JP2020520859A - 流体ディスペンサ用の計量弁 - Google Patents

Abstract

流体ディスペンサ用の計量弁であって、計量室（２０）を規定する弁本体（１０）を備える。計量室（２０）の内部では、弁部材（３０）が静止位置と吐出位置の間を摺動する。弁本体（１０）および弁部材（３０）の少なくとも一方は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）マトリックスとこれに分散させたガラス微小球体とを含む材料を射出成形してなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、流体ディスペンサ用の計量弁に関する。

流体ディスペンサ用の計量弁は、好ましくは医薬品分野に応用されるが、化粧品や香料などの他の分野にも応用できる。

従来の計量弁は、計量室を規定する弁本体を備える。計量室の内部では、弁部材が静止位置と吐出位置の間を摺動する。一般的に弁本体と弁部材は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタールまたはポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリマータイプのプラスチック材料を成形してなる。ただし、計量弁は厳しい製造公差を満たさなければならず、計量弁を構成する極小部品には高い寸法安定性が求められる。また、容器内の圧力は５バールであるにもかかわらず、計量弁の封止箇所を維持するためには、計量弁の部品は正円筒形状でなければならない。さらに、具体的には、計量弁を通じて容器を満杯にする間および／または患者が計量弁を使用する間に、計量弁の部品に大きなストレスがかかり得ることを特に考慮すれば、部品の材料には高い機械的特性が求められる。また、圧力差が大きい条件下での操作や粉末に係る摩耗などのその他の制約が、計量弁の信頼性に影響する場合もある。

射出成形法は、包装、電気、自動車、化粧品および消費財などの産業における部品製造に非常に広く用いられている。またこの方法は、医療、製薬、航空および原子力などの先端技術産業においても用いられている。

患者の安全を保証するために高品質が求められる医療用途では特に、射出成形部品の外観は非常に重要な基準である。部品の製造中にその外観に何らかの欠陥が生じても、大規模生産ではそのような欠陥を監視するのは困難な場合がある。残念ながら、特に安全部品に欠陥が生じると、計量弁のような装置の故障や脆弱性を引き起こすことがある。具体的には欠陥は、部品にバリ、巣、気泡や縞が生じたり、部品が不完全であったりすることであり、その種類は多岐にわたる。

このような欠陥を改善するにはいくつかの方法がある。例えば、射出成形法のパラメータを変更したり、成形部品の設計を変更したり、ポリマーに添加剤を加えて成形性能を向上させたりする方法が挙げられる。

核剤は、特に表面欠陥を除去するために最もよく使用される添加剤であり、結晶化速度の変更により作用する。核剤は、タルクを主成分としてもよいし有機物質でもよい。また、成形中に分解して泡構造が生じる発泡剤のような他の物質も用いることができる。そのような物質は、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸ナトリウムを主成分としてもよい。

特許文献１〜４には、従来の装置が記載されている。

仏国特許発明第３０３５３８２号明細書 国際公開第２０１２／０７２９６２号 仏国特許発明第２７６７８０１号明細書 独国特許発明第２７３４９５０号明細書

本発明は、上述の問題を克服することを目的とする。

本発明はまた、流体ディスペンサの作動のたびに、確実であり、定期的であり、なおかつ再現可能である方法で、流体を吐出できる計量弁を提供することを目的とする。

本発明はさらに、製造および組み立てが容易で安価な計量弁を提供することを目的とする。

よって本発明は、流体ディスペンサ用の計量弁であって、計量室を規定する弁本体を備え、前記計量室の内部では、弁部材が静止位置と吐出位置の間を摺動し、前記弁本体および前記弁部材の少なくとも一方は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）マトリックスとこれに分散させたガラス微小球体とを含む材料を射出成形してなることを特徴とする流体ディスペンサ用の計量弁を提供する。

