JP2006520703A - 蓋シートをヒートシールする装置及び方法 - Google Patents

Abstract

ベースに蓋シートをヒートシールするための装置及び方法であって、装置は蓋シートをベースの封着面上に押し付けるためのプレスを備え、プレスは比較的可撓性のある面板を有し、そして装置は、更に面板により蓋シートに圧力を加えるためのシステムを備え、面板は蓋シート及びベースの封着面の下側輪郭と一致するように撓む。

Description

本発明は、蓋シートをベースにヒートシールする装置及び方法に関し、特にヒートシール作業中に蓋シートをベースに対して押し付けることが必要な装置及び方法に関する。

薬品包装を統制している諸規制は、包装用に使用し得る材料について厳しい規制を課している。薬品内に移転可能であり、従って患者の体内に移転可能であるいかなる化学薬品も包装材料内にないことを保証するため、薬品と接触する可能性のあるいかなる材料も追跡可能な製造ルートを持たねばならない。

従って、ある比率の揮発性成分を組成内に含むことの多い通常の接着剤の使用は制限される。これにより、封着を形成するために境界面を満たすように実質的に純粋の単一構成材料を熔融して封着を形成するヒートシール技法の使用が推進された。

包装自体が適切な温度で熔融する材料から作られたときは、封着すべき境界面に、閉鎖された包装を封着するに十分な熱と圧力とを加えることができる。包装材料が十分な低温で熔融しない材料で作られた場合は、封着する境界面に適切な材料の追加層を導入する必要がある。これは、包装が、酸素、二酸化炭素又は水蒸気のような気体の侵入に対して高度の保護を提供することを要求された場合である。ヒートシールに適した材料は、全てがある程度の気体浸透性を持つ。そこで、これらの用途については、十分な遮蔽特性を達成するために高い融点を有するポリマ又は金属さえも使用することが必要なことがある。

これのよい例は、ある種の薬品の１回分包装用のアルミニウム積層箔の使用である。典型的に厚さが０．０１ｍｍから０．１０ｍｍの範囲のアルミニウム層は、ピンホールなしの、全ての気体に対する優秀なバリヤを提供する。金属層は、しなやかさ及びインキの乗り又はヒートシール可能な表面のような機能を加えるために種々のポリマ層と積層される。一般の様式はブリスター包装であり、これは積層の内の一つの層がこれに形成されたポケットのアレイを有し、各ポケットを、分離したポケットとして封着するために、ポケットの開口側のある面に平らな蓋シートが接合される。

この封着過程は、両方の面を一緒に高温ローラーに押し付けることにより、或いは高温プラテンプレスの使用により達成される。プラテン方式が使用される場合は、封着層が互いに熔融するまで、封着を必要とする区域が２個の高温平面の間で押される。次いで、圧力と熱とが除かれ、継ぎ目の冷却により封着部が固化され永久継ぎ目が作られる。

この方法は、多くの用途に対して十分である。しかし、良好な封着を得るためには、封着用材料が封着全面積にわたって一緒に熔融することが重要である。部分的な封着しかできなかった場合は、層間に、気体の拡散に十分であって包装内容物を劣化させる狭い間隙が存在し得る。積層材料は、典型的に０．１ｍｍ以下の厚さであるため、面の種々の部分における強固なプラテン面との間の間隙のいかなる変動も、種々の点における圧力の大きい変化を生ずる可能性がある。極端な場合、ある区域の圧力がゼロとなり、この区域においては接合が作られないことが有り得る。

封着過程中に封着部内の材料の流れを生じ、プラテン又は包装材料の平面から外れた凹凸による小さい不規則部を満たすように、より厚いポリマ材料を使うことができる。しかし、最高の完全な包装の要求のための、不浸透層の間を封着するポリマの厚さの増加は、封着面に沿って封着材料を通る気体のより高度の拡散の問題を導く。

不浸透層の間に、できるだけ薄い封着層を有することが好ましい。

通常のプラテン又は回転式ヒートシール装置を使用した場合、封着の品質は、信頼できる封着を確保するために、ポケットを囲むできるだけ大きい面積を許すことが必要であるようなものである。このときは、包装の大きさを受け入れ難く増加することなしに、錠剤又はカプセルに対して５ｍｍから１０ｍｍの封着長さを使用することができる。

しかし、ドライ・パウダー・インハラー（ＤＰＩ；ｄｒｙ ｐｏｗｄｅｒ ｉｎｈａｌｅｒ）のための１回分包装に対するより近年の要求は、単位投薬量が極めて少量なこと、例えば１０ｍｇであることである。この場合は、多数回投薬用の小さい携帯式ディスペンサーが要求されることがある。ある種のＤＰＩは大きな容器に薬品を貯蔵する。しかし、大きい容器を水蒸気の浸入から保護しかつ単位投薬量を正確に計量することは困難である。これを克服するために、単位投薬量が予め計量された薬品を個々のポケット内に提供し、その複数をＤＰＩ内に装填するＤＰＩが開発された。このＤＰＩに対しては、包装の全体の大きさを受入れ可能にするために封着面積を最小に減らすことが不可欠となる。更に、ＤＰＩ内の薬品は、包装内に浸入する水蒸気に極めて敏感な微細粉末の形である。従って、封着部分にわたる全ての点における封着用の圧力及び温度を正確に管理する能力が極めて重要である。

