CN106488783B

CN106488783B - 使用具有滑动性的医疗用硅橡胶的垫圈及使用该垫圈的注射器

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Publication number: CN106488783B
Application number: CN201580028017.0A
Authority: CN
Inventors: 四辻晃
Original assignee: COKI ENGINEERING Inc
Current assignee: COKI ENGINEERING Inc
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: EP3061477A1; EP3061477A4; KR101902168B1; WO2016056149A1; JPWO2016056149A1; JP5977462B1; KR20170020900A; EP3061477B1; US10456527B2; WO2016056038A1; US20170232202A1; CN106488783A

Abstract

本发明得到一种使用PTFE用于与注射液直接接触的垫圈主体、且使用滑动性硅橡胶用于不与注射液接触的部分的注射器。注射器(A)的特征在于，由注射器针筒(1)、压入注射器针筒(1)内的垫圈(10)以及安装于所述垫圈(10)的柱塞杆(5)构成。垫圈(10)由对填充在注射器针筒(1)中的药液(30)具有耐药液性的硬质塑料形成，在与注射器针筒(1)的内周面(2)滑动接触的主体部分(26)的滑接面(11)上将凹槽(18)形成至整个周长。在嵌入至凹槽(18)并与注射器针筒内周面(2)滑动接触的滑接环(19)中，在硅橡胶基材(19c)中添加硅油和球形超高分子微粉。

Description

使用具有滑动性的医疗用硅橡胶的垫圈及使用该垫圈的注射器

技术领域

本发明涉及以往必须进行硅润滑脂向注射器针筒(圆筒形筒)的内面涂布的包含一次性物品的注射器，特别是涉及可将预装药注射器用的垫圈设为无硅润滑脂的新型结构的垫圈。更详细而言，涉及使用PTFE(聚四氟乙烯)那样的硬质塑料用于与注射液直接接触的垫圈主体，而在不与注射液接触的部分，为了确保垫圈的滑动性及密闭性而使用具有滑动性的医疗用硅橡胶的新型结构的垫圈。本发明还涉及使用该新的垫圈 (gasket)的注射器。

背景技术

安装注射针前的注射器由塑料或玻璃制的注射器针筒(圆筒形的筒)、可动式的柱塞杆(柱塞)、安装于柱塞杆的前端部分的垫圈、及安装于注射器针筒的针安装部的顶帽构成。

就垫圈而言，为了不使注射液漏出，以往使用硫化橡胶(丁基橡胶)。

认为含有丁基橡胶和作为本发明对象的硅橡胶的所有的弹性体均对接触对象物不具有滑动性。

因此，实际中使用表1所示的材料制作具有凹槽的垫圈主体，向凹槽内嵌入各种橡胶环进行后述的滑动试验，测定各橡胶的滑动阻力。

橡胶制垫圈被制成比注射器针筒的内径大0.2mm，其长度设为2mm。以垫圈主体不与注射器针筒的内周面接触的方式，仅检测橡胶环的滑动阻力。

其结果，如表1所示，丁基橡胶未滑动，其它橡胶显示20N以上的滑动阻力。

在这样的较大的滑动阻力下进行注射时，在医生或护士用手推压注射器的柱塞杆的情况下，不能顺畅地推压柱塞杆。

此时，滑动阻力要求最大为8N以下。

另外，即使在将注射器安装于注射装置，利用注射装置机械推压注射器的柱塞杆的情况下，对于20N以上的滑动阻力，柱塞杆也无法顺畅地移动。

即使在利用注射装置机械推压的情况下，滑动阻力也要求为15N以下。

因此，为了改善这些橡胶制垫圈相对于注射器针筒的内周面的滑动性的不良，以往在垫圈表面或注射器针筒的内周面涂布硅润滑脂。硅润滑脂的涂布量相对于例如容量为5cc的注射器针筒为8.0mg以下。

当涂布硅润滑脂时，滑动阻力显著下降，为5～8N(参照表1)。

[表1]

单位:牛顿

表1是比较各种弹性体和本发明的医疗用硅橡胶的滑动阻力的表。

硅润滑脂在橡胶制垫圈相对于注射器针筒内周面的滑动阻力的改善上具有显著的效果。

但是，当如上述那样将硅润滑脂涂布于橡胶制垫圈表面或注射器针筒的内周面时，硅润滑脂与注射器针筒内的药液直接接触。其结果，存在以下问题：该硅润滑脂与药液中的有效成分反应而引起变质，或从硅润滑脂脱离的硅微粒引起药液的微粒污染及由此产生的对人体的不良影响，这些一直以来都被视为存在的问题。

另外，橡胶中的可溶性成分也可能在药液中溶出。

特别是由于近年来增加的预先填充有药液的预装药注射器被长期保存且在各种环境下使用，因此，对于预装药注射器的垫圈，以比通常的注射器用垫圈更高的水平来要求其性能。

要求的性能如下，例如，(a)即使垫圈与药液长期接触，药液的品质也不会变化，可安全使用，(b)即使对高渗透性药液也能确保密封性 (药液不会从垫圈和注射器之间漏出的非漏液性以及药液的水分不会通过垫圈而透出至外部的水蒸气不透过性)，(c)具有与通常的注射器同等的滑动性(用手推压注射器的柱塞杆时的滑动阻力为8N以下，用注射装置机械推压柱塞杆时的滑动阻力为15N以下)等。

另外，预装药注射器被指出还存在如下问题：虽然能长期保管，但当将垫圈保持在一个位置时，垫圈附着于注射器针筒的内壁并固定在该位置，具有导致注射时的启动压力增大的倾向，而难以使用。

因此，为了解决上述问题，专利文献1中，作为滑动性改善策略，提出了肖氏A硬度为30～80(在丁基橡胶的情况下，通常为40～50)的热塑性或热固性的弹性体和耐化学品性优异的医用级的聚丙烯等硬质塑料材料(以下，简称为硬质塑料)的组合。

即，提出了用硬质塑料制作具有比注射器针筒的内径小的外径的各种形状的芯，为防止向其漏液而嵌入有具备“橡胶弹性”的环状弹性体制弹性套筒的垫圈。

另外，作为其它例子，专利文献2中也公开了一种垫圈，其通过向硅橡胶填充硅油或聚乙烯粉末，对其进行硫化成型，将全体用滑动性硅橡胶形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2009-505794号公报(段落编号0012)

