使用MEMS芯片批量合成化学药品

　　日立制作所开发成功一种新系统，可将此前只能用于微量试料分析用途的微芯片应用于药品及化妆品之类的化学药品的开发和量产。与此前的药品合成装置相比，该系统可将包括材料及运营费在内的生产成本削减约20％。

　　该系统最多可配备使用MEMS（微电机系统）技术在石英底板上的微型化学反应器20个，这些反应器可采用并列运行方式。通过改变反应器的配置数量，可应用于从开发及量产初期小规模生产到批量生产所需的每年数十吨的大规模生产。

通过采用20级并行处理，每年可进行72吨药液合成

　　使用MEMS技术加工的微反应器，此前仅用于化学物质等的分析，无法应用于药品的开发及量产。主要有两方面的原因。第1，由于反应器的容量小，一次只能合成微量药液。第2，反应条件难以拓展，可合成的药品种类有限。

　　日立为解决第1个问题，采取了两项措施。首先，提高了单个反应器的药液处理速度。通常，反应器呈Y字形结构，使流经2个流路的药液合流、然后反应。而此次将流路设计为放射状，形成可使药液从四面八方流入的结构。与原结构相比可以0.6升/分的高速度合成药液。其次，将内置在机体中的反应器像刀片服务器一样垂直方向5层、水平方向4列排放，并将其放入恒温槽中，以最适宜的条件筑起可同时工作的系统。采用了保持药液压力均匀的输液结构，以便确保每个反应器的反应条件达到统一，此外还引入了可实时监控药液流量和温度等情况的监控系统。藉此实现了每年最高72吨的药液合成。

　　为解决第2个问题，采用了以下两项措施。首先，反应器本身采用镍合金。因此，可进行高耐腐蚀性药液的合成。其次，在反应器上流端设计了“预热部”、以便将药液加热到规定的温度，在下流端设计了“滞留部”，以便调节混合药液的反应时间。这样，在不必更换反应器、只需调节反应器的两个部分的设定的前提下，实现不同药液所需的各种反应条件。

缩短药品开发周期、削减生产生本

　　目前药品及化妆品量产所使用的标准方法是：在大型反应槽中混合多种药液、搅拌使之反应。而通过使用微反应器的新方法有望产生以下四大优点：

　　（1）药液的单位量反应速度与原来方法相比最多可提高50倍左右。这是根据反应器中的药液反应速度与流路宽度的平方成反比这一性质。例如，通过将流路宽度缩小到原来的一半便可使反应速度提高4倍。（2）药液以分子水平均匀混合，所以不易产生伴生物，可提高目标生成物的收率。使用此前的方法时，由于受反应槽内对流的影响等，药液很难均一混合，容易产生伴生物。根据日立的实验，药品合成经常使用的芳香族硝基化反应中生成物的收率可比此前方法提高15％。（3）由于不需要搅拌，而且药液加热冷却及反应所需时间变短，所以药液合成时耗电量减少，可降低运营成本。（4）通过改变合成时使用的反应器数量这一方法，可灵活调整生产规模。与一次必须进行大量合成的原方式相比，可减小开发及量产初期的成本及风险，而且还可以缩短开发周期。

　　药品合成通常需要20个以上的步骤，此次的系统主要承担其中的硝基化和乙酰基化等众多药品合成的基础步骤--化学合成。虽然目前一个反应品只能合成2种药液，但通过多级结构就可以合成3种以上的药液。该系统的投产“还需要几年时间”（日立制作所）。 (责任编辑：泉水)

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