JP7011316B2

JP7011316B2 - 加熱脱気装置

Info

Publication number: JP7011316B2
Application number: JP2018157510A
Authority: JP
Inventors: 志郎眞武; 守正林
Original assignee: 富山産業株式会社
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2038-08-24
Also published as: JP2020028870A

Description

本発明は、加熱脱気装置に関するものである。

経口固形製剤などの薬剤の製造においては、その品質を一定水準に確保することを目的として、溶出試験の実施が義務付けられている。溶出試験は、薬剤を各種液体に浸漬させたときの主薬の溶出率を調べる試験であり、試験液を貯留した容器の中に薬剤を投入し、撹拌されることにより一定の液流を形成する試験液の中で、薬剤が溶出する過程を経時的に測定するものである。特許文献１には、こうした溶出試験に用いる溶出試験機の一例が記載されている。

溶出試験において、試験液に溶存する酸素等の空気中の気体成分が試験結果に影響を及ぼすことが知られており、溶出試験の実施にあたっては、溶出試験に用いる試験液を事前に適当な方法で脱気することが、各国の薬局方等の公定書で規定されている。

試験液の脱気には、加熱、減圧、超音波、膜透過、ヘリウム置換などの方法があり、それらを単独または併用して行われるが、なかでも、加熱法が最も簡便であり、広く用いられている。加熱法は、液温度が高いほど液に溶存する気体成分の飽和濃度が低くなるという現象を利用するものである。具体的には、試験液を加熱し、試験液温度を高くすることで気体成分の飽和濃度を下げて、試験液を過飽和状態にして、飽和濃度の超過分だけ試験液中に溶存する気体成分量を減少させることで脱気を行う。

加熱法による脱気を実行するための脱気装置として、従来から、図７（ａ）に示された加熱脱気装置がある。図７（ａ）に模式図として示された加熱脱気装置１０００は、試験液１を貯留する容器２０と、試験液１を加熱する加熱部３と、試験液１を撹拌する撹拌部４０と、を備え、撹拌部４０は、回転軸４２０と、回転軸４２０の先端に設けられた羽根４１０と、回転軸４２０を回転させるモータ等の回転駆動部４３０とを有している。図７（ａ）に示された容器２０には、試験液１が貯留されており、容器２０内は試験液１からなる液層と、空気からなる気層６で構成されている。容器２０に注入した試験液１を加熱部３で加熱し、試験液１を溶存気体の過飽和状態にして、飽和濃度を超過した溶存気体を、液層である試験液１中から気層６へ移動させる。溶存気体の液層から気層６への移動を加速させるために、試験液１中に浸漬した羽根４１０を、回転軸４２０を中心に回転させることで、試験液１を撹拌する。図７（ｂ）は、撹拌部４０の先端部の拡大斜視図である。図７（ｂ）に示されているように、回転軸４２０の先端には、４枚の羽根４１０が、回転軸４２０の周方向に沿って間隔をあけて配置されている。

しかしながら、上述の構造を有する撹拌部４０で試験液を撹拌しても、溶存気体の液層から気層への移動は緩慢であり、試験液１が過飽和状態を解消するまで溶存気体を除去するには、相当の時間を要するという問題がある。この問題を解消するために、試験液１を加熱・撹拌した後に、他の脱気法の脱気装置を併用して脱気を行うと、時間を短縮できる。例えば、加熱・撹拌後の試験液１を他の耐圧容器に移し替え、他の脱気装置にて耐圧容器の空間を減圧して、試験液１の過飽和状態を解消するといった方法である。しかしながら、このような、他の脱気法の脱気装置を併用する方法は、煩雑な作業と各脱気法を行うための脱気装置を要するという問題がある。

特開２０１１－０２７６２０号公報

本発明は、他の脱気装置を併用することなく、従来よりも短時間で所定の溶存気体濃度以下まで脱気可能な加熱脱気装置を提供する。

本発明の試験液の加熱脱気装置は、試験液を溜める容器と、前記試験液を加熱する加熱部と、前記試験液を撹拌する撹拌部と、を備え、
前記撹拌部は、螺旋状スクリューと、前記螺旋状スクリューを回転させる回転駆動部とを備え、
前記螺旋状スクリューは、回転軸と、前記回転軸の周囲に螺旋状に一回転以上連続して巻回された羽根と、を有することを特徴とする。

