JP2009539456A - 粒子カセットの改良および粒子カセットに関する改良 - Google Patents

Abstract

環境から密閉された粒子を封入するためのチャンバー（２１８）を提供する問題を緩和する、無針注射器デバイスのための粒子カセット（２００）の製造方法である。第１のカセット部（２１０）の一部分を塑性変形させ、密閉されたチャンバー（２１８）を形成するために、第１および第２のカセット部（２１０、２５０）を互いに押し付けるように所定の力を長手方向に加える。カセット部（２１０、２５０）は好ましくはＰＥＴＧから製造され、そこに好ましくはＰＥＴから製造された破裂可能な膜（２０２、２０４）が接着される。シールは、好ましくは、先細状であり第２のカセット部（２５０）の膜（２０４）と相互作用する第１のカセット部（２１０）上の突起（２１６）の端部（２２０）で達成される。

Description

本発明は、一般に、ガス流内の粒子を無針注射する前の粒子の保管に関する。より詳細には、本発明は、１組の膜を有し、それらの膜の間にあるチャンバーに粒子を保管する粒子カセット、およびそのような粒子カセットの製造および組立方法に関する。

ＷＯ９４／２４２６３号国際公開公報の無針注射器デバイスが周知である。この文献には、ヒトの皮膚や他の細胞などのターゲットに粒子を注射できるように、ノズルを通って加速されるガス流に粒子が同伴される、無針注射器が開示されている。多くの適用例では、デバイスを作動する前は粒子を無菌環境で維持する必要がある。ＷＯ９４／２４２６３号国際公開公報では、この目的のために、注射されるべき粒子を入れる自己封入式のシールユニットを形成するように、それぞれの面に接着された破裂可能な膜を有する中央環状リングを含む粒子カセットが開示されている。デバイスを作動すると、膜が破裂して、当初膜の間に入っていた粒子がガス流に同伴され、ターゲットへと運ばれる。ＷＯ９４／２４２６３号国際公開公報を参照によって援用する。

ＷＯ９４／２４２６３号国際公開公報の粒子カセットの改良が、ＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報に開示されている。この文献では、破裂可能な膜がそれぞれ接着された２つの部分から構成される粒子カセットが開示されている。好ましい製造モードでは、膜が各々のカセット部に熱接着され、粒子のためのチャンバーを形成するように、カセット部を接合することによって粒子カセットが形成される。これにより、第２の膜を環状リングに熱接着するとチャンバー内の粒子が劣化することがあるという、ＷＯ９４／２４２６３号国際公開公報の粒子カセットの問題が解決される。ＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報もまた、参照によって援用する。

ＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報の図１３は、第１のカセット部７０とそこに熱接着された膜７１および第２のカセット部７２とそこに熱接着された膜７３を有する粒子カセットを示す。第１および第２のカセット部は、第２のカセット部の外面上のリブが第１のカセット部の突起の内部環状面７８と相互作用するように、長手方向に接合される。これにより、第１および第２のカセット部を互いに保持する締まり嵌めがもたらされる。粒子カセットは、手で組み立てられるように設計されている。

そのような手組立に伴う問題は、粒子を封入するためのチャンバー７７が密閉されないということである。これはＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報の図１３の粒子カセットに真空試験を行うことによって確認されており、チャンバー７７は、粒子が流出できない程度にシールされたとしても、ガスおよびより小さい粒子（例えば、微生物）がチャンバー７７内へと侵入する可能性があることが明らかにされている。

したがって、本発明はこの問題を緩和しようとするものである。

本発明は、粒子カセットの製造方法、粒子カセットを製造するための装置、組み立てられると粒子カセットを形成する部品のキット、粒子カセットならびに密閉された粒子封入チャンバーが適切に形成されるようにする第１および第２のカセット部を提供することによって、上記の問題に対処する。

本発明の第１の態様によると、無針注射器デバイスのための粒子カセットの製造方法が提供され、方法は、（ａ）第１の破裂可能な膜が接着された第１のカセット部を提供するステップと、（ｂ）第２の破裂可能な膜が接着された第２のカセット部を提供するステップと、（ｃ）第１および第２の部品を長手方向に位置合わせするステップと、（ｄ）第１および第２のカセット部を互いに押し付けてカセットの一部を塑性変形させ、第１の破裂可能な膜と第２の破裂可能な膜の間に密閉されたチャンバーを形成するように、所定の力を長手方向に加えるステップとを含む。

カセットの一部を塑性変形させるのに十分な所定の力を加えることが、その後チャンバーの密閉を証明するのに十分な真空試験に耐えることのできる、冷間成形されたシールを粒子カセットの構成部品間に形成することが明らかにされている。手によって達成される不規則であり繰り返し可能ではない力ではなく、所定の力を使用することは、第１の態様の方法を使用して製造される粒子カセットが既知の信頼性レベルでシールされるようにし、そのように製造されたそれぞれの粒子カセットを密閉について必ずしも試験しなくてもよいことを意味する。密閉されたチャンバーの提供は、粒子カセットを使用するあらゆる製品に粒子の汚染の可能性がなくなるという信頼性をもたらす。

さらに、粒子が熱接着プロセスによって劣化しないというＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報の利点が保持される。
好ましくは、塑性変形が、シール端面など第１のカセット部の所定の部分で起きる。これにより製造プロセスが繰り返し可能に行われるようになり、所定の力が加えられると密閉が起きることを保証するよう助ける。

