KR20230164181A - 동결 건조물 - Google Patents

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KR20230164181A
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drying
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모리모토슈지
마코토 타케하라
마사토 코바야시
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카부시키가이샤 엠아이아이
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Abstract

동결 건조 장치(1)에서 기계적으로 힘을 받아서 이동하면서 건조되고, 연속적으로 제조되는 동결 건조물로서, 동결 건조 장치(1)는 원료액을 분사하여 동결물을 생성하는 동결부(2)와, 동결물을 건조시키는 건조부(3)를 구비하며, 건조부(3)는 통 형상을 가지며, 내벽에 길이 방향을 향해 연속적으로 형성된 나선 형상의 벽부 또는 홈부를 마련한 진공의 통형상체(3)를 구비하고, 통형상체(3)의 내벽과 벽부 또는 홈부에 열전도되어 통형상체(3)가 회전함으로써 동결 건조물은 통형상체의 길이 방향으로 이송되어 승화 혹은 건조되며, 유동 개시각이 44도보다 작거나 또는 안식각이 유동 개시각보다 큰 동시에 또한 55도보다 작으며, 그리고 통형상체(3)의 길이 방향 길이가 30cm일 때 투입량 10g에 대한 잔류량이 3g 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

동결 건조물
본 발명은 진공 동결 건조 장치 및 진공 동결 건조 방법에 따른 동결 건조물에 관한 것이다.
종래에 노즐로부터 액을 방출하고 그 액을 동결 응고시킨 동결 입자를 동결 건조하는 동결 건조 장치 및 동결 건조 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1).
또한, 원료액을 담은 트레이를 선반에 탑재시켜 동결 건조시키도록 한 동결 건조 장치도 제안되어 있다(특허문헌 2).
또한, 진공 동결 건조 장치에 있어서, 진공 속으로 방출하여 동결 입자를 승화 건조시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 3).
특허문헌 1: 국제공개 WO2013/050162호 특허문헌 2: 국제공개 WO2010/005021호 특허문헌 3: 국제공개 WO2019/235036호
하지만, 상기 종래 기술에서는 예를 들어 선반식 진공 동결 건조 장치(특허문헌 2)에서는 동결 건조물을 연속해서 제조할 수 없다. 즉, 소정량의 원료액이 담긴 트레이를 선반에 탑재하고 동결 건조를 실시한 후 꺼내는 방식(소위 배치식)이기 때문에 양적 제한을 받게 된다. 게다가 동결 건조한 것은 트레이 내에서 덩어리져 있기 때문에 운반하기 쉬운 분체로 만들려면 동결 건조 후에 분쇄하거나 체로 거르는 체질(sieve) 공정의 수고를 필요로 한다. 그 뿐만 아니라, 트레이의 선반 및 선반 내의 탑재 장소에 따라 동결 건조의 진행 상태가 달라 품질에 편차가 생기는 문제도 발생한다.
즉, 종래에서는 생산성의 문제, 품질상의 편차, 트레이에서 동결 건조한 후의 분쇄나 체질에 시간이 걸리는 문제가 있다. 다시 말해, 일련의 연속 조작으로 장입에서부터 취출까지 실시할 수 없기 때문에 생산성에서 문제가 있다. 또한, 소정량의 원료액을 넣은 바이알을 선반에 나열하고 선반식 동결 건조를 하는 경우에서는 바이알 내에서의 동결 건조이기 때문에 그 후처리는 간략화할 수 있지만, 선반식 동결 건조인 경우에는 선반 탑재 위치 등으로 인한 동결 및 건조의 품질의 편차가 생긴다. 즉, 동결 건조에 있어서 동결시켰을 때의 동결물의 온도와 건조시켰을 때의 건조물의 수분량이 균일하지 않았다. 따라서, 동결 및 건조의 품질이 균일한 동결 건조물을 빠르고 대량으로 제조할 수 없었다.
그래서 본 발명자는 이상의 문제점을 감안하여 동결 및 건조의 품질이 균일한 동결 건조물을 연속적으로 제조할 수 있는 동결 건조 장치 및 동결 건조 방법을 제안하고 있다(특허문헌 4： 일본 특허 제6777350호 공보 참조). 여기서, "연속적"이라 함은 소정량의 원료액이 담긴 트레이 또는 바이알을 선반에 탑재하여 동결 건조하는 배치식과는 대조적으로, 동결 건조에 있어서의 투입에서부터 동결, 건조, 취출까지의 공정이 이어져 있는 것이어서 원료액을 공급하는 한 이러한 공정들을 연속 실시하여 계속해서 동결 건조 산물을 제조할 수 있는 것이다.