これにより、本発明の加熱脱気装置は、４枚の羽根４１０が、回転軸４２０の周方向に沿って間隔をあけて配置された撹拌部を備えた従来の加熱脱気装置に比べて、以下に示す高い脱気効果を有する。
（１）上記従来構造の撹拌部に比べて、羽根が螺旋状に少なくとも一回転以上連続して巻回されているので、羽根の総面積が大きく、羽根が一回転したときに押しのける液量が多くなり、押しのけた後にできる陰圧空間が大きい。液中の陰圧空間は、当該陰圧空間の局所的な飽和溶存気体濃度を低下させるから、液中において溶存気体の気化を促進できる。
（２）羽根が螺旋状に少なくとも一回転以上連続して巻回されているので、上記従来構造の羽根に比べて羽根の存在する部分が回転軸方向に長い。そうすると、従来構造の羽根に比べて広範囲に接液することになり、液量にかかわらず、溶存気体の気化が容易となって、液層から気層への移動を促進できる。
上記（１）、（２）に示した脱気効果により、試験液から飽和溶存気体濃度を超過した溶存気体を除去する時間を短くし、試験液を加熱・撹拌した後に減圧脱気等の他の脱気方法を併用することなく所望の溶存気体濃度以下の試験液を得ることができる。

前記試験液の脱気を効果的に行うことのできる好適最低液面高さが定められており、前記羽根における回転軸方向の先端から前記好適最低液面高さまでの長さは、前記回転軸の軸中心線を延長した位置における容器の内側底面から前記好適最低液面高さに対して５０％以上であればよい。前記試験液の液面高さが好適最低液面高さ以上であると、脱気を効果的に行うことができる。

前記回転駆動部を通じて前記螺旋状スクリューを６００～１２００（ｒｐｍ）で回転制御する制御部を備え、単位液量あたりの前記羽根片面の接液面積が７～１０（ｃｍ²／Ｌ）であるとよい。羽根片面の接液面積と回転数が小さすぎると十分な撹拌効果が得られず、羽根片面の接液面積と回転数が大きすぎると撹拌効果が大きすぎて液体が暴れるような挙動を示すが、羽根片面の接液面積と回転数を上記範囲に設定すると適度な撹拌効果が得られ、これにより脱気効果を高めることができる。

さらに、前記試験液の温度を検出する温度計と、前記温度計の検出温度と目標値とに基づいて前記加熱部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、第１制御モードと第２制御モードとを備え、前記第１制御モードは、試験液の加熱目標値を第１目標値として加熱制御し、前記第２制御モードは、試験液の加熱目標値を前記第１温度より低い第２目標値として加熱制御し、所定の時間が経過したとき、前記第１制御モードを前記第２制御モードに切換えてもよい。これにより、脱気終了後は、試験液の制御温度を前記第1目標値から前記第２目標値まで低下させて、試験液を試験液の使用時の温度に近づける。

さらに、前記試験液中の溶存気体濃度を計測する溶存気体濃度計を備え、前記第１制御モードで試験液を加熱制御し、溶存気体濃度計の計測値が基準濃度値を下回ったとき、前記第１制御モードを前記第２制御モードに切換え、試験液の脱気を終了してもよい。この制御により、脱気終了後は、試験液の制御温度を前記第1目標値から前記第２目標値まで低下させて、試験液を試験液の使用時の温度に近づける。

さらに、容器には、前記容器内部から前記容器外部に気体流出を可能にし、前記容器外部から前記容器内部に気体流入を抑制する、逆止弁が設けられていてもよい。容器が密閉状態であると、試験液の加熱により容器内の圧力が高まって試験液の飽和溶存気体濃度が上昇するため、脱気効果が得られない。一方、加熱脱気後に容器の気密性が乏しいと、外部の空気が絶えず流入して試験液に再溶解しやすくなるために、試験液の温度が低下するにつれて脱気効果が維持できなくなる。そのため、気層の空気成分の一部が容器外へ流出でき、容器外から容器内への流入を妨げる逆止弁を設けることで、容器内の圧力の上昇を防ぎ、気層中の空気成分が試験液に再溶解しないようにする。