シール端面は、組み立て前は、好ましくは先細形状である。そのような先細部を使用することは、シール端面のための比較的小さい表面積が、最初に第２のカセット部と接触することを意味する。塑性変形が起きると、第２のカセット部の対応する部分の形状と一致するように先細面が平坦化し、それにより接触表面積が増加する。塑性変形の様式および接触表面積の増加は、第１および第２のカセット部が粒子を封入するための密閉チャンバーを形成するように互いにシールされる、冷間成形されたシールが行われることを助ける。

シール端面が第２のカセット部の第２の破裂可能な膜に対して直接シールされることを確実にすることにより、第２のカセット部と第２の破裂可能な膜の間のシールがそれにより強化されるという別の利点も得られる。第２の破裂可能な膜が第１のカセット部と第２のカセット部の間で効果的に「挟まれ」、所定の力が第２の破裂可能な膜の両面でシールの改良を助ける。また、第２の破裂可能な膜ではなく第１のカセット部の変形を確保するために、第２の破裂可能な膜を第１のカセット部と異なる材料で製造することができる。

第１のカセット部のシール端面は、好ましくは第１のカセット部の環状突起上にある。これにより第１のカセット部の塑性変形を制御することができ、環状突起上にあるシール端面のサイズを超えることのない既知の所定のシール面積を提供することが可能になる。

チャンバーに封入するための粒子は、好ましくはステップ（ｂ）とステップ（ｃ）の間に導入される。これは、第１のカセット部をそのシールされた膜と水平に下向きに置き、シールされた膜の上に粒子を配置し、第２のカセット部を第１のカセット部の上へ垂直に降下することによって、最も容易に達成することができる。

そのような垂直降下は、好ましくは、カセット部を互いに向かって圧縮する一対の定盤を使用して達成される。そのような圧縮は、好ましくは、組み立て中、カセット部を互いに向かって長手方向に動かすほどのものである。

加えられる所定の力は、好ましくは、第１のカセット部の圧縮降伏強度を超えるシール圧力を形成するように、選択される。
第１のカセット部および／または第２のカセット部に、多様な材料を使用することができる。特に好ましいのは、コポリエステル（ＰＥＴＧ）である。破裂可能な膜に特に好ましいのは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。ＰＥＴがＰＥＴＧよりわずかに高い圧縮降伏強度を有するということは、シール端面が第２の破裂可能な膜に対して押し付けられるとき、第１のカセット部が塑性変形することを意味する。

カセット部を互いにシールするために使用される所定の力は、好ましくは、最大可能シール面積の少なくとも１０％であるシール面積を利用可能にするほどのものである。シール端面が突起上にある場合の利用可能な最大可能シール面積は、突起の端面の面積である。この条件は次のように表すことができる。
Ｆ≧０．１ＣＡ_ｍａｘ
式中、Ｆは所定の力（ニュートン）であり、Ｃは第１のカセット部の塑性変形する部分の圧縮降伏強度（ＭＰａ）であり、Ａ_ｍａｘはカセット部で達成可能な最大可能シール面積（ｍｍ^２）である。

所定の力はまた、有利には、次のように示される。
Ｆ≧２Ｃ
所定の力は、好ましくは２００Ｎより大きく、より好ましくは５００Ｎより大きく、より好ましくは８００Ｎより大きく、さらにより好ましくは１０００Ｎより大きい。約１２００Ｎおよび約１８００Ｎの値には試験も行い、許容可能であることが明らかにされた。

所定の力は、好ましくは、所定のドウェル時間、保持される。この時間は、理想的には０．１から１５秒間、有利には１から１０秒間、より好ましくは３から７秒間である。１５００Ｎ以上の所定の力ならびに３．５秒間以上の保持時間が、非常に信頼性の高い粒子カセットを製造することが、明らかにされている。

本発明の第２の態様では、無針注射器のための粒子カセットを製造するための装置が提供され、装置は、第１のカセット部を上に支持するための第１の定盤と、第２のカセット部を配置し、支持された第１のカセット部と位置合わせするのに十分な距離だけ、第１の定盤から離間された第２の定盤と、定盤の間の粒子カセット部を圧縮するように定盤をともに動かし、粒子を封入するための密閉されたチャンバーを有する粒子カセットを製造するように、所定のドウェル時間、カセット部に所定の力を加える駆動装置とを含む。

定盤をともに駆動するための１つの好ましい機構は、好ましくは、所定の圧力を供給するように調節され、それにより所定の力を生成する、圧縮ガスの供給装置を使用するものである。

定盤の使用によって、カセット部の間の接触点でシール機構を確実に達成することができるように、所定の力が第１および第２のカセット部に確実に伝達される。
本発明の第３の態様によれば、無針注射器デバイスのための粒子カセットの製造の際に使用するための部品のキットが提供され、キットは、第１のカセット部と、破裂可能な膜が接着された第２のカセット部とを含み、第１のカセット部が、第１および第２のカセット部を互いに保持することを助けるように、組み立て中、第２のカセット部と相互作用するように配置された、長手方向の第１の突起を含み、第１のカセット部は第１の突起の内側の第２の突起をさらに含み、第２の突起は、組み立てられると、第２の粒子カセット部に対してシールするためのシール端面を含む。

本発明の第４の態様によると、無針注射器デバイスのための粒子カセットの第１のカセット部が提供され、第１のカセット部は粒子を封入するためのチャンバーを形成するように第２のカセット部と相互作用するように設計され、第１のカセット部は、第１および第２のカセット部を互いに保持することを助けるように、第２のカセット部と相互作用するように配置された長手方向の第１の突起と、第１の突起の内側の第２の突起とを含み、第２の突起が第２の粒子カセット部に対してシールするためのシール端面を含む。