이러한 특허에 의해 종래 기술의 문제점을 극복하고, 원료액을 투입하는 한 연속해서 동결 건조물을 제조할 수 있으므로 양적 제한을 받지 않고, 또한 품질상의 편차를 개선할 수 있지만, 동결물 및 동결 건조물이 동결 건조 장치의 건조부 내에서 이송되는 동안에 건조부 내에 해당 동결물 및 동결 건조물이 부착되는 문제가 발생했다. 즉, 부착된 해당 동결물 및 동결 건조물이 건조부 내에서 완충재가 되어, 계속해서 이송되는 동결물 및 동결 건조물에 대한 균일한 열전도가 곤란하게 되었다.
상기 문제를 해결하기 위해서는 동결물 및 동결 건조물이 건조부와 충분히 접촉해 양호한 열전도를 하면서, 건조부에 부착되어 잔류하는 일 없이 원활하게 이송될 필요가 있다. 이 때, 유의해야 할 것은 동결 건조된 건조물이 서로 부착되기 쉽거나 혹은 건조부 내벽면에 부착되기 쉬운 성질이 있다는 것이다. 따라서, 본 발명의 과제는 상술한 동결 건조 장치에서 품질이 균일한 동결 건조물을 연속적으로 제조하기 위해서, 건조부 내를 원활하게 이송할 수 있는 특성을 가지는 동결 건조물을 제조하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 동결 건조물이 건조부의 벽면에 부착되는 것을 줄이고, 또한 동결 건조물끼리의 부착에 의해 덩어리가 되지 않고 원활하게 이송되기 위해서는 동결 건조물 자체의 특성이 중요한 요건인데 이러한 동결 건조물의 특성을 안식각과 유동 개시각을 측정함으로써 다음과 같이 발견할 수 있었다.
즉, 본 발명에 따른 동결 건조물은 동결 건조 장치에서 기계적으로 힘을 받아서 이동하면서 건조되는 동결 건조물로서, 상기 동결 건조 장치는 원료액을 분사하여 동결물을 생성하는 동결부와, 상기 동결물을 이동시키면서 건조시키는 건조부를 구비하며, 상기 동결부는 원료액을 노즐로부터 진공 속으로 또는 냉풍 환경 속으로 방출하여 동결물을 생성하고, 상기 건조부는 수평 방향으로 직선 형상으로 연장되는 통 형상을 가지며, 내벽에 길이 방향을 향해 연속적으로 형성된 나선 형상의 벽부 또는 홈부를 마련한 진공의 통형상체를 구비하고, 그 주위를 둘러싸도록 길이 방향에서 적어도 3군데 이상으로 구획되며, 상기 구획된 통형상체의 주변 영역에 각각 온도 제어된 공기 또는 액이 공급되어, 상기 통형상체의 내벽과 상기 벽부 또는 홈부에 열전도되어 상기 통형상체가 회전함으로써 해당 동결물 혹은 동결 건조물은 상기 벽부 또는 홈부와의 사이의 미끄러짐에 의해 상기 통형상체의 길이 방향으로 이송되는 동시에 상기 통형상체의 내벽 및 상기 벽부 또는 홈부에 접촉해 열전도되어 승화 혹은 건조되며, 승화 혹은 건조에 따라 증발된 수분을 외부에 배출하도록 구성되어 있으며, 유동 개시각이 44도보다 작거나, 또는 안식각이 유동 개시각보다 큰 동시에 또한 55도보다 작으며, 그리고 상기 통형상체의 길이 방향 길이가 30cm일 때 투입량 10g에 대한 잔류량이 3g 이하인 것이다.
본 발명의 동결 건조 장치에서는, 그 건조부는 내부에 동결물 혹은 동결 건조물을 이송하는 통형상체를 구비하며, 그 통형상체는 수평 방향으로 직선 형상으로 연장되는 통형상이며, 통형상체 내에는 연속적으로 형성된 나선 형상의 벽부 또는 홈부를 마련한 이송 수단이 설치된다. 그 통형상체는 길이 방향에서 적어도 주위를 둘러싸도록 3군데 이상으로 구획되며, 구획된 통형상체의 주변 영역에 각각 온도 제어된 공기 혹은 액이 공급되고, 통형상체의 바깥면의 온도를 온도 조절한다. 그에 따라 온도 조절된 통형상체의 내벽 혹은 내부의 이송 수단에 동결물 혹은 동결 건조물을 충분히 접촉시키고, 그것들과 이송 수단의 미끄러짐에 의해 통형상체의 길이 방향으로 이송시키고, 그리고 동시에 효율적으로 열전도시켜서 내부의 동결물 혹은 동결 건조물을 승화 혹은 건조시킨다. 한편, 증발된 수분은 외부에 배기하도록 구성한다. 통형상체는 회전부에 의해 회전을 실시하고, 통형상체가 회전하면 그 입구로부터 들어가는 동결물이 나선 형상의 벽부 또는 홈부를 마련한 이송 수단을 지나 통형상체 내를 출구를 향해 순차적으로 이송된다. 그러한 이송을 수행하는 동안에 동결물은 연속적으로 승화 및 건조가 이루어진다. 이러한 특성을 가진 동결 건조물이면 건조부에 있어서의 다른 것(벽면 등)이나 건조물끼리의 부착이 더 적고, 더 원활한 이송을 실현할 수 있음을 알았다.