前記容器は、試験液を注入するための開口部と該開口部を塞ぐ蓋とを備えており、前記逆止弁は、前記蓋に設けられているとよい。これにより、逆止弁を取り付けるための開口を容器に設ける必要がなく、容器の製造が容易である。また、逆止弁が劣化した場合、逆止弁を蓋ごと新しいものに交換することができ、逆止弁の交換作業が容易に行うことができる。

本発明の加熱脱気方法は、試験液を溜める容器と、前記試験液を加熱する加熱部と、回転軸及び前記回転軸の周囲に螺旋状に一回転以上連続して巻回された羽根で前記試験液を撹拌する撹拌部と、を備えた試験液の加熱脱気装置を用いた、試験液の加熱脱気方法であって、前記容器に、前記加熱部と前記羽根の少なくとも一部とを浸漬可能な量の試験液を注入し、注入した前記試験液を加熱及び撹拌することで、前記試験液中の気体成分を脱気することを特徴とする。
前記加熱部と前記羽根の少なくとも一部とを浸漬させる量の試験液を注入し、試験液を加熱及び撹拌できるようにする。そして、上記（１）、（２）に示した脱気効果により、試験液から飽和溶存気体濃度を超過した溶存気体を除去する時間を短くし、試験液を加熱・撹拌した後に減圧脱気等の他の脱気方法を併用することなく所望の溶存気体濃度以下の試験液を得ることができる。
また、前記羽根における回転軸方向の先端から前記試験液の液面までの長さが、前記回転軸の軸中心線を延長した位置における前記容器の内側底面から前記液面までの長さに対して５０％以上となるように、液を注入すると、脱気を効果的に行うことができる。
なお、本発明の加熱脱気方法は、前記試験液を加熱及び攪拌した後に、試験液を減圧して脱気する工程を含まない。

本発明の加熱脱気装置の模式図（ａ）螺旋状スクリュー４１の各寸法、及び螺旋状スクリュー４１と容器２の内側底面２２と液面高さとの位置関係を説明する図と、（ｂ）螺旋状スクリューの回転により生じる液体の移動方向を説明する図液面高さと浸漬される羽根の面積との関係を示した図加熱脱気装置の制御ブロック図各脱気時間において、試験液の一部を取り出し溶存酸素濃度を計測した図各保管時間において、試験液の一部を取り出し溶存酸素濃度を計測した図従来の（ａ）加熱脱気装置の模式図と、（ｂ）撹拌部の先端の拡大図

以下、本発明を実施するための一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１には試験液１の加熱脱気装置１００が示されており、試験液１を溜める容器２と、試験液１を加熱するニクロム線等の電熱線を用いた加熱部３と、試験液１を撹拌する撹拌部４と、制御部７とを備えている。撹拌部４は、螺旋状スクリュー４１と、螺旋状スクリュー４１を回転させるモータ等の回転駆動部４３とを有する。螺旋状スクリュー４１は、回転軸４２と、回転軸４２の周囲に螺旋状に９回以上連続して巻回された羽根４１５と、を有する。螺旋状スクリュー４１は加熱部３と接しておらず、回転駆動部４３により回転軸４２を中心に回転可能に構成されている。

これにより、螺旋状スクリュー４１は、図７に示した、４枚の羽根４１０が、回転軸４２０の周方向に沿って間隔をあけて配置された従来構造の撹拌部に比べて、以下の作用を有する。
（１）上記従来構造の撹拌部の羽根に比べて羽根４１５が螺旋状に少なくとも一回転以上連続して巻回されているので、羽根４１５の総面積が大きく、（２）羽根４１５が螺旋状に少なくとも一回転以上連続して巻回されているので、上記従来構造の羽根に比べて羽根の存在する部分が回転軸方向に長い。
なお、図１及び図２に示す実施形態において羽根４１５は９回以上連続して巻回されているが、一回転以上連続して巻回された羽根を少なくとも一つ有するのであれば、上記二つの作用を得ることができる。もちろん、羽根４１５が巻回される回数が2回以上であれば、上記二つの作用が強まり、更に巻回回数が３回以上、４回以上、５回以上、６回以上、７回以上と大きくなるほど、上記二つの作用が強まり好ましい。

