JP2007082814A - 微少液体用バイアル - Google Patents

Abstract

【課題】 誤って転倒させても簡単には液体がこぼれず、液体が蓋等に付着して回収不能になるのを防止するとともに、微少量の液体であっても１箇所に効率的に集めて容易に貯留することができ、かつ、容易に取り出すことができる微少液体用バイアルを提供する。
【解決手段】 薬液等の液体を収容する液体収容部２と、この液体収容部２と連通するようにして上方に延出される首部３とを有し、首部３には、転倒状態において液体が流出しない表面張力を生じ得る内径に形成された針挿入管路３２が設けられ、液体収容部２には、液体を溜める略円錐状の窪みからなる円錐底面２２が形成されているとともに、その円錐底面２２の最下窪点２４が針挿入管路３２のほぼ中心線上に位置するように形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、薬液等の液体を保存するバイアルであって、特に、微少量あるいは微少残量の液体の保存および抽出に好適な微少液体用バイアルに関するものである。

従来より、化学・薬学・医学等の分野においては、薬液などの液体試料を保存するため容器としてバイアルが用いられている。このバイアルは、透明のガラス瓶等から形成されており、開口部にゴムキャップ等で蓋をするようになっている。

このようなバイアルとして、特開平９−２８６４５３号公報に記載のバイアル容器が知られている（特許文献１）。このバイアル容器は、びん容器内部との通気手段を有するプロテクター内に、天壁内面とびん口の間を密封するシール手段を嵌着し、前記プロテクターの筒部内面に、当該プロテクターの全打栓密封姿勢を維持する係止手段が設けられている。そして、前記係止手段は、上端がプロテクター筒部の内側方に向けて上向きに傾斜した屈撓変形可能な係止片によって構成されている。

特開平９−２８６４５３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明を含め、従来のバイアルにおいては、口径が大きく形成されているため倒れやすく、しかも開口部が大きくてこぼれやすい形状になっている。仮に蓋で塞いでいたとしても、誤って倒したり、持ち運ぶ際に液体が内壁面を通って瓶口部まで簡単に移動し、内壁面はもとより、内蓋や蓋と瓶口部の隙間等に付着してしまう。一旦、付着した液体は、粘性や乾いたりして再び貯留させるのが極めて難しく、実際の現場では貴重な薬液も多いことから、２，３日瓶の底に落ちてくるのを待つこともあるし、内蓋に付着して乾燥した液体は回収不能になる場合もあり、極めて不便かつ非効率的な状況にある。

また、従来のバイアルでは、液体の注入および抽出をし易くするために瓶口部ができるだけ大きく開口されており、揮発しやすい形状であるため、揮発性液体の保存には適していないという問題もある。

さらに、残量がわずかになった液体を抽出する場合、従来のバイアルの多くは底面が平坦に形成されているため、バイアルを斜めに倒して底面の隅に液体を集めてマイクロシリンジ等の針で吸い出していた。しかし、粘性の高い液体も多く、すぐには集まらないのでしばらく傾斜させて放置しておくなどして、不安定で危険であったし、仮に底面の隅に集めたとしても簡単には吸い込めず、針の先端を隅に押し付けて湾曲させねばならない。最近では針の先端が斜めにカットされた製品もあるが、この針では湾曲させても空気を吸うだけで微量な液体を取り出すことは不可能である。

このように従来のバイアルでは、様々な問題が残存しており、たとえば保存および管理の容易さの点、転倒防止の点、貯留容易の点、抽出容易の点、収納・運搬効率の点などの総合的な観点から、使い勝手がよく、微少量の液体であっても安心して保管できるような機能をバランスよく兼ね備えたバイアルが提案されていないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、誤って転倒させても簡単には液体がこぼれず、液体が蓋等に付着して回収不能になるのを防止するとともに、微少量の液体であっても１箇所に効率的に集めて容易に貯留することができ、かつ、容易に取り出すことができる微少液体用バイアルを提供することを目的としている。

本発明に係る微少液体用バイアルの特徴は、薬液等の液体を収容する液体収容部と、この液体収容部と連通するようにして上方に延出される首部とを有する微少液体用バイアルであって、前記首部には、転倒状態において液体が流出しない表面張力を生じ得る内径に形成された針挿入管路が設けられ、前記液体収容部には、液体を溜める略円錐状の窪みからなる円錐底面が形成されているとともに、その円錐底面の最下窪点が前記針挿入管路のほぼ中心線上に位置するように形成されている点にある。