더욱이 본 발명에 따른 동결 건조물은 동결 건조 장치에서 기계적으로 힘을 받아서 이동하면서 건조되는 동결 건조물로서, 유동 개시각이 38.0도 이하이고, 안식각이 유동 개시각보다 크고 또한 40.5도 이하이며, 그리고 상기 잔류량이 0.4g 이하인 것이다. 이러한 특성을 가지는 동결 건조물이면 건조부에서의 다른 것(벽면 등)이나 건조물끼리의 부착이 한층 더 줄고, 한층 더 원활한 이송을 할 수 있는 것도 추가로 발견하였다.
또한, 본 발명에 따른 동결 건조물은, 상기 원료액에는 부형제로서 당 알코올 및 이당류 중 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 동결 건조물로서, 상기 당 알코올은 에리트리톨 또는 만니톨이고, 상기 이당류는 수크로스 또는 트레할로스인 동결 건조물이다. 원료액에 대한 부형제로서 당 알코올(예를 들면 만니톨 또는 에리트리톨) 및 이당류(예를 들면 수크로스 또는 트레할로스) 중 적어도 하나를 포함함으로써 동결 건조물의 분말끼리의 접촉 면적을 작게 해 부착을 억제하고, 건조 장치 내에서 미끄러짐 좋게 이송하면서 건조시켜서 더 원활하게 이송할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 동결 건조물은, 상기 동결 건조물은 주사제 또는 고형제의 의약품인 동결 건조물로서, 상기 주사제 또는 의약품은, COVID－19 백신, 천연두 백신 또는 인플루엔자 백신 제재를 추가로 포함하는 백신 제재, 핵산 또는 항체를 포함하는 바이오 의약, 항바이러스제, 및 간세포 중 어느 하나인 동결 건조물이다.
본 발명에 따르면, 상기한 조건에 의해 동결 건조물이 건조부와 충분한 접촉과 열전도를 해서, 건조되면서 원활하게 이송할 수 있을 수 있으며 또한 동결 건조물이 통형상체의 벽면에 부착되는 것이 더 적고, 또한 동결 건조물끼리의 부착에 의한 덩어리가 되지 않으며, 통형상체 내에서 미끄러짐 좋게 더 원활하게 이송되면서 충분한 열전도에 의해 건조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시에 사용한 진공 동결 건조 장치의 종단 정면도이다.
도 2는 도 1의 진공 동결 건조 장치의 건조부를 도시하는 정면도이다.
도 3은 도 1의 진공 동결 건조 장치의 건조부를 도시하는 평면도이다.
도 4는 건조부에 구비한 통형상체를 구성하는 복수의 통부 중 하나를 도시하는 사시도(a), 정면도(b), 횡단면도(c), 종단 정면도(d) 및 (d)의 일부 확대도(e)이다.
도 5는 본 발명에 따른 안식각 측정 방법의 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유동 개시각의 측정 장치의 사시도이다.
도 7은 유동 개시각의 측정 상태를 도시하는 정면도이다.
도 8은 동결 건조물의 실험 샘플 No.1~8, 및, 참고예 1~2의 안식각과 유동 개시각의 측정 데이터이다.
도 9는 동결 건조물의 실험 샘플 No. 9~17 및 참고예 3의 안식각과 유동 개시각의 측정 데이터이다.
도 10은 안식각과 유동 개시각의 측정 데이터에 근거하는 유동성의 해석 데이터이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 도면을 토대로 이하 상술한다. 본 발명에 따른 동결 건조물의 제조에 사용하는 진공 동결 건조 장치에 대해서는 상기 특허문헌 4(일본 특허 공보 제6777350호)를 참조하기 바란다. 한편, 상기 동결 건조물은, 주사제 또는 고형제의 의약품을 포함하며, 예를 들어 COVID-19 백신, 천연두 백신 또는 인플루엔자 백신을 포함하는 백신 제재, 핵산 또는 항체를 포함하는 바이오 의약, 항바이러스제, 간세포이다.
도 1은 본 발명의 실시에 사용한 진공 동결 건조 장치의 종단 정면도, 도 2는 도 1의 진공 동결 건조 장치의 건조부를 도시하는 정면도, 도 3은 도 1의 진공 동결 건조 장치의 건조부를 도시하는 평면도이다.