专利文献2：日本特开平05-131029号公报(段落编号0008-0015)

发明内容

发明要解决的课题

但是，如上所述，以往已知的大部分弹性体虽然具有“橡胶弹性”，但对接触对象物具有非常高的“滑动阻力”。

换言之，以往，不使用显著改善滑动性的硅润滑脂就能显示高“滑动性”的弹性体到目前为止还不知晓，因此，为了得到实用上的滑动性，在注射器的内周面涂布硅润滑脂是必不可少的。

因此，在专利文献1所记载的注射器中，实际上注射液与硅润滑脂的接触是不可避免的。

另一方面，如专利文献2所述，公开了一种全部由滑动性硅橡胶形成的垫圈，但在该情况下，即使是少量，所添加的硅油也会渗出于垫圈表面而与填充的注射液接触，导致注射液污染，这是不可避免的。

而且，即使在假设将引用文献2的滑动性硅橡胶应用于引用文献1 的弹性套筒的情况下，引用文献1的芯的接液侧凸缘部比弹性套筒的外径细且在与注射器针筒的内周面之间具有间隙，因此，即使将弹性套筒压入注射器针筒，在注射器针筒的内周面和芯的接液侧凸缘部之间依然产生间隙，有可能填充药液进入该间隙而与弹性套筒接触，并与溢出(渗出)到弹性套筒表面的硅油接触而导致药液污染。

因此，发明人等为了解决上述问题点，将PTFE(聚四氟乙烯)那样的医疗级别的硬质塑料用于与注射液直接接触的“垫圈主体”，将“滑动性硅橡胶”用于不与注射液接触的“滑接环”。

本发明的第1课题在于，得到一种划时代的垫圈，其安全性及密封性长期较高，而且，垫圈相对于注射器针筒的滑动阻力较小，例如用手推压注射器的柱塞杆时显示8N以下的滑动阻力，且利用注射装置进行机械推压时显示15N以下的滑动阻力。

本发明的第2课题在于，得到一种注射器，其通过使用一种垫圈而具有上述特性，该垫圈不损坏用于确保“密闭性(水密性)”的“橡胶弹性”，且充分满足认为与“橡胶弹性”相反的“滑动性”，并且还兼备高的“水蒸气不透过性”。

解决课题的手段

第1方面，提供一种垫圈10，其是被压入注射器针筒而在滑动状态下使用的垫圈，其特征在于，

所述垫圈10由主体部分26和滑接环19构成，主体部分26由对填充在注射器针筒1的药液30具有耐药液性的硬质塑料形成，且具有与注射器针筒1的内周面2滑动接触的滑接面11；滑接环19被嵌入至形成在所述滑接面11整个周长的凹槽18中，且与注射器针筒1的内周面2 滑动接触，

在所述滑接面11内、至少与药液30的接液面14邻接的滑接面11a 以对所述内周面2为液密性的方式形成，

所述滑接环19由硅橡胶基材19c中添加有球形超高分子聚乙烯微粉的滑动性硅橡胶G形成，

滑动性硅橡胶G按体积比计含有所述超高分子聚乙烯微粉44.5～ 60％，剩余部分为硅橡胶基材19c。

第2方面是如第1方面的垫圈10，其特征在于，

在滑接环19的滑动性硅橡胶G中还添加有硅油，

滑动性硅橡胶G按体积比计含有超高分子聚乙烯微粉30～65％、硅油7～40％，将超高分子聚乙烯微粉和硅油的合计设为37～72％，剩余部分为硅橡胶基材19c。

用作第1或第2方面的“滑接环19”的固化体即“医疗用滑动性硅橡胶G”有向硅橡胶基材中添加球形超高分子聚乙烯微粉而得到的橡胶 (第1方面)、或向其中进一步添加硅油而得到的橡胶(第2方面)。

添加至医疗用滑动性硅橡胶G的微粉状的超高分子聚乙烯微粒在图 5(A)(B)中示意性地表示。图中，超高分子聚乙烯微粒以符号19a表示，以19c表示连接超高分子聚乙烯微粒19a的硅橡胶基材。图5(B) 中，以符号19b表示附着于超高分子聚乙烯微粒19a的表面的薄的硅油。

作为球形超高分子聚乙烯微粉，例如，平均分子量为1×10⁶～7×10⁶，不具有透水性，几乎不与所有的物质粘接，即使在高温下也不熔融。即使将添加有该微粉的医疗用滑动性硅橡胶G在高压下成形，也保持其球状形态。

作为滑动性硅橡胶G的原料，可使用主链由硅-氧构成、且引入了有机官能团(乙烯基等)的液状或油脂状或粘土状的有机聚硅氧烷。

而且，添加必要添加物进行捏合，聚合成目标分子量以制成滑动性硅橡胶G。显然，不限于该滑动性硅橡胶G，所有的聚合物均含有极少的分子量小的材料(称为低聚物)。但是，高分子量的以往的硅橡胶本身如表1所示，滑动阻力为20N以上而不显示滑动性。

对于这样的一般性技术常识，第1方面记载的本发明着眼于该“残存低聚物”，通过添加球形超高分子聚乙烯微粉，使该“残存低聚物”发挥“硅油”的作用。即，通过在球形超高分子微粒19a的周围形成薄的“低聚物涂膜”，可以使球形超高分子微粒19a产生旋转作用，从而将滑动性硅橡胶G的滑动阻力缩小到可适用于垫圈的实用范围(9～11N) (表1)。

第2方面记载的发明在第1方面发明的结构中进一步添加必要量的硅油。第1方面发明的“低聚物”的量微少，因此，滑动性的改善自然受到限制。

通过积极地添加硅油，使本发明的医疗用硅橡胶G的“滑动性”显著提高至(4～8N)(表1)。

图5(B)是如上述那样添加硅油时的示意图，图中成为如下结构：在超高分子聚乙烯微粒19a的周围附着添加的硅油膜19b，在超高分子聚乙烯微粒19a之间填埋硅橡胶基材19c。