本発明の目的は、ヒートシール用の改良された装置及び方法を提供することである。

課題を顔決するための手段

本発明により、ベースに蓋シートをヒートシールする方法が提供され、この方法は、
ベースの封着面に対して蓋シートを位置決めし、
蓋シートに隣接して比較的可撓性のある面板を提供し、そして
面板が蓋シート及びベースの封着面の下側の輪郭と一致するように撓むような面板により蓋シートに圧力を加える
ことを含む。

本発明により、蓋シートをベースにヒートシールための装置が提供され、この装置は、
ベースの封着面上に蓋シートを圧迫するためのプラテンプレス
を備え、
プラテンプレスは比較的可撓性のある面板を備え、更に装置は面板により蓋シートに圧力を加えるためのシステムを備え、面板は蓋シート及びベースの封着面の下側輪郭と一致するように撓む。

この方法において、ベースの封着面が完全な平面でない場合でも、蓋シートをベースの封着面に対して密に保持することができる。包装用材料にいかなる変形も要求することなく、封着面全体にわたって一様かつ管理された圧力を適用することが可能となる。従って、極く薄いヒートシール層の使用を容易にし、一方、水分の浸入を減らす利点を持つ。

清浄度及び材料の汚染を規制値内に維持しつつ種々の加熱方法及び加圧方法を使い得るように、面板が蓋シートとベースとをプレスのその他の部分から隔離する。面板は自己支持部材として形成されるので、その背面に圧力を提供するための適宜適切な手段を使用することができる。

そこで、本発明は、薬品用包装における高性能の水蒸気バリヤの形成にかなり有利なプ
ラテンヒートシールの方法を提供する。これにより、封着面の温度を急速に所要の封着温度に上昇させ次いで封着層の硬化温度以下に冷却すると同時に、封着すべき面の全ての部分にわたって一様な圧力を加えることができる。

封着面の反対側のベースの背面を支持するために、支持板を設けることが好ましい。

この方法で、面板からの圧力の増加を許すように追加の支持を与えることができる。これは、一般に平らな頂部層を有し１個又は複数個のポケットが頂部層の下で伸びているブリスター包装の場合に特に有利である。この場合、ポケットの周りでポケット間の位置において頂部層を下方から支持するようにベースを設けることができる。

面板は、蓋シートを押すために第１の面のある可撓性部材を備えることが好ましく、可撓性部材の第２の面に加圧流体を選択的に提供するためのシステムが配列される。第２の面は第１の面の反対側にある。

そこで、加圧流体は可撓性部材を撓ませて蓋シートに圧力を加えることができる。

これは、封着すべき全ての面に一様な圧力が加えられることを確保する特に効率的な方法である。

流体は２ｂａｒから２００ｂａｒの範囲に加圧されることが好ましい。

実際の圧力は、可撓性部材の材料特性及び厚さに従って決めることができる。実際の圧力は、蓋シート、ヒートシール材料、及びベース包装の表面の輪郭の特性に従って選ぶこともできる。

プラテンプレスは、第２の面とともに、加圧流体を受け入れる室を定める壁を更に持つことが好ましい。

この方法で、可撓性部材は流体により直接撓ませられる。これは、例えば可撓性部材の後方の可撓性の密閉室を使用することによる間接的な圧力を提供することも可能である。しかし、室の部分を形成している可撓性部材自体により良好な性能を達成することができる。

加圧流体は、ヒートシールを達成するに適した高温で提供されることが好ましい。

赤外線ヒーターのような別のヒーターを使用することができるが、可撓性部材と蓋シートとの直接接触及び加圧流体の接近が、封着境界面を加熱するための流体の使用を特に効率的にする。

面板は、蓋シートへの圧力を維持しつつ急速に加熱され次いで冷却されることが好ましい。

この方法で面板を急速に加熱し冷却することにより、蓋シートとベースとにより形成される包装体内に収容された材料を過度に加熱することなしに良好なヒートシールを達成することが可能である。これは、温度に敏感なある種の医薬品又は薬物の場合に特に有利である。

封着境界面を加熱するために加圧流体が使用される場合は、蓋シートへの圧力を維持しつつ面板を急速に加熱し次いで冷却するように、加圧流体を高温流体から低温流体に切り
替えることができる。

関連して、室に少なくも１個の入口と少なくも１個の出口とを設けこの入口を通って流体を押し込み、出口を通って流体を押し出すことができる。

封着するために可撓性の膜と蓋シートとを加熱するように入口に高温流体を送り込み次いで出口を通して高温流体を押し出し、これにより可撓性部材と蓋シートとを冷却するようにシステムを配列することができる。

この方法で、ベース包装体のその他の部分及び収容されている物質を過度に加熱することなく所要の封着を形成するように、封着境界面を、容易かつ効率的に急速に加熱し次いで冷却することができる。