また、本発明において、前記液体収容部の内壁面は、前記針挿入管路の連通口から前記円錐底面の最下窪点に至るまで凹凸のない一体的な曲面に形成されていることが好ましい。

さらに、本発明において、前記針挿入管路は、約３ｍｍ以下の内径に形成されているとともに、前記針挿入管路の挿入口から前記円錐底面の最下窪点までの距離が液体を注入あるいは抽出するためのマイクロシリンジの針の長さ以下に形成されていることが好ましい。

また、本発明において、前記液体収容部の下方側には、把持し易く縮径されたくびれ部が形成されているとともに、このくびれ部の下方にはフランジ状の転倒防止フランジ部が形成されていることが好ましい。

本発明によれば、誤って転倒させても簡単には液体がこぼれず、液体が蓋等に付着して回収不能になるのを防止するとともに、微少量の液体であっても１箇所に効率的に集めて容易に貯留することができ、かつ、容易に取り出すことができる。

以下、本発明に係る微少液体用バイアルの実施形態について図面を用いて説明する。

図１から図４に示すように、本実施形態における微少液体用バイアル１は、薬液等の液体を収容する液体収容部２と、この液体収容部２と連通するようにして上方に延出するように形成された首部３と、この首部３の上端に開口されている針挿入口３１を塞ぐ蓋部４とを有している。

図３に示すように、前記液体収容部２は、内部空間を備えた略球体状に形成されており、その内側には膨拡曲面状の内壁面２１が形成され、この内壁面２１の下方には略円錐体状の窪みからなる円錐底面２２がなだらかな連続面として一体的に形成されている。このため、収容された液体は膨拡湾曲面からなる側壁面２３をつたって留まることなく流れ落ち、円錐底面２２の最下窪点２４に導かれて一箇所に効率的に集められる。なお、前記円錐底面２２に形成された最下窪点２４は、必ずしも先鋭的な点である必要はなく、適宜、針による吸い出しが可能な限りなだらかな凹面に形成してもよい。

また、前記首部３には、注射器やマイクロシリンジ等の液体注入・抽出用の器具の針を挿入し得る針挿入管路３２が形成されている。この針挿入管路３２の内径は、液体の表面張力によって液体の流出力に対抗し得る大きさに形成されている。本実施形態では、転倒状態において液体が流出しない表面張力を生じ得る内径に形成されている。この針挿入管路３２の内径を液体の粘性に応じた表面張力に合わせて形成することにより、その液体の表面張力や後述する液体収容部２内の減圧効果によってバイアルを横に倒したり、逆さにしても液体がこぼれ落ちないように調整することが可能である。つまり、粘性の高い液体であれば、針挿入管路３２を多少大きな内径に形成してもよいが、粘性の低い液体であれば、小さな内径に形成しなければならない。

また、円錐底面２２と針挿入管路３２の位置関係を示すと、図２に示すように、前記円錐底面２２の最下窪点２４は、前記針挿入管路３２のほぼ中心線上に位置するように形成されている。そして、図５に示すように、首部３の針挿入口３１から前記最下窪点２４までの距離Ｌ１が、マイクロシリンジの針Ｈの長さＬ２以下となるように形成されている。これにより、最下窪点２４に貯留する微少残量の液体であっても確実にマイクロシリンジ等の針Ｈで吸い出すことができる。例えば、一般的なマイクロシリンジの針Ｈの長さＬ２は、約５ｃｍであるから、前記針挿入口３１と最下窪点２４との距離は５ｃｍ以下の４．７ｃｍ程度に設定すればよい。

さらに、図３に示すように、首部３に形成された針挿入管路３２はできるだけ長尺状に形成されている。これは、表面張力による液体のこぼれ防止に加えて、仮に液体が針挿入管路３２内に流出したとしても挿入口までの距離を長く設け、液体流出を防ぐ目的である。したがって、多少、勢いよく転倒させてしまったり、持ち運ぶ際に逆さにしても液体がこぼれ落ちるまでには至らない。一方、細長い首部３には、液体の種類を表示するインデックスが貼られる。このインデックスは、旗のように開いて表示されるため液体の種類などの判読に効果的である。