无论第1方面还是第2方面的发明，当超高分子聚乙烯微粒19a的添加量过大时，硅橡胶基材19c发挥的作用消失。相反，当添加量过少时，大部分超高分子聚乙烯微粒19a掺入到硅橡胶基材19c中，显示不出“滑动性”。优选的范围如后所述。

此外，在第2方面中，添加的硅油包括的范围为低粘度的硅油(例如，1000cP左右的硅油)至被称为润滑脂那样的高粘度的硅油(例如， 100000cP左右或更高粘度的硅油)(表2)。

硅油的粘度虽然一定程度上有助于滑动性提高，但还没有达到超高分子聚乙烯微粉的“滚珠轴承效果”的程度。

第3方面记载的发明涉及第1或第2方面记载的超高分子聚乙烯微粉，其特征在于，超高分子聚乙烯微粒19a的粒径范围为10～300μm(表 2)。更优选粒径范围为20～50μm。当含有粒径为300μm以上的微粒时，粒径过大，反而损坏密闭性。

使用的超高分子聚乙烯微粉是例如平均分子量为1×10⁶～7×10⁶的超高分子量材料。

超高分子聚乙烯微粉的微粒19a如上所述，以各种大小形成球形，在其表面具有微细的凹凸，残留于硅橡胶基材19c的低聚物和添加的硅油成为薄膜而附着。

分子量为100万～300万或至多700万的超高分子聚乙烯微粒19a 不具有透水性，几乎与所有的物质都不粘接，即使在高温下也不熔融，且即使在高压下成形也保持其球状形态。

此外，超高分子聚乙烯微粒19a的粒径的范围为10～300μm，比较宽，因此，较小的粒子进入较大的粒子之间，而填埋较大的粒子间的间隙，提高超高分子聚乙烯微粒19a的填充度。

其结果，相对于添加了微粒二氧化硅那样的填充材料的以往的具有透水性的硅橡胶，本发明的硅橡胶G的非透水性大幅提高。

表2是本发明的滑接环19所使用的滑动性硅橡胶G的配合表，其数字的单位为ml(毫升)。

如上所述制作不与注射器针筒内周面2滑动接触那样的垫圈主体 26，向其中嵌入表2所示的配合的滑接环19，仅测定滑接环19的滑动阻力。

此外，仅滑接环19的滑动阻力在后述的过氧化物固化型滑动性硅橡胶和加成反应型固化滑动性硅橡胶中几乎没有区别，或在加成反应型硅橡胶中时略好。

[表2]

表2是硅橡胶的配合表和比较其滑动阻力的表。

●不添加硅油，仅依赖于低聚物的作用的情况(No11～15)

在超高分子聚乙烯微粉为43.5体积％的情况下(比较例1)，滑动阻力平均值为17.3N，在43.5体积％以下的情况下，超过机械推压时的目标值15N，因此不能使用。

与此相比，如果超高分子聚乙烯微粉为44.5体积％以上(实施例 11～13)，则滑动阻力平均值分别为10.3N、9.3N、10.5N，为机械推压时的目标值15N以下，因此，在机械推压的情况下可以使用。综上，在不添加硅油、仅依赖于低聚物的作用的情况下，要求超高分子聚乙烯微粉为44体积％以上。

另一方面，在不添加硅油的情况下，超高分子聚乙烯微粉为62.9体积％(比较例2)时，不能大量添加硅橡胶基材，由捏合机捏合的捏合物丧失粘性，损坏硅橡胶基材的作为连接物的作用。

因此，在不添加硅油的情况下，超高分子聚乙烯微粉的添加量为44～ 60体积％(优选为45～55体积％)。

●在添加硅油的情况下(No1～10，16，17)

在该情况下，根据硅油的添加量的不同而各异，但在超高分子聚乙烯微粉为24.9体积％以下的情况下(比较例3)，超高分子聚乙烯微粉过少，滑动阻力的改善不足。

相反，在超高分子聚乙烯微粉为68.9体积％的情况下，硅橡胶基材 (26.8体积％)及硅油(4.3体积％)的添加量过少，在该情况下，由捏合机捏合的捏合物也丧失粘性，损坏硅橡胶基材的作为连接物的作用。

与此相比，在超高分子聚乙烯微粉为32.1体积％以上的情况下，成为硅油(31.6体积％)，硅橡胶基材(36.3体积％)(实施例9)，其滑动阻力平均值降低至4.7N，显示即使在手动推压的情况下也可适用的滑动阻力(实施例9)。

因此，只要超高分子聚乙烯微粉为30体积％以上，则显现于硅橡胶 G的表面，充分发挥作为润滑主剂的后述的“滚珠轴承”那样的作用。超高分子聚乙烯微粉的上限为65体积％。即，超高分子聚乙烯微粉的添加量为30～65体积％。

综上，在不添加硅油的情况下，低聚物或硅油在超高分子聚乙烯微粒19a的表面形成薄的膜，发挥作为有助于后述的超高分子聚乙烯微粒 19a的旋转的润滑助剂的作用。

由于低聚物的残留量极少，因此，与积极添加硅油的情况相比，作为润滑助剂的作用较小。

与此相比，通过积极添加硅油，滑动阻力逐渐减少。

但是，在添加硅油的情况下，即使添加40体积％以上，滑动阻力也不怎么上升，反而损害加工性，导致弊害增多(比较例3)。

用于显著改善滑动性的硅油的优选范围如果参照表2的实施例1～ 10的话，则为7～40体积％(滑动阻力为7N以下，更优选的范围为10～ 30体积％)。

予以说明，在通过模具成型而得到滑接环19的情况下，作为优选的范围，超高分子PE微粉为40～65体积％(更优选的范围为45～55体积％)，硅油为7～40体积％(更优选的范围为10～30体积％)(参照表2的实施例1～10)。

超高分子PE微粉和硅油在上述范围内，且按体积比计将超高分子聚乙烯微粉和硅油的合计设为37～72％，且剩余部分为硅橡胶基材。此外，比较例3的超高分子聚乙烯微粉和硅油的合计为65.9体积％，虽然在合计的范围内，但超高分子聚乙烯微粉为24.9体积％，硅油为41.0体积％，均超出了各自的范围。