加圧流体は比較的薄くかつ可撓性の面板の使用により蓋シートのごく近くにあることが要求されるので、同じ流体による封着境界面の温度の監理が特に効率的かつ有利である。

システムは７５℃から３００℃の範囲の高温流体を提供することが好ましい。

システムは０℃から３０℃の範囲の低温流体を提供することが好ましい。

温度の正確な選択は、封着層の材料特性及び可撓性の面板、蓋シート及びベースのような構成要素の熱伝導率及び比熱容量に従って変動するであろう。温度は、封着された蓋シート／ベースの配列が高温にないどのような臨界性を有するか（ｈｏｗ ｃｒｉｔｉｃａｌ）にも依存するであろう。ある用途においては、かなりの時間、高温にある配列を持つことを受け入れることができる。

面板はステンレス鋼であることが好ましい。

この材料は清浄性に関して非常に有利でありかつ耐食性である。これは良好な弾性特性を有し、適切な圧力により、封着境界面の輪郭と一致するように弾性変形し、所要変形量は０．５％より小さく、かつ再使用のために実質的にその最初の状態に容易に戻るであろう。

面板は、０．０１ｍｍから０．５ｍｍの範囲の厚さを有することが好ましい。より好ましくは厚さは０．０３ｍｍから０．１ｍｍである。

この厚さのため、板は、要求に応じて弾性変形でき、かつ熱を効率的に伝える。

選定される実際の厚さは、面板の材料特性及び弾性変形に要するその大きさに依存する。

面板における歪は０．５％を越すような量で変形するために、封着面が面板に要求される面の輪郭を有する場合は、ステンレス鋼は、圧力が除去さたときにその最初の形に戻らないであろうため、ステンレス鋼の使用をできなくすることがある。

しかし、この状況においては、その他の材料を使うことができる。ただし、これらは材料の適合性の点から好ましくない。

０．３％から１．０％の範囲の歪が必要な面に対しては、ベリリウム銅、或いは液体金属合金の名称で市販されているようなアモルファス金属又はスーパープラスチック又はＮ
ｉｔｉｎｏｌのような形状記憶金属を使うことができる。

蓋シートを、少なくも１個のポケットを有するベースに封着すべき場合は、面板のポケット内への変形を少なくも減らすために、面板を、少なくも１個のポケットと向かい合った区域において補強することが好ましい。

これにより、ポケットを横切る蓋シートの区域に対するいかなる損傷の危険もなく、ポケットの周りの封着区域に追加のより効果的な圧力を加えることができる。

面板は、封着側が凹んだドーム状に予備成型することにより補強されることが好ましい。

この方法で、蓋シートがポケットを横切る区域においては、蓋シートには圧力が加わらない。面板は適切な区域を厚くすることにより補強することができる。しかし、ドームの使用は追加の材料を必要とせずかつ製造をより簡単にする。

装置は、面板とベースの封着面との角度方向の不整合を補償するように配列される。ベースの封着面は、例えばその反対側の背面が平行でないために装置に対して一般に傾き又は角度が付けられることがある。かかる不整合を補償するように十分に撓み得る可撓性の面板を提供することが可能である。しかし、可撓性の面板が弾性変形量を最小にするために、プレス及びプラテンの一方又は双方を、ベースの封着面と可撓性の面板とが自己整合するように自由に動けることが更に好ましい。

そこで、封着境界面の温度を所要の封着温度に急速に上昇させ次いで封着層が硬化する温度以下に冷却する間、封着されない区域にはいかなる圧力も加えることなしに面の封着すべき区域の全ての部分に一様な圧力を加えるための配列を提供することができる。

本発明は、付属図面を参照し、例示のみの方法で与えられた以下の説明からより明確に理解されるであろう。

本発明は、好ましい実施例においては、包装体ベースに蓋材料をヒートシールするためにステンレス鋼の薄シートを使用し、シートの一方の面上の温度制御された加圧流体からシートの他方の面上の蓋材料の頂部面に熱と圧力とを伝える。これは図１に示され、図１は、薬品の単位投与分７を収容するために、内部にポケット８が適切に形成された包装体ベース１を示す。ポケット８の開口区域はアルミニウムのような不浸透性材料の層３とヒートシール層２とよりなる蓋シートで封着される。包装体１に蓋３をヒートシールするために、プラテンプレス６は、流体５の層によりこれから分離されたステンレス鋼の面板４を持つ。プレスは壁６ａを備え、これは面板４とともに流体５用の室を形成する。プレスは、面板４が蓋箔３の外側の面９と接触するように下げられる。プラテンプレス６と包装体ベース１とが静止状態に保持されている状態で、流体５がポンプ１１により加圧され、面板４が蓋箔３の頂部の面９に押し付けられる。包装体ベース１は包装体ベース１の背面１２に当たる下方支持板１０により定位置に確実に保持される。

