リアルタイムモニタリングでのツールの選び方/使い方とプロセス最適化への活用

第1部 リアルタイム・モニタリングにおける最新センシング技術と活用法

(2024年1月24日 10:30〜12:00)

　近年の可視化技術のひとつとして、コンピュータ・トモグラフィ (CT) 「断層撮影」があります。医療分野において成功を収めてきたX線CTですが、放射線を取扱う性質上、装置は大掛かりになり、コストもそれだけ高くなります。「もっと簡単に断面画像を得られないか」そんなニーズに応える可視化技術が、電気トモグラフィです。この電気トモグラフィの最大のメリットは、安全かつ低コストである点にあります。電気トモグラフィでは、微弱な電流を利用するため、被爆することがなく、人体への悪影響はありません。また、低コストで運用でき、日常的に連続的な断面画像を取得したいというニーズに最適な可視化技術です。電気トモグラフィの応用分野は多岐にわたり、本講義ではその基礎と応用を解説します。最後に、電気トモグラフィ以外のトモグラフィの産業応用についても簡単に事例紹介します。 　特に、受講対象者としては、見えない内部を視る技術 (電気トモグラフィ) を簡単に使い理解したい、と思っている方、受講に当たっての必要な予備知識として、高校までの数学と物理の基礎知識があると講義の内容が理解できると思います。本セミナーを受講することにより、電気トモグラフィに関する基本的なことを理解し、産業や生体の可視化の応用を理解することができます。

1. トモグラフィの基礎知識
2. 電気計測の基礎知識
3. 電気トモグラフィのリアクターへの応用
4. 電気トモグラフィの遠心分離機への応用
5. 電気トモグラフィの食肉への応用
6. 電気トモグラフィの医療分野への応用
7. 光・X線・γ線トモグラフィによる可視化計測
8. 超音波トモグラフィによる可視化計測
9. MRI・PETによる混相流の可視化計測
• 質疑応答

第2部 モニタリングツールの具体的活用法とプロセス解析事例

(2024年1月24日 12:45〜14:45)

　フロー合成とは、反応器や分離器などの装置を連結して連続的に化学反応を行う技術で、低環境負荷、高効率を実現する、次世代の生産プロセスとして注目を浴びています。フロー合成を構築するには、反応器の種類や形状、配管パーツや送液デバイスの選択、流量のモニタリングや流路切替えの方法などが重要です。また、反応条件の設定や最適化、プロセス解析や制御なども必要です。 　今回の講座では、フロー合成の基礎と応用について解説するとともに、モニタリングツールをはじめとした設備の選定とプロセス解析の事例について紹介します。モニタリングツールを用いることで、反応の安定化や効率化が可能となるほか、プロセスの自動化や最適化などにもつながる可能性があります。設備の選定とプロセス解析の事例としては、パイロットプロセスに向けた検討事例をモデルケースにしながら、反応器のモデル化や数値計算、実験データの解析やフィッティングなどを行う方法をご紹介します。

1. フロー・マイクロ合成とは?
   • フロー・マイクロ合成の概要についてご紹介します。
     • フロー合成とは何か、その発展と歴史
     • フロー合成の特徴と目指すところ
     • フロー合成の適用事例
     • フロー合成のメリットとデメリット
2. フロー合成の目指すところ
   • フロー・マイクロ合成の硬化を様々な事例を紹介します。
     • マイクロリアクターの精密温度制御のメカニズムと効果
     • マイクロリアクターの高速混合のメカニズムと効果
     • マイクロリアクターの滞留時間制御のメカニズムと効果
3. フロー合成におけるプロセスモニタリングの重要性:
   • フロー・マイクロ合成は多くのメリットがあるものの、適切なパラメータ設定を行わないと不具合が生じやすいなどの課題があります。トラブル事例についてご紹介します。
     • フロー合成で起こりやすい不具合とその原因4
     • フロー合成プロセスの構築とトラブル対策のステップ56
     • フロー合成の制御パラメータの多さとその影響
     • 送液不良の事例と対策
     • 混合不良の事例と対策
     • 除熱不良の事例と対策
4. フロー合成プロセスの構築
   • フロー・マイクロ合成においてプロセスモニタリングの事例について具体例を交えて紹介します。
     • アニオン重合のモニタリングを通じたポリマー合成
• 質疑応答

第3部 リアルタイムモニタリング技術による連続生産の最適化

(2024年1月24日 15:00〜16:30)

　フローケミストリーは、化学業界で数十年にわたって使用されてきました。 最近では、医薬品/ファインケミカル業界がこの技術を徐々に取り入れています。 本質的な安全性向上、生成物の品質向上、費用対効果、総合的な生産の柔軟性が、連続フローケミストリーの使用増加につながっています。 　伝統的には、反応に関する情報を得るために、HPLCのようなオフライン分析用にサンプル採取が行われています。サンプルの除去によって重要な情報が失われる化学物質や、毒性などの危険を伴う化学物質の場合、この手順は容易ではありません。さらに、研究者はサンプル採取時はその場にいる必要があり、分析結果が得られた後に反応を開始します。 　これらの問題には以下のような影響も考えられます。

• サンプルが変質している可能性がある
• 中間体の消失により、誤った反応経路の仮説をたてる
• 大気に対する感受性、毒性、爆発性、高圧環境に対する理解
• 反応が変化し、誤ったデータ取得に起因する開発時間の増加
• 生成物、プロセスの品質に影響を与える因子を見落とす可能性がある

　FT-IR分光装置 ReactIR を使用すると、反応の過程を通じて反応物質、試薬、中間体、生成物、副生成物の変化を直接リアルタイムに追跡することができます。ReactIRにより、化合物、合成経路、化学反応プロセスを研究、開発、最適化する中で重要な情報を得ることが可能になります。
今回の講演では具体的なアプリケーション事例を用いて、連続生産の最適化についてお話しします。

1. 連測フロー生産の利点と注意点
2. フロー反応のプロセス開発のために
3. PAT – ReactIR概要 -
4. アプリケーション例のご紹介
5. まとめ
• 質疑応答