진공 동결 건조 장치(1)는 동결부(2)와 건조부(3)와 연결부(4)와 포집부(5)를 구비하고 있다. 동결부(2)는, 원료액을 진공 용기 내에 노즐(21)로부터 방출하고, 방출한 원료액이 진공 속에서 동결되어 동결물을 생성한다. 방출 또는 적하된 원료액은 낙하하는 도중에 수분이 증발하여 증발 잠열을 빼앗김으로써 자가 동결되고, 승화에 의해 미세한 동결 입자인 동결물이 되어, 하부가 좁아지는 테이퍼 형상을 가지는 수집부(22)를 향해 낙하해 수집부(22)에 의해 모아진다. 연결부(4)는 동결부(2)와 건조부(3)를 연결하는 것으로, 동결부(2)에서 생성된 동결물을 건조부(3)에 이송하기 위한 것이다. 건조부(3)는 동결시킨 동결물을 승화 및 건조시키는 것이다. 포집부(5)는 건조부(3)의 출구로부터 방출되는 건조물을 포집한다. 진공 동결 건조 장치에서는 원료액을 노즐로부터 냉풍 환경 속으로 방출해 동결하여 동결물을 생성하는 것도 가능하다. 냉풍 동결 방법을 이용하는 경우에는 원료 적하시에 옆쪽에서부터 냉풍을 맞게 된다.
건조부(3)는 동결물 혹은 동결 건조물을 이송하는 통형상체(31)를 구비하며, 통형상체(31)는 수평 방향으로 직선 형상으로 연장되는 통형상이며 양단이 개방되어 있고, 연결부(4)에 의해 반송되는 동결물이 들어가는 입구부(31b)와, 승화 및 건조된 건조물의 출구가 되는 출구부(31c)를 구비하고 있다. 입구부(31b)는 동결물을 받는 수취구(302)를 가진다. 통형상체(31) 내에는, 통형상체(31)의 내벽 근방에 입구부(31b)로부터 출구부(31c)를 향해 연속적으로 형성된 나선 형상의 이송 수단(31a)이 설치되어 있다. 연결부(4)로부터 반송되어 온 동결물은, 통형상체(31)의 입구부(31b)로부터 들어가서 나선 형상의 이송 수단(31a)에 의해 출구부(31c)까지 이송된다.
통형상체(31)는 길이 방향에서 적어도 주위를 둘러싸도록 3군데 이상으로 구획되며, 구획된 통형상체(31)의 주변 영역에 각각 온도 제어된 공기 혹은 액체 질소의 적하(滴下) 공급에 의해 온도 제어하는 온도 조절 수단(30a~30j)이 마련되어 있다. 온도 조절 수단(30a~30j)은 통형상체(31)의 바깥쪽 주변부에 마련되어 있으며 통형상체(31)의 바깥면의 복수의 영역(40a~40j)의 온도를 온도 조절한다. 복수의 영역(40a~40j)은 통형상체(31)의 입구부(31b)로부터 출구부(31c)를 향해 형성되어 있으며 각각 독립해서 온도를 제어할 수 있다. 온도 조절 수단(30a~30j)은 복수의 영역(40a~40j) 내부를 온도 조절함으로써 복수의 영역(40a~40j)에 대응하는 통형상체(31)내의 부위의 온도를 조정한다. 온도 조절 수단(30a~30j)은 10개 마련되어 있으며 온도 조절 수단(30a~30j)에 의해 형성되는 복수의 영역도 10개 마련되어 있다.
온도 조절된 복수의 영역(40a~40j)으로부터 통형상체(31)의 내벽과 내부의 이송 수단(31a)에 열전도되어, 해당 내벽 혹은 해당 이송 수단(31a)과 동결물 혹은 동결 건조물을 충분히 접촉시키면서 해당 동결물 혹은 해당 동결 건조물과 이송 수단(31a)과의 사이의 미끄러짐에 의해 통형상체(31)의 길이 방향으로 이송시키는 동시에 상기 접촉에 의해 효율적으로 열전도시켜 내부의 동결물 혹은 동결 건조물을 승화 혹은 건조시키고, 증발된 수분은 외부로 배기하도록 구성되어 있다. 그리고 상기 3군데 이상으로 구획된 통형상체의 주변 영역은 통형상체(31)의 입구에서 출구를 향해 각각 영하 온도 영역과, 상기 영하 온도 내지 영상 40℃ 범위의 온도 영역과, 영상 20℃ 이상의 온도 영역을 적어도 가진다.