第4方面记载的发明(加成反应型滑动性硅橡胶G)涉及第1或第2 方面记载的硅橡胶基材19c的材料(或原料)，其特征在于，其是通过以铂或铑或锡的有机化合物中的任一种作为催化剂，使分子内引入有乙烯基的无定形的聚硅氧烷与分子末端引入有反应性氢的无定形的聚硅氧烷反应来加热固化而形成。

第5方面记载的发明(过氧化物交联型滑动性硅橡胶G)涉及第1 或第2方面记载的硅橡胶基材19c的材料(或原料)，其特征在于，其是以过氧化物为固化催化剂，使引入有乙烯基的聚硅氧烷进行固化反应而形成的。

第6方面记载的发明涉及用于添加到液状或油脂状(即，无定形) 的硅橡胶基料中而形成的可塑度的调节的填充材料，作为填充材料，以微粒二氧化硅为主成分，将PTFE微粉、玻璃珠、滑石粉、钛粉或碳中的至少一种作为填充材料添加。微粒二氧化硅的粒径优选为0.05～2μm。另外，如果需要，添加作为着色剂的颜料。

作为上述硅橡胶基材19c的材料(原料)，如上所述可使用无定形的聚硅氧烷，但为了其可塑度达到例如100～500，添加微粉二氧化硅以及类似的填充物，或调节聚合度。在聚合物中，材料的极少一部分作为低聚物残留。添加有上述填充材料的材料是成为本发明硅橡胶G的原料的硅橡胶基材19c。

第7方面记载的发明如第1～第6方面中任一项所记载的垫圈10，其特征在于，成形的滑接环19在130℃以下加热(退火)4～24小时以下(优选为120～130℃，4～10小时)而形成。

通过该加热(退火)，加成反应型硅橡胶在40℃下的耐蠕变性大幅提高，且即使长时间保持在上述的高温，也不易形成永久变形，制成滑动环19时不会发生漏液。

第8方面记载的发明涉及第1～第2方面中任一项记载的垫圈10中的滑接面11a，其特征在于，滑接面11a的宽度S(即，密封宽度S)为 0.1mm～2mm(更优选为0.2mm～1.5mm的范围)。

在滑接面11a的厚度S为0.1mm以下的情况下，过薄，强度不足，因此，药液30可能漏液，在滑接面11a的厚度(密封宽度)S为3mm且用于压入的直径差为150μm的情况下，注射器针筒1为环烯烃树脂(COP) 时，可能产生破裂。

为了安全性且为了将滑动阻力设为15N以下，将滑接面11a的密封宽度S的最大厚度设为2mm。另外，在上述密封宽度S为0.1mm～0.6mm 的情况下，接液侧滑动部16与注射器针筒内周面2压接，在边缘大幅挠曲。

与此相比，在密封宽度S大于0.6mm且至2mm为止的范围，由于接液侧滑动部16中具有一定程度的强度，因此，滑接面11a与注射器针筒内周面2接触而止水。

第9方面记载的发明的特征在于，第1～第2方面中任一项记载的垫圈10中的主体部分26为独立气泡化的PTFE。

通过热等静压加压法进行独立气泡化的PTFE可靠地堵塞通过烧结而形成的PTFE的粒子间存在的超微细间隙。

其结果，如果由该PTFE形成，则在填充有药液30的状态下长期保存的预装药注射器A中使用该垫圈10的情况下，能够在该保管中可靠地防止药液30通过上述超微细间隙漏出。

第10方面记载的发明涉及注射器A(图1)，其特征在于，“由内部填充有药液30的注射器针筒1、压入注射器针筒1内的第1或第9方面记载的垫圈10、及安装于上述垫圈10的柱塞杆5构成”。

上述注射器A包括预装药注射器和通常的一次性注射器(是指没有填充药液的注射器，注射时，从注射针抽吸药液而使用的一般的注射器)。

在此使用的垫圈10如上所述具备“高滑动性”和“密闭性”，并且在此基础上，在如图1和2所示的构成主体部分26的树脂中，当然地，本发明的由硅橡胶G形成的滑接环19的水蒸气不透过性非常优异，因此，即使将注射器作为预装药注射器A在内部填充有药液30的状态下长期保存，也几乎没有发现水蒸气通过垫圈10透过。另外，添加至该垫圈10 的滑接环19的硅油向表面的渗出量极少，因此，即使使该垫圈10在注射器针筒1内往返移动，也几乎没有从滑接环19渗出的硅油在注射器针筒1的内面的附着量。

因此，该垫圈10不仅可用作上述预装药注射器用，而且可用作通常的一次性注射器用。

发明效果

综上可知，本发明的垫圈10通过在垫圈主体中使用PTFE那样的硬质塑料、而在不与注射液接触的部分使用“滑动性硅橡胶”，可以得到所要求的性能的垫圈及注射器，特别是预装药注射器。

附图说明

图1是应用了本发明的预装药注射器的剖面图。

图2(A)(B)是图1的由虚线椭圆表示的部分的放大剖面图。

图3(A)是图1的由虚线椭圆表示的局部放大主视图，(B)(C) (D)是表示该滑接环的外形的图。

图4(A)(B)是图2的由虚线椭圆表示的局部放大主视图。

图5(A)(B)是本发明的硅橡胶的主视图及其局部放大剖面图。

图6是本发明的硅橡胶的放大代用照片。

图7是本发明的垫圈的滑动阻力测定的概略图。

图8是表示本发明的垫圈(组成变化)的滑动阻力的变化的图。

图9是表示与PTFE垫圈的密封宽度相关的滑动阻力的变化的图。

图10是表示与复合垫圈的密封宽度(0.1mm)相关的滑动阻力的变化的图。

图11是表示与复合垫圈的密封宽度(0.2mm)相关的滑动阻力的变化的图。

图12是表示本发明(复合垫圈)和以往的垫圈(PTFE，丁基橡胶) 的水蒸气透过性评价结果的图(密封宽度0.2mm)。

具体实施方式

以下，根据图示实施例说明本发明。图1是采用本发明的垫圈10的预装药注射器A的剖面图。

虽然未图示，但本发明的垫圈也可适用于通常的一次性注射器。

以下，以预装药注射器A为代表例进行说明。

如图1所示，预装药注射器A由垫圈10、填充有药液30的注射器针筒1、安装于垫圈10的柱塞杆5和顶帽8构成。在此，本说明书中相同的部件以相同的符号表示，在图2以下的说明中，重复的部分援引已经说明的记述，为了避免繁琐，原则上省略其说明。

