DE1909833B1 - Injektionsspritze und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Injektionsspritze aus einem Glaszylinder und einer Stahlkanüle, welche in das eine, mit einer Bohrung versehene Ende des Glaszylinders hineinragt und mit dem Inneren des Zylinders in Verbindung steht und bei der eine Abdichtung oder Klebung im Raum zwischen der Kanüle und der Nabe vorgesehen ist, welche die Kanüle mit dem Zylinder in der Bohrung verklebt.

Es sind bereits verschiedene Typen von Injektionsspritzen für die Verabreichung von Therapeutika durch subkutane, intramuskuläre oder intravenöse Injektionen verwendet worden. Bei den meisten Spritzen sind die Nadeln an einem Ende abgeschrägt, an dem anderen Ende mit dem Glaszylinder verbunden, der das Therapeutikum enthält.

Bei den gebräuchlichen Typen ist die Kanüle aus rostfreiem Stahl und der Zylinder aus Glas oder Kunststoff. Wegen der Verschiedenheit der Materialien, aus denen die Bestandteile der Injektionsspritzen bestehen, und der Verschiedenheit ihrer Ausdehnungskoeffizienten treten Schwierigkeiten auf, die beiden Teile dauerhaft miteinander zu verbinden. Zahlreiche Versuche sind bisher unternommen worden, durch Verwendung der verschiedensten Kleber dieser Schwierigkeit abzuhelfen. So ist z. B. bei Injektionsspritzen mit Glaszylindern die Metallkanüle mit dem Glas durch Erweichen oder Schmelzen desselben nach Einsetzen des Bodens der Metallkanüle in die Bohrung und anschließendem Abkühlen des geschmolzenen oder erweichten Glases um den Boden der Kanüle verbunden worden. Diese Versuche haben jedoch nicht zum Erfolg geführt, da eine zufriedenstellende Bindung zwischen Glas und Metall schwierig zu erreichen ist.

Materialien, wie Bienenwachs oder Paraffin, sind auch schon eingesetzt worden, aber die resultierende Klebung hat nur eine geringe Zugfestigkeit. Vor allem können diese Substanzen nicht verwendet werden, wenn die Spritzen bei hohen Temperaturen sterilisiert werden müssen. Direktes Einsetzen der Metallkanüle in den Glaszylinder, bedingt durch eine Kraft, die zur Klebefestigkeit ausreicht, ist wegen der Kosten, die mit der Einhaltung der genauen Toleranzen verbunden sind, nicht befriedigend gewesen. Außerdem fehlt dieser Art der Verbindung die ausreichende Flexibilität. Kunststoffe sind auch schon für den Zylinder verwendet worden, und die Kanüle wurde in den Kunststoff eingesetzt, welcher geschmolzen wurde, damit er um die Kanüle herumfließt und eine Abdichtung schafft. Die meisten dieser Kunststoffe hielten aber die Sterilisiertemperaturen nicht aus, und die Klebung war nicht immer von ausreichender Qualität, da Metalle und bestimmte Kunststoffe nicht gut aneinanderhaften.

Eine der neueren Entwicklungen, die sich auf das Kleben bezieht, ist auf dem Gebiet der Polyurethanharze gemacht worden. Diese Substanzen, die die Reaktionsprodukte von mehrere Hydroxylgruppen tragenden Verbindungen mit organischen Polyisocyanaten sind, geben gute Klebungen. Wenn jedoch verschiedenartige Materialien zu kleben sind, ist es häufig notwendig, einen Grundanstrich, einen Primer, vor dem Polyurethan aufzubringen. Darüber hinaus ist es bei den üblichen Anwendungen erforderlich, zuerst ein Vorpolymerisat herzustellen, das in einem Lösungsmittel gelöst wird und zusammen mit dem Katalysator auf die besondere Grundierung aufgebracht wird. Die beträchtliche Kompliziertheit dieser Verfahren ist aber ein Nachteil gewesen. Die Verwendung flüchtiger Lösungsmittel für das Vorpolymerisat schließt gewisse Gefahren ein und führt in Verbindung mit dem zu handhabenden Arzneimittel zu Problemen bezüglich Toxizität und Verunreinigung. Außerdem verursacht das Lösungsmittel die Bildung von Blasen in der Abdichtung, welche die Bindung zwischen dem Metall und dem Glas erweichen und die Gefahr des Undichtwerdens und der Verunreinigung der Arzneimittel erhöhen.