封着すべき面１３が完全に平坦であれば、この面の全体にわたって一様な圧力が発生する。面１３が平坦でなくかつ加えられた圧力下で変形しないであろう十分な剛性のものである場合は、面上に均一な圧力を発生させるためには、面板４は、面１３の表面形状に追従するように変形しなければならない。従って、面板４が頂部の面１３及び蓋箔３の有り得る最悪の不規則な面に対して座るように変形できるように、面板４の厚さと流体の圧力とを選ぶことが必要である。更に、面板４の繰返し再使用を許すために、いかなる変形も
面板４の弾性変形により達成されることが好ましい。

これらの要求を達成するために、板面の材料は、０．０１ｍｍから０．１ｍｍの範囲の厚さを有するシート材料から形成されることが好ましい。

典型的に、２ｂａｒから２０ｂａｒの範囲の圧力が好ましく、より高い圧力はより厚い面板材料とともに使用される。

一例として、面１３が名目上は平坦であるが、面上の幾つかの場所に浅い凹所を有する場合を考える。面板４の最も面倒な凹みの形式は直径対深さの比が大きいものである。面板４の厚さ及び適切な圧力を解析的に見積もるために、凹所の縁の周りでクランプされた薄板として面板４を解析することができる。

次式を使用して、パラメーター間の近似的な見積もりを得ることができる。

ｈ＝Ｐｒ^４／ｋＤ
ここに
ｈ：凹所中心における変形の深さ（ｍ）
Ｐ：流体圧力（Ｐａ）
ｒ：凹所の半径（ｍ）
ｋ：縁の拘束定数
Ｄ：面板の撓み剛性（Ｎｍ）
ｋの値は、縁が単純支持されているか（ｋ＝１２）、又は完全にクランプされているか（ｋ＝６４）に依存する。

５０μｍ厚のステンレス鋼の面板が１ｍｍ半径で単純支持されているとすると、１０ｂａｒの圧力の適用が面板４を１００μｍまでの深さの凹所に追従するように撓ませる。実際は、いかなる凹所の縁も単純支持と完全保持との間にあるであろう。

しかし、図１の配列によれば、面板４は、圧力が加えられたときポケット区域上で内向きに曲がるであろう。変形が蓋箔３を破損させるには十分でないように面板４を十分な厚さに作ることが可能である。しかし、これは、封着区域における面の高さの変動に追従する能力を小さくするであろう。従って、面板４は、ポケット内への曲がりを防ぐために補強されたポケット上方の区域を有することが好ましい。これは、この区域の上方に封着を形成する必要がないため可能である。これを達成できる方法は以下を含む。即ち
−ポケット上方で面板材料を厚くする
−ポケット上方で面板に凹のドーム状凹所を形成する
図２は、面板４’がポケット８の上方でドーム１４にされた例を示す。面板４’は、ポケット８の上方区域でドーム１４を形成するように塑性変形されている。ドームはその表面上の平衡力に対して大きい剛性を有し、従ってその上方の流体が加圧されたとき、その形状を維持するであろう。

この方法が使用される場合、圧力は、これが、ドーム１４を座屈させて凸状に急変させる値より下に保つことが必要である。これは薄壁シェル構造の安定に関する理論を使用して計算できるが、実験的に決定されることが好ましい。

両方法ともポケットの縁の周りの圧力が、面のその他の部分と比較して増加されるであろうという追加の利点を持つ。圧力が加えられたときでも面板４が実質的に平坦のままであるように面板４がポケット上方で厚くされている場合、補強区域がある距離だけ面と重なるとすれば、この区域における圧力は適用された圧力と比較して次式で与えられる。

Ｐ_ｅｄｇｅ／Ｐ_{ｆｌｉｕｄ}＝１＋Ａ／ｗｌ
ここに
Ｐ_ｅｄｇｅ ：ポケット周囲の周りに加えられる圧力（Ｐａ）
Ｐ_{ｆｌｕｉｄ} ：流体圧力（Ｐａ）
Ａ ：ポケットの面積（ｍ^２）
ｌ ：ポケットの周囲長さ（ｍ）
ｗ ：重なりの長さ（ｍ）
これが、良好な封着が各ポケットの周りに確実に形成されることを助ける。

これらの配列は、面板が小さい大きさのうねりを有する面に均一な圧力を加えることを可能にする。

封着すべき面の平面は、面板４の平面と完全には平行でないことがある。面板４が面の波形に応答して伸長することだけが要求されるように、いかなる角度の非整合も許すための手段が提供されることが好ましい。

これを達成するために種々の方法を使うことができる。

−面板をベローズで支持する
−角度の非整合の測定値に応答して一方の面の角度を能動的に制御する
−プラテン後方にコンプライアンス部材を導入する
−平坦な作動区域を任意の方向で定められた角度まで傾け得るコンプライアンス支持
形式を面板内に組み込む。かかる形式の一例はベローズ４ａ又は作動区域の周りの
板の包旋形の環状部分である（図６参照）。

上述の方法は、実際ヒートシール面上の正確な均一圧力を達成する手段を提供する。しかし、形成するために接合部を十分に熔融させるために、封着境界面を加熱することがなお必要である。