ところで、加熱脱気装置１００は、加熱脱気可能な限界最低液面高さＳｍｉｎ及び加熱脱気可能な最高液面高さＳｍａｘを有する。これらは、加熱脱気装置１００の容器２等に表示されていてもよいし、表示されていなくてもよい。また、液面高さＳを水位検知器１１により検知し、液面高さＳが限界最低液面高さＳｍｉｎを下回ったとき、加熱脱気装置１００の制御部７が、表示や音等で作業者に知らせたり、加熱脱気装置の作動を停止させたりしてもよい。水位検知器１１は特に限定されないが、一例として、例えば図１に示された試験液に浮くフロート１１５をスイッチ又はセンサとして使用する方法がある。さらに、水位検知器１１に、最高液面高さＳｍａｘを上回ったことを検知するセンサ等を設け、液の注入作業をしているとき注入完了を作業者に知らせたり、最高液面高さＳｍａｘを上回ったことを検知するセンサ等と限界最低液面高さＳｍｉｎが下回ったことを検知するセンサ等の両方を使用して、新たな未脱気の試験液を自動的に補充開始及び補充停止させたりしてもよい。

図１のように、容器２が所定姿勢である場合に、加熱脱気装置１００の容器２に表示される限界最低液面高さＳｍｉｎは、螺旋状スクリュー４１における羽根４１５の最下端位置以上になるように設定するとよい。また、容器２に表示される最高液面高さＳｍａｘは、螺旋状スクリュー４１における羽根４１５の最上端位置以下になるように設定するとよい。所定姿勢はどのような姿勢でもよいが、例えば螺旋状スクリュー４１の回転軸４２が鉛直方向と平行になる姿勢が挙げられる。限界最低液面高さＳｍｉｎについて、試験液の液面高さＳが螺旋状スクリュー４１における羽根４１５の最下端位置を下回ると、撹拌できないためである。また、最高液面高さＳｍａｘについて、試験液の液面高さＳが螺旋状スクリュー４１における羽根４１５の最上端位置を上回っても、最上端位置を上回る液に対する羽根４１５の接液面積の増分はなく、脱気効果を高めることができず、加えて、気層空間が狭くなり、そのことが溶存気体の気化の障害となり得るためである。

図２（ａ）は、図１に示した加熱脱気装置１００における、螺旋状スクリュー４１の各寸法、及び螺旋状スクリュー４１と容器２の内側底面２２との位置関係を説明する図である。螺旋状スクリュー４１の螺旋状の羽根４１５の回転軸４２方向の先端から液面２１までの長さを接液長さＬ、回転軸４２の軸中心線を延長した位置における容器２の内側底面２２から液面２１までの長さを液面高さSとすると、接液長さＬが液面高さSに対して５０％以上の長さを有することが好ましい。すなわち、Ｌ／Ｓ≧０．５であるとよい。そこで、本実施形態において、Ｌ／Ｓ＝０．５となる液面高さを、好適最低液面高さＳｆｉｌとして定める。図２（ａ）には、好適最低液面高さＳｆｉｌを示している。試験液の液面高さＳが、好適最低液面高さＳｆｉｌ以上であれば、脱気を効果的に行うことができる。理由を以下に説明する。

図３には、容器２内の試験液の液面高さＳと、脱気効果の大きさとの関係を示した図である。Ｓ＞Ｓｍｉｎのとき、羽根４１５が螺旋状に連続して一回転以上巻回されている螺旋状スクリュー４１は、液面高さＳの上昇とともに羽根４１５の単位液量あたりの接液面積が対数的に増加し、脱気効果が高くなる。そして、羽根４１５の接液長さＬが液面高さSに対して５０％以上になると、ほぼ一定の脱気効果が得られる。これは、従来の、４枚の羽根４１０が、回転軸４２０の周方向に沿って間隔をあけて配置された撹拌部にはない、羽根４１５が螺旋状に一回転以上連続して巻回された螺旋状スクリュー４１の有する特徴である。