Schließlich hat man die Abdichtung auch mit Hilfe eines besonderen Epoxyharzes vorgenommen. Diesem Kleber mußte aber eine gewisse Menge feinteiliges Siliziumdioxyd eingearbeitet werden, um eine durchsichtige Abdichtung zu erhalten, die flexibel und haltbar ist und die den hohen Sterilisationstemperaturen standhält. Die Einarbeitung feinteiligen Siliziumdioxyds in den Kleber, bevor er auf die zu verklebenden Flächen aufgetragen wird, stellt einen zusätzlichen Arbeitsgang dar, was vom wirtschaftlichen Standpunkt aus einen erheblichen Nachteil bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Injektionsspritze zu schaffen mit einer Abdichtung zwischen Glaszylinder und Stahlkanüle, die die vorstehend dargelegten Nachteile nicht aufweist, sondern flexibel und haltbar ist und die hohen Sterilisationstemperaturen ohne Verschlechterung ihrer Eigenschaften aushält. Die Vorsehung eines Grundlackes vor Auftragen der Kleberzusammensetzung sowie das Einarbeiten von f einteiligem Süiziumdioxyd in die Kleberzusammensetzung soll nicht erforderlich sein.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Injektionsspritze der eingangs beschriebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Abdichtung das Reaktionsprodukt eines Gemisches ist, das im wesentlichen aus einem verzweigten Polyol eines Molekulargewichtes von etwa 400 bis 700, einem organischen Polyisocyanat und einem Härter, nämlich einer organischen Stickstoffverbindung mit mindestens einem aktiven Wasserstoffatom pro Molekül, besteht, wobei dieser Härter in zur vollständigen Umsetzung der Isocyanatgruppen ausreichender Menge vorliegt.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer heiß sterilisierbaren Injektionsspritze, die aus einem Glaszylinder und einer Metallkanüle aufgebaut ist, besteht darin, daß die Metallkanüle in einen verjüngten engen Kanal am Austrittsende des Glaszylinders eingesetzt wird, eine Kleberzusammensetzung mit der Metallkanüle und dem engen Kanal des Glaszylinders in Kontakt gebracht wird, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen aus einem verzweigten Polyol eines Molekulargewichtes von etwa 400 bis 700, einem organischen Polyisocyanat und einem in zur vollständigen Umsetzung aller verfügbaren Isocyanatgruppen ausreichenden Menge vorhandenen Härter, nämlich einer organischen Stickstoffverbindung mit mindestens einem aktiven Wasserstoff atom pro Molekül, besteht, und danach zur Aushärtung der Kleberzusammensetzung erwärmt wird.

Diese Injektionsspritze hält die Sterilisiertemperaturen aus, ohne daß die Klebung zwischen den Metall- und Glasflächen erweicht, obwohl diese Flächen verschiedene Ausdehnungskoeffizienten haben. Diese Dichtung oder Verklebung ist blasenfrei und flexibel genug, um den Unterschieden in der Wärmeausdehnung der Teile bei erhöhten Temperaturen zu wider-

stehen. Die Klebung ist außerdem nicht giftig und wird durch die Therapeutika nicht gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun noch eingehender beschrieben werden, wobei auf die Figuren Bezug genommen wird, von denen zeigt

Fig. 1 ein perspektivisches Bild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Injektionsspritze,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles dieser Injektionsspritze,

F i g. 3 ein Querschnittsbild entlang der Linie 3-3 der F i g. 2 und

F i g. 4 ein perspektivisches Bild einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Injektionspritze.