有利には、前記ガラス微小球体の直径は、１マイクロメートル（μｍ）〜２０００μｍであり、有利には１μｍ〜１００μｍである。

有利には、前記ＰＢＴマトリックスに前記ガラス微小球体を添加する比率は、１重量％〜２０重量％であり、有利には１重量％〜１５重量％である。

また本発明は、流体ディスペンサであって、吐出用の流体が入れられた容器と、上述の計量弁とを備えることを特徴とする流体ディスペンサを提供する。

有利には、前記流体ディスペンサは、ヒドロフルオロアルカン（ＨＦＡ）ガスを推進用ガスとして含む。

以下に示す詳細な説明および添付図面は、非限定的な例に基づいて本発明の特徴や利点を明確にするものである。
好適な実施形態に係る計量弁の断面図である。 本発明の微小球体を含むＰＢＴと、純ＰＢＴや各種の添加剤を含むＰＢＴとについて、ヤング率を比較する棒グラフである。 本発明の微小球体を含むＰＢＴと純ＰＢＴについて、摩擦係数を比較するグラフである。

以下の説明では、用語「上側」、「下側」、「上」および「下」は、図１に示す装置が起立した姿勢をとるときの位置を表す。また、用語「軸方向」および「半径方向」は、図１に示す計量弁の縦軸に対する方向を表す。

図１の計量弁は保持型であるが、これはほんの一例にすぎず、本発明はいずれの種類の計量弁にも適用される。

計量弁は、縦軸Ａに沿って延在する弁本体１０を含む。この弁本体１０の内部では、弁部材３０が、図１に示す静止位置と弁本体１０に押し込まれた吐出位置との間で摺動する。

計量弁は容器１に組み立てられるものである。この組み立ては、好ましくは留め具５により、有利には留め具５と容器１の間にネックガスケット６を挿入して行われる。なお留め具５には、クリンプ、ネジ留めまたはスナップ留めが可能なキャップを用いることができる。また、任意で弁本体１０の周囲にリング４を装着すれば、装置が上下反転した姿勢をとるときのデッドボリュームが特に減少したり、流体とネックガスケット６の接触が制限されたりする。リング４は、いかなる形状でもよく、図１の例に限定されることはない。

弁部材３０は、弁本体１０に配置されるバネ８により、静止位置に向けて付勢される。バネ８は、まず弁本体１０と協働し、次に弁部材３０と、好ましくは弁部材３０の半径方向に延在するつば３２０と協働する。弁本体１０の内部には計量室２０が規定されている。計量弁が作動すると、弁部材３０が計量室２０の内部を摺動して流体が吐出される。

計量室２０は、従来どおり、弁部材ガスケット２１および計量室ガスケット２２の２つの環状のガスケットの間に規定されることが好ましい。

図１に示す計量弁は、保管のために起立した姿勢をとる。つまり、計量室２０は容器１の上方に位置する。

弁部材３０は出口３０１を含む。出口３０１は入口３０２と連結している。弁部材３０が吐出位置にあるときは、入口３０２は計量室２０の内部に配置される。弁部材３０は、上側部分３１（上部弁ともいう）および下側部分３２（下部弁ともいう）の２つの部分から構成できる。本実施形態では、下側部分３２が上側部分３１の内部に組み付けられている。弁部材３０には内部流路３３が設けられており、内部流路３３によって計量室２０を容器１に連通させることができる。これにより、計量弁の作動が終了する度に、弁部材３０がバネ８の作用で静止位置に戻るときに計量室２０が満杯になる。装置が上下反転して計量弁が容器１の下方に配置された作動姿勢をまだとっている間に、この計量室２０を満杯にする動作が行われる。

本発明によれば、弁本体および弁部材の少なくとも一方は、ＰＢＴマトリックスとこれに分散させたガラス微小球体とを含む材料を射出成形してなる。

ＰＢＴの成形では、バッチ間での結晶化度の大きなばらつきが問題になるが、ＰＢＴマトリックスにガラス微小球体を添加すれば、材料の結晶化度が制御されて成形に係る問題を軽減できる。

固体ガラス微小球体はガラスからなる。このガラスは有利には再利用ガラスである。固体ガラス微小球体には、遊離シリカも重金属も含有しないという利点がある。固体ガラス微小球体は、粉末状であり、有効成分との相互作用を制限したい場合に好適である塩基性ｐＨを有する。マトリックスの性質に応じて選択されるカップリング剤を用いて、固体ガラス微小球体に表面処理を行うことができる。この処理により、微小球体とマトリックスの粘着性が向上して微小球体の分散性も向上する。

