ナノ粒子特性化の分野では、りゅうけい、濃度と電位などのパラメータの正確な測定研究と応用の成功を確保する核心要素である。前の記事を詳しく共有したことがあります「ナノ粒子検出における一般的なパラメータ」。これらのパラメータを正確に取得することで、ナノ材料の物理化学特性を深く解析するだけでなく、生物医薬、材料科学、環境科学などの分野での実際の応用は重要な根拠を提供した。しかしながら、測定データの正確性、信頼性、再現性先進的な機器設備そのものだけでは不十分であり、厳密な検証プロセスを通じて機器の性能と操作の規範を保障する必要がある。それが3Q認証（IQ、OQ、PQ)ナノ粒子キャラクタリゼーションにおける重要性。

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3 Q認証の内容と意義

3 Q認証、すなわちインストール確認（IQ）、運転確認（OQ）、性能確認（PQ）は、分析機器の取り付けコンプライアンス、運転安定性及び測定性能の信頼性。このプロセスは『薬品生産品質管理規範（GMP）』に明確な規定があり、製薬、医療設備と材料科学などの多くの分野に広く応用されている^[1]3 Q認証は生物医薬関連分野の機器の使用とメンテナンスに標準化の枠組みを提供し、機器の設置、運行と実際の応用において一貫して正確で信頼性のあるデータを提供できることを確保する^[2]。

ナノ粒子特性化の分野では、3 Q認証は機器の設置と運転を規範化するだけでなく、システム化検証プロセスを通じてデータの科学性と再現性を確保する。本文は詳しく解読する3 Q認証の核心内容及びナノ粒子特性評価における具体的な実施コンテンツ厳格な検証システムを通じて機器の信頼性を向上させ、ナノ科学及び産業応用の高品質発展を支援する方法を検討する。

インストール確認（Installation Qualification、IQ）

IQはナノ粒子特徴測定器の設置過程に対して系統的な検査と検証を行う過程である。その目的は文書記録と実際の検査を通じて、機器の設置がメーカーの設計基準とユーザーの使用要求に合致することを確保することである。これには、書類審査、設置環境確認、機器部品確認などが含まれています。

• ファイル監査：計器の設置マニュアル、ユーザーマニュアル、メンテナンスマニュアルなどの書類がそろっているかどうかを検査する。機器の名称、型番、シリアル番号などの基本情報を照合し、購入リストと一致することを確保する。機器の設置環境が設計要件に適合しているかどうかを確認し、温度、湿度、電源などを含む。
• インストール環境の確認：設置場所の環境条件（例えば排風、温湿度制御、電力供給など）が機器の運行要求に合致することを確保する。機器の電気安全、機械安全、環境安全が関連基準を満たしているかどうかを検査する。
• 計器部品の確認：計器の各部品が正しく取り付けられているか、接続がしっかりしているかどうかを確認する。計器の校正と調整が完了したかどうか、すべての機能が正常であるかどうかを確認する。

IQを通じて、計器が設計基準に従って正確に設置される基礎ステップを確保し、後続の運行確認と性能確認のために前提条件を提供する。

運転確認（Operational Qualification，OQ）

OQとは、IQが完了した後、設備と機器が所定の操作範囲内（通常は空負荷またはアナログ運転条件で）正常に動作するかどうかを検証するプロセスであり、その機能と性能パラメータがメーカーが設定した技術指標に合致することを確保することを意味する。OQのコアターゲットは、機器の各機能が設計要件を満たしているかどうかを確認し、標準的な操作条件での安定性と一致性を検証することです。

しかし、OQだけでは実際の実験条件下での機器の信頼性の高い測定を保証することはできず、PQの必要性を引き出している。

性能確認（Performance Qualification，PQ）

OQを成功裏に完了すると、計器は所定の操作範囲内で安定して運転できると認定され、測定任務を実行する能力を備えている。そしてPQは実際の使用条件の下で計器が予想される性能を達成できるかどうかを検証する過程であり、その目的は計器が実際の実験条件とプロセスの下で、持続的、安定的に正確な測定結果を提供できることを確保することである。