本発明の第５の態様によると、無針注射器デバイスのための粒子カセットの第１のカセット部が提供され、第１のカセット部は粒子を封入するためのチャンバーを形成するように第２のカセット部と相互作用するように設計され、第１のカセット部がＰＥＴＧから製造される。

本発明の第６の態様によると、無針注射器デバイスのための粒子カセットの第２のカセット部が提供され、第２のカセット部は粒子を封入するためのチャンバーを形成するように第１のカセット部と相互作用するように設計され、第２のカセット部がそこにシールされたＰＥＴの破裂可能な膜を有する。

本発明の実施形態を、例示のためだけに添付の概略的な図面を参照しながら以下で説明する。
図面では、構成部品は必ずしも正確な縮尺で書かれてはいない。図面は、明確性のために概略的に示されている。実際には、破裂可能な膜の厚さは図示したものよりはるかに薄くすることができ、および／または粒子の量は肉眼ではほとんど見ることができないほど少量とすることができる。

図１は、本発明の粒子カセットを受け入れ、利用することができる、無針注射器デバイスを示す。無針注射器は、一般に、例えば２０から６０バールなど超大気圧のヘリウムである、圧縮ガスのリザーバ１００を含む。リザーバ１００は、脆弱な先端１０２を有する球状部の形態である。作動ボタン１１０がデバイスの一端に設けられ、ボタンを押すことによって脆弱な先端１０２に対して負荷がかかりリザーバ１００の脆弱な先端１０２が折れるように配置されている。したがって、欧州特許ＥＰ０，９３４，７５４号に説明された方法で、超大気圧のガスがリザーバ１００から放出され、リザーバ１００外部の周りを通路１２０を通って流れる。ガスは、全体を２００で示す粒子カセットに到達する前にフィルタ１３０を通過する。粒子カセットは、第１の破裂可能な膜２０２が接着された第１のカセット部２１０および第２の破裂可能な膜２０４が接着された第２のカセット部２５０を含む。粒子３００は、膜の間のチャンバー内にある。リザーバから放出されるガスの圧力によって、膜２０２、２０４が続いて破裂し、粒子３００がガス流に同伴されるようになっている。（粒子を含んだ）ガス流が、好ましくはターゲット１５０に向かって先細末広の構成であるノズル１４０内で加速される。ターゲット１５０は、好ましくは、生存しているヒトまたは動物の好ましくは皮膚または他の組織である。注射器のこの説明は、単に例示的なものであり、そのような無針注射器に関する先行技術の教示に従って修正を行うことができることが理解されよう。例えば、リザーバ１００は脆弱な先端ではなくバルブを含むことができ、ガス流が、リザーバを出るとすぐに１８０度回転しなければならない代わりに、直接流出してフィルタに向かうように配置することができる。さらに、サイレンシングシステムおよびノズル出口をターゲットから離間するためのスペーサを、当技術分野で知られているように設けることができる。本発明の粒子カセットは、一般に、粒子が拾い上げられガス流に同伴される、どのようなタイプの無針注射器にも適用可能である。

注射器が作動する前に、下流側の膜２０４が、ノズル１４０の開口を通して大気に開放されることが理解されよう。注射器を使用する前に、粒子を大気から密閉するようにするために、本発明は、大気中のガスが、カセット部２１０と２５０の間で粒子３００がある空間へ侵入できないようにする。

カセット部の構造が、図２に示されている。この図は、直径に沿って切断したカセット部を示し、線影が切断面を表す。破裂可能な膜２０２、２０４は切断せずに示されている。第１のカセット部２１０は、好ましくは熱接着によって膜２０２が接着された、基部面２１２を有する。熱接着工程によって、膜２０２と第１のカセット部２１０の間の密閉を確保する。

第１のカセット部２１０は、第１のカセット部２１０の最外周の周りに突き出る、第１の環状突起２１４を含む。この突起の目的は、２つのカセット部を互いに維持するように、第２のカセット部２５０の対応する特徴と相互作用することである。第１の環状突起２１４は、その端部にリング状面２２２を有する。第２の環状突起２１６が、第１の環状突起２１４から径方向内側に設けられている。この環状突起２１６は、組み立てられた粒子カセットの粒子封入チャンバー２１８を取り囲み、画成する。第２の環状突起２１６は、その端部にリング状シール面２２０を有する。このシール面２２０は、粒子カセットが組み立てられたとき、第２の破裂可能な膜２０４をシールするように設計されている。図２に示すように、シール面２２０は先細状であり、面の径方向最内側部分が径方向最外側部分より破裂可能な膜２０４に接近している。先細部は、同じ効果を達成するために他の方向に設けることもできる。先細部は、好ましくは非常に浅く、長手方向に垂直な平面（すなわち、膜２０２および２０４の平面）から例えば５度である。先細部は非常に浅く設計されており、２つのカセット部が互いに接近するように動くと、シール面積が比較的迅速に増加して、カセット部の非常に小さい長手方向変位でより大きいシール面積が得られるようになっている。１０度および１５度など、先細部の他の値も同じく使用することができる。

第１のカセット部２１０は、第１の破裂可能な膜２０２と相互作用する部分に、好ましくはフィレットした縁を有する。このフィレット２２４は、熱接着工程中に形成される、過剰な材料が流れることができる領域を提供する。これにより、材料が粒子封入チャンバー２１８の内半径から外側へと流出しないようになり、使用中、膜２０２の繰り返し可能な望ましい破裂特性を確保することを助ける。