Die Injektionsspritze, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist an sich bekannt. Zum Beispiel besteht eine der gebräuchlichsten Injektionsspritzen, wie sie in F i g. 1 abgebildet ist, aus einer Glasspritze 10 mit einem offenen Ende 12 und einer sich verjüngenden Nabe 14 am entgegengesetzten Ende; diese Nabe 14 begrenzt eine Öffnung t oder Bohrung 16, die mit dem Inneren der Spritze 10 W in Verbindung steht. Die hohle Metallkanüle 18, die normalerweise zylindrisch ist, ist an einem Ende mit einer scharfen schrägen Spitze 20 versehen, und das gegenüberliegende Ende 22 ist in die Bohrung 16 der Nabe 14 eingeführt. Die Spritze 10 wird, wenn sie mit einem Therapeutikum gefüllt ist, mit einem Körper 24 verschlossen, der gleitfähig ist und als Stempel wirkt, der das Therapeutikum durch die Kanüle 18 drückt. Der Kolben 26 vermag den Stempel 24 in der Spritze 10 nach unten zu drücken. Die Kanüle 18 ist in der Bohrung 16 durch die erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung 28 verklebt.

Die Injektionsspritze mit der erfindungsgemäßen Abdichtung wird zusammengesetzt und von dem Einfüllen des Therapeutikums sterilisiert. So kann der Hersteller der Spritzen dazu übergehen, Spritze und Kanüle unter Benutzung der erfindungsgemäßen Abdichtung zusammenzufügen und, nachdem er die Spritze ausreichend lang Sterilisationstemperaturen ausgesetzt hat, die sterilisierten Spritzen an den Arzneimittelhersteller versenden, welcher die Spritzen \ nur noch zu füllen und den geeigneten Stempel 24 einzusetzen hat. Wie üblich, ist die Kanüle vor dem Sterilisieren mit einem geeigneten Nadelspitzendeckel, wie er z. B. in der USA.-Patentschrift 2 831483 beschrieben ist, zu versehen, der erst abgenommen wird, wenn die Spritze gebraucht wird.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform sind die Spritze 10' und die Kanüle 18' zum Einsetzen in eine Injektions-»PistoIe« geeignet, welche Mittel zum Bewegen des Stempels 24' in der Spritze nach unten zum Herauspressen des Therapeutikums (nicht gezeigt) durch die Kanüle 18' aufweist.

Die erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung ist eine Mischung eines besonderen Polyols mit einem organischen Polyisocyanat und einem Katalysator. Das Polyol ist dabei ein verzweigtes Polyol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 400 bis 700, das 300 bis 400 Hydroxylgruppen pro 100 Molekulargewichtseinheiten aufweist und welches erhalten worden ist durch Umsetzung einer Verbindung mit mindestens drei Hydroxylgruppen pro Molekül, die nur Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoffatome enthält, wie die Alkohole, oder nur Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoffatome, wie Triäthanolamin, mit mindestens 2 Moläquivalenten eines Alkylenoxyds, wie Äthylenoxyd, Propylenoxyd oder Butylenoxyd oder Mischungen davon. Zu den bevorzugten Polyolen gehören solche, die erhalten werden durch eine Tollens-Kondensationsreaktion eines monofunktionellen aliphatischen Aldehyds oder Ketons mit 2 bis 10 C-Atomen und mindestens einem aktiven Wasserstoffatom, mit mindestens (N + 1) Moläquivalenten Formaldehyd (wobei N die Zahl der aktiven Wasserstoffatome pro Molekül der Carbonylverbindung bedeutet) und anschließender Kondensation des resultierenden Alkohols mit Äthylenoxyd oder Propylenoxyd oder beiden unter Bildung eines Polyols mit einem Molekulargewicht zwischen 400 und 700 amu. Spezielle Beispiele für Polyole sind das Kondensationsreaktionsprodukt von Pentaerythritol und Propylenoxyd, das Kondensationsprodukt von Äthylendiamin und Propylenoxyd, Alkylen-Diamin-Epoxydharze, Trimethylolpropan u. dgl. Mischungen von Polyolen können ebenfalls verwendet werden.

Zu den organischen Polyisocyanaten, welche für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, gehören alrphatische, aromatische oder cycloaliphatische Polyisocyanate, wie Toluoldiisocyanat, Polymethylen-diisocyanate und aromatische Diisocyanate, wie ρ,ρ'-Diisocyanatodiphenylmethan.