日常的な検証作業では、OQとPQは混同されやすいことが多い。比較を容易にするために、次の表を用いて2つの違いを一つ一つまとめてみましょう。

上記の表から理解するに難くないが、PQの主な目的は実際の生産条件の下で設備の性能をテストし、設備が安定的に既定の性能基準を達成することができることを確保し、製品生産の要求を満たすことである。PQ認証は設備検証過程における重要なステップであり、その重要性は以下のいくつかの方面に体現されている：1、リスクを下げる：PQを通じて、設備の実際の応用における安全、信頼できる運行を確保し、品質リスクを減らす、2、コンプライアンス：GMP（薬品生産品質管理規範）、ISO 13485などの国際法規と業界標準に符合し、企業のコンプライアンスを高める、3、品質の向上：設備の機能と性能を検証し、生産過程で予想される要求に合うことを確保し、それによって製品の品質を向上させる。機器機器については、通常、IQ、OQは機器供給業者によって製品サービス形式で提供されることができ、PQは原則として機器使用者またはアプリケーション単位によって実際のプロセスフローに基づいて実際のサンプルを用いて実行される必要がある。

ナノ粒子検出装置は精密な測定機器に属し、テストデータは後続の一連の科学研究生産作業に関係する。厳密なPQ認証を通じて、基本的に計器の検査能力を確定することができて、今後どのようにこの計器の試験データを正しく見るかに対して重要な指導意義があります。精密な特徴付け機器について、PQ認証にはどのような実験検証内容が含まれているのでしょうか。次に、PQ認証における各重要な実験とデータ品質への影響を深く検討します。

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関するPQ検証のキーパラメータ

精度（Accuracy）

PQでは、精度は指計器測定結果（測定値）と実際の値(真実v のアルエ)または参照値(受け入れられるreferenceについてv のアルエ)間の接近度。最新の「ICH 分析手順の検証 Q2(R)2) 分析方法検証ガイドラインの定義は、測定方法の「真の値に近い程度」を反映しており、評価されたのは計器測定結果の正確性であり、計器性能を評価する最も核心的な指標の一つである。

ナノ粒子特性評価では、精度は通常測定によって測定される標準基準物質（Certified Reference Material、CRM）またはその他の方法（例えば透過型電子顕微鏡TEMによる粒子径の検出）を比較して評価した。言い換えれば、精度は、ナノ粒子の粒径、濃度、またはゼータ電位などの目標パラメータを測定する際に、得られたデータのばらつきが許容範囲内にあるかどうかを反映している。分析化学と生物医学実験における精度は回収率（Recovery）このパラメータを評価します。これは、実験中にターゲット検体がサンプルから成功裏に取得または検出された割合を示している。計算式は次のとおりです。

理想的には、回収率は100%に近くなければならず、実験方法が目標分析物を抽出または検出できることを示している。回収率が100%ずれている程度は、実験方法のシステム誤差（bias）を反映している。実際の用途では、回収率の許容範囲は一般的に実験需要と業界標準に基づいて決定される。例えば、生物分析において、回収率は一般的に80%〜120%の間であることが要求される^[6]。

上記以外にもCRMなどによる参照材料の比較（参考資料比較）の方法に加え、精度の評価にもよく用いられるスケーリング実験（Spiking study）――ある既知量の分析物（すなわち内標準、一般的にはCRM）を人為的にこの物質を含まないマトリックス（matrix）に添加し、試験サンプル中または試験サンプル中に濃縮した後、検証すべき分析方法を用いて測定し、測定結果と理論添加量（または内標準を添加した理論値）との偏差を比較する（回収率が大きすぎると、マトリックス成分が測定に干渉することを示す可能性があり、最適化方法またはマトリックス効果を修正する必要がある）。あるいは、添加されていないサンプルと添加/濃縮されたサンプルをそれぞれ評価することにより、混合サンプル中の内標準以外の成分の検出精度を評価する（この方法または装置）。

また、すべての関連成分を得て一致する基質を構築してスケールアップ実験を行うことができない場合には、研究者は直交法（オートゴナル手順,主要な方法の原理とは異なる独立した分析方法を用いて、同じサンプルを測定し、結果を比較して主要な方法の信頼性を検証することを指す）主な測定方法の精度を検証するために使用されます。

精度（精度)