これは、封着の形成に要する温度より高温に維持されるプレスの使用により達成される。プレスが蓋の頂部の面に押し付けられたとき、プレスから包装材料に熱が流れる。

境界面が希望温度に達するに十分な時間の後、プレスが外され、そして包装体は空気への自然対流により、又は第２の低温プレスへの伝導により冷却される。

この過程は、境界面が熱によりまだ軟化している間に圧力が除去されることにより不完全な封着を形成する可能性がかなり大きい。加えて、包装体の熱質量が大きくかつ熱伝導率が大きい場合は、幾分かの熱がポケット内に薬品に到達しこれを劣化させる可能性がある。好ましい方法は、境界領域を能動的に加熱し次いで一定圧力を加えている間にできるだけ急速に冷却する。

この方法で、薬品に対する熱攻撃を最小としかつヒートシールは圧力の除去より前に冷却される。

圧力流体を背後にした薄い面板の配列は、圧力下におけるこの急速な加熱及び冷却の達成に理想的に適している。

面板を加熱し冷却するための一つの配列は、加熱用及び冷却用の手段と良好な熱接触状態にある背板６である。

この方法においては、正確な温度管理用の簡単な手段を提供するように背板６上に置かれた電気ヒーターを使用することができる。同様に、面板を冷却するために、冷却を必要とするとき冷水が流れ得る水通路を背板６に置くことができる。

かかる方法が使用された場合は、最小の温度差で封着層に熱が流れ又は封着層から流れるように、加圧用流体の熱伝導率の高いことが重要である。

不都合なことに、大多数の液体は０．５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有し、この値は多くの固体金属（ステンレス鋼で約１１Ｗ／ｍＫ又はアルミニウムで約２３５Ｗ／ｍＫ）と比較してよくない。

高い熱伝導率を有する有り得る液体は水銀であり熱伝導率８Ｗ／ｍＫを有するが、その毒性が本用途における使用には不適である。このため、好ましい物質は、プラテンの作動温度より低い典型的に４０℃から１００℃の範囲の低い熔融点を有するＣｅｒｒｏ^ＴＭ合金の一つである。Ｃｅｒｒｏ^ＴＭ合金は、特定に要求に対して最適化された比率を有するビスマス、鉛錫カドミウム及びインヂウムの合金である。

好ましいＣｅｒｒｏ合金の例はＨｏｙｔ Ｄａｒａｃｈｅｍより供給されるＣｅｒｒｏｌｏｗであり、これは熔融点が４７℃、そして熱伝導率は水より１０倍以上よい。

かかる方法の一例が図６に示される。この例においては、加圧用流体５”は、面板４”の背後の密閉された容積を完全に占める。面板４”が封着すべき面と接触してないときは、流体は大気圧にある。しかし、面板４”が封着すべき面に押し付けられたときは、面板４”はその背後の流体に対して押されるであろう。流体はほとんど非圧縮性であるため、流体を圧縮するように作用している力と平衡をとるために流体を圧縮するにはごく僅かの移動しか必要でない。

この方法で、ポンプの必要なしに流体の圧力を作ることができる。

或いは、流体は、図１のピストンポンプ１１のような外部ポンプを使用して加圧することができる。これは、流体の圧力の制御を、面板を包装体に押し付けて保持しているクランプ力から分離する。

コンプライアンス膜又はフロッピー膜の一方の面を加圧するために圧縮空気を使用し、他方の面が流体と接触している別形式の流体加圧を使うこともできる。

圧力を作るためにごく小さい動きしか必要ないため、面板と背板との間の流体の層を小さくでき、典型的には０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲とすることでができる。従って、背板の加熱及び冷却は液体を介して面板から封着面に効率的に結合されるであろう。

或いは、運転の温度及び圧力において沸騰しないであろう流体を予熱して面板４の背後上で流すとすれば、これを加圧用流体として使うことができる。高温流体の流れが熱エネルギーを迅速かつ効率的に導く。薄いステンレス鋼の面板４への流体の密接な接触及び蓋に対するその加圧された直接接触が、封着が形成されるであろう境界領域への熱の優れた移動を提供し、一方では加熱すべき熱質量を最小にする。

境界面が希望温度に達すると、高温流体の流れが低温流体の流れに切り替えられ、包装体から急速に熱を奪う。従って、加熱及び冷却のサイクルを通して、封着すべき面にわたって一様な圧力を維持することができる。

典型的な封着温度は７５℃から１５０℃の間の範囲である。高温流体温度は１００℃から２５０℃の範囲が適し、低温流体温度は０℃から３０℃の範囲が適している。

従って、高温かつ低圧の条件を適用するならば、加熱位相中、水は一部液体でありかつ一部蒸気、即ち水蒸気であり、ある条件下では水蒸気の使用は純流体よりもなお効率的になし得るため、ある場合においては、加熱及び冷却の双方に水を使用することができて好ましい。