Die erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung enthält zweckmäßig auch einen Katalysator, welcher irgendeine basische organische Stickstoffverbindung mit einem aktiven Wasserstoffatom, wie nach der Zerewitinov-Methode bestimmt, sein kann. Das aktive Wasserstoffatom gestattet die Einarbeitung des Katalysators durch Kondensation mit einer Isocyanatgruppe in das Polymerisat. Dies verhindert, daß der Katalysator durch die Therapeutika, die später mit der Verklebung in Kontakt kommen, herausgelöst wird, was zu Verunreinigungen des Spritzeninhaltes führen könnte. Beispiele für solche basischen organischen Stickstoffverbindungen, die als Katalysator in der Polyurethan-Kleberzusammensetzung verwendet werden können, sind Triäthanolamin, Dimethyläthanolamin, Äthylcyclohexylamin u. dgl.

Bei der Herstellung der Klebstoffzusammensetzung werden etwa 15 Gewichtsteile des Polyols, etwa 0,4 bis 1,0 Teil Katalysator und etwa 8,5 bis 16 Teile des organischen Isocyanate miteinander vermischt. Die Kanüle wird dann in die Nabe der Spritze eingeführt und das Klebmaterial in einer Menge aufgebracht, die ausreicht, den Raum zwischen der Kanüle und der Innenwand der Nabe zu füllen, wobei am Ende der Kanüle ein kleines Stück freigelassen wird, um zu vermeiden, daß die Bohrung der Kanüle bedeckt und verstopft wird. Alternativ kann die Klebstoffzusammensetzung auf die Kanüle als ringförmiges Band in geringem Abstand vom Ende aufgebracht werden, so daß ein Verstopfen der Öffnung der Kanüle, wenn sie in die Bohrung der Spritze eingesetzt wird, vermieden wird. Die Klebstoffzusammensetzung wird dann gehärtet, vorzugsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 180° C etwa 10 bis 15 Minuten, um eine befriedigende Abdichtung zwischen Stahlkanüle und Nabe zu erzielen.

Beispiel I

Um eine Stahlkanüle in einer Bohrung eines Glaszylinders fest zu verkleben, wurde ein Klebmaterial

nachstehender Zusammensetzung verwendet; die Teile bedeuten Gewichtsteile:

15 Teile Pentaerythritol-Propylenoxyd-Polyol

eines Molekulargewichtes von 650,
6 Teile Triethanolamin, 9,6 Teile Toluoldiisocyanat.

Die Bestandteile wurden kurz vor Aufbringung in den Raum zwischen dem Ende der Kanüle und der Nabe miteinander vermischt, danach wurde die Injektionsspritze einer Temperatur von 180° C 10 Minuten ausgesetzt, um das Klebmaterial zu härten.

Beispiel Π

Um eine Kanüle aus rostfreiem Stahl in der Bohrung einer Glasspritze zu verkleben, wurde ein Klebmaterial nachstehender Zusammensetzung verwendet; die Teile bedeuten Gewichtsteile:

12,5 Teile Pentaerythritol-Propylenoxyd-Polyol,

Molekulargewicht 600,

2,5 Teile Trimethylolpropan-Propylenoxyd-

Polyol, Molekulargewicht 730,
0,6 Teile Triäthanolamin,
9,4 Teile Toluoldiisocyanat.

Die durchschnittliche Hydroxylzahl des Polyolgemisches war 350. Die Bestandteile wurden kurz vor Einbringen in den Raum zwischen dem Ende der Kanüle und der Nabe miteinander vermischt, danach wurde die Injektionsspritze einer Temperatur von 180° C 10 Minuten ausgesetzt, um die Klebstoffzusammensetzung zu härten. Der Zugfestigkeitstest, der zur Prüfung der Festigkeit der Klebung durchgeführt wurde, zeigte, daß die Klebung eine Maximallast von 36,74 kg zu tragen vermag.

Injektionsspritzen, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, entsprechen allen Anforderungen, die von Seiten der pharmazeutischen Industrie an Spritzen dieses Typs gestellt werden. Die Verklebungen oder Abdichtungen, die hergestellt wurden, waren blasenfrei, und es wurden keine Bestandteile der Abdichtung in den Inhalt der Spritze hineingelöst. Selbst wenn die Spritzen erhöhten Temperaturen ausgesetzt wurden, um die Bestandteile zu sterilisieren, wurde die Verklebung in keiner Weise geschädigt.

