で再現性の高い測定が行えます

• Mastersizerソフトウェア - Mastersizer 3000ソフトウェアは、使いやすい機器に対して高まる需要に応えます。専門家からの定期的な情報提供を必要とせずに優れた結果を提供します。 このソフトウェアは測定プロセス中にシステムを制御し、散乱データを解析して粒度分布を計算します。 直感的なインターフェイスにより、堅牢なメソッドの選択からルーチン測定や結果レポートまで、プロセスのすべての段階が説明されます。 メソッドの成果や結果の品質に関する専門的なアドバイスを備えているため、トレーニング要件が低減され、粒子サイズ分析がよりシンプルかつ迅速になります。

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主な用途

粉体流動性は、多くの工程で製造効率を維持する上で重要です。 一貫性のない粉体流は、薬の剤形の含有量均一性などの製品の品質変数に直接影響を与える可能性があります。また、粉末の供給の不均一によって粒子サイズの減少プロセスの効果が変化するため、プロセスの変動につながる可能性があります。 積層造形技術や3Dプリント技術を用いた焼結製品の製造においては、粉体流が重要な検討事項となります。 ここでは、粉末床の堆積中の流量が不十分な場合、粉末床密度が変動し、欠陥が発生することで完成品の強度が低下する可能性があります。

粒子サイズと粒度分布の分析は、粉末の流動特性を理解する上で重要です。これらの特性は、粉末内の粒子がどのように凝集して固定されるかを予測するのに役立ちます。 粒子サイズが大きく、粒度分布が狭い粉末は、良好な流動性を示す傾向があります。 粒子サイズが小さい粒子、または粒度分布が広い粒子の場合、粒子間の接触表面積が大きくなり、空隙を埋めるために存在する微粒子の能力が大きくなるため、流動性が低下する傾向があります。 

粒子の 充填密度は、セラミックおよび金属部品の製造における金型充填、粉体塗装、浮遊物の固体負荷など、多くのプロセスの成功に影響を与えます。 粒子サイズと粒度分布の両方の関数により、粒子が互いに凝集します。 大きな粒子は小さい粒子よりも効率的に凝集しないため、大きな空隙ができます。 粒度分布を広げることで、大きな粒子の隙間に小さな粒子が入り込むため、凝集効率が向上します。 欠陥のない焼結部品を製造するには、空隙率を最小限に抑えることが重要です。 粉体塗装では、充填密度が濃いため低温で効率的に溶解できるため、ポリマー粒子間の架橋反応に多くの時間をかけることで、より優れた仕上げを実現します。

粒子充填は、懸濁液のレオロジー（特にその粘度）にも影響します。 大きな粒子と小さな粒子を混合すると、凝集効率が向上するため、システムの粘度への影響が最小限に抑えられます。これは、塗料やセラミックなどの浮遊物の固体負荷を増加させるために利用できる現象です。  

医薬品や食品などの産業で使用/生産される懸濁液やエマルションの 安定性は、製品の有効性、受容性、成功を確保する上で重要です。  分散安定性と重力分離は、両方とも重要な要素です。

分散安定性: 安定した分散を実現するには、媒体内の粒子間に存在する接着力と凝集性を制御する必要があります。 これらの力はエマルションの凝集や、懸濁液および粉末中に凝集体を形成する可能性があります。 粒子サイズが小さくなると、分散安定性が低下するリスクが高まり、処理に大きな影響を与える可能性があります。 製造工程における粉末搬送の問題や、最終的な製品性能の問題(コーティングや塗料の完成度を低下させる凝集体の形成など)につながる可能性があります。 分散安定性リスクの管理や、製品の性能と適合に対する安定性問題の影響の特定には、粒子サイズおよび粒度分布分析を使用します。

重力分離: 重力分離に対する懸濁液やエマルジョンの安定性を向上させるには、粒子に対する重力(粒子サイズと密度の関数)と粘度に依存する懸濁液の押し上げのバランスをとる必要があります。 エマルションでは、粒子サイズ分析を使用して、クリーム化の可能性を評価し、液滴が大きくなるようにして、経時的に凝集や合体の安定性を監視します。 液滴の大きさや凝集の程度は食品の口当たりや飲料の粘度などの特性にも影響を与える可能性があるため、エマルション製剤を最適化および製造する際には、粒子サイズを定期的に測定する必要があります。