第２のカセット部２５０は、好ましくは熱接着によって、第２の破裂可能な膜２０４が接着された基部面２５２を含む。そのような熱接着は、第２のカセット部２５０と第２の破裂可能な膜２０４の間の密閉を形成する。第２のカセット部２５０は、径方向内側部分に通路２５８を画成し、径方向外側部分に嵌め合い面２６０を画成する環状部分２５６を含む。通路２５８によって、使用中、ガスおよび同伴された粒子が粒子カセットから流出することができ、径方向最外面２６０が、好ましくは第１のカセット部の第１の環状突起２１４と、カセットを互いに保持するように相互作用する。径方向最外面２６０は、第２のカセット部２５０の外周を取り囲む一連のカステレーションの外面である。図２に示すように、これらのカステレーションは、第１および第２のカセット部の位置合わせを補助する、先細状の入口部分を有する。カステレーションを使用する理由は、カセット部が接合されるとき、カセット部の間から空気を逃がすためである。

第２のカセット部２５０は、環状部分２５６から径方向外側へと突き出るフランジ部分２６２も有する。フランジ部分２６２は、第１のカセット部と第２のカセット部が長手方向に接合されるとき、第１のカセット部と第２のカセット部の間の可能な相対運動を制限するように、設計することができる。特に、カセット部は、フランジ部分２６２が第１のカセット部の第１の環状突起２１４の面２２２と接触すると、それ以上接近しないように接合することができる。

第２のカセット部２５０は、第１のカセット部２１０と同様に、破裂可能な膜２０４と相互作用する内周の縁にフィレット２６８を有する。これも、熱接着プロセス中、材料が流れ込む空間を提供する。

粒子カセット製造プロセスは、膜２０２を第１のカセット部２１０の基部面２１２に接着し、膜２０４を第２のカセット部２５０の基部面２５２に接着することから始まる。これらの接着は、好ましくは熱接着であり、熱接着は良好な密閉バリアを提供することが明らかにされている。しかし、接着剤など他のタイプの接着を使用することもできる。次いで、組み立てられていないカセット部を滅菌するために、好ましくはガンマ線などで照射する。次いで、以下でより詳細に説明するように、部品が接合される。

図３は、カセットを組み立てられた状態で示す。第１および第２のカセット部は図２に示すように長手方向に位置合わせされ、図３の状態を達成するために互いに押し付けられる。リブ２６６の初期の先細部２６４は、カセット部が最初に正確な位置合わせで接合されなくても、カセット部を長手方向に位置合わせすることを助ける。部品を互いに接合するために使用される力は、第２の破裂可能な膜２０４を第１のカセット部２１０の先細状のシール端面２２０に押し付けるほどのものである。力は、第２の環状突起２１６のシール端面２２０を塑性変形させるのに十分であり、図３の例では、力は端部面２２０を完全に平坦化させるのに十分である。端面２２０の塑性変形により、第１のカセット部２１０と第２の破裂可能な膜２０４の間が密閉される。したがって、粒子を封入するためのチャンバー２１８は、環境から完全にシールされている。

粒子カセットを互いに保持するための手段を設けることが好ましく、これは第２のカセット部２５０のリブ２６６の外面２６０と第１のカセット部２１０の第１の環状突起２１４の内面を相互作用させることによって簡便に達成される。第１のカセット部と第２のカセット部の間に締まり嵌めまたは摩擦嵌めが直接提供されるように、第２のカセット部の外面上（図２および３に示す）または第１の環状突起２１４の内面上のいずれかに、１つまたは複数のリブ２６６を設けることができる。リブは、好ましくは第２のカセット部の外面２６０上に設けられるが、第１のカセット部２１０の第１の環状突起２１４の内面上に簡単に設けることもできる。第１のカセット部と第２のカセット部の間の相互作用は、好ましくはリブ２６６を使用して達成され、２つのカセット部が接合されるとき、ある外周位置に、カセット部の間から空気を逃がすことができる空気間隙が存在するようになっている。リブは、ＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報の図１３に示すリブ７４と同様とすることができる。表面２６０の外径は、突起２１４の内面の内径よりわずかに大きいことが好ましい。これにより、２つのカセット部の間が締まり嵌めされるように、第１のカセット部２１０の突起の領域にフープ応力が発生する。

第２のカセット部２５０のフランジ２６２は、所望であれば、フランジ２６２が第１の環状突起２１４の端面２２２と接触した後、第１のカセット部と第２のカセット部の間の相対的変位を防ぐ、停止部材として作用することができる。

カセット部を接合する工程、および冷間成形プロセスを使用してシールを確立する工程を、図４ａから４ｄを参照して以下で説明する。
図４ａから４ｄは、図３の点線で囲まれ「Ａ」と表示された領域の拡大図を示す。まず、第１のカセット部２１０が、その膜２０２が下側を向いて、定盤などの水平面上に置かれ、チャンバー２１８が大気に開放される。この段階で、粒子をチャンバー２１８に提供することができる。次いで、第２のカセット部２５０が第１のカセット部と長手方向に位置合わせされ、これが図４ａに示されている。好ましくは位置合わせを助けるために先細状の前面を有する、第２のカセット部の外側環状面２６０上のリブ２６６により（ＷＯ０３／０１１３７９号国際公開公報のリブ７４も参照）、リブが第２のカセット部２５０の重力によって第１のカセット部２１０の第１の環状突起２１４の内部に画成された空隙へと自動的に挿入されることを防ぐので、膜２０４は当初シール面２２０のある程度上方に保持される。好ましくは第１および第２のカセット部を互いに向かって圧縮する第２の定盤によって、圧力が第２のカセット部２５０に加えられると、第２のカセット部２５０およびそれに取り付けられた膜２０４は、膜２０４が第１のカセット部２１０の第２の環状突起２１６のシール面２２０と接触するまで、下向きに動く。第２の環状突起２１６の先細形状により、膜２０４は、図４ｂに示すように、シール面の内側部とのみ接触する。この点で、非常に小さい面積で膜２０４がシール面２２０と接触している。この点で、第１および第２のカセット部は、面２６０と第１の突起２１４の間の締まり嵌めタイプの相互作用によって（例えば、リブによって）、好ましくは非常に強く互いに保持されている。