注射器针筒1为圆筒状的容器，在针筒主体1a的前端突出地设置安装未图示的注射针的安装部1b，在后端形成挂指用的凸缘部1c。注射器针筒1的材质可使用硬质树脂(例如，环烯烃树脂“以下称为COP”)、聚丙烯(以下称为PP)、乙烯降冰片烯共聚物(以下称为COC)等。垫圈主体26的密封宽度S(后述)为0.1～0.6mm(优选为0.1～0.3mm) 的情况下，由于可良好地装配到注射器针筒的内周面2，因此也可以使用玻璃注射器针筒1。

柱塞杆5是在前端部设有外螺纹部5a、后端设有指托部5b的杆状部件。在该柱塞杆5的外螺纹部5a的外周面上刻设有与上述的垫圈主体 26的内螺纹孔15螺纹连接的外螺纹。柱塞杆5的材质由环状聚烯烃、聚碳酸酯及聚丙烯等树脂等构成。

顶帽8是安装于注射器针筒1的针安装部1b，用于不使填充在注射器针筒1内部的药液30漏出，并且不使该药液30被浮游在空气中的杂菌等污染的密封部件。该顶帽8由截圆锥体状的帽主体8a、从该帽主体 8a的顶面向开口方向延伸、形成有嵌入针安装部1b的凹部8b的嵌合突部8c构成。顶帽8由内周面上叠层有耐药液性膜(PTFE或PFA)的弹性体形成。弹性体包括“硫化橡胶”、“热固性弹性体”或“热塑性弹性体”的任一种。

图1所示的垫圈10的主体部分26(或也称为垫圈主体26)全体由 PTFE、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)、FEP(四氟乙烯和六氟丙烯共聚物)、PCTFE(聚氯三氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、聚丙烯(PP)、包括超高分子聚乙烯的聚乙烯、COP、COC或氟树脂等不与药液30反应的硬质材料(耐药液性的硬质塑料)形成。

本发明中使用的PTFE可以为纯的PTFE，但由于能对垫圈10的主体部分26赋予弹性，更优选使用混入了例如作为PTFE的结晶化抑制剂的聚四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(简称PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物等氟树脂1～15质量％的改性体。

作为用于本发明的PTFE，除了上述纯的PTFE或PTFE的改性体以外，还使用通过被称为所谓HIP处理的热等静压加压法进行的独立气泡化的块体(圆棒材料)。

PTFE的1次烧结块是对纯的PTFE粉末或PTFE的改性体粉末进行压缩成形，将其烧结而成的块体。在该烧结中，粉末彼此的接触部分紧密相接，但作为整体，在非接触部分形成极微细的间隙，这些间隙连接在一起而使微小的流体通过。

只要对该PTFE的1次烧结块进行热等静压加压，则PTFE的1次烧结块被压缩，存在于PTFE粒间的超微细间隙被可靠地堵塞，而进行独立地气泡化。如果在减压下进行热等静压加压，则更有效果。

接着，对图1的垫圈10的形状进行说明。垫圈10的主体部分26为圆柱状，在后部端面螺设有安装柱塞杆5的内螺纹孔15。而且，在主体部分26的前端侧的外周面与注射器针筒1的内周面2滑动接触的滑接面 11，从滑接面11到作为后部端面的柱塞杆安装面17a的部分17形成其直径逐渐减少的锥形。将该部分称为锥形部分17。主体部分26的材质如上所述。

在主体部分26的上述滑接面11的中间部分，遍及其整个周长，凹成浅的凹槽18。

换言之，在凹槽18的两侧存在窄的滑接面11a、11b，两滑接面11a、 11b均优选具有液密性，至少对与药液30的接液面14邻接的滑接面11a 赋予液密性。

即，将具有该滑接面11a的部分(接液侧滑动部16)以保持后述的压入余量的方式压入注射器针筒1。

在上述凹槽18中嵌入与注射器针筒1的内周面2滑动接触的滑接环 19。滑接面11a如后所述。

构成滑接环19的“滑动性硅橡胶G”是如上述那样的滑动性弹性体，是用作硅橡胶材料的一例的热固性树脂。

其存在两种，其一例是作为原材料的液状或油脂状的“有机聚硅氧烷”，其是分子内引入有甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基的材料，各自在要求特殊的特性的情况下分别使用。

本发明中可使用任一种材料，但在此，作为一例，是通过使用引入有乙烯基的液状或油脂状的“有机聚硅氧烷”，向其中添加必要填充物和过氧化物固化剂进行捏合，使之发生固化反应至达到目标分子量而得到的呈橡胶状的过氧化物交联型硅橡胶。

作为另一例，可举出通过以铂或铑或锡的有机化合物作为催化剂，使分子内引入有乙烯基的粘土状的聚硅氧烷与分子末端引入有反应性氢的粘土状的聚硅氧烷反应来加热固化而得的加成反应型硅橡胶。与过氧化物交联型硅橡胶相比，该加成反应型硅橡胶显示更优异的耐蠕变特性。

予以说明，在代替作为“热固性树脂”的“滑动性硅橡胶G”而使用“热塑性弹性体”作为垫圈用滑接环的情况下，当长期在注射器针筒内封闭保管时，因压缩变形而在滑接环上产生蠕变变形，可能产生漏液或滑动不良，不能用于医疗。

从这一点来看，与“热塑性弹性体”相比，作为“热固性树脂”的上述滑动性硅橡胶G不产生蠕变变形，最适合作为医疗用的垫圈用滑接环。

上述本发明的硅橡胶基材通过向作为硅橡胶材料的例如液状或油脂状的有机硅氧烷中添加作为交联剂的过氧化物(或向上述2种粘土状的聚硅氧烷中添加固化催化剂)、进一步添加例如25％的二氧化硅微粉，用捏合机进行捏合而形成。进而，向该硅橡胶基材19c中添加规定量的超高分子微粉，进一步添加硅油，制成本发明的滑动性硅橡胶G。

形成上述微粉的微粒19a的聚乙烯树脂为超高分子。

(例如，其平均分子量有时为100万～300万或更大至至多700万)