材料の 溶解速度は、微粒子の比表面積の影響を受けます。 粒子のサイズを小さくして粒子の比表面積を大きくすると、溶解プロセスが促進されます。 この相関関係は、溶解が製剤原料の生物学的利用に直接影響を与える医薬製品において特に重要です。 また、農薬および洗剤メーカーは、製剤内の活性成分の溶解および放散速度を制御するために、粒子サイズを管理する必要があります。

吸入のしやすさは、有害な粒子の吸入を防止し、気道内の薬物投与を最適化するための重要な基準です。 すべての経口吸入および鼻孔薬(OINDP)では、粒子サイズは重要なパラメータであり、鼻腔内での沈着と貯留、および肺のさまざまな部位への浸透に適した明確なサイズ範囲が指定されています。 一方、洗浄剤やヘアスプレーなどのメーカーは、吸入を防止するために微粒子を管理する必要があり、安全性試験には粒子サイズ分析が不可欠です。 

固体システムの 反応速度は、多くの場合、関与する粒子の特定の比表面積の関数です。 粒子が細かくなるほど、表面積対体積比が大きくなり、反応速度が速まります。 これは、粒子サイズがセメント製品の硬化速度に影響を与えるセメント産業や、反応率を最適化したり、汚染物質を効率的に除去したりするために粒子サイズを調整しなければならない触媒製造産業など、さまざまな産業で重要です。 

光学特性(粒子の光散乱能力など)は、塗料、コーティング、顔料メーカーが利用しています。 粒子が光を散乱させる方法は、そのサイズによって異なるため、表面コーティングで粒子サイズを操作すると、色相や着色力、製品の範囲や光沢などの性能パラメータに影響します。

食品などの製品に対する 消費者知覚は、多くの場合、粒子サイズの影響を受けます。 例えば、挽いたコーヒー豆の粒子サイズは、味と風味の両方に影響を及ぼします。 チョコレートの微粒子は、なめらかな口当たりをもたらし、多くの場合、粒状感よりも優れていると認識されます。

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仕様

一般

粒子サイズ	懸濁液、エマルション、および乾燥粉体
原理	レーザ回折式
解析項目	Mie理論、Fraunhofer近似
データー取得速度	10 kHz
標準測定時間	10秒以内
寸法（W x D x H）	690mm x 300mm x 450mm
重量	30 Kg

光学系

赤色光源	最大 4mW He-Ne, 632.8nm
青色光源	最大 10mW LED, 470nm
レンズ配置	逆フーリエ光学系(収束ビーム)
有効焦点距離	300mm

検出器

配置	対数間隔配列
角度範囲	0.015 ～ 144 °
光軸調整	自動

粒子径測定

粒子サイズ	0.01 ～ 3500 µm *
サイズクラス数	100 (ユーザー調節可能)
精度	0.6% 以内 **
精度/繰り返し性	0.5% 以内*
再現性（非連続測定時）	1% 以内 *

ソフトウェア

21 CFR パート 11	オペレーティングモードER/ES準拠

システムコンプライアンス

レーザー安全性	クラス1、IEC60825-1:2007および CFR Chapter I: Sub-chapterJ: Part 1040 (CDRH)
規制試験	RoHSおよびWEEE準拠 CE / FCC準拠 欧州低電圧指令の要件を順守

システム

電源	100/240 v, 50/60 Hz 50W (分散ユニットを接続していない場合) 最大200W (分散ユニットを2台接続の場合)
湿度	31°Cまでは最大80%。以降は40 °C まで50%に線形的に減少 結露なし
動作温度 (°C)	+5°C～+40°C
製品保管温度	-20°C～+50°C
保護等級(IP)	IP41B

備考

*	試料の種類とその調整によって異なります。
**	精度は単分散ラテックスによる測定で定義されます。 装置仕様における精度は、標準サンプルの誤差を除いたもので定義しています。 試料と分散状態に依存します。
特許	Mastersizer 3000光学系; US6,778,271 and related filings; GB2,340,932; together with patents based on applications WO2013038161, WO2013038160 and WO2013038159. Hydro MV とLV;EP1167946A2 and related filings.