所定の力がカセット部に加えられると、図４ｃに示すように、膜２０４とシール面２２０の間の接触点での圧力によって、先細構成から平坦構成になるように、シール面２２０が塑性変形される。このことによりシール面２２０と膜２０４との接触面積が増加する。使用される力はあらかじめ定められ、一定であるので、面積が増加すると、接触点での圧力は減少する。端面２２０は、接触面積で達成される圧力が、シール端面２２０での材料の圧縮降伏強度より小さくなるまで、塑性変形を続ける。図４ｄは、圧力が第２の環状突起２１６のシール端面２２０の圧縮降伏強度を常に超えるように、所定の力が使用される状況を示す。この場合、第１および第２のカセット部が、妨げられない場合、第２のカセット部２５０のフランジ２６２が第１のカセット部２１０の第１の環状突起２１４の端面２２２と当接するまで、互いに接近するように動き続ける。

図４ｄに示すように、シール端面２２０全体を平坦化する必要はない。密閉を形成する工程は、端部面２２０の一部のみが平坦化されている図４ｃに示すように、任意の中間点で停止することによっても同じく実行することができる。これは、第２の環状突起２１６をその面積全体で降伏させるのに十分ではない所定の力を選択することによって、達成することができる。言い換えると、図４ｃに示す接触面積で、材料の圧縮降伏強度がもはや達成されないように、力が選択される。一般に、シール端面２２０での圧力が材料の圧縮降伏強度を下回ると、第２の環状突起２１６の材料は塑性変形を停止する。

一貫した密閉を達成するために、あるドウェル時間、所定の力を保持することが望ましいことが明らかにされている。この時間は、好ましくは０．１から１０秒間、より好ましくは１から７秒間、さらにより好ましくは２から４秒間である。このドウェル時間を保持することは、塑性変形に要する時間を与え冷間成形されたシールを形成させるために有用であると考えられている。

図５は、粒子カセットの第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１のカセット部２１０ａ、第２のカセット部２５０および第３のカセット部２５０ａの３つのカセット部を有する。この実施形態では、第３のカセット部２５０ａは第２のカセット部２５０と同一である。第２および第３のカセット部と相互作用する第１のカセット部２１０ａの部品はまた、第１の実施形態の第１のカセット部２１０の対応する部品と同一である。第１の実施形態と同様に、第２のカセット部２５０は、外側フランジ２６２、径方向内側部分に通路２５８を画成する環状部分２５６および環状部分２５６の外周の周りの一連のリブ２６６を有する。第２の破裂可能な膜２０４が、図５に示すように、第２のカセット部２５０の１つの面に熱接着されている。第３のカセット部２５０ａは第２のカセット部２５０と同一の構造を有するので、簡略性のために、さらに詳細な説明は行わない。

第１のカセット部２１０ａは、第２のカセット部２５０と相互作用するための第１の環状突起２２２ａ、およびこれと対称であり、第３のカセット部２５０ａと相互作用するための第２の突起２２２ｂを有する。第１の突起の内側には、第２および第３のカセット部とそれぞれ相互作用するための、やはり対称に配置された、第２の突起２１６ａおよび２１６ｂがある。粒子を封入するためのチャンバー２１８ａが、第１の実施形態と同様に設けられている。

第２の実施形態の第１のカセット部２１０ａは、それに接着された破裂可能な膜を有していないことが理解されよう。第１のカセット部２１０ａの２つの位置、シール面２２０ａおよびシール面２２０ｂで、塑性変形が起きることもまた、理解されよう。

図６は、第１または第２の実施形態に適用することができる、シール端面の代替配置を示す。ここでは、シール端面の長さに跨る単一の先細部２２０の代わりに、一連の鋸歯の先細部が設けられている。これは先細部がより大きな角度を有することを可能にし、これにより、カセット部が互いに向かって変位した後、シール面積が形成される速度が加速される。

力、圧力、変位およびシール面積は、数式で表すことができる。図４ｂ、４ｃおよび４ｄの位置では、接触面積にかかる圧力は、加えられた力を接触面積で割ったものに等しい。これは、周知の式で表すことができる。

式中、圧力ＰはＭＰａで測定され、力Ｆはニュートンで測定され、面積Ａはｍｍ^２で測定される。したがって、力Ｆは、最小シール面積を達成するように選択することができる。圧力Ｐに第２の環状突起２１６の材料の圧縮降伏強度Ｃが選択され、面積Ａに最小シール面積Ａ_ｍｉｎが選択される場合、式１は次のように整理される。
Ｆ＝ＣＡ_ｍｉｎ（２）
例えば、１０ｍｍ^２の最小シール面積Ａ_ｍｉｎが所望され、第２の環状突起２１６の材料がＰＥＴＧであるとき（圧縮降伏強度Ｃは約８５ＭＰａ）、必要な所定の力は８５×１０＝８５０Ｎとなる。