통형상체(31)를 회전시키는 회전부(7)가 설치되어 있다. 회전부(7)에 의해 통형상체(31)가 회전하면, 통형상체(31)의 입구부(31b)로부터 들어오는 동결물이 나선 형상의 이송 수단(31a)을 지나 통형상체(31) 내를 출구부(31c)를 향해 순차적으로 이송된다. 그 동안에 동결물은 연속적으로 승화 및 건조가 이루어진다. 회전부(7)는 통형상체(31)만을 회전시키도록 구성되어 있으며 통형상체(31)의 바깥측의 온도 조절 수단(30a~30j)은 회전하지 않는다. 온도 조절 수단(30a~30j)도 회전하지 않도록 고정되어 있다.
회전부(7)는 모터(71), 풀리(72, 73), 벨트(74), 회전축(75, 76) 및, 회전 롤러(77, 78)를 구비하고 있다. 풀리(72, 73)에는 벨트(74)가 걸려 있다. 벨트(74)를 통해서 모터(71)의 회전력이 전달된다. 회전 롤러(77)는 통형상체(31)의 양측 하부에 배설되어 있다. 통형상체(31)는 양측에 배설되어 있는 회전 롤러(77) 상에 탑재되어 있다. 풀리(73)는 회전축(75)의 한쪽 단부 부근에 장착되어 있다. 풀리(73)의 안쪽에 고정대에 장착된 회전 롤러(78)가 설치되어 있고, 회전축(75)의 타단부에도 마찬가지로 고정대에 장착된 회전 롤러(78)가 설치되어 있다. 회전 롤러(78, 78)의 사이에는 8개의 회전 롤러(77)가 회전축(75)에 장착되어 있다. 회전축(76)은 한쪽 단부에는 고정대에 장착된 회전 롤러(78)와, 타단부에도 고정대에 장착된 회전 롤러(78)를 가진다. 회전 롤러(78, 78)의 사이에는 8개의 회전 롤러(77)가 회전축(76)에 장착되어 있다. 회전축(75)에 장착된 회전 롤러(77)는 구동 롤러이고, 회전축(76)에 장착된 회전 롤러(77)는 종동 롤러이다.
모터(71)가 회전하면 풀리(72)를 통해서 벨트(74)가 회전하고, 풀리(73)의 회전에 의해 회전축(75)이 회전해 회전축(75)에 고정된 회전 롤러(77)가 회전함으로써 통형상체(31)가 회전하고, 회전축(76)에 장착되어 있는 종동 롤러로서 회전 롤러(77)가 회전한다. 통형상체(31)의 회전 속도에 대해 설명하면, 회전부(7)에 의해 회전 속도가 매분 1/30 회전 이상 1회전 이하의 범위에서 회전하는 것이 바람직하다.
그 다음, 본 발명의 실시에 사용하는 건조부에 있어서의 이송 수단(31a)에 대해 설명한다. 도 4는 통형상체(31)를 구성하는 복수의 통부 중에서 통부(31B)를 도시하고 있다. 도 4(a)는 통부(31B)의 사시도, (b)는 통부(31B)의 정면도, (c)는 통부(31B)의 측면도, (d)는 통부(31B)의 종단면도, (e)는 (d)의 B부를 확대하여 도시한 단면도이다.
통부(31B)에는 개구단의 양측에 반경 방향으로 돌출되는 플랜지부(31d)가 형성되며, 나선 형상의 이송 수단(31a)의 일부가 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부까지 연속적으로 형성되어 있다. 통부(31B)의 내벽에 1바퀴째 벽부(31a1), 2바퀴째의 벽부(31a2)와 같이 이송 수단(31a)의 일부로서 연속적으로 벽부가 마련된다. 벽부(31a1)와 벽부(31a2)의 높이는 이송 수단(31a)의 높이가 되며, 예를 들면 3mm 이상 50mm 이하의 범위로 구성하는 것이 바람직하다. 벽부(31a1)와 벽부(31a2)의 피치(P)는 나선 형상의 이송 수단(31a)의 피치가 되며, 예를 들면 5mm 이상 20mm 이하의 범위로 구성하는 것이 바람직하다. 통형상체(31)의 내주면에는 회전축을 중심으로 하는 이송 수단(31a)으로서 나선 형상의 홈부를 형성함으로써, 통형상체(31) 내부를 나선 이송하는 작용이 부여되어 동결물 또는 동결 건조물을 이송할 수 있다.
건조부(3)에서는 생성된 건조물이 원활하게 이송되어 취출되기 위한 특성을 발견할 필요가 있어, 장치에 있어서의 건조물의 잔류물과 특성의 관계를 밝혔다. 즉, 동결 건조물의 이동에 관련된 특성으로, 구체적으로는 안식각과 이동을 시작하는 유동 개시각이다. 이 유동 개시각 및 안식각에 주목해 측정을 실시한 결과, 통형상체(31) 내부를 원활하게 이송할 수 있는 동결 건조물의 특성으로서, 안식각이 유동 개시각보다 크고, 또한 안식각이 55도보다 작다는 것이 판명되었다. 또한, 통형상체(31) 내부를 원활하게 이동할 수 있는 동결 건조물의 특성으로서, 유동 개시각이 44도보다 작은 것이 판명되었다.
