JP2020180047A - 石英バイアル瓶の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定形状を有する石英バイアル瓶を多数製造することを可能とする。【解決手段】物品が収容される胴部１４と、胴部１４の下端を閉鎖する底部１５と、胴部１４の上方に設けられた円筒状の頸部１３と、頸部１３の上方に設けられ頸部１３よりも外径の大きい円筒状の口部１１と、を有する石英バイアル瓶１０を製造する方法であって、頸部１３の外周面を削り出しによって形成し、該頸部１３に、別途作製された胴部１４を熱融着によって接合するものであって、胴部１４の下端を熱加工によって封止する工程を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、薬品等を収容するために用いられるバイアル瓶の製造方法に関する。

バイアル瓶は、薬品等が収容される胴部と、前記胴部の下端を閉鎖する底部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径が大きい円筒状の口部とを備えている。このようなバイアル瓶の素材としては、従来、ホウケイ酸ガラス等の硬質ガラスが用いられてきた（例えば、特許文献１を参照）。

こうしたバイアル瓶は、ワクチンや薬品等を収容した状態で、数ヶ月から数年という長期間保管されることがある。しかし、硬質ガラス製のバイアル瓶で薬品を長期間保存した場合、バイアル瓶の成分であるホウ素やナトリウム等が薬品に溶出する可能性があり、長期の保存に課題を残していた。

特開2012-180276号公報

ガラスには、前記硬質ガラスのような、二酸化ケイ素に各種元素が添加されたガラスの他に、高純度の二酸化ケイ素から成る石英ガラスがあり、バイアル瓶の素材として石英ガラスを用いることにより前記課題は解決され得る。

但し、バイアル瓶をキャップ等で確実に封止し、内容物の長期保存を可能とするためには、バイアル瓶の頸部の外周面（すなわちキャップ等と当接する領域）が正確な形状を有している必要がある。しかしながら、石英素材で、従来の硬質ガラス製のバイアル瓶と同じ形状のバイアル瓶を、従来と同様の方法で大量且つ安価に製造することは極めて困難であった。

具体的には、従来のバイアル瓶の製造方法においては、加熱したガラス管を回転させつつ、その外周面に所定形状のローラを押し付けることによって、前記頸部や口部の外周面が所定の形状に成形される。しかし、石英ガラスはホウケイ酸ガラスに比べて軟化温度が高いため、前記従来のバイアル瓶と同様の方法で、頸部の外周面が正確な形状を有するバイアル瓶を多数製造することは困難であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定形状を有する石英バイアル瓶を多数製造することのできる方法を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の第１の態様に係る石英バイアル瓶の製造方法は、
物品が収容される胴部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
石英ガラス材に削り出し加工を施すことによって前記頸部の外周面を形成し、
該頸部に、別途作製された胴部を熱融着によって接合することを特徴としている。

なお、本発明において、「熱融着」とは、加熱したガラス同士を当接させることによって当該ガラス同士を接合することを意味している。また、前記削り出しには、例えば、研削加工、切削加工、又は研磨加工等の加工法が含まれる。

上記本発明に係る石英バイアル瓶の製造方法では、石英バイアル瓶の頸部の外周面を削り出しによって形成するため、該頸部の外周面において所定の形状を正確に有する石英バイアル瓶を製造することができる。これにより、薬品等の長期保存に耐え得る、密閉性のよい石英バイアル瓶を多数製造することが可能となる。

なお、頸部に胴部を接合する工程において、胴部の下端は底部によって閉鎖されていてもよく、閉鎖されていなくてもよい。後者の場合、胴部の接合が完了した後に、胴部の下端を加熱して封止することによって底部を形成するか、別途形成した底部を胴部に接合する。

また、上記課題を解決するためになされた本発明の第２の態様に係る石英バイアル瓶の製造方法は、
物品が収容される胴部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
石英ガラス材に削り出し加工を施すことによって前記頸部の外周面を形成し、
前記石英ガラス材の前記頸部に隣接する部分を熱加工することにより前記胴部を形成することを特徴としている。

ここで熱加工とは、石英ガラスを加熱して軟化又は溶融させた上で、該石英ガラスを変形させる加工方法を意味している。なお、上記の製造方法において、頸部の外周面の形成、及び胴部の形成の時間的順序は上記の通りでなくてもよい。また、胴部を形成する工程では、更に、該胴部の下端を閉鎖する底部を形成するようにしてもよく、あるいは、胴部のみを形成し、その後、該胴部に別の石英ガラス材から形成した底部を接合してもよい。