ある時点の位置でのシール面積と第２のカセット部の第１のカセット部に対する変位の関係も、計算することができる。膜２０４が第２の環状突起２１６の内側縁のみに接触している図４ｂの位置をゼロ変位点とし、２つのカセット部を接合するなどのさらなる変位を正の変位とみなすとき、カセット部を距離ｄだけ動かした図４ｃに示す一般的な位置のシール面積を、次の通り表すことができる。

式中、Ａは瞬間的なシール面積であり、ｄは瞬間的なカセット部の変位であり、ｄ_０は先細部が完全に平坦化したときの変位であり（図４ａを参照）、ｒ_ｍａｘは突起２１６の外半径であり、ｒ_０は突起２１６の内半径である。

この式は、ｄ_０＝０．１ｍｍ、ｒ_ｍａｘ＝４．２ｍｍおよびｒ_０＝３ｍｍの場合について、図５に表されている。曲線は対象範囲では相関関係はほぼ線形であるが、シールされた面積Ａは、変位ｄの二乗とともに増加することが、図５から分かる。

この例では、最大シール面積は、端面２２０の全面積である。これは、式３のｄを、シール面積２２０の内縁とシール面積２２０の外縁の間の長手方向高さの差と等しくすることによって、計算することができる。これは値ｄ_０によって与えられ、この例では０．１ｍｍである。式３から、ｄ＝ｄ_０、ｒ_ｍａｘ＝４．２ｍｍおよびｒ_０＝３ｍｍであるときのシール面積は、Ａ_ｍａｘ＝２７．１４ｍｍ^２である。好ましくは、シール面積は利用可能な最大シール面積の少なくとも１０％であるように、力が選択される。これは次の式によって表すことができる。
Ｆ≧０．１ＣＡ_ｍａｘ（４）
式中、Ｆは所定の力であり、Ｃはシール端面２２０の材料の圧縮降伏応力であり、Ａ_ｍａｘは達成可能な最大可能シール面積（図５および６の例では２７．１４ｍｍ^２）である。

シール効果はシール面積に比例すると考えられ、そのため、先細のシール面２２０が使用されている本発明の実施形態では、第１のカセット部と第２のカセット部の間にある所定の変位を提供することによって、達成されるシール面積を保証することができる。可能な変位量は、フランジ２６２および第１の環状突起２１４の寸法を調整することによって、調整することができる。したがって、本発明を使用して、ある所定のシール面積を保証することができる。

シール面積にかかる圧力はまた、式１および３を使用して、変位の関数として計算することができ、式中、圧力Ｐは面積Ａで割った力Ｆである。

この式は、図５と同じカセット寸法で１２００Ｎおよび１８００Ｎの力Ｆについて、図６にグラフで示されている。グラフから、１２００Ｎの力が加えられる場合、変位が０．０５ｍｍのとき１００ＭＰａの圧力が存在することが分かる。変位が０．１ｍｍのとき、４４．２ＭＰａの圧力が存在する。圧力が材料の圧縮降伏応力を下回ると、一般に塑性変形は起きなくなる。約８５ＭＰａの圧縮降伏応力を有するＰＥＴＧなどの材料では、１２００Ｎの力が加えられるとき最終変位ｄは０．０５６ｍｍであると計算することができる。式３によって、この変位では１４．０９ｍｍ^２のシール面積Ａが得られる。したがって、１２００Ｎの力が使用され、材料の圧縮降伏応力が８５ＭＰａであるとき、第２のカセット部は第１のカセット部に対して０．５６ｍｍ下向きに動き、約１４ｍｍ^２のシール面積を形成する。図５および６から分かるように、より大きな力を使用して、より大きいシール面積、およびより大きい相対的変位を達成することができる。達成されるシール面積は、所望される場合、フランジ２６２および突起２１４の適正な設計によって、可能な変位ｄを制限することによって制限することができる。したがって、過剰な力が加えられても、一定のシール面積を確保することができる。突起２１６の端面２２０全体を変形させ、カセット部の相対的変位を停止するようにフランジ２６２と第１の突起２１４の当接に依存することによって、一定のシール面積を保証することもできる。この場合、シール面積は、長手方向に見たとき端面２２０の面積と等しい。

好ましい実施形態では、第１および第２のカセット部は好ましくはＰＥＴＧから製造される。この材料は、以下の有用な基準を満たすことが明らかにされている。
・破裂可能なダイアフラム（好ましくはＰＥＴ）との接着を形成することができる
・医療デバイスでの使用が承認されている
・ＤＮＡとの適合性がある（粒子に載せて運ぶことができる）
・ガンマ線による滅菌を受け入れやすく安定性がある
・吸湿に耐性がある。
しかしながら、好ましくはポリマーなど、他の材料を使用することもできる。以下の表は可能な材料の一覧であり、その圧縮降伏強度Ｃの範囲をＭＰａで示す。

あるシール面積をカセット部の間に確保するように、カセット寸法の選択および所定の最小の力の選択と併せて、特定の圧縮降伏強度が選択されることが理解されよう。より低い圧縮降伏強度を有する材料が使用されるとき、より小さい所定の力を使用することができる。

図７および８は、組み立てられた粒子カセットを製造するための装置の例を示す。装置４００は、基部基板４０６上に設けられた第１の定盤４０２および空気シリンダ４１０に取り付けられたプランジャ４０８上に設けられた第２の定盤４０４を含む。空気シリンダ４１０は、空気供給装置および調節装置４１２（この例では、空気シリンダ４１０および定盤４０４を支持するためにも役立っている）から、加圧された空気を供給する。