[실시예]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 샘플의 조제 방법에 대해 기술한다. 원료액은, 여기에서는, 원료 시약에 대해 편의상 의약품 내지 약제는 혼입되어 있지 않다. 원료액의 10% D만니톨의 조제 방법의 예로서, D만니톨 50g에 물을 가해 500g으로 만들어서 교반한 것이다. 또한, 혼합 용액인 5% D만니톨·5% 수크로스의 조제 방법의 예로서, D만니톨 25g에 수크로스 25g를 가하고, 물을 추가하여 500g으로 만들어서 교반한 것이다. 이하, 동일한 표기에서는 원료액에 대한 부형제의 중량%를 의미한다.
본 실험에 이용한 샘플의 베이스가 된 원료액으로서, (1) 10% D만니톨·10% 수크로스, (2) 8% D만니톨·2% 수크로스, (3) 5% D만니톨·5% 트레할로스, (4) 5% 에리트리톨·5% 수크로스, (5) 5% D만니톨·5% 수크로스, (6) 10% 트레할로스, (7) 10% 수크로스, (8) 10% D만니톨, (9) 10% 에리트리톨, (10) 5% D만니톨·5% 트레할로스, (11) 5% D만니톨·5% 수크로스, (12) 10% 에리트리톨, (13) 5% 에리트리톨·5% 수크로스, (14) 10% 트레할로스, (15) 10% D만니톨, (16) 10% 수크로스, (17) 8% D만니톨·2% 수크로스를 조제했다.
이와 같이 준비한 원료액 중, (1)~(8)를 동결 건조 장치(1)(스프레이 동결 건조 장치)에 의해 동결 건조물을 생성해 샘플 No1, No2, No3, No4, No5, No6, No7, No8로 했다. 또한, 원료액(9)~(17)를 선반식 동결 건조 장치에 의해 동결 건조물을 생성해 스테인리스 스파츌라로 분쇄하고 메쉬 망 크기 850 ㎛의 메쉬로 체를 걸러서 샘플 No. 9, No10, No11, No12, No13, No14, No15, No16, No17로 했다.
상기 동결 건조물로서 수분이 10% 미만을 대상으로 하고 있다. 또한, 상기 진공 동결 건조 장치(1)에서 생성된 동결 건조물은 입경이 2000㎛ 이하이다.
동결 건조물은 아니지만, 참고예로서 (1) Tablettose, (2) 감자 전분, (3) 경단 가루를 메쉬 망 크기 850㎛의 메쉬로 체를 걸러서 제작했다.
이어, 특성 시험 방법에 대해 기술한다. 도 5는 안식각 측정 방법의 설명도이다. 안식각의 측정은 다음과 같이 하였다.
최종적으로 제작한 건조물 200mg을 채취하여 선단의 깔때기 입구의 내경이 6㎖의 깔때기에 투입하고, 깔때기 입구로부터 8cm 밑에 위치한 직경 2cm의 받침 위에 방출시켜 자연 낙하시켜 퇴적시켜 나간다. 이 때, 퇴적 상태는 단순히 원뿔 형태를 띠는 것이 아니라 꼭짓점이 중앙에 위치하지 않는 경우가 있다. 따라서, 안식각을 볼 때는 각 원뿔의 꼭짓점과 하방의 밑면의 경사각의 평균을 내서 평균값을 구할 필요가 있다. 즉, 개개의 산의 정점을 지나는 십자 방향 4군데의 상기 수평면과의 각도의 평균을 취했다. 후술하는 샘플 No1의 No.1 내지 No.4(좌측란)는 4회의 실험을 실시한 것으로 상측란은 4군데의 안식각의 측정치와 그 평균을 낸 것이다. 이하, 동일한 것을 샘플 No2 이하에도 말할 수 있다. 또한, 유동 개시각에 대해서도 마찬가지로 우측란에 예를 들고 있으며 샘플 No1에 대해 4회의 시험마다 유동 개시각을 측정하고, 그 평균 유동 개시각을 산출하며, 또한 유동 개시각의 표준 편차값도 우측란에 나타내고 있다. 이하의 샘플 No2 내지 샘플 No20(도 6 참조)도 마찬가지이다.
그 다음에, 도 6에 도시하는 것은 본 발명의 유동 개시각을 측정하는 측정 장치의 사시도, 도 7은 유동 개시각의 측정 상태를 도시하는 측정 장치의 정면도이다.