また、上記課題を解決するためになされた本発明の第３の態様に係る石英バイアル瓶の製造方法は、
物品が収容される胴部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
円筒状の石英ガラス材を切断することによって前記頸部を形成し、
該頸部に、別途作製された胴部を熱融着によって接合することを特徴としている。

なお、上記本発明の第３の態様に係る石英バイアル瓶の製造方法は、
前記バイアル瓶が、更に、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部を有するものであって、
更に、
前記石英ガラス材の内径と同一の内径及び前記石英ガラス材の外径よりも大きい外径を有する円筒形のガラス材である第２の石英ガラス材を切断することによって前記口部を形成し、
前記頸部の、前記胴部が接合される側の端部とは逆側の端部に、前記口部を接合するものとすることができる。

更に、本発明は、前記本発明の第１の態様又は第３の態様に係る石英バイアル瓶の製造方法によって製造された石英バイアル瓶をも提供する。

すなわち、本発明に係る石英バイアル瓶は、
物品が収容される胴部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、を有する石英バイアル瓶であって、
前記頸部の下端から前記胴部の下端までのいずれかの位置に石英ガラス同士の熱融着による接合部を有することを特徴としている。

上記本発明に係る石英バイアル瓶は、
更に、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部を有するものであって、
該口部の下端から前記胴部の下端までのいずれかの位置に石英ガラス同士の熱融着による接合部を有するものとすることもできる。

以上の通り、本発明に係る石英バイアル瓶の製造方法によれば、所定形状を有する石英バイアル瓶を多数製造することが可能となる。

本発明の第１の実施態様に係る石英バイアル瓶及びその口部に取り付けられるゴム栓の形状を示す側面図。 前記石英バイアルの口部に被せられるキャップの断面図。 同実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法を説明する図。 同実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法の別の例を説明する図。 本発明の第２の実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法を説明する図。 本発明の第３の実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法を説明する図。 同実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法の別の例を説明する図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明を行う。

［実施形態１］
図１に本発明の第１の実施形態に係る石英バイアル瓶１０及びこれに取り付けられるゴム栓２０（樹脂栓）の構成を示す。この石英バイアル瓶１０は、全体が石英ガラスから成り、薬品等の物品を収容するための円筒状の胴部１４と、胴部１４の下端を閉鎖する底部１５と、胴部１４の上方に設けられた、胴部１４よりも外径の小さい円筒状の頸部１３と、頸部１３の上方に設けられ、頸部１３よりも外径の大きい円筒状の口部１１と、を備えている。口部１１及び頸部１３は、いずれもその中心部に、軸方向（上下方向）に延伸する同一径の貫通孔を有しており、これにより口部１１の上端から頸部１３の下端に至る通路が形成されている。該通路は胴部１４の内部空間に連通している。

ゴム栓２０は、例えばブチル・ゴムから成り、石英バイアル瓶１０の口部１１の孔（すなわち前記貫通孔の上端）に挿入される栓部２１と、栓部２１が石英バイアル瓶１０の口部１１に挿入された際に、口部１１の上面と当接する円盤部２２と、を備えている。

石英バイアル瓶１０の口部１１の外径は、ゴム栓２０の円盤部２２の直径と等しく、口部１１の内径（すなわち前記貫通孔の直径）は、ゴム栓２０の栓部２１の外径と等しくなっている。

本実施形態に係る石英バイアル瓶１０を薬品等の保存に使用する際には、その胴部１４に薬品等を収容した上で、口部１１にゴム栓２０が嵌め込まれる。更に、その上からアルミニウム等の比較的柔らかい金属から成るキャップ３０（図２）が被せられ、このキャップ３０をかしめ（巻き締め）ることによって石英バイアル瓶１０が密閉される。

以下、本実施形態に係る石英バイアル瓶１０の製造方法について図３を参照しつつ説明する。まず、所定の形状及び大きさの石英ガラス材を用意し、該石英ガラス材に、熱加工、又は削り出し加工（例えば研削砥石を用いた研削加工）を施すことによって、石英バイアル瓶１０の口部１１及び頸部１３を一体に形成して成るパーツを作製する（図３（ａ）上段）。なお、このとき、少なくとも頸部１３の外周面は、削り出しによって形成する。更に、口部１１及び頸部１３の内周面に研削加工を施すようにしてもよい。