また、持ち運ぶ場合には、細長い首部３を２本程度の指で挟むだけで簡単に持ち運べるし、複数の微少液体用バイアル１を持ち運ぶ場合であっても、首部３の付け根と液体収容部２の膨拡部分に指をかけて把持すれば持ちやすく安定し、簡単に複数個を持ち運べる。

一方、液体収容部２の外壁下方側には、なだらかに縮径されたくびれ部５が形成されている。このくびれ部５は、微少液体用バイアル１に液体を注入・抽出する際に指で保持し易い位置および外径に形成されている。特に人差し指と中指あるいは親指を使って持ちやすく構成されている。

さらに、前記くびれ部５の下方には、外側に膨拡されたフランジ状の転倒防止フランジ部６が形成されている。この転倒防止フランジ部６は、前記くびれ部５とともに指での保持をし易くするための機能に加え、微少液体用バイアル１の重心を下方に設定する役割を有している。図６に示すように、微少液体用バイアル１を鉛直線に対して約３０°傾斜させても、その重心位置が転倒防止フランジ部６より内側に位置するように形成されている。これにより３０°以内に傾斜されても復元する。また、図１に示すように、転倒防止フランジ部６の外縁は、液体収容部２よりも外側に延出しない程度に形成されている。これは、収納箱などに仕舞う際に、できるだけ余分なスペースを取らないようにし、コンパクトに収納するためである。

蓋部４は、液体収容部２を密閉するためのものであり、首部３の針挿入口３１を覆うようにゴム材料などによって形成される。本実施形態では、液体が針挿入管路３２からこぼれ落ちないので、蓋部４の目的は、液体の流出防止ではなく、液体の揮発を遮断することと、液体収容部２内を窒素やアルゴン等の安定雰囲気に保持することにある。安定雰囲気に保持するため、蓋部４には内部の空気と窒素等とを入れ替えるための流入穴および流出穴を設けてもよい。

つぎに、本実施形態における微少液体用バイアル１の製造方法の一例について説明する。

本実施形態の微少液体用バイアル１は、ガラスや樹脂等の保存性の高い材料によって製造される。一般には透明あるいは透光性な製品として製造されるが、必要であれば着色あるいは非透光性にしてもよい。本実施形態では、ガラスを素材として製造する場合を例に説明する。

まず、首部３を形成する径および長さを備えた小径ガラス管と、液体収容部２を形成する径および長さを備えた大径ガラス管を用意し、両ガラス管を向かい合わせてそれぞれの端部を加熱する。両者が溶解したところで、両端部を当接し連結する。つづいて大径ガラス管の中間位置を軸心を中心にして回転しながら加熱すると、その加熱部分が柔らかくなり重力によって細く縮径し始め、徐々に円錐状の円錐底面２２が形成される。その後、台形ガラス管の端部を円錐底面２２方向に平坦状に押し付けて転倒防止フランジ部６を形成する。以上のような方法により、首部３、液体収容部２、くびれ部５および転倒防止フランジ部６を備えた微少液体用バイアル１が製造される。

つぎに、本実施形態における微少液体用バイアル１の使用方法について説明する。

本実施形態の微少液体用バイアル１に所望の液体を注入する場合、マイクロシリンジ等の細い針Ｈを首部３の針挿入口３１から挿入し、液体収容部２内で液体を放出する。液体収容部２内では、液体が膨拡湾曲状の内壁面２１をつたって円錐底面２２に流れ落ち、最下窪点２４を中心に一箇所に貯留される。このように液体を注入後、針挿入口３１に蓋部４を嵌めて密閉保存する。

保存あるいは実験中、仮に微少液体用バイアル１を誤って倒したとしても、通常、横になったときに液体収容部２の膨拡した側壁面２３に貯留されるだけである。また、仮に勢いよく倒れたり、持ち運びの際に逆さまにしたとしても液体の表面張力によって針挿入管路３２内に侵入することはない。しかも逆さまにした際に液体が針挿入管路３２から外に流出しないため、液体収容部２内は外部気圧に比べて減圧状態になり、より一層、液体がこぼれ落ちにくい状態に維持される。

