2014 Fiscal Year Research-status Report
製薬における品質・生産性向上にむけた多目的プロセス設計手法の開発
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26820343
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉山 弘和 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70701340)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プロセス設計 / プロセス改善 / 製品ロス低減 / 製造技術選択 / 環境・健康・安全リスク / 原薬製造 / 注射剤製造 / 多目的意思決定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、製薬プロセスの品質・生産性向上にむけた多目的設計手法の開発である。H26年度の成果は以下の3点にまとめられる。
(1)製造プロセスからの製品ロス削減支援手法の開発：注射剤製造を対象に、プロセスで発生する不良品などの様々なロスを削減するための手法を開発した。改善すべきロスの優先順位を示す指標Annual Cost of Losses（ACL）を定めた。解析の基盤として、充填やろ過、検査のような主要工程の数学的記述法を考案した。また、ロスの要因に焦点を当てながら改善に取り組めるようにするための品質分析手法Fault Tree Analysis（FTA）の活用法も明らかにした。
(2)製造プロセスの技術選択支援手法の開発：注射剤製造を対象に、バッチ生産毎に使い捨てられる新技術「シングルユース」と、生産毎に洗浄・滅菌する従来型技術「マルチユース」を比較し、コストや環境影響、品質を考慮して優れた技術を選択するための手法を開発した。運転費とライフサイクルCO2排出量の評価指標をそれぞれ定め、バッチサイズや生産パターンごとに、多目的に優れた技術を選択できるようにした。
(3)環境・健康・安全（Environment, Health & Safetyt: EHS）リスク低減および製品収率向上の支援手法開発：低分子原薬製造プロセスを対象に、プロセス設計に関する研究を実施した。原薬の合成・分離・精製プロセスにおけるEHSリスクの評価指標を開発した。評価結果から得られた改善案のうち、経済性や品質も含めて多目的に優れたものが得られるような手順を考案した。精製プロセスについては運転条件を設計変数とするシミュレーションモデルを構築し、品質に配慮しながら収率や経済性を向上させるための最適化検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
達成度はおおむね順調に進展している。交付申請書には「プロセスの品質・生産性評価指標の開発」、「製薬固有の条件を考慮した解析手法の構築」、「課題発見・解決の業務モデル構築」の3点を具体目的として示した。1点目に掲げた評価指標開発については、製品ロスの優先順位や製造技術の経済性と環境影響、さらにEHSリスクの評価について、それぞれ新たな指標を開発した。2点目の解析手法についても、製造工程の数学的記述方法や、品質に配慮しながらの改善を進めるための多目的評価の手順に取り組んでいる。これらを基盤として、3点目に掲げた業務モデル構築に今後着手することができる。テーマとしても、当初から予定していた製品収率に取り組みつつ、研究を遂行する上で重要だと判断した製造技術選択やEHSリスクなどにも取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策は次の4点にまとめられる。(1)製品ロス低減に向けた数理モデルの発展：これまで取り込まれてこなかったプロセスの位置や時間依存性も考慮できるようにする。(2)技術選択支援手法の発展：シングルユースの部材に関する供給安定性など、これまで取り込まれてこなかった重要項目も考慮できるようにする。(3)EHS評価手法の発展：プロセスの温度や圧力といった運転条件も評価に取り込めるようにする。
(4)固形製剤製造プロセスへの展開：国内医薬品で最も品目数の多い、カプセルや錠剤などの固形製剤製造についても分析の範囲を広げる。
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