定められた好適最低液面高さＳｆｉｌは、作業者や制御部が、加熱脱気装置１００から認識し得るように構成される。例えば、好適最低液面高さＳｆｉｌを容器２等に表示してもよく、液面Ｓが好適最低液面高さＳｆｉｌを下回ったことや、好適最低液面高さＳｆｉｌ以上となったことを、制御部に伝達してもよい。好適最低液面高さＳｆｉｌを容器２等に表示すると、未脱気の試験液を注入する際、作業者は、表示を見ながら試験液の液面が好適最低液面高さＳｆｉｌ以上となるように注入することができ、脱気を効果的に行うことができる。また、液面Ｓが好適最低液面高さＳｆｉｌを下回ったことを制御部に伝達すると、制御部は、作業者に表示や音等で作業者に報知したり、撹拌停止を指示したり、未脱気の液の注入開始を指示したりさせるとよい。また、液面Ｓが好適最低液面高さＳｆｉｌ以上となったことを制御部に伝達すると、制御部は、作業者に表示や音等で作業者に報知したり、攪拌開始を指示したり、未脱気の液の注入終了を指示したりさせるとよい。
本実施形態において、限界最低液面高さＳｍｉｎ及び好適最低液面高さＳｆｉｌを別個に定めているが、これに限定されない。例えば、いずれか一方のみを定めてもよいし、両方とも定めなくてもよい。

上述の脱気効果は、単位液量（Ｌ）あたりの羽根４１５の片面の接液面積Ａと螺旋状スクリュー４１の回転速度ｎによっても左右される。これらの値は、
７≦Ａ≦１０（ｃｍ²／Ｌ）
６００≦ｎ≦１２００（ｒｐｍ）
である場合、所望の脱気効果が得られる。（上記単位中、「Ｌ」は「リットル」を表す。以下で使用される単位中の「Ｌ」も、同様である。）接液面積Ａと回転速度ｎが上記範囲を下回ると十分な脱気効果が得られず、上記範囲を上回ると、撹拌効果が大きすぎて液体が暴れるような挙動を示し、液体の制御が難しくなる。
そして、単位液量あたりの羽根４１５の接液面積Ａは、図２（ａ）に示した、羽根４１５のピッチＰ、回転軸４２の半径ｒ１、羽根４１５の半径（回転軸４２の中心軸から羽根最外端までの距離）ｒ２によって左右されるが、
２０≦Ｐ≦５０（ｍｍ）
５≦ｒ１≦７．５（ｍｍ）
１０≦ｒ２≦２５（ｍｍ）
であると好ましい。

図２（ｂ）は、螺旋状スクリュー４１の回転により生じる液体の移動方向を説明する図である。螺旋状スクリュー４１の回転方向は、図２（ｂ）において符号Ｙで示すように螺旋状スクリュー４１近辺の試験液１を上方へ移動させる方向に回転することが好ましい。液中において気化した溶存気体を容器内の気層６に手早く移動させることができるからである。この場合、上方に移動した試験液１は、螺旋状スクリュー４１から離れた容器内壁面付近にて下方へ移動する。もちろん、図２（ｂ）に示す方向に螺旋状スクリュー４１を回転させる場合に比べて脱気効果が弱くなるが、螺旋状スクリュー４１近辺の試験液１を下方へ移動させる方向に回転するようにしてもよい。

加熱脱気装置１００は、上部体５の内部に制御部７を備えている。図４は、加熱脱気装置１００の制御ブロック図を表している。制御部７は、加熱部３と、試験液１の温度を検出する温度計３１と、撹拌部４の回転駆動部４３と、に接続されている。制御部７は、温度計３１の検出温度と目標値とに基づいて加熱部３への通電を制御することで、試験液１の温度を制御する。制御部７は、回転駆動部４３を通じて螺旋状スクリュー４１の回転数を制御する。また、上述したように、水位検知器１１を使用して水位を検知するため、制御部７は水位検知器１１にも接続されるとよい。

制御部７は、脱気させるための第１制御モードと、脱気した試験液１を一定の温度で保管するための第２制御モードとを備えている。第１制御モードでは、試験液１の加熱目標値を第１目標値として加熱制御し、螺旋状スクリュー４１を回転させて試験液１を脱気する。第２制御モードでは、試験液１の加熱目標値を第１温度より低い第２目標値として加熱制御する。試験液１を経口固形製剤などの人が内服する薬剤の溶出試験に用いる場合は、第２目標値を、例えば、人の平均体温である３７℃付近又はそれ以上に設定すればよい。第２制御モードにおいて、螺旋状スクリュー４１は常時回転させる必要はないが、試験液１に温度ムラが生じないように、断続的に回転させ、試験液１を撹拌してもよい。第２制御モードで試験液１を保管することで、脱気済みの試験液１を所望の温度でいつでも使用することができる。