一方、液体を取り出す場合には、マイクロシリンジ等の針Ｈを針挿入管路３２に挿入し、液体収容部２に貯留された液体を抽出すればよい。このとき、針挿入口３１から円錐底面２２の最下窪点２４までの距離Ｌ１が針Ｈの長さＬ２以下に設定されているため、最下窪点２４に貯留された微少残量の液体であっても針Ｈで吸い出すことができる。

また、図７に示すように、微少液体用バイアル１を洗浄する場合、洗浄水の蛇口７に洗浄用針８を取り付けて、この洗浄用針８を針挿入管路３２から液体収容部２内に挿入し、洗浄水を注入するだけでよい。その洗浄水を注入する洗浄圧によって洗浄水が液体収容部２から溢れ、針挿入管路３２と洗浄用針８との間を通って針挿入口３１から外へ流出する。これにより液体収容部２内がきれいに洗浄され、繰り返し使用できる。

［実験例］
つぎに、本発明に係る微少液体用バイアル１の針挿入管路３２の内径について、好適な範囲を求める実験を行った。本実験例では、異なる内径の針挿入管路３２を有する微少液体用バイアル１を製作し、この微少液体用バイアル１に粘性の異なる液体を注入して、各粘性の大小に対し、内径がどの程度の大きさであれば、液体がこぼれ落ちないかの境界値を求めた。

実験に供した微少液体用バイアル１の針挿入管路３２の内径は、それぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍである。また、液体は、水（粘性率１．００２×１０^−３Ｐａ・ｓ）、エタノール（粘性率１．２４８×１０^−３Ｐａ・ｓ）、メタノール（粘性率０．５９×１０^−３Ｐａ・ｓ）、ヘキサン（粘性率０．３１×１０^−３Ｐａ・ｓ）の４種類を準備した。なお、各液体の粘性率は２０℃における値である。

これらの液体をそれぞれ内径の異なる微少液体用バイアル１に注入し、この微少液体用バイアル１を逆さにし、各液体が針挿入管路３２内に流入するか否か、針挿入口３１から流出するか否かについて観察した。その結果を図８に示す。図７中、「○」は液体が針挿入管路３２に流入しなかった（液体収容部２内に留まり表面張力が充分確保されている）結果を示し、「△」は針挿入管路３２に流入した（液体収容部２から針挿入管路３２にわずかに流出するものがあるが針挿入口３１にまで到達はしない。但し、急激に逆さにすると多少こぼれる）結果を示し、「×」は針挿入管路３２を通過して針挿入口３１からこぼれ落ちた結果を示している。

図８に示すように、水の場合は、針挿入管路３２の内径が５ｍｍの針挿入管路３２であってもこぼれ落ちることはなかったが、他の液体はこぼれ落ちる結果となった。また、内径が４ｍｍの針挿入管路３２の場合、水は針挿入管路３２内に流入することがなかったが、他の液体はわずかに流入し、勢いよく逆さにすると少しこぼれてしまった。さらに、内径が３ｍｍ以下の針挿入管路３２の場合、いずれの液体についても針挿入管路３２内に流入することがなく、必要な表面張力が確保される好適な結果を得た。

したがって、本実験例の結果によれば、少なくとも粘性率が０．３１×１０^−３Ｐａ・ｓから１．２４８×１０^−３Ｐａ・ｓの範囲においては、針挿入管路３２の内径が４ｍｍ以下の微少液体用バイアル１であれば、こぼれ落ち防止の効果がある程度発揮されることが確認され、内径が３ｍｍ以下の場合に、より確実に液体のこぼれ落ちを防止できることがわかった。なお、発明者らの試行錯誤した経験と、一般的なマイクロシリンジの針径を考慮すると、針挿入管路３２の内径は１．０〜１．２ｍｍであれば、ほとんどの液体の貯留に対応できると考えられる。