ガラス微小球体の直径は、一般的には１μｍ〜２０００μｍである。以下に示す各種の試験で用いたガラス微小球体の直径は、３μｍ〜１００μｍであり、その中央値は１０μｍ〜３０μｍであった。ＰＢＴマトリックスに微小球体を添加する比率は、１重量％〜２０重量％でもよく、有利には１重量％〜１５重量％でもよい。

ＰＢＴマトリックスにガラス微小球体を添加すると、特に以下の改善が見られる。

・バッチ間における材料の結晶化度のばらつきが緩和して、成形中に生じる問題を軽減できる。これにより、特に部品が変形する問題を大幅に軽減または解決さえできるので、部品の寸法安定性が向上する。

・微小球体を分散させた材料の機械的特性が向上する。材料の機械的強度を評価するには、引張試験により破壊応力またはヤング率の値が得られる。図２によれば、ガラス微小球体を含有するＰＢＴと、純ＰＢＴや、核剤、タルク、および発泡剤などの公知の各種添加剤を含有するＰＢＴとについて、ヤング率を比較すると、ガラス微小球体を含有するＰＢＴのヤング率が大幅に改善されていることが分かる。

・ガラス微小球体は無機系であるため、何らかの抽出物が添加されることがない。それどころか希釈効果が発揮される。よって、ＰＢＴマトリックスにガラス微小球体を１３％の比率で添加すると抽出物が１５％強減少することが観察された。

・摩擦係数を低減できる。摩擦係数とは、牽引力（（ｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ）装置を動かすための力）の付加力（垂直抗力）に対する比である。摩擦係数には、動摩擦係数と静止摩擦係数の２種類の係数がある。静止摩擦係数は、試験開始時に測定される係数である。基板上でサンプルを動かして移動開始させるのに必要な力である。また、「粘着係数」という用語も用いられる。動摩擦係数とは、動きを一定速度に維持するのに必要な係数である。本実施形態では、上述のとおりシステムが安定していて一定速度であるので、試験に動摩擦係数の値を用いた。試験では、鋼球を所定の材料（微小球体を分散させたＰＢＴおよび分散させていないＰＢＴ）と摩擦させて摩擦係数を測定した。図３に示す測定結果によれば、微小球体の添加によって摩擦係数が低減して、特に弁の摩擦を軽減できることが分かる。

・有効成分との相溶性に影響しない。これについて、以下の試験を行った。微小球体を含有するＰＢＴを、有効成分（例えばフマル酸ホルモテロール）に直接接触させて、分析技術により有効成分の変質を測定した。すると、ガラス微小球体はそのような変質に対して何ら影響を与えないことが分かった。

本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、当然ながら当業者は、添付の特許請求の範囲において定義した本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、任意の変形を適用可能である。

Claims (5)

1. 流体ディスペンサ用の計量弁であって、
   計量室（２０）を規定する弁本体（１０）を
   備え、
   前記計量室（２０）の内部では、弁部材（３０）が静止位置と吐出位置の間を摺動し、
   前記弁本体（１０）および前記弁部材（３０）の少なくとも一方は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）マトリックスとこれに分散させたガラス微小球体とを含む材料を射出成形してなる
   ことを特徴とする流体ディスペンサ用の計量弁。
2. 前記ガラス微小球体の直径は、１μｍ〜２０００μｍであり、有利には１μｍ〜１００μｍである
   ことを特徴とする請求項１に記載の計量弁。
3. 前記ＰＢＴマトリックスに前記ガラス微小球体を添加する比率は、１重量％〜２０重量％であり、有利には１重量％〜１５重量％である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の計量弁。
4. 流体ディスペンサであって、
   吐出用の流体が入れられた容器（１）と、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の計量弁と
   を備える
   ことを特徴とする流体ディスペンサ。
5. ヒドロフルオロアルカン（ＨＦＡ）ガスを推進用ガスとして含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の流体ディスペンサ。

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