第１制御モードから第２制御モードへの切換えは、第１制御モードを所定時間経過したときや、加熱により基準温度（例えば４５℃）に到達してから所定時間（例えば、１０分）経過したときに行うようにしてもよい。また、図４に示すように、制御部７に、試験液１中の溶存気体濃度を計測する溶存気体濃度計１３を接続し、溶存気体濃度計１３が基準濃度値（例えば、酸素ならば６ｍｇ／L）を下回ったときを脱気完了と見なして、第１制御モードから第２制御モードに切換えるようにしてもよい。未脱気の試験液を追加投入したときなどは、操作部への操作又は溶存気体濃度計１３の検知結果に起因して、第２制御モードから第１制御モードに切換えて、脱気を開始するようにしてもよい。本実施形態の溶存気体濃度計１３は、溶存酸素濃度計であるが、酸素以外の気体を検出する濃度計を用いてもよい。

容器２に逆止弁１０を設けてもよい。逆止弁１０は、容器２の内部から容器２の外部への気体流出を可能にし、容器２の外部から容器２内部に気体流入を抑制する。逆止弁１０を設ける理由を以下に示す。
容器６が密閉状態であると、試験液の加熱により容器６内の圧力が高まって試験液の飽和溶存気体濃度が上昇する。そのため、飽和溶存気体濃度の差を利用した脱気効果が得られない。一方、加熱脱気終了後、第１制御モードから第２制御モードに切りかわって試験液１の温度が低下するとき、容器６の気密性が乏しいと、外部の空気が絶えず流入して試験液に再溶解しやすくなるために、試験液の温度が低下するにつれて脱気効果が維持できなくなる。そのため、気層の空気成分の一部が容器外へ流出でき、容器外から容器内への流入を妨げる逆止弁を設けることで、容器内の圧力の上昇を防ぎ、気層中の空気成分が試験液に再溶解しないようにする。

逆止弁１０の配置場所は、容器２の最高液面高さＳｍａｘより高い位置に配置する。容器２に専用貫通孔を設け、該専用貫通孔に逆止弁１０を取り付けても良い。図１では、容器２が、試験液１を注入するための開口部８と、容器２を転倒させても液を漏出させないよう開口部８を塞ぐ蓋９とを備えており、逆止弁１０を蓋9に設けている。逆止弁１０を取り付けるための専用貫通孔を容器２に設ける必要がなく、容器２の製造が容易である。また、逆止弁１０が劣化した場合、逆止弁１０を蓋９ごと新しいものに交換することができ、逆止弁１０の交換作業を容易に行うことができる。

その他の加熱脱気装置に含まれる構成部材について説明する。加熱部３は、例えば、ニクロム線等の電熱線が鞘に収容されたシーズヒータ等が組み込まれているとよい。加熱部３は、螺旋状スクリュー４１と接しないように、例えば、螺旋状スクリュー４１を部分的に囲むリング状に形成されているとよい。
試験液は、水以外に、製剤の溶出試験や崩壊試験等に用いる試験液、例えば人工の胃液や腸液等の電解液がそれに当たるが、それに限らない。製剤は、医薬品に限らず、健康食品やサプリメント等、人や動物が摂取する物である。また、固形製剤に限らず、粉末剤やカプセル剤、湿布剤でもよい。その他、製剤の試験に用いる試験液のみならず、土壌検査や水質検査を含む環境計測用の試験検査液等、製剤の試験以外の脱気が必要な試験検査液にも使用できる。
容器２は、例えば中密度のポリエチレン製とし、螺旋状スクリュー４１は、例えば樹脂製とし、加熱部３は金属、例えばチタンや耐蝕性の高いＳＵＳ３１６Ｌ等を使用するとよい。これらの部材は、試験液に人工胃液や腸液といった強酸や塩化物イオンが用いられる場合には、当該物質に対する耐蝕性を示す材料であれば、特に限定されない。
容器２の下部には水栓１２が取り付けられている。水栓１２を使用することで、容器２を傾けたり、又は、ポンプ等の動力を使用したりすることなく、脱気済みの液を、新たに空気を溶解させないよう静かに取り出すことができる。