図３は、かかる封着システムの図式的断面を示す。この配列においては、封着すべき包装体２１は、封着すべき面がその面積全体にわたってしっかりと支持されるように封着用プレスプラテン２８の支持板２３上に置かれる。次いで、プレスプラテン２８及び支持板２３は、面板２５が、包装体のベース２１に封着すべき蓋２４の上側の面と接触するように動かされる。面板２５は、いかなる力もポケットに加わらないようにするために、包装体のポケット２２の上方にドーム状の区域を持つ。次いで、面板２５の背後の流体がポンプ３４により加圧され、希望の圧力で面板２６を包装体に対して押し付ける。この間、容器３１内の流体は、ヒーター３２により封着の達成に必要な温度に維持される。切替弁２９ａ及び２９ｂが、プラテン流体回路を高温容器に連結するように設定され、そして循環ポンプ３０ａが作動される。これにより、高温の流体がプレス２８を通って流れ、封着すべき区域を急速加熱する。この間、容器３３内の流体は、熱交換器３５により監理された低温に保持される。封着が形成され、それが、例えば時間により又は面板２５の温度のような関連パラメーターの測定により判定されると、切替弁２９ａ及び２９ｂが作動されて、プラテン流体を低温容器３３に連結する。次いで循環用ポンプ３０ｂが作動され低温流体をプレスに圧送する。熱容量、流体の体積、及びその流量の適切な設計により、封着すべき区域の非常に急速な加熱及び冷却が可能となるであろう。封着された区域が冷却されると、流れが終了し、ポンプ３４は停止され圧力が除去される。次いで、完全に封着が形成された包装体を取り出すことができる。この方法は、封着すべき区域の全体が同時に作動するため、サイクルタイムを非常に速くする。

室の中央に入口が設けられ、そして周囲に複数の出口又は１個の環状出口が設けられることが好ましい。これにより、面板及び封着境界面の温度を急速かつ一様に変化させることができる。入口／出口の配置を反対にし得ることは勿論である。

これは、包装体の熱質量が大きくかつ熱伝導率が高い場合に特に有利である。かかる場合のサイクルタイムは、通常の装置においては極めて遅く、運転の経済性に悪影響を与えている。

高温流体と低温流体との切替えがプラテンプレスの急速な加熱及び冷却を達成する唯一の方法でないことは明らかである。他の方法の例は以下を含むことができる。

−冷却用として水又は強制空気の使用が後続する面板又はプラテンプレスを直接加熱
する電気ヒーターの使用。これは、高温の流体を扱い得るポンプの必要性を回避す
る。

−直接封着される区域の周りの包装の非接触加熱。これは、導電性材料の誘導加熱又
は絶縁体の誘電加熱の使用を含む。これは、プラテン流体回路の設計を、圧力を提
供しかつ冷却し次いで更に加熱するように単純にすることができる。

−圧力を一様に分布させるために十分な弾性を有し、かつ特に直接式電気加熱及び間
接式空気冷却又は水冷却と結合したとき、より単純な構成を提供し得る高度なコン
プライアンス固体材料による流体の置換
ヒートシール接合がその封着作業温度においても相当な接着を維持している場合は、別個の加熱及び冷却用のプラテンを使用すること及び封着の直後に包装体を高温ステーションから低温ステーションに物理的に動かすことが受け入れられる。

封着作業の熱がポケット内の薬品に達する時間と比べてより短い移動時間を提供すれば、これが単純かつ効率的な方法を提供する。

典型的に、移動は、０．５ｓから５．０ｓ内で完了すべきである。

この方法においては、高温プラテンは、例えば電気抵抗ヒーター及びプロセス温度制御器の連続使用により一定温度に維持することができ、そして低温板も、プラテンに供給される前に冷却器を通って循環している水を有するウオータージャケットの使用により設定温度に維持される。

本発明の利点は、ＤＰＩに使用される医薬品の多数の単位投与分の包装の高度の完全性保護を提供することを目的とした包装体の特定の設計を参照して更に説明されるであろう。図４（ａ）及び（ｂ）は、この形式の包装体の一例を示す。包装体は、外径４３と内径４４とを有する一様な厚さの材料の実質的に環状体の本体４１を持つ。本体４１はその厚さを真っすぐ抜ける穴を有し、この中にカップ状の容器４５が適合する。穴４２及びカップ４５は、規則的な円形アレイに配列することができる。適宜の数の穴４２又は別の配列の穴４２を有する設計を使用することができ、一例は、外径が６０ｍｍから７０ｍｍの間の円盤であり、かつ３０個の個々の投与量の薬品を入れるために３０個の穴を持っている。

カップの閉鎖端部を有する本体の側面は、本体４１の全面積にわたり蓋４７をヒートシールすることにより封着することができる。次いで、カップ４５が薬品４６で満たされ、本体４１の他方の側面上に蓋４８が封着され、個々に封着された単位投与分を形成する。本体４１及び蓋４７、４８の双方とも、外部環境から薬品を保護するであろう材料より作られることが好ましい。実際、ＤＰＩ用に対しては、水蒸気からの保護が最も重要である。そこで、材料は水蒸気輸送率（ＷＶＴＲ）の低いことが要求される。金属は、水蒸気に対してほとんど完全なバリヤを提供する。従って、一つの方法は、本体４１をアルミニウムで形成し、そして頂部蓋４７と底部蓋４８のアルミニウム箔を使用することである。この場合、単位薬品の取出しは、個々のカップ上の箔を破き又は剥ぎ取ることにより行うことができる。認め得るバリヤ特性を有するその他の材料を使用し得ることは明らかである。