一方、前記石英ガラス材（第１石英ガラス材とよぶ）とは別の石英ガラス材（第２石英ガラス材とよぶ）から、頸部１３と外径及び内径が同一である上部開口１４ａを備えた無底の胴部１４を作製する（図３（ａ）下段）。この胴部１４は、例えば、第２石英ガラス材として石英ガラスから成るガラス管を使用し、その一端をバーナーで加熱しつつ絞りローラによって径を絞ることで作製することができる。

その後、第１石英ガラス材から作製された頸部１３の下端と、第２石英ガラス材から作製された胴部１４の上部開口１４ａの周縁部とをバーナーで加熱した上で互いに当接させることにより、第１石英ガラス材から作製されたパーツと第２石英ガラス材から作製されたパーツとを熱融着させる（図３（ｂ））。なお、頸部１３の外周面は、削り出しによってスリ面となっているため、前記熱融着を行う際などに、該スリ面をバーナーで加熱し、表面の微細な凹凸を溶融させて平滑化させることが望ましい。

続いて、胴部１４の下端をバーナーで加熱しつつ封止することにより、石英バイアル瓶１０の底部１５を形成する（図３（ｃ））。これにより、製品となる石英バイアル瓶１０が完成する。

なお、図３では、胴部１４の下端（すなわち上部開口１４ａとは逆側の端部）が開放された状態で、第１石英ガラス材から作製されたパーツと第２石英ガラス材から作製されたパーツとを接合したが、胴部１４の下端を封止（すなわち石英バイアル瓶１０の底部１５を形成）した後に、第１石英ガラス材から作製されたパーツと第２石英ガラス材から作製されたパーツとの接合を行うようにしてもよい。

また、図４（ｂ）に示すような、円錐状に窪んだ内底面（すなわち、底部４５の上面）を有する石英バイアル瓶４０を製造する場合には、例えば、図４（ａ）に示すように、口部４１及び頸部４３を一体成形して成る第１パーツ４６と、胴部４４の上側の領域４４ｂに相当する第２パーツ４７と、胴部４４の下側の領域４４ｃ及び円錐状に窪んだ上面を有する底部４５に相当する第３パーツ４８と、を個別に作製し、これら３つのパーツ４６、４７、４８を熱融着によって接合することによって石英バイアル瓶４０を製造する。なお、前記３つのパーツ４６、４７、４８は、例えば、それぞれ異なる石英ガラス材に熱加工又は削り出し加工を施すことによって作製することができる。このとき、少なくとも頸部４３の外周面は削り出し加工によって形成する。

以上のいずれかの方法により製造された本実施形態に係る石英バイアル瓶は、頸部の下端から胴部の下端までのいずれかの位置に、石英ガラス同士の熱融着による接合部を有するものとなる。例えば、図３の方法で製造された石英バイアル瓶１０は、頸部１３と胴部１４の境界に接合部を有し、図４の方法で製造された石英バイアル瓶４０は、頸部４３と胴部４４の境界に接合部を有すると共に、胴部４４の上端から下端までのいずれかの位置に接合部（図中の符号４４ｄ）を有するものとなる。

［実施形態２］
続いて、本発明の第２の実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法について、図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る石英バイアル瓶１０の製造方法は、石英バイアル瓶の全体を一つの石英ガラス材から一体成形するものである。なお、製品となる石英バイアル瓶１０の形状は図１で示したものと同様である。まず、適当な大きさ及び形状を有する石英ガラス材から、例えば溶融成形などにより円筒状のパーツを作製し、該パーツに削り出し加工（例えば、研削砥石を用いた研削加工）や、バーナーを用いた熱加工等を施すことによって、石英バイアル瓶１０の口部１１及び頸部１３を形成する（図５（ａ））。このとき、少なくとも頸部１３の外周面は、削り出しによって形成する。なお、前記削り出しによって形成された面はスリ面となるため、バーナー等で該スリ面を加熱し、表面の微細な凹凸を溶融させて平滑化することが望ましい。続いて、前記円筒状のパーツの下端をバーナーで加熱しつつ封止することにより、石英バイアル瓶１０の底部１５を形成する（図５（ｂ））。次に、ブロー成形により、頸部１３よりも下側の領域（すなわち前記円筒状のパーツの頸部１３に隣接する部分であって、口部１１とは逆側の部分）の内径、外径、及び長さを拡大させることにより、石英バイアル瓶１０の胴部１４を形成する（図５（ｃ））。これにより、製品となる石英バイアル瓶１０が完成する。