＜実施例１＞
Ａ、Ｂ、Ｃの三種類の加熱脱気装置を用いて、２５℃の水２５Ｌを、６０分かけて４５℃まで加熱し、水に含まれる溶存酸素濃度の目標値６ｍｇ／Ｌ（約６ｐｐｍ）を下回るまで脱気する。目標値を６ｍｇ／Ｌに設定した理由は、６ｐｐｍが米国薬局方（ＵＳＰ）において規定される溶出試験用試験液の溶存酸素濃度の上限基準値であることによる。水を４５℃まで加熱する理由は、４５℃の水の飽和溶存酸素濃度が、目標値６ｐｐｍを下回る５．９３ｍｇ／Ｌであり、試験液中に溶存する溶存酸素量を飽和溶存酸素濃度の超過分だけ減少させることで目標値に到達し得る温度であるためである。

Ａ、Ｂ、Ｃの三種類の加熱脱気装置について説明する。加熱脱気装置Ａ、Ｂはそれぞれ比較形態であり、加熱脱気装置Ａは撹拌部を持たない無撹拌型であり、加熱脱気装置Ｂは図７に示した従来構造の、4枚の羽根４１０が回転軸４２０の周方向に沿って間隔をあけて配置された撹拌部で撹拌を行うものである。一方、加熱脱気装置Ｃは図１に示した実施形態であり、回転軸４２の周囲に羽根４１５を螺旋状に９回以上連続して巻回された螺旋状スクリュー４１で撹拌を行うものである。

図５は、加熱開始から２０分ごとに試験液の一部をサンプリングし、試験液の溶存酸素濃度を計測した図であり、横軸は脱気時間（単位：分）、縦軸は、溶存酸素濃度計測結果（単位：ｍｇ／Ｌ）を表す。Ａ、Ｂ、Ｃいずれの加熱脱気装置においても、２５℃の水２５Ｌが６０分後に４５℃まで加熱される。使用した溶存酸素濃度計の誤差は±０．１ｍｇ／Ｌである。
図５をみると、加熱脱気装置Ａにおける６０分後４５℃の水の溶存酸素濃度は７．１ｍｇ／Ｌであり、加熱脱気装置Ｂにおける６０分後４５℃の水の溶存酸素濃度は６．７４ｍｇ／Ｌである。つまり、加熱脱気装置Ａ、Ｂは、加熱開始後６０分が経過し、水が４５℃に到達しても、４５℃における飽和溶存酸素濃度５．９３ｍｇ／Ｌまで溶存酸素濃度が低下せず、水は過飽和状態にある。そして、加熱脱気装置Ａ、Ｂは、加熱開始後１８０分が経過しても過飽和状態は解消せず、目標値の６ｐｐｍ以下を満たさない。よって、目標値の６ｐｐｍ以下を満たすためには、通常、他の脱気方法を併用することを要する。
それに対し、加熱脱気装置Ｃは、水の加熱による飽和溶存酸素濃度の低下に伴って、過飽和を生じることなく溶存酸素濃度が低下しているとみられ、加熱開始後６０分で４５℃に到達したとき、溶存酸素濃度は、４５℃の飽和溶存酸素濃度である５．９３ｍｇ／Ｌよりも低い値に低下している。よって、溶存酸素濃度の目標値の６ｐｐｍ以下を満たすから、他の脱気方法を併用することを要しない。また、本実施例では、溶存気体濃度として、計測が簡便であり、米国薬局方で規定されている溶存酸素濃度を測定しているが、酸素以外の気体の濃度を測定してもよい。空気成分である窒素等の他の気体の濃度についても、酸素濃度と同様の傾向を示すものと考えられる。