アルミニウム本体へのアルミニウム箔のヒートシールには、容認し得る温度で熔融する中間材料の使用が必要である。薬品産業においてこの目的で使用されるある範囲の材料がある。エチレン／メタクリル酸コポリマーは、アルミニウムとアルミニウムとの接合に特に適しているが、その他の材料も適している。ヒートシール材料は、蓋箔、本体或いは両者に適合することができ、適切な温度に加熱されかつ一緒に押されたとき、両方の金属要素間の空間を完全に満たし両面をうまく接着する。しかし、かかるヒートシール材料は水蒸気の真の不透過性ではなく、水蒸気が薬品に到達する道筋を作る。

図５は、環状体を通りカップの縁から外径に至る拡大断面図を示す。本体５１及び２個のアルミニウム箔５２と５３は、水蒸気を全く浸透させない。しかし、ヒートシール層５４と５５とが、外部雰囲気５９から薬品５７に伸びる。もし空気５９内の湿度が薬品５７の湿度より大きい場合は、水蒸気５６はヒートシール層を通して拡散し薬品に達することができる。これを最小にするために、ヒートシール層は、包装全体の大きさ内に受け入れ
可能である限りできるだけ薄く作るべきである。

しかし、アルミニウム本体５１は強固な部材であり、封着圧力が強固な板又はローラーにより与えられた場合は、より低圧の場所にヒートシール層の厚さより大きい高さの変動が生じ、不完全な封着を生ずる可能性がある。更に、アルミニウムの熱伝導率は高く、このため、いかなる熱も本体５１に達してほとんど直ちに本体全体に拡散するであろう。そこで、本体５１の全部が、ヒートシール層５５と本体５１との間の境界の温度に加熱されるであろう。

カップ５８が熱伝導率の低いもので作られた場合は、薬品は、短時間は本体温度から保護されるであろう。しかし、本体温度が長い間高温のままである場合は、薬品もこの温度に加熱されるであろう。

従って、優れた水蒸気バリヤを提供し薬品が受け入れ難い温度に加熱されることを避けるように非常に薄いヒートシール材料層の使用を可能とするために、本発明は、封着すべき区域のみを押すコンプライアントなプレスの使用、及び包装体に熱を急速に導きかつ取り除くための手段の使用を許す。

前述の過程は、これを達成する一手段を提供する。これは、薬品と接触する可能性のある材料又は包装の点で製薬産業の要求と一致する。

極端な場合、ヒートシール層の厚さは２個のアルミニウム面の表面の粗さを満たすに十分なだけしか必要ない。従って、１μｍから１００μｍの範囲の厚さを有するヒートシール層を使うことができる。この方法において信じられる最大の変動を満たすために、封着圧力下で流れるより厚い層を使うことができる。

厚いアルミニウム本体の極端に高い熱伝導率により、速いサイクルタイムに必要な高速の加熱及び冷却の場合でも封着面の全ての部分が同じ温度に達するであろうことが保証される。これは、面の全ての点において良好な接合が形成され有利である。

薄いステンレス鋼の面板の使用により、使用される包装体の本体の平坦度に対する現実的な仕様が可能となる。例えば、一製造方法により、穴間の高さを穴の縁の高さより０．０５ｍｍまで低くすることができる。例えば、穴間に２．０ｍｍから３．０ｍｍの間の距離を許した場合、強固な頂部板は、ヒートシール層が０．０５ｍｍ厚さ以上でない限り穴間にはいかなる圧力も加えないであろう。しかし。流体圧力によって蓋箔に押し付けられた０．０５ｍｍ厚のステンレス鋼面板は、いかなる厚さのヒートシール層でも全区域にわたって圧力を生ずるであろう。これにより、０．００３ｍｍから０．０３０ｍｍの範囲の厚さ範囲のヒートシール層の使用ができ、より厚い層と比較し水蒸気バリヤ性能における相当な利益を提供する。

アルミニウム本体５１の高い熱伝導率により、熱は、確実に本体の厚さを急速に横切る。これは、封着している箔を通して円盤に熱を加える場合には、本体の封着面が希望の封着温度に達する速度を下げるため不利益である。しかし、本体の反対側の面を通して加えられたいかなる熱も封着面に達し得るため有利である。

最も速い加熱及び冷却を達成するために、図２の上方の面に示された作動プタテンは、円盤の両側に同時に熱を加え、加熱及び冷却の時間をほほんど半分にすることできる。

この方法において、同じ装置で本体のどちら側も封着することができ、更に同時に両側を箔で封着するさえできる。

これは、本発明により有利とされた包装体設計の一例であるが、本発明は、急速な加熱及び冷却サイクル中、連続して一様な圧力を加えるように有利ないかなる包装体設計にも適用することができる。

