Qualitative and quantitative detection of trace impurities by precise lattice vibration measurement

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01339
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Sasaki Tetsuo 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (20321630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 知昭 国立医薬品食品衛生研究所, 薬品部, 室長 (40311386)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 微量検出 / 医薬品製造 / 共振センサ / テラヘルツ / 結晶成長 / 分子振動

Outline of Final Research Achievements

In this research, we met our goal of achieving the world's highest performance in the detection of trace impurities in pharmaceuticals. The goal was to achieve even higher detection of extremely small amounts of impurities, but this did not go as expected due to the global shortage of liquid helium. However, as a desperate measure, we decided to proceed with measurements at higher temperatures, and unexpectedly found that the frequency shift method could be applied at room temperature just like as at lower temperatures, which we consider to be a very significant achievement toward practical application.
In addition, with the support of quantum chemical calculations, we have also advanced the assignments of molecular vibrations in these pharmaceutical crystals.

Free Research Field

テラヘルツ分光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この５年のうちに起きた世界的な薬害事件であるニトロソアミン問題は、高血圧治療薬の一種が保管中に自己分解して発がん性のあるニトロソアミン類を生成するというものである。この問題に対処する場合、ニトロソアミンの１日の許容摂取量がng程度なのでppmオーダーの不純物検出が求められる。本研究はまさにこのような極微量検出を実現する新規的な技術を目指しており、本研究によって世界最高性能を更新することができた。更に液体ヘリウムの世界的枯渇によってやむを得ず計画を変更した結果、常温でも適用可能であることを発見し、製造工程中モニタリングへの応用可能性を見出した。