粒子カセットを製造するために、第１のカセット部２１０が下定盤４０２の上に置かれている。粒子がチャンバー２１８内へと導入され、第２のカセット部２５０が第１のカセット部と長手方向に整列される。次いで、プランジャ４０８を動かすように、所定の圧力の空気が、調節された供給装置４１２から空気シリンダ４１０へ供給される。その後、定盤４０４が、第２のカセット部２５０と接触してそこに所定の力がかかるまで、下向きに動く。第１および第２のカセット部はこの所定の力を受けてともに動き、第１のカセット部の端部シール面２２０と第２の破裂可能な膜２０４の間のシールを形成する。その後、定盤４０４は、空気シリンダ４１０に負の空気圧力を供給することによって上向きに動き、組み立てられたカセットが取り除かれ、デバイスは別のカセットの製造に取りかかることができるようになる。この工程を繰り返して複数のカセットを製造することができる。

本発明に従って製造された粒子カセットは、適切な密閉が達成されたことを調べるために試験された。第１の実施形態に従って製造され、図９の装置を使用して組み立てられたカセットは、真空チャンバー内部の測定器具内に置かれている。

測定器具は、カセットの上面および底面の膜の外面にある先端を有する。器具はカセット膜の変位を測定する。
膜変位測定は、真空が適用される前、すなわち大気圧のときゼロになっている。真空チャンバーは閉じられ、−８０ｋＰａの真空が適用される。真空が最初に−８０ｋＰａに達したとき、膜変位が認められ、カウントダウンタイマーが開始する。膜変位は３０秒後に再び記録される。カセットは、真空が適用され膜変位が３０秒間維持された場合、最初の膜変位があれば、シール完全性試験に合格する。

このシール完全性試験は、多数の異なる組立条件で実行された。以下の表に結果をまとめる。

第１列の圧力は、図９の装置の５０ｍｍ直径ピストンに加えられた圧力である。実際の負荷（ニュートン）が計算され、第２列に示されている。第３列は負荷が加えられたドウェル時間を示し、第４列は各運転パラメータで試験したカセットの数を示す。第５列は、シール完全性試験に合格しなかったカセットの数を示す。第６列は、組み立て後の、組み立てられた粒子カセットの全体的な高さを示す。これは、達成されたシールのサイズの測定である。先細部により、全体的な高さがより低いことは、シール面積がより大きいことを意味する。

表から、一般に、カセット部を圧縮するために使用される力が増加すると、一貫したシールを確保するために必要なドウェル時間を短縮することができることが理解されよう。試験した３０カセットすべてにシール完全性試験での合格を確保するためには、１７６７Ｎの力で２秒間のドウェル時間で十分であった。しかし、１３７４Ｎの力で２秒間のドウェル時間では、カセットの２０％がシール完全性試験に合格しなかった。中程度の力で、例えば０．５から１秒間など非常に短いドウェル時間が使用されるとき、ほとんどのカセットがシール完全性試験に合格しなかったが、より大きな力でより短いドウェル時間を使用することができ、依然として信頼性の高いカセットのシールを提供することができると考えられる。

以上、長手方向に見ると全体的に円形の粒子カセット設計を参照して、本発明を説明した。したがって、「半径」、「直径」、「環状」等の用語を使用した。本発明は、非円形のカセット変形例にも等しく適用可能であり、これらの用語はそれに応じて解釈される。例えば、粒子カセットは、長手方向に見たとき正方形または長方形構成を有することができ、その場合、突起２１４、２１６は図示するように円形である必要はなく、正方形または長方形とすることができる。

本発明に従って製造された粒子カセットを利用することができる一般的なタイプの無針注射器デバイスを示す図である。 本発明の好ましい実施形態の粒子カセットの分解図である。 組み立てられた状態の図２の粒子カセットを示す図である。 図４ａは粒子カセットの組立段階を示す図である。

図４ｂは粒子カセットの組立段階を示す図である。
図４ｃは粒子カセットの組立段階を示す図である。
図４ｄは粒子カセットの組立段階を示す図である。
粒子カセットの第２の実施形態を示す図である。 シール端面の代替配置を示す図である。 好ましい実施形態の粒子カセットでのシール面積と変位の関係を示すグラフである。 好ましい実施形態の粒子カセットでの２つの異なる所定の力のシール圧力と変位の関係を示すグラフである。 本発明に従って粒子カセットを製造するための装置を初期位置で示す図である。 定盤が互いに圧縮されている、図７の装置を示す図である。

Claims (34)