本発明の一実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。 本発明の別の実施例を示す。 蓋シートをベースに封着するに本発明が特に有用なパックを示す。 図４（ａ）及び（ｂ）を通る部分的断面を示す。 本発明の別の実施例を示す。

Claims (26)

1. ベースに蓋シートをヒートシールする装置であって、
   蓋シートをベースの封着面上に押し付けるためのプレス
   を備え、
   このプレスは比較的可撓性のある面板を備え、そして
   装置は更に面板により蓋シートに圧力を加えるためのシステムを備え、面板が蓋シート及びベースの封着面の下側輪郭と一致するように撓む
   装置。
2. 封着面とは反対側のベースの背面を支持するための支持板
   を更に備えた請求項１による装置。
3. 面板が、蓋シートを押すための第１の面のある可撓性の膜よりなり、システムが可撓性の膜の第２の面に加圧流体を選択的に提供するように配列され、第２の面が前記第１の面と反対側にある請求項１又は２による装置。
4. 流体が２ｂａｒから２００ｂａｒの範囲に加圧される請求項３による装置。
5. プレスが、加圧流体を受け入れるための室を、第２の面と共に定める壁を更に有する請求項３又は４による装置。
6. 加圧流体が、ヒートシールの達成のために適した高温にある請求項３、４又は５による装置。
7. 流体が、水銀又は低い熔融点を有するビスマス合金のような伝導率の大きい流体である請求項３、４又は５による装置。
8. 入口を経て流体を押し込みそして出口を経て流体を圧し出すことができるように、室が少なくも１個の入口及び少なくも１個の出口を有する請求項５による装置。
9. 封着するために可撓性の膜と蓋シートとを加熱するように入口に高温流体を圧送し、次いで出口を経て高温流体を外に強制するように入口に低温流体を圧送し、これにより可撓性の膜と蓋シートとを冷却するようにシステムが配列される請求項８による装置。
10. システムが１００℃から２５０℃の範囲の高温流体を提供する請求項９による装置。
11. システムが０℃から３０℃の範囲の低温流体を提供する請求項９又は１０による装置。
12. 室が完全に満たされた閉鎖容積であり、第１の面を蓋シートに押し付けることにより、この中で流体が加圧される請求項５による装置。
13. 面板がステンレス鋼である先行請求項のいずれかによる装置。
14. 面板が、０．０１ｍｍから０．５ｍｍの範囲の厚さを有する先行請求項のいずれかによる装置。
15. 面板が、０．０３ｍｍから０．１ｍｍの範囲の厚さを有する請求項１３による装置。
16. 少なくも１個のポケットを有するベースに蓋シートをヒートシールするための先行請求
    項のいずれかによる装置であって、ポケット内への面板の撓みを少なくも減らすために、面板が前記少なくも１個のポケットと向かい合って位置決めされるように区域内で補強される装置。
17. 面板が、前記区域を、封着側が凹んだドームとして予備形成することにより補強される請求項１４による装置。
18. 装置が、面板とベースの封着面との角度方向の不整合を補償するように配列される先行請求項のいずれかによる装置。
19. 蓋シートをベースにヒートシール方法であって、
    ベースの封着面に対して蓋シートを位置決めし、
    蓋シートに隣接して比較的可撓性のある面板を設け、そして
    面板が蓋シート及びベースの封着面の下側の輪郭と一致するように撓むように面板により蓋シートに圧力を加える
    ことを含む方法。
20. 面板として可撓性の膜を使用し、更に可撓性の膜を撓ませて蓋シートに圧力を加えるために可撓性の膜の背後に加圧流体を提供することを含む請求項１９による方法。
21. 蓋シートへの圧力を維持しつつ面板を急速に加熱し次いで冷却するように加圧流体を高温流体から低温流体に急速に交換する
    ことを更に含む請求項２０による方法。
22. 流体の圧力を封着圧力に維持しつつ高温流体を可撓性の膜の背後に流し、次いで蓋シート及び封着部を冷却するために、流体を、同じ圧力で予熱された流体に切り替える請求項２１による方法。
23. 蓋シートへの圧力を維持しつつ面板を急速に加熱し次いで冷却する
    ことを更に含む請求項１９又は２０による方法。
24. 面板として可撓性の膜を使用し、更に可撓性の膜の背後に流体を提供しそして可撓性の膜を蓋シートに押し付けることにより流体を加圧することを更に含む
    請求項１９による方法。
25. 面板及び蓋シートを急速冷却するために、流体が、水銀又は低い熔融点を有するビスマス合金のような伝導率の大きい流体である請求項１９、２０又は２４による装置。
26. ベースに蓋シートをヒートシールする方法であって、
    ベースの封着面に対して蓋シートを位置決めし、
    蓋シートに隣接して面板を設け、そして
    ベースに蓋シートをヒートシールするように蓋シートを加熱しかつ冷却しつつ面板により蓋シートに圧力を加える
    ことを含む方法。

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