＜実施例２＞
図６は、水２５Ｌ、５．９ｐｐｍの溶存酸素濃度に到達した脱気済み試験液を、４０℃に維持して保管したときの溶存酸素濃度の変化を計測した図である。図中、「逆止弁あり」は、逆止弁の有する蓋を装着した容器を備える、図１の加熱脱気装置を表す。図中、「逆止弁なし」は、蓋をせずに開口を解放した状態の図１の加熱脱気装置を表す。横軸は脱気済み試験液の保管時間（単位：時間）であり、縦軸は、各保管時間が経過したときの溶存酸素濃度計の計測結果（単位：ｍｇ／Ｌ）である。この図によると、「逆止弁なし」の場合、３時間経過すると、米国薬局方（ＵＳＰ）の基準である６ｐｐｍ（約６ｍｇ／Ｌ）以下を満たさなくなるため、再脱気を要するが、「逆止弁あり」の場合、８時間経過しても、６ｐｐｍ以下を満たしているため、再脱気を要しない。これは、逆止弁を使用することにより、容器外から容器内への空気の移動を妨げて、空気の試験液への再溶解を小さくすることによる。その結果、脱気済みの液を長期保管することができる。

本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

１…試験液
２…容器
３…加熱部
４…撹拌部
５…上部体
６…気層
７…制御部
８…開口部
９…蓋
１０…逆止弁
１１…水位検知器
１１５…フロート
１２…水栓
１３…溶存気体濃度計
２１…液面
２２…容器内側底面
３１…温度計
４０…撹拌部
４１…螺旋状スクリュー
４２…回転軸
４３…回転駆動部
１００…加熱脱気装置
４１５…羽根

Claims

試験液を溜める容器と、前記試験液を加熱する加熱部と、前記試験液を撹拌する撹拌部と、を備え、真空排気せずに前記試験液を脱気する加熱脱気装置であって、
前記撹拌部は、螺旋状スクリューと、前記螺旋状スクリューを回転させる回転駆動部とを備え、
前記螺旋状スクリューは、回転軸と、前記回転軸の周囲に螺旋状に一回転以上連続して巻回された羽根と、を有し、かつ、揚液管に挿入されていないことを特徴とする、試験液の加熱脱気装置。
前記試験液の脱気を効果的に行うことのできる好適最低液面高さが定められており、
前記羽根における回転軸方向の先端から前記好適最低液面高さまでの長さは、前記回転軸の軸中心線を延長した位置における容器の内側底面から前記好適最低液面高さまでの長さに対して５０％以上である、請求項１に記載の加熱脱気装置。
前記回転駆動部を通じて前記螺旋状スクリューを６００～１２００（ｒｐｍ）で回転制御する制御部を備え、
単位液量あたりの前記羽根片面の接液面積が７～１０（ｃｍ²／Ｌ）である、請求項１又は２に記載の加熱脱気装置。
前記試験液の温度を検出する温度計と、前記温度計の検出温度と目標値とに基づいて前記加熱部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記試験液を脱気させるための第１制御モードと脱気した前記試験液を一定の温度で保管するための第２制御モードとを備え、前記第１制御モードは、試験液の加熱目標値を第１目標値として加熱制御し、前記第２制御モードは、試験液の加熱目標値を前記第１温度より低い第２目標値として加熱制御し、
前記第１制御モードで所定の時間が経過したとき、前記第１制御モードを前記第２制御モードに切換える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱脱気装置。
さらに、前記試験液中の溶存気体濃度を計測する溶存気体濃度計を備え、
溶存気体濃度計の計測値が基準濃度値を下回ったとき、前記第１制御モードを前記第２制御モードに切換える、請求項４に記載の加熱脱気装置。
さらに、前記容器には、前記容器内部から前記容器外部に気体流出を可能にし、前記容器外部から前記容器内部に気体流入を抑制する、逆止弁が設けられている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の加熱脱気装置。
前記容器は、試験液を注入するための開口部と該開口部を塞ぐ蓋とを備えており、前記逆止弁は、前記蓋に設けられている、請求項６に記載の加熱脱気装置。
試験液を溜める容器と、前記試験液を加熱する加熱部と、回転軸及び前記回転軸の周囲に螺旋状に一回転以上連続して巻回された羽根で前記試験液を撹拌する撹拌部と、を備え、かつ、前記羽根が挿入される揚液管を備えていない、試験液の加熱脱気装置を用いた、真空排気せずに前記試験液を脱気する前記試験液の加熱脱気方法であって、
前記容器に、前記加熱部と前記羽根の少なくとも一部とを浸漬可能な量の試験液を注入し、
前記容器を真空排気することなく、注入した前記試験液を、加熱及び撹拌することで、前記試験液中の空気成分を脱気することを特徴とする、加熱脱気方法。