1. 無針注射器デバイスのための粒子カセットの製造方法であって、
   （ａ）第１の破裂可能な膜が接着された第１のカセット部を提供するステップと、
   （ｂ）第２の破裂可能な膜が接着された第２のカセット部を提供するステップと、
   （ｃ）前記第１および第２の部品を長手方向に位置合わせするステップと、
   （ｄ）前記第１および第２のカセット部を互いに押し付けて前記カセットの一部を塑性変形させ、前記第１の破裂可能な膜と前記第２の破裂可能な膜の間に密閉されたチャンバーを形成するように、所定の力を長手方向に加えるステップとを含む方法。
2. 前記塑性変形がカセット部の膜以外のものである、請求項１に記載の方法。
3. 前記塑性変形が前記第１のカセット部のものである、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記塑性変形が第３のカセット部のものである、請求項１または２に記載の方法。
5. 塑性変形する前記カセット部がシール端面を含み、前記塑性変形が前記シール端面の塑性変形である、請求項１、２、３または４に記載の方法。
6. 前記シール端面が先細状であり、前記塑性変形が、長手方向に対して垂直な平面で少なくとも一部が平坦になるように、先細部を変形させるほどのものである、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１のカセット部が前記シール端面を含み、前記シール端面は前記第２のカセット部の前記第２の破裂可能な膜に対して直接シールされる、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記シール端面が前記第１のカセット部の突起上にある、請求項５、６または７に記載の方法。
9. 前記突起が環状突起である、請求項８に記載の方法。
10. 前記粒子がステップ（ｄ）で形成された前記密閉されたチャンバーに入れられるように、ステップ（ｂ）の後に、前記第１の破裂可能な膜に隣接する前記第１のカセット部に粒子を提供するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記第１のカセット部がＰＥＴＧから製造され、前記第２の破裂可能な膜がＰＥＴから製造される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
12. ステップ（ｄ）で加えられる前記所定の力が、以下の式：
    Ｆ≧０．１ＣＡ_ｍａｘ
    に従って選択され、
    式中、Ｆは所定の力（ニュートン）であり、Ｃは塑性変形する部分の圧縮降伏強度（ＭＰａ）であり、Ａ_ｍａｘはカセット部で達成可能な最大可能シール面積（ｍｍ^２）である、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記第１および第２のカセット部が、ステップ（ｄ）の間、互いに接近するように長手方向に動く、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記第１および第２のカセット部が、最大０．１ｍｍだけ互いに接近するように動く、請求項１３に記載の方法。
15. ステップ（ｄ）で加えられる前記所定の力が、以下の式：
    Ｆ≧２Ｃ
    に従って選択され、
    式中、Ｆは所定の力（ニュートン）であり、Ｃは塑性変形する部分の圧縮降伏強度（ＭＰａ）である、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記塑性変形する部分の圧縮降伏強度が５０ＭＰａから１００ＭＰａである、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記第２の破裂可能な膜の圧縮降伏強度が、前記第１のカセット部の塑性変形する部分の圧縮降伏強度より大きい、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記第１および第２のカセット部を、定盤を使用して互いに圧縮することによって、前記所定の力が加えられる、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
19. ステップ（ｄ）で加えられる前記所定の力が２００Ｎより大きい、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
20. ステップ（ｄ）で加えられる前記所定の力が８００Ｎより大きい、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記所定の力が、所定のドウェル時間保持される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記ドウェル時間が０．１から１０秒間、好ましくは２から７秒間である、請求項２１に記載の方法。
23. 無針注射器のための粒子カセットを製造するための装置であって、
    第１のカセット部を上に支持するための第１の定盤と、
    第２のカセット部を配置し、前記支持された第１のカセット部と位置合わせするのに十分な距離だけ、前記第１の定盤から離間された第２の定盤と、
    前記定盤の間の前記粒子カセット部を圧縮するように前記定盤をともに動かし、粒子を封入するための密閉されたチャンバーを有する粒子カセットを製造するように、所定のドウェル時間、前記カセット部に所定の力を加える駆動装置とを含む装置。
24. 前記駆動装置が、圧縮ガスの供給装置および前記所定の力を生成するように前記第２の定盤に所定の圧力の圧縮ガスを供給するための調節装置を含む、請求項２３に記載の装置。
25. 無針注射器デバイスのための粒子カセットの製造の際に使用するための部品のキットであって、
    第１のカセット部と、
    破裂可能な膜が接着された第２のカセット部とを含み、
    前記第１のカセット部が、前記第１および第２のカセット部を互いに保持することを助けるように、組み立て中、前記第２のカセット部と相互作用するように配置された、長手方向の第１の突起を含み、
    前記第１のカセット部は前記第１の突起の内側の第２の突起をさらに含み、前記第２の突起は、組み立てられると、前記第２の粒子カセット部に対してシールするためのシール端面を含むキット。
26. 前記第１および第２のカセット部がＰＥＴＧから製造される、請求項２５に記載のキット。
27. 前記破裂可能な膜がＰＥＴから製造される、請求項２５または２６に記載のキット。
28. 前記第２の突起が、その内側に粒子を封入するためのチャンバーを画成するように環状である、請求項２５、２６または２７に記載のキット。
29. 請求項２５から２８のいずれか一項に記載の、組み立てられた部品のキットと、
    さらに破裂可能な膜と、
    前記膜の間のチャンバー内に提供された粒子とを含む、無針注射器デバイスのための粒子カセット。
30. 無針注射器デバイスのための粒子カセットの第１のカセット部であって、粒子を封入するためのチャンバーを形成するように第２のカセット部と相互作用するように設計され、
    前記第１および第２のカセット部を互いに保持することを助けるように、前記第２のカセット部と相互作用するように配置された長手方向の第１の突起と、
    前記第１の突起の内側の第２の突起とを含み、前記第２の突起は前記第２の粒子カセット部に対してシールするためのシール端面を含む第１のカセット部。
31. 無針注射器デバイスのための粒子カセットの第１のカセット部であって、粒子を封入するためのチャンバーを形成するように第２のカセット部と相互作用するように設計され、ＰＥＴＧから製造される第１のカセット部。
32. 第１のカセット部に接着された破裂可能な膜をさらに含む、請求項３０または３１に記載の第１のカセット部。
33. 前記破裂可能な膜がＰＥＴから製造される、請求項３２に記載の第１のカセット部。
34. 無針注射器デバイスのための粒子カセットの第２のカセット部であって、粒子を封入するためのチャンバーを形成するように第１のカセット部と相互作用するように設計され、第２のカセット部にシールされたＰＥＴの破裂可能な膜を有する第２のカセット部。

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