这样的超高分子粒子没有透水性，且几乎不与任何物质相粘。

而且，由于超高分子聚乙烯的分子量不太高，因此，即使在高温下也不会熔融，即使在高压下成形，也保持其球状形态。

球状的超高分子聚乙烯的表面比较光滑，但也看到一些凹凸。

微粉中所含的球状超高分子微粒19a的粒径范围为10～300μm(表 2)。更优选为20～50μm。

虽然根据等级的不同而不同，但可以使用平均粒径为25μm的微粒或30μm或其他粒径的微粒。

在粒度分布的宽度较宽的情况下，粒径小的粒子进入粒径大的粒子之间，填埋大粒径的粒子之间的间隙，实现细密填充。

而且，由于实现细密填充时，微粒19a不具有透水性，因此即使假设使用具有透水性的硅橡胶基材或硅油，本发明的医疗用滑动性硅橡胶作为整体也显示非常低的透水性。

本发明的滑动性硅橡胶G有时不添加硅油，有时添加硅油。

按上述那样聚合而成为具有目标分子量的物质时，显然，也会极少量地残留分子量小的材料(低聚物)。

在不添加硅油的情况下，通过超高分子聚乙烯微粒19a的存在，其发挥与硅油同样的作用，对原本认为不具有滑动性的硅橡胶赋予了滑动性。

但是，由于其残存量微少，因此，即使存在超高分子聚乙烯微粒19a，滑动性的提高也是有限的，显示出9～11N的范围程度的滑动(表1)。

与此相比，在添加硅油的情况下，被捏合的硅油与硅橡胶基材19c 之间具有相溶性，只要适量填充，硅油即可均匀地分散在硅橡胶基材19c 中，并在本发明的医疗用滑动性硅橡胶G的表面薄薄地渗出。

另外，根据如下所述的观察认为，硅油同时附着于超高分子聚乙烯微粒19a的表面而形成薄的膜19b，而且，硅油进入表面的凹部内，成为润滑液蓄积池，有助于超高分子聚乙烯微粒19a在旋转时的润滑。

关于滑接环19的成形方法，将可成形滑接环19的压缩模具加热至例如150℃，填充上述的成形材料(通过添加和捏合超高分子PE粉末以及硅油而得到的硅橡胶基材19c)进行加热加压时，进行热交联1～10 分钟，得到目标滑接环19。

然后，在加成反应型硅橡胶的情况下，进一步在120～130℃下加热 (退火)4～10小时，由此得到显示目标物性(耐蠕变性)的滑接环19。

在过氧化物交联型硅橡胶的情况下，通过退火产生的物性改善效果比加成反应型硅橡胶小，但也得到了一定程度的改善。

在此，在退火温度为145℃以上的情况下，硅橡胶G内部的低分子物质渗出到硅橡胶G的表面，因此，必须避免这样的退火温度。

滑接环19的外径比主体部分26的接液侧滑动部16的滑接面11a部分的外径略大，而形成与注射器针筒1的内周面2保持液密性地紧密粘接的形状。

该外周面的形状认为例如是将滑接环19的外周面设为直线状的形状，或使中央稍微鼓起的拱形形状，或使接液面侧的滑接面11a侧稍微鼓起的形状等{图3(B)(C)(D)}。

在直线状的情况下，整个外周面均等地与注射器针筒的内周面2接触，而当鼓起时，该鼓起部分较强地接触。

予以说明，滑接环19具有弹性伸长，因此，当改变主体部分26的凹槽18的槽底的厚度或形状(如上所述，直线状、使槽中央平缓地变厚的情况等)时，按照槽底，滑接环19也变形。

在该情况下，由于凹槽18的槽底的加工容易，因此，与其对滑接环 19本身赋予变形，不如微细地调整滑接环19的外周面形状。

用显微镜观察通过模具成形得到的成形品(滑接环19)时(图6：放大照片)观察到，无数的各种大小的粒径的超高分子聚乙烯微粒19a 粘接在成形品的表面，在其间隙，观察硅橡胶的薄膜是否发挥作为粘接剂的作用那样粘贴。

另外，在滑接环19及超高分子聚乙烯微粒19a的表面薄薄地存在硅油膜19b时，显示疏水性。

另外，在显微镜下观察到，当成形品中的超高分子聚乙烯微粒19a 之一被针状物突起时，该超高分子聚乙烯微粒19a一边沉入到成形品内，一边稍微移动。

由该现象可知，当以极小的压力加压该弹性体成形品而使其移动时，该弹性体成形品以3～8N这样的极小的滑动阻力移动(参照表1最后一行的本发明弹性体的项目)。

这被认为是通过被硅油辅助而易于旋转的超高分子聚乙烯微粒19a 的旋转现象和硅油的连续的涂布润滑现象而产生的本发明的独特的“滑动性”的显示。

接着，说明主体部分26的滑接面11。

主体部分26如上所述，可应用对填充在注射器针筒1的药液30具有上述那样的耐药液性的硬质塑料，以下，以使用PTFE的情况为例进行说明。

形成上述形状的方法有通过使用车床的切削加工及注塑成形，但仅切削加工可用于PTFE。

切削加工中，只要用于切削加工的刀具可顺利地加工硬质塑料，就可以使用任意类型的刀具，在此，以使用单晶金钢石、且切削加工使用通用的小型NC车床的情况为例进行说明。

使用PTFE作为加工材料，切削加工PTFE(聚四氟乙烯)，得到图1 所示的垫圈主体26。

将对水密性发挥重要作用的垫圈主体26的接液侧滑动部16的滑接面11a的宽度(将其设为密封宽度S)以0.1～2.0mm的宽度削出。(当然，通过用PTFE以外的材料，采用注塑成形也可制作相同的形状。)

而且，向该垫圈主体26的凹槽18中嵌入上述的滑接环19，制成垫圈10。

组装以上所示的这样的部件，向注射器针筒1和垫圈10的密闭空间内填充药液30，构成图1所示那样的预装药注射器A。药液填充有时采用以往所述那样的真空填充法，要求可与该方法对应的滑动性(8N以下)。