유동 개시각은 동결 건조물의 장치에 대한 부착성 및 동결 건조물끼리의 부착성을 분석하기 위한 수법이며, 여기에서는 트레이에 동결 건조물을 탑재하고 트레이를 천천히 기울어지게 해서 동결 건조물이 흐르기 시작했을 때의 각도를 측정하는 것이다. 실험에서 사용한 측정 장치(10)는 축심 방향을 수평을 향하게 한 수지로 된 원통(11)의 내부에 상향의 바닥이 평평한 형태의 트레이(12)를 수평 상태로 설치하고, 원통(11)의 축방향의 일단부에 원통(11)의 반 바퀴 180도의 눈금을 부여하고, 눈금의 중심 위치에 지침 위치가 항상 연직 상향 방향으로 유지되는 측정 바늘을 회전이 자유롭게 부착한 것이다. 트레이(12)의 양측에서 원통(11)에 대해서 물림쇠(13)로 고정되어 있다. 트레이(12)는 가로 폭이 14cm이고 안길이 9cm, 깊이 15mm의 SUS430제의 것이 사용되며, 여기에 200mg의 동결 건조물을 충전하고, 손으로 동결 건조물이 비산되지 않게 트레이를 10회 탭해서 쌓인 동결 건조물을 무너뜨렸다. 그 후, 원통(11)을 1초당 약 6도의 경사각의 변화가 되도록 경사(회전)시킨다. 이것에 의해, 동결 건조물이 트레이 위를 흐르기 시작할 때의 측정 바늘의 눈금 위치를 읽어 유동 개시각으로 한다. 도 7은 유동 개시각이 31.1도 부근인 경우를 도시하고 있다.
또한, 장치에 있어서의 실제의 유용성을 평가하기 위해, 통형상체(31)에서의 건조물의 잔류 특성을 측정하였다. 그 실험 방법으로서 도 4에 도시하는 통형상체(31)의 길이 방향의 길이가 30cm인 통부(31B)만을 남기고 다른 통부를 제거하여 축선 방향을 중심으로 통부(31B)를 1분간 1회전의 속도로 회전시킨 상태에서, 입구로부터 2cm 되는 위치에 10g의 샘플을 투입해 30분간 통부(31B)의 출구로부터의 배출물을 수집하였다. 그리고, 잔류량(투입량-배출량으로 계산)을 계측하였다.
도 8 및 도 9에 있어서, 안식각과 유동 개시각에 대해 각각 시행 회수를 3회 또는 4회 행해, 그 평균과 표준 편차를 계산했다. 예로서 No1의 SFD 10% D만니톨·10% 수크로스의 안식각 1 내지 4의 평균은, No1는 36.5도, No2는 42.8도, No3는 42.2도, No4는 40.5도이며, 그 평균은 40.5도이고, 유동 개시각은 No1는 39도, No2는 31도, No3는 44도, No4는 32도이며, 그 평균은 36.5도이다.
샘플 No1 내지 샘플 No20의 실험 생(raw) 데이터를 도 8 및 도 9에 도시하고, 해석 및 평가 결과를 도 10에 도시한다. 도 8, 도 9, 도 10의 샘플명에 기재되어 있는 FD는 선반식 동결 건조, SFD는 스프레이 동결 건조를 나타내고 있다. 도 10에서는 샘플 No1 내지 샘플 No17, 참고예 1~3의 안식각의 평균 A(°), 유동 개시각의 평균 B(°), 안식각-유동 개시각 C(°), 잔류물 D(g)를 나타내고 있다.
본 발명에서는 상기 나선 형상의 이송 수단(31a)(이것이 통형상체(31)의 길이 방향 길이에 상당한다)를 30cm로 했을 때에 투입물이 10g이라고 가정하면 잔류물이 3g 이하인 이송 특성을 갖춘 건조물을 실시예로 했다. 실시예가 된 동결 건조물의 물성을 해석하면, 안식각(A)이 55도 이하이고 또한 안식각≥유동 개시각의 관계가 성립하는 것이 판명되었다. 또한, 유동 개시각이 44도보다 작은 것이 판명되었다.
즉, 안식각과 유동 개시각의 관계가 상기와 같이 성립하면 바람직한 건조물의 이송이 원활하게 이루어지는 것이다. 예를 들자면, 샘플 No1의 SFD 10% D만니톨·10% 수크로스의 안식각은 40.5도, 유동 개시각은 36.5도, 안식각-유동 개시각은 4.0도이고, 잔류물이 0.2g으로 양호한 이송을 할 수 있다.