精度とは、同じ実験条件下で、測定を繰り返すこと同一サンプル時のデータのセット間のディスクリート程度、つまり測定結果の一致性。精度で測定されるのは、データの正確さではなく、方法の再現性と再現性です。射撃射的を例にとる（下図）：精度が高いほど、方法の変動性が小さく、測定結果は安定しているが、必ずしも正確ではない（射的中心に近い）、同様に、精度の高いデータが安定しているとは限らず、検出データの再現性が必ずしも高いとは限らない。精度と精度は独立して評価することも組み合わせて評価することもできますが、それぞれには所定の受け入れ基準が必要です。

ICH Q 2（R 2）によると、精度は次の3つに分類されます。

• 反復性(繰り返し性)：同じ実験室、同じオペレータ、同じ機器、同じ条件下で行った短時間で繰り返し測定した結果の精度。粒子濃度検出を例に、（a）少なくとも9回の試験、すなわち3つの異なる濃度を設定し、各濃度を3回繰り返すことを提案する、あるいは（b）ある固定試験濃度に対して少なくとも6回試験を繰り返して反復性を評価する。
• 中間精度（Intermediate Precision）：同じ実験室で、異なるオペレータ、異なる時間または異なる機器条件で行った測定による精度。具体的な検証実験範囲は、検証者が実際の応用シーンに基づいて決定する必要がある。言い換えれば、すべての場合に各変数を個別にテストする必要があり、すべての変数を全面的にテストする必要はありません。実際の需要に基づいて、測定精度に影響を与える可能性のあるランダムな要素を評価し、生産開発とリスク評価に基づいて検証実験設計を行う必要があります。異なる評価要素と実験設計に基づき、中間精密度には日間精密度（異なる試験日）、室間精密度（異なる環境条件：温湿度変化、振動、気流など）、人員精密度（異なる操作者）、設備間精密度（異なる機器または異なるロットの機器）、ロット間/ロット内精密度（ロット間または同一ロット内のサンプル）などが含まれる。
• 再現性（Reproducibility）：異なる実験室または異なる環境下で、異なる人が同じ方法を用いて結果の精度を測定する。ほとんどの場合、FDA、EMAなどの規制当局は再現性試験のデータ提出を強要しないが、以下の場合、（a）標準化分析方法（ある検出方法を薬局方に組み込む場合）を考慮する必要がある。（b）複数の実験室が共同で使用する（例えば、地域や機関をまたぐ実験室が同じ方法を使用する場合）。

ナノ粒子特性評価においても、精度は装置の性能を評価する基本的な指標の1つである。高精度の機器は実験データの信頼性を確保するために重要である。例えば、粒径の精度検証は、通常、同じCRM標準サンプル（例えば、遡及可能なナノ粒径標準微小球）を複数回測定し、測定結果の標準偏差（Standard Deviation、SD）または変異係数（CV値）を計算することによって機器の精度を評価する。

変異係数（Coefficient of Variation，CV）データの分散度を測定する統計指標であり、平均値に対するデータの標準偏差の割合を表す（したがって相対標準差、RSDと呼ばれることもある）、異なる機器または異なる測定条件における安定性を視覚的に比較することができる。これは無次元の指標であり、通常はパーセントで表示されます。CV値が小さいほど離散度が低く、測定結果の再現性と安定性が良く、精度が高いことを示している。変異係数の計算式は、

ここで、σは標準差（SD）であり、μは測定データの平均値である。

検出範囲（Range）

検査範囲とは、ある分析方法が精度、精密度、線形性が要求に合致することを保証する前提で、サンプル検査に適用できる有効区間を指す。

検出限界（Limit of Detection，LOD）と定量限界（Limit of Quantification，LOQ）

• LOD：分析方法や機器は、目標物の存在量（粒子径、濃度、電位など）を確実に検出することができるが、この信号が正確に量子化されることは必要ない。LODは検出方法の感度下限を表し、同時に微量分析にとって極めて重要である。

• LOQ：分析物の検出範囲下限を定量的に測定することができる。分析方法や機器は信頼性と正確性目標物の量値（粒子径、濃度、電位など）を測定するには、測定値に十分な精度と精度が必要である。LOQ設定時には、CV%≦10%（またはより厳しい要求）を満たす必要がある。