另外，在如上述那样通过手动进行注射的情况下，也同样要求滑动性(8N以下)。

另一方面，在通过机械进行注射的情况或通过柱塞辅助法填充药液的情况下，只要对柱塞杆5的压入力为15N以下即可。

换而之，本发明的预装药注射器A的总滑动阻力是指滑接环19的滑动阻力和垫圈主体26的滑动阻力之和。

如上所述，滑接环19的滑动阻力为4～8N，因此，通过调节垫圈主体26的密封宽度S与接液侧滑动部16相对于注射器针筒1的压入余量 (直径差的一半)，以上述力成为15N或8N以下的方式进行调整。

在使用该预装药注射器A的情况下，仅摘下顶帽8并向注射器针筒 1的针安装部1b安装规定的针，就可以供于使用。

在使用时，柱塞杆5的移动不论是在手动还是在使用机械的情况下，包括初始运动在内，都是极为顺利的。

另外，同样地，垫圈10(包括滑接环19在内)由于其优异的疏水性及非透水性，不仅在常温下，即使经过冷藏保管，由于滑接环19的非蠕变性，也能长期保持良好的滑动性。

与此同时，在垫圈10的内部以及与内周面2的滑接面11a上，不会产生漏液，当然也不会产生该水蒸气的透过。

予以说明，也考虑了在各种环境下的使用，即使经由加速试验(在 5℃及40℃的气氛内保管6个月)，在使用时也满足上述性能。

由此，可以提供一种注射器针筒用的垫圈10以及预装药注射器A，其不需要在垫圈上使用医疗用栓覆膜或在注射器针筒内周面涂布硅油，且不以小径～大径来限定大小，而且廉价且具有高的滑动性和水蒸气不透过性，不仅在常温下，而且在经过低温保管的情况下(或在高温环境下的使用)，也能充分满足非漏水性等水密性。

在以上所示的预装药注射器A中未填充药液30的是一次性注射器。在一次性注射器中，为了抽吸药液30而拉拔柱塞杆5。

由此，安装于柱塞杆5的前端的垫圈10从注射器针筒1的前端侧后退，药液30被吸入到注射器针筒1和垫圈10封闭的空间内。

此时，垫圈10的滑接环19在注射器针筒1的内面一边滑动，一边后退。

填充硅油的滑接环19中，在其表面存在渗出的极薄层的硅油，因此认为，在注射器针筒1的内面，硅油的移动层残留了滑动轨迹。

但是，使用可检出1/10000g硅油的化学天秤，测定使垫圈10滑动后退的注射器针筒1，结果，未检测到硅油的残留。

由以上事实可知，本发明的垫圈10不仅适用于预装药注射器A，而且也可适用于一次性注射器。

(1)本发明的滑动性硅橡胶及滑接环的制作

以“分子量较小的液状或油脂状或粘土状的有机聚硅氧烷”为硅橡胶材料，向其中添加25％的二氧化硅微粉，制成硅橡胶基材(可塑度180 (用Williams塑度表测定))，进一步向其中添加超高分子聚乙烯微粉 (进一步添加硅油)，用捏合机捏合，形成本发明的滑动性硅橡胶。各成分的配比如表2所示。

在加成反应型滑动性硅橡胶的的情况下，固化催化剂为铂或铑或锡的有机化合物的任一项，在过氧化物交联型滑动性硅橡胶的情况下，固化催化剂为过氧化物。

关于滑接环的成形方法，向可成形上述形状的滑接环的腔室中填充滑动性硅橡胶，将该压缩模具在例如140℃～150℃、固化时间为5分钟下进行加热加压。然后，由此得到目标滑接环。进一步在130℃加热(退火)8小时。

(2)本发明的滑动性硅橡胶的滑动性试验(表2)

在本试验中，滑接环19具有外径：6.4mm，内径：4.5mm，长度：2.5mm。将这样形成的滑接环安装于垫圈主体(凹槽的直径×长度＝φ4.5× 2.7mm)，通过图7所示的滑动阻力侧的装置，测定其“滑动阻力”。

在该情况下，为了仅测定滑接环的滑动阻力，垫圈主体设为不接触注射器针筒内周面的尺寸。

测定结果如表2、图8所示。

滑动阻力根据配方的不同而在大范围内变化，但在仅为“超高分子聚乙烯微粉”的情况下，滑动阻力为9～11N。

在并用“添加于橡胶的硅润滑脂”的情况下，滑动阻力为4～8N。

(3)垫圈主体本身的滑动性试验

COP制注射器针筒：内径＝6.20mm(10个)

PTFE垫圈主体(没有滑接环)

密封宽度：0.1、0.6、2mm这3种

直径差S：在密封宽度为0.1mm时，为300、150、100、10μm这4 种

在密封宽度为0.6mm时，为200、150、100μm这3种

在密封宽度为2mm时，为150、60、40、20μm这4种。

滑动阻力如图9所示。予以说明，为了比较，也一并示出了图10的复合垫圈(密封宽度＝0.1mm)。

(4)复合垫圈(在垫圈主体上安装有滑接环的垫圈：复合垫圈的滑动阻力＝垫圈主体的滑动阻力+滑接环的滑动阻力)(图9～11)

图10的复合垫圈(密封宽度S＝0.1mm)在注射器针筒内径与密封部分的外径的直径差为200μm的情况下，滑动阻力为5.1N，可适用于手动的注射用。

图11的复合垫圈(密封宽度S＝0.2mm)在直径差为200μm的情况下，滑动阻力为6.5N，在该情况下，也可适用于手动的注射用。

由该试验结果认为，在使用了复合垫圈的注射器针筒的滑动阻力为 8N的情况下，当直径差为200μm时，密封宽度S至多为0.3mm是可应用的。在密封宽度S为0.3mm以上的情况下，直径差从200μm逐渐减小。

与此相比，在复合垫圈的滑动阻力为15N的情况下，滑接环的滑动阻力如上所述，在仅为“超高分子聚乙烯微粉”的情况下，滑动阻力为 9～13N，在并用“超高分子聚乙烯微粉和硅润滑脂”的情况下，滑动阻力为4～8N，因此，从对柱塞杆的最大压入力15N减去滑接环的滑动阻力得到的数值成为垫圈侧允许的滑动阻力，选择显示该范围的数值的垫圈主体。