실시예로서 나타내면, 도 10으로부터, 샘플 No. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8은, 본 발명의 대상으로 하는 것이고, 샘플 No14는, 안식각≥55도에 해당하지 않기 때문에 비교예로 한다. 샘플 No14를 제외하고, 샘플 No9 내지 17은, 안식각≥유동 개시각에 해당하지 않는다. 따라서, 이들에 대해서는 비교예로 한다.
결론적으로, 바람직한 결과가 얻어진 샘플 No1 내지 샘플 No8를 실시예로 하고, 적격성이 바람직하지 않은 샘플 No9 내지 샘플 No17를 비교예로 했다. 또한, 상기 실시예 중에서도 당 알코올과 이당류의 혼합 용액, 즉, 당 알코올로서 D만니톨 또는 에리트리톨, 및 이당류로서 수크로스 또는 트레할로스의 혼합 용액을 원료액으로 해서 동결 건조물을 생성한 샘플 No1~6은 잔류물이 0.4g 이하로 특히 적고, 양호한 이송이 관찰되었다.
이송 방향 길이 30cm의 통부(31B)에서 투입량 10g에 대해서 3g 이하의 잔류량은, 통부(31B)의 10개분에 상당하는 통형상체(31)의 3m~6m의 유효 건조통 길이에 대해서 각각 30g~60g의 잔량이 되지만, 이것은 장기간 가동했을 경우에 대략 100g 이하의 잔류량이 되어 생산 장치로서 허용 가능하다. 만일 동일 조건에서의 잔류량 0.4g 이하이면 3m~6m의 유효 건조통 길이에 대해서 4g~8g의 잔량이 되어 수율면에서 더 바람직하다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태의 범위에 한정되지는 않는 것은 물론이고, 상기 실시 형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있음이 당업자에게 자명하다. 또한, 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 특허 청구의 범위의 기재로부터 명백하다.
1: 동결 건조 장치
2: 동결부
3: 건조부
4: 연결부
5: 포집부
7: 회전부
10: 유동 개시각의 측정 장치
30a~30j: 온도 조절 수단
31: 통형상체
31a: 나선 형상의 이송 수단
40a~40j: 영역

Claims (6)

  1. 동결 건조 장치에서 기계적으로 힘을 받아서 이동하면서 건조되는 동결 건조물로서,
    상기 동결 건조 장치는 원료액을 분사하여 동결물을 생성하는 동결부와, 상기 동결물을 이동시키면서 건조시키는 건조부를 구비하며,
    상기 동결부는 원료액을 노즐로부터 진공 속으로 또는 냉풍 환경 속으로 방출하여 동결물을 생성하고,
    상기 건조부는 수평 방향으로 직선 형상으로 연장되는 통 형상을 가지며, 내벽에 길이 방향을 향해 연속적으로 형성된 나선 형상의 벽부 또는 홈부를 마련한 진공의 통형상체를 구비하고, 그 주위를 둘러싸도록 길이 방향에서 적어도 3군데 이상으로 구획되며, 상기 구획된 통형상체의 주변 영역에 각각 온도 제어된 공기 또는 액이 공급되어, 상기 통형상체의 내벽과 상기 벽부 또는 홈부에 열전도되어 상기 통형상체가 회전함으로써 해당 동결물 혹은 동결 건조물은 상기 벽부 또는 홈부와의 사이의 미끄러짐에 의해 상기 통형상체의 길이 방향으로 이송되는 동시에 상기 통형상체의 내벽 및 상기 벽부 또는 홈부에 접촉해 열전도되어 승화 혹은 건조되며, 승화 혹은 건조에 따라 증발된 수분을 외부에 배출하도록 구성되어 있으며,
    유동 개시각이 44도보다 작거나, 또는 안식각이 유동 개시각보다 큰 동시에 또한 55도보다 작으며, 그리고 상기 통형상체의 길이 방향 길이가 30cm일 때 투입량 10g에 대한 잔류량이 3g 이하인 것을 특징으로 하는 동결 건조물.
  2. 제1항에 있어서,
    유동 개시각이 38.0도 이하이고, 안식각이 유동 개시각보다 크고 또한 40.5도 이하이며, 그리고 상기 잔류량이 0.4g 이하인 것을 특징으로 하는 동결 건조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원료액에는 부형제로서 당 알코올 및 이당류 중 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 동결 건조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 당 알코올은 에리트리톨 또는 만니톨이며, 상기 이당류는 수크로스 또는 트레할로스인 동결 건
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동결 건조물이 주사제 또는 고형제의 의약품인 것을 특징으로 하는 동결 건조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주사제 또는 의약품이, COVID-19 백신, 천연두 백신 또는 인플루엔자 백신 제재를 포함하는 백신 제재, 핵산 또는 항체를 포함하는 바이오 의약, 항바이러스제, 및 간세포 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동결 건조물.
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