本号の過去の記事では、バイオ製薬分野における粒子特性評価分野の検出限界の意義と重要性を詳細に明らかにしている。詳細は「粒子特性化LOD面観」。

線形区間（Linearity Range）

線形（Linearity）とは、分析方法が特定の濃度範囲内で、検出信号（応答値）と被測定物質の濃度または量との間に線形関係を呈する能力を指す。簡単に言えば、サンプル濃度または粒子数が一定の範囲内で変化する場合、測定結果は比例的に変化しなければならない。線形良好な方法は線形相関係数（Correlation Coefficient，R²（R）²1に近づくほど、線形関係がよくなります。通常のデータセットのR²≧0.8で相関性があると考えられた、データの信頼性を保証するには、しばしばR²≧0.99（または具体的な業界標準を参照）。

線形区間（Linearity RangeまたはLインエアRエジオン）とは、特定の濃度または粒子数の範囲内で、検出方法が線形関係を維持する最大の範囲を指す。線形区間の下限を下回ると、信号は計器LODを下回る可能性があり、信頼性のある検査ができない、線形区間の上限を超えると、信号が飽和したり、計器が正しく応答できなかったり、非線形効果が現れたりする可能性があります。PQプロセスにおいても、分析方法や機器の線形区間を検証する必要があり、通常は以下の実験方法を採用する：

• 標準曲線法（Calibration Curve Method）：異なる濃度または異なる粒子数の標準サンプルを使用して測定し、標準曲線を描画します。具体的な実験手順は以下の通りである：

1. 一連の異なる濃度の標準サンプルを用意し、理論的に公称された濃度の標準微小球または既知の濃度の他の実際のサンプルであってもよい。異なる濃度設定は、通常、初期サンプルを連続的または倍数希釈して調製する。（ICHは、全範囲にわたって少なくとも5つの濃度を適切に分布させることを推奨している^[2]。）

2. 測定すべき方法を用いてそれぞれのサンプルを測定し、検出信号（例えば吸光度、蛍光強度、ピーク面積など）または測定値（直接の濃度代入値など）を記録した。

3. 検出信号／量値（y）と予想濃度（x）の散点図を描画する。

4. 線形回帰分析により直線をフィッティングし、傾き（k）、切片（b）及び相関係数（R²) 。

5. に基づいてR²及び回収率検証基準（通常は±10%以内の偏差が要求される）で線形区間を確定する。

• 線形回帰法（Linear Regression Method）：測定すべきサンプルの濃度が未知であれば、このサンプル原液濃度を最高濃度とし、同じ緩衝液系で4〜5つの濃度勾配を連続的に希釈（または原液倍比から希釈）し、上述の標準曲線法を実施した。違いは、予想濃度を各濃度勾配サンプルの希釈倍数の逆数（1/N Dilution factor）に調整することである。濃度測定値（または勾配各点の濃度平均値）と対応する希釈比との線形回帰フィッティング直線を描画し、評価するR²（下図）。この方法は、解析検証で一般的に使用される方法の1つです。

混合NIST標準微小球サンプルの濃度線形性

• スケーリング回収率法（Spiked Recovery Method）：精度検証の場合と同様スケーリング実験、解析手順は次のとおりです。

1. ブランクマトリックスに既知濃度の標的分析物を添加し、一連の添加サンプルを調製した。

2. 測定すべき方法を用いてスケールアップサンプルを測定し、検出信号または直接測定値を記録し、回収率を計算する。

3. 回収率（通常80〜120%が要求される）と線形回帰分析結果に基づいて線形区間を決定する^[6]。

注目すべきは、線形区間と検出範囲には一定の違いがある：

例えば、ある機器は濃度が10であることを検出することができる⁶-10⁹particles/mLのナノ粒子（検出範囲）、ただし2×10⁸-8×10⁸ particles/mL（線形区間）間は厳密な線形関係を維持する。線形区間は通常LOQから始まり、機器応答が線形関係を示さなくなる最高濃度または粒径の終了まで続く。実際の応用において、検出限界と線形区間は共にナノ粒子分析装置の測定範囲と適用性を決定した。低い検出限界と広い線形区間は、装置がより広い濃度と粒径範囲で信頼性の高い測定結果を提供できることを意味する。

特別属性（特異性/選択性)