以上のような本実施形態によれば、
１．誤って転倒させたり、持ち運ぶ際に逆さにしても液体の表面張力や液体収容部２内の減圧作用によって液体がこぼれ落ちるのを防止できる。
２．勢いよく倒したり、振られた場合には遠心力によって液体が針挿入管路３２内に流入するおそれがあるが、この場合であっても、針挿入管路３２が長尺状に形成されているため、簡単には蓋部４にまで到達せず、内蓋等に液体が付着して回収不能になるのを防止できる。
３．液体収容部２内は、首部３との連結口から最下窪点２４に至るまでなだらかで一体的な膨拡曲面を形成し、最下窪点２４以外に液体が貯留してしまう部分を形成していないため、必ず液体が最下窪点２４を中心とする円錐底面２２に集められて貯留することになるので、微少量の液体を確実に貯留し、かつ、液体の抽出が容易であるという２面的なメリットを奏する。
４．首部３の針挿入管路３２が細く限定的に形成されているため、液体の揮発を効果的に防止することができ、揮発しやすい液体から貴重な液体まで多種多様な液体を安心して保存することができる。
５．首部３は細長い外径に形成されていることから、インデックスが貼付し易く、見易いため液体の種類が間違いにくい。
６．首部３が細長く形成され、液体収容部２の下方にくびれ部５および転倒防止フランジ部６が形成されているため、指２本で摘むことができ、複数個の微少液体用バイアル１を同時に持ち運ぶことができる。
７．細長い首部３に対して膨拡された液体収容部２、さらには転倒防止フランジ部６が形成されていることによって、重心が下方に位置しており、転倒しにくい。
８．転倒防止フランジ部６は液体収容部２の最大膨拡部分とほぼ同等の大きさに形成しているため、箱等に詰める際に収納スペースを取りすぎず、しかも微少液体用バイアル１が３０°程度傾いても元の位置に復元することができる。

なお、本発明に係る微少液体用バイアル１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、針挿入管路３２の内径は、液体の粘性率の程度や周辺温度、使用状態によって適宜こぼれ落ちない表面張力を発揮し得る程度に設定することが可能である。また、首部３の長さは使用するマイクロシリンジの長さに応じて適宜設定すればよい。さらに、転倒防止フランジ部６の大きさは要求される転倒防止効果の程度に応じて適宜設定可能である。

本発明に係る微少液体用バイアルの実施形態を示す正面図である。 本実施形態における微少液体用バイアルの蓋部を外した状態を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態における微少液体用バイアルの針挿入管路の長さを説明する図である。 本実施形態における微少液体用バイアルを傾斜させた状態を示す図である。 本実施形態における微少液体用バイアルを洗浄する様子を示す図である。 本実施例における実験結果を示す表である。

符号の説明

１ 微少液体用バイアル
２ 液体収容部
３ 首部
４ 蓋部
５ くびれ部
６ 転倒防止フランジ部
７ 蛇口
８ 洗浄用針
２１ 内壁面
２２ 円錐底面
２３ 側壁面
２４ 最下窪点
３１ 針挿入口
３２ 針挿入管路
Ｈ マイクロシリンジの針
Ｌ１ 針挿入口から最下窪点までの距離
Ｌ２ マイクロシリンジの針の長さ

Claims (4)

1. 薬液等の液体を収容する液体収容部と、この液体収容部と連通するようにして上方に延出される首部とを有する微少液体用バイアルであって、
   前記首部には、転倒状態において液体が流出しない表面張力を生じ得る内径に形成された針挿入管路が設けられ、
   前記液体収容部には、液体を溜める略円錐状の窪みからなる円錐底面が形成されているとともに、その円錐底面の最下窪点が前記針挿入管路のほぼ中心線上に位置するように形成されていることを特徴とする微少液体用バイアル。
2. 請求項１において、前記液体収容部の内壁面は、前記針挿入管路の連通口から前記円錐底面の最下窪点に至るまで凹凸のない一体的な曲面に形成されていることを特徴とする微少液体用バイアル。
3. 請求項１または請求項２において、前記針挿入管路は、約３ｍｍ以下の内径に形成されているとともに、前記針挿入管路の挿入口から前記円錐底面の最下窪点までの距離が液体を注入あるいは抽出するためのマイクロシリンジの針の長さ以下に形成されていることを特徴とする微少液体用バイアル。
4. 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記液体収容部の下方側には、把持し易く縮径されたくびれ部が形成されているとともに、このくびれ部の下方にはフランジ状の転倒防止フランジ部が形成されていることを特徴とする微少液体用バイアル。

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