Die erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzungen eliminieren auch die Notwendigkeit des Aufbringens eines Grundanstriches oder eines Vorpolymerisat-Lösungsmittel-Systems auf die Metall- und Glasflächen. Die Klebung, die zwischen der Kanüle und dem Glaszylinder entstanden ist, hat eine durchschnittliche Festigkeit von 35,83 kg, was der eines Epoxydklebers entspricht. So bricht eher das Glas, bevor im Kleb- oder Dichtungsmaterial irgendein Bruch auftritt.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Injektionsspritze aus einem Glaszylinder und einer Stahlkanüle, welche in das eine, mit einer Bohrung versehene Ende des Glaszylinders hineinragt und mit dem Inneren des Zylinder in Verbindung steht und bei der eine Abdichtung oder Klebung im Raum zwischen der Kanüle und der Nabe vorgesehen ist, welche die Kanüle mit dem Zylinder in der Bohrung verklebt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abdichtung das Reaktionsprodukt eines Gemisches ist, das im wesentlichen aus einem verzweigten Polyol eines Molekulargewichtes von etwa 400 bis 700, einem organischen Polyisocyanat und einem Härter, nämlich einer organischen Stickstoffverbindung mit mindestens einem aktiven Wasserstoffatom pro Molekül, besteht, wobei dieser Härter in zur vollständigen Umsetzung der Isocyanatgruppen ausreichender Menge vorliegt.

2. Injektionsspritze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente der Abdichtung oder Klebung ein Polyol mit 300 bis 400 Hydroxylgruppen pro 100 Molekulargewichtseinheiten ist.

3. Injektionsspritze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente der Klebung das Kondensationsprodukt von (a) einem Alkylenoxyd, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Butylenoxyd und Gemische davon, und (b) einem Alkohol ist.

4. Injektionsspritze nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkoholkomponente des verzweigten Polyols der Klebung durch eine Tollens-Kondensation zwischen (a) einem monofunktionellen aliphatischen Aldehyd oder Keton mit 2 bis 10 C-Atomen und mindestens einem aktiven Wasserstoffatom und (b) mindestens (N + 1) Moläquivalenten Formaldehyd, wobei N die Zahl der aktiven Wasserstoffatome pro Molekül der Carbonylverbindung bedeutet, erhalten worden ist.

5. Injektionsspritze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente der Verklebung das Reaktionsprodukt von Pentaerythritol und Propylenoxyd ist.

6. Injektionsspritze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente der Verklebung das Kondensationsprodukt vonÄthylendiamin und Propylenoxyd ist.

7. Injektionsspritze nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter der Verklebung Triäthanolamin, Dimethyläthanolamin oder Äthylcyclöhexylamin ist.

8. Injektionsspritze nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklebung das Reaktionsprodukt einer Mischung ist, die im wesentlichen aus 15 Gewichtsteilen verzweigtem Polyol, 8,5 bis 16 Gewichtsteilen Polyisocyanat und 1,0 bis 0,4 Gewichtsteilen Härter besteht.

9. Verfahren zur Herstellung einer durch Hitze sterilisierbaren Injektionsspritze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkanüle in einen verjüngten engen Kanal am Austrittsende des Glaszylinders eingesetzt wird, eine Kleberzusammensetzung mit der Metallkanüle und dem engen Kanal des Glaszylinders in Kontakt gebracht wird, wobei die Klebstoffzusammensetzung im wesentlichen aus einem verzweigten Polyol eines Molekulargewichtes von etwa 400 bis 700, einem organischen Polyisocyanat und einem in zur vollständigen Umsetzung der verfügbaren Isocyanatgruppen ausreichenden Menge vorhandenen Härter, nämlich einer organischen Stickstoffverbindung mit mindestens einem aktiven Wasserstoffatom pro Molekül, besteht, und danach zur Aushärtung der Kleberzusammensetzung erhitzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffzusammensetzung durch Vermischen von 15 Gewichtsteilen des verzweigten Polyols, 8,5 bis 16 Gewichtsteilen des organischen Polyisocyanats und 0,4 bis 1,5 Gewich tsteilen Härters hergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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