［実施形態３］
続いて、本発明の第３の実施形態に係る石英バイアル瓶の製造方法について、図６を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係る方法で製造される石英バイアル瓶１０の形状は、図１で示したものと同様である。

まず、それぞれ異なる石英ガラス管を切断することによって、口部１１のみから成るパーツと、頸部１３のみから成るパーツとを個別に作製する。ここで、口部１１のみから成るパーツは、内径及び外径が、それぞれ製品となる石英バイアル瓶１０の口部１１の内径及び外径と等しいものを切断することによって作製する。また、頸部１３のみから成るパーツは、内径及び外径が、それぞれ製品となる石英バイアル瓶１０の頸部１３の内径及び外径と等しいものを切断することによって作製する。

続いて、これら２つのパーツを熱融着によって互いに接合すると共に、別途作製された胴部１４及び底部１５から成るパーツを、頸部１３の下端に熱融着する。このようにして製造されたバイアル瓶１０は、口部１１と頸部１３の境界及び頸部１３と胴部１４の境界に熱融着による接合部を有するものとなる。

なお、本実施形態においても、パーツ同士を接合する時点では、胴部１４の下端は開放された状態（すなわち無底の状態）としておき、パーツ同士の接合が完了した後に、胴部１４の下端を閉鎖することによって底部１５を形成するようにしてもよい。

また、図７（ｂ）に示すような、口部を有しない（すなわち、頸部５３、胴部５４、及び底部５５のみから成る）バイアル瓶５０を製造する場合には、内寸及び外寸が、それぞれ製造しようとする石英バイアル瓶５０の頸部５３の内寸及び外寸と等しい石英ガラス管を用意し、これを切断することによって頸部５３のみから成るパーツを作製する。そして、該パーツを、別途作製された胴部５４及び底部５５から成るパーツと熱融着によって接合することにより、製品となる石英バイアル瓶５０を製造する。このようにして製造された石英バイアル瓶は、頸部５３と胴部５４の境界に熱融着による接合部を有するものとなる。なお、この場合も、パーツ同士を接合する時点では、胴部５４の下端は開放された状態（すなわち無底の状態）としておき、パーツ同士の接合が完了した後に、胴部５４の下端を閉鎖することによって底部５５を形成するようにしてもよい。

１０、４０、５０…石英バイアル瓶
１１、４１…口部
１３、４３、５３…頸部
１４、４４、５３…胴部
１４ａ…上部開口
４４ｄ…接合部
１５、４５、５５…底部
２０…ゴム栓
２１…栓部
２２…円盤部
３０…キャップ

Claims (3)

1. 物品が収容される胴部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
   石英ガラス材に削り出し加工を施すことによって前記頸部の外周面を形成し、
   該頸部に、別途作製された胴部を熱融着によって接合するものであって、
   前記胴部の下端を熱加工によって封止する工程を有することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
2. 物品が収容される胴部と、前記胴部の上方に設けられた円筒状の頸部と、を有する石英バイアル瓶を製造する方法であって、
   円筒状の石英ガラス材を切断することによって前記頸部を形成し、
   該頸部に、別途作製された胴部を熱融着によって接合するものであって、
   前記胴部の下端を熱加工によって封止する工程を有することを特徴とする石英バイアル瓶の製造方法。
3. 前記バイアル瓶が、更に、前記頸部の上方に設けられ該頸部よりも外径の大きい円筒状の口部を有するものであって、
   更に、
   前記石英ガラス材の内径と同一の内径及び前記石英ガラス材の外径よりも大きい外径を有する円筒形のガラス材である第２の石英ガラス材を切断することによって前記口部を形成し、
   前記頸部の、前記胴部が接合される側の端部とは逆側の端部に、前記口部を接合することを特徴とする請求項２に記載の石英バイアル瓶の製造方法。

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