由图9可知，在密封宽度S狭窄时，即使压入余量(直径差的一半) 非常大，大到200μm，也显示良好的滑动性。予以说明，即使采用PTFE 以外的硬质塑料，在密封宽度S狭窄的情况下，即使压入余量(直径差的一半)非常大，也显示良好的滑动性。这是因为，作为密封部分的接液侧滑动部为膜状，因此，接液侧滑动部的前端边缘在被背面的滑接环的弹性支持的同时，与注射器针筒内周面压接而变形，与注射器针筒的内周面密接连接(图4(A))。但是，由于密封宽度S极其狭窄，因此可以说是滑动稳定性方面存在一些缺陷的形状，但通过研究滑动环的长度及形状、垫圈主体的柱塞杆5侧的滑动面与注射器针筒内周面的滑接程度，可以提高滑动稳定性。予以说明，在边缘接触的情况下，薄的接液侧滑动部弯曲，接液侧滑动部的接液侧的边缘部分接触而显示良好的止水性。

此外，如上所述，密封宽度S可以扩展至2mm。当密封宽度S从0.1mm 至2mm增大时，接液面侧滑动部的强度逐渐增加，直到0.6mm程度的宽度，成为上述那样的边缘接触，超过0.6mm的宽度时，强度逐渐增加，接液侧滑动部的接液侧滑接面与注射器针筒内周面强力地接触。因此，为了将滑动阻力抑制在15N以下(手动的情况下为8N以下)，需要逐渐减少相对于注射器针筒内周面的压入余量。

予以说明，在该情况下，在通过切削形成垫圈主体的情况下，在最重要的接液面侧滑接面上会产生微细且浅的线形切槽，但只要切削间距和槽的深度足够小(例如，切削间距为40μm以下，槽深度为6μm以下)，则通过向注射器针筒内周面的按压，在滑接面上产生冷流，从而消除线形切槽，实现良好的止水。在注塑成型的情况下，在该滑接面上未产生这样的现象。

水蒸气透过试验

测定结果：不仅与以往使用的丁基橡胶垫圈相比，而且与全体由非透水性优异的PTFE制成的PTFE垫圈相比，复合垫圈显示更优异的非透水性。对于PTFE垫圈来说，主要认为是因为来自注射器针筒内周面和 PTFE垫圈的密封面的水蒸气的泄漏，对于本发明的复合垫圈来说，认为是因为，其橡胶弹性丰富且非透水性优异，并且在细密状态下使用粒度分布广的超高分子PE微粒，结果，可更加抑制来自注射器针筒内周面和 PTFE垫圈的密封面的水蒸气的泄漏。

符号说明

A：预装药注射器、S：密封宽度、D ：注射器针筒的内径、1：注射器针筒、1a：针筒主体、1b：针安装部、1c：凸缘部、2：内周面、5：柱塞杆、5a：外螺纹部、5b：指托部、8：顶帽、8a：帽主体、8b：凹部、 8c：嵌合突部、10：垫圈、11：滑接面、11a：接液面侧的滑接面、11b：柱塞杆侧的滑动面、14：接液面、15：内螺纹孔、16：接液侧滑动部、 17：锥形部分、17a：柱塞杆的安装面、18：凹槽、19：滑接环、19a：微粒、19b：硅油膜、19c：硅橡胶基材、26：主体部分(垫圈主体)、 30：药液、31：药剂。

Claims

1.用于注射器的垫圈，其是被压入注射器针筒而在滑动状态下使用的垫圈，其特征在于，

所述垫圈由主体部分和滑接环构成，主体部分由对填充在注射器针筒中的药液具有耐药液性的硬质塑料形成，且具有与注射器针筒的内周面滑动接触的滑接面；滑接环被嵌入至形成在所述滑接面整个周长的凹槽中，且与注射器针筒的内周面滑动接触，

在所述滑接面内，至少与药液的接液面邻接的滑接面以对所述内周面为液密性的方式形成，

所述滑接环由硅橡胶基材中添加有球形超高分子聚乙烯微粉的滑动性硅橡胶形成，而且，其以弹性支持具有与药液的接液面邻接的所述滑接面的接液侧滑动部的背面的同时，使所述接液侧滑动部的前端边缘与注射器针筒内周面压接而变形、与注射器针筒的内周面紧密连接的方式配置，

滑动性硅橡胶按体积比计含有所述超高分子聚乙烯微粉44.5～60％，剩余部分为硅橡胶基材。

2.用于注射器的垫圈，其是被压入注射器针筒而在滑动状态下使用的垫圈，其特征在于，

在滑接环的滑动性硅橡胶中还添加有硅油，

滑动性硅橡胶按体积比计含有超高分子聚乙烯微粉30～65％、硅油7～40％，将超高分子聚乙烯微粉和硅油的合计设为37～72％，剩余部分为硅橡胶基材。

3.权利要求1或2所述的垫圈，其特征在于，超高分子聚乙烯微粒的粒径范围为10～300μm。

4.权利要求1或2所述的垫圈，其特征在于，硅橡胶基材的材料是通过以铂或铑或锡的有机化合物中的任一种作为催化剂，使分子内引入有乙烯基的无定形的聚硅氧烷与分子末端引入有反应性氢的无定形的聚硅氧烷进行反应来加热固化而形成的材料。

5.权利要求1或2所述的垫圈，其特征在于，硅橡胶基材的材料是以过氧化物为固化催化剂，使引入有乙烯基的聚硅氧烷进行固化反应而形成的材料。

6.权利要求1～5任一项所述的垫圈，其特征在于，以微粒二氧化硅为主成分，将PTFE微粉、玻璃珠、滑石粉、钛粉或碳中的至少一种作为填充材料添加到硅橡胶基材中。

7.权利要求1～5任一项所述的垫圈，其特征在于，成形的滑接环在130℃以下加热4～24小时而形成。

8.权利要求6所述的垫圈，其特征在于，成形的滑接环在130℃以下加热4～24小时而形成。

9.权利要求1或2所述的垫圈，其特征在于，滑接面的宽度为0.1mm～2mm。

10.权利要求1或2所述的垫圈，其特征在于，垫圈的主体部分是独立气泡化的PTFE。

11.一种注射器，其特征在于，由内部填充有药液的注射器针筒、压入注射器针筒内的权利要求1～10任一项所述的垫圈、以及安装于所述垫圈内的柱塞杆构成。