特異性、すなわち分析方法は目標物を測定する際に、他の物質の干渉を回避することができるかどうか、それによって正確に目標物を識別または定量することができる。専門性検証は、適切な検出方法が選択されているかどうかにかかわる分析方法の検証において最初に考慮する必要がある検証内容の1つであることが多い。ナノ粒子特性評価のためのロバスト性検証はしばしば用いられるひょうかじっけんの方法を用いて干渉テストを行う：

1. 測定対象サンプルマトリックスには、現在の方法では感受性のないサンプルまたは不純物の量が組み込まれています。例えば、この検出方法が適用されていないサンプル、または検出範囲外の干渉サンプルなどです。干渉サンプルを添加する前後のデータ変化を比較することにより、この混入が検出結果に影響するかどうかを検査する。例えば、ある装置の検出レンジは50 ~ 200 nmであり、測定対象サンプルに既知の粒径の小さい（20 ~ 30 nm）標準微小球またはタンパク質粒子溶液を添加し、添加物を含むサンプルと添加物を含まないサンプルの粒径と濃度をそれぞれ検出し、その装置がこのようなサンプルの特徴付けに適しているかどうかを判断する。

2. 測定すべきサンプルに既知量の内標準を加え、測定すべきサンプルを測定すると同時に、設備の標準物質に対する検出応答が理論的予想に合致しているかどうかを評価し、異なるサイズの粒子が混合された分布測定が正確であるかどうかを検証する。例えば、外分泌体（exosomes）サンプル（通常粒径範囲30〜150 nm）に等量（同一粒子濃度）の粒径150 nmのCRM微小球内標準を添加し、内標準添加後のサンプルの粒径と濃度と添加前の変化を検出する。対応する内標準信号を検出することができ、同時に添加後の混合物の平均粒径値が理論粒径平均値と一致し（回収率は許容範囲内）、濃度値が変わらなければ、当該検出方法は当該外分泌体サンプルに対して特別な属性を持っていると判断することができる。この実験は、多分散系（polydisperse system）サンプルに対する機器の検出能力を評価するのに特に適している。

それ以外にも、専門性実験は同様に直交法（別の異なる測定原理だが十分に検証された方法）を用いて比較することができる。同時に、分析技術自体の原理が高い特異性を確保できるならば、追加の実験検証は必要なく、合理的な理論的支持だけが必要である^[2]。

ロバスト性(堅固さ)

ロバスト性（耐久性とも呼ばれる）解析方法の小範囲での実験条件の変化（例えば、温度、pH、試薬濃度など）下で、測定結果の安定性と信頼性を維持することができる。軽微な環境変動に対する方法の耐性を測定します。また、ロバスト性試験は、サンプル調製および試薬の安定性を評価するためにも使用することができ、これらの要因の変化によって実験全体の間でデータが影響を受けないことを保証する。一般的には、検出方法の「干渉耐性」を事前に評価し、現実の実験条件（非理想条件）でも正常に動作することを確保することです。ロバスト性試験の結果は、方法開発段階で参考データとして提出するか、規制当局の要求に応じて提供することができる。

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おわりに

以上の解析のこれらのパラメータ及び実験は異なるサンプル条件における計器の適応性だけでなく、データの正確性、繰り返し性及び長期安定性などの核心指標もカバーしている。これらの厳格な検証を通じてこそ、機器が実際の科学研究と生産環境において標準化された測定保障と信頼性のあるデータサポートを提供することを確保し、研究者が試験結果を正確に解読するために科学的根拠を提供することができる。

参考文献：

1.国家市場監督管理総局 (2020).『薬品生産品質管理規範（GMP）』。

人間用薬品に関する技術要件の調和のための国際協議会（ICH） (2023).分析手順の検証 Q2(R2)

米国食品薬品局（FDA） (2011).プロセス検証：一般原則と実践

人間用薬品に関する技術要件の調和のための国際協議会（ICH）ICH Q7: 有効製薬成分のための良い製造実践ガイド 2016.

5.USP General Chapter <1058>: Analytical Instrument Qualification（分析器具の資格）米国薬典、2023年。

米国食品薬品局（FDA）産業のためのバイオアナリティック方法の検証ガイダンス[S]。 2018.

7.『中国薬局方2020版』―9101分析方法検証ガイドライン