JP5208107B2

JP5208107B2 - 微量検体測定用硝子セルバイアル

Info

Publication number: JP5208107B2
Application number: JP2009511717A
Authority: JP
Inventors: 浩己白石; 晴樹大石; 和人塩谷; 一弘森; 淳武藤
Original assignee: Wako Pure Chemical Industries Ltd; Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Current assignee: Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP5686419B2; WO2008132905A1; JPWO2008132905A1; US9207163B2; EP2141483A1; JP2013127474A; EP2141483A4; US20100136601A1

Description

本発明は、試薬(薬剤)収納機能を有するバイアルに光学的測定可能なセル機能を持たせた硝子セルバイアルに係り、詳記すれば、少量の検査用試薬及び検体を用いた場合であっても確実に容易に検査し得ることを可能とした硝子セルバイアル、その製造方法及び該セルバイアルを使用する光量変化の測定方法に関する。
背景技術

医薬品製造では製造ロット毎にエンドトキシン試験が義務化されている。また、医療用器具や細胞培養用の器具でもエンドトキシンの管理が常識になっている。本発明はこのような試験を、少量の検体でもより確実に実施する事を可能にし、対象検体及び検査薬剤の使用量の低減を可能にした発明である。

検体を試薬(薬剤)で計測する時には、試薬をそれが収納されているボトルからセルに移し替えることが一般的である。従来この操作は手で行うため、試薬の散乱・異物の混入・試薬量の増減など多くの問題があった。そのため最近は機械的に試薬をセルに投入する様式も増えてきた。また、試薬をセルに移し替える事無く試薬が収納されたバイアルに検体を入れるだけで検査に供することを可能にしたセルバイアルも知られている。

一方、薬品の製造ロット毎のエンドトキシン試験は、従来は試験用ウサギの体内に薬品を投与し経日変化による発熱試験により行っていた。そのため発熱までの確認に２〜３日の経過日数を必要とするほか、この検体の量が２０，０００μｌ〜５０，０００μｌと多量に必要であると共に、確実性に欠ける問題があった。そればかりか経費の面でも試験用ウサギの育成、投与後の観察試験と大変な費用が掛かる問題があった。
そのため、最近ではこのエンドトキシン試験を速やかにしかも確実に実施し得る方法として、カブトガニの血球成分液（以下、ＡＬ溶液と略記する。）をエンドトキシンと反応させた際に生ずる酵素（プロテアーゼ等）の活性化反応やゲル化反応に基づいて試料中のエンドトキシン濃度を測定する方法が利用されるようになってきており、更には、当該ゲル化反応の有無を自動的に測定するための装置として例えばトキシノメーター(和光純薬工業（株）製)が開発されたことによって、毒性試験が容易に出来るようになった。トキシノメーターでの検査の際には、発光ダイオードを使用し、検体の入ったバイアル側面の平滑部分(ストレート部、言い換えれば光学的測定に支障のない部分)に光を当てて、計測する方法が一般的である。

従来硝子バイアルは、溶融釜から滴下させたガラス魂を割型に挟み、エアー圧で形状を作るブロー式と真円に引き延ばされた生地管を横置きにして加工する横方式と縦に立てて加工する縦方式等により製造されていた。しかしながら、底部を肉厚にするには従来は横方式しかなかった。

即ち、底部を肉厚にするには、縦方式で薄肉底のバイアルを成型した後、横方式にて底部を焼き込む必要があった。言い換えれば、従来は、縦方式で薄肉底を成型し次いで横方式で底部を肉厚にすると云う、バイアルの位置を変化させる必要のある２工程による方法であった。

また、上記の従来法は横方式を利用するため、底肉厚バイアル内面の形状が下部に向かって凸方向Rしか出来なかった。

図１（Ａ）は、従来の他のバイアルの製造方法を示すものであり、瓶口を上にした細長いパイプを直立状態で保持し、回転させながら下端開口部を加熱溶融し、瓶口から圧縮空気を導入して、瓶底部を形成している。このようにして形成されたバイアルは、図２（Ａ）に示すように、底面が内面及び外面共下方にＲ状に突出した形状に形成される。

これら従来の製造方法により得られたバイアルに液体試料を入れると、底部が丸くなっているので底部に光を当てたのでは光が歪むから、平滑部分(ストレート部、言い換えれば光学的測定に支障のない部分)に光を当てなければならない。そのため光を当てる位置を、底面からできるだけ高くする必要があったことと、液上面に表面張力によるメニスカス部が発生することから、測定に支障を来さないような、光を当てる位置を確保する必要上、検体の量が、最低1000〜2000μlという多量に必要とする問題があった。そのため、試薬の使用量も多量に必要となるという問題があった。

また、エンドトキシン測定用試薬を測定用セルに移すときに混入した異物が、光学的測定(計測)を行う際に邪魔をして検査ミスを起こす恐れがあった。

この発明のうち請求項１に記載の発明は、このような点に着目してなされたものであり、できるだけ少量の検体でも支障なく光学的測定をし得るようにすると共に異物の混入を防止し、検査ミスを起こさないようにした硝子セルバイアルを提供することを目的とする。

また請求項８に記載の発明は、上記硝子セルバイアルを安価に容易に且つ再現性良く製造できる製造方法を提供することを目的とする。

更に請求項１１に記載の発明は、上記硝子セルバイアルを使用した光量変化の測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者等は鋭意研究の結果、硝子セルバイアルの底部形状を、内面が上方に向かってＲ状凸部に、且つ外面が下方に向かって凸状に、好ましくは内外底共にＲ状凸部の凸レンズ状に形成すれば、少量の検体でも目的の光学的測定(計測)を支障なく行い得ることを見出し、本発明に到達した。

即ち本発明は、試薬を収納するバイアルに光学的測定可能なセル機能を具備させ、前記バイアルの底面を内面が上方に向かってＲ状凸部に、且つ外面が下方に向かって凸状に、好ましくは内外底共にＲ状凸部の凸レンズ状に形成することによって、少量の液体試料を入れた場合でも、該液体試料のメニスカス部と底面上端との間に光学的測定のための光照射部とし得る部分が位置し得、当該部分を通して液体試料に光が透過し得るように構成したことを特徴とする。尚、当該光照射部とし得る部分はストレート部に相当する。

前記セルバイアルの底面を外面が下方に向かってＲ状凸部に形成するようにすればより容易に目的のセルバイアルを製造できることから、特に好ましい（請求項２）。このような自立性がなく、内底部も外底部も凸状のセルバイアルは、本出願人の知る限り従来知られていない。セルバイアルは、試薬を凍結乾燥させる際とか試薬を収納し使用する場合にも立てて保管するほうが取り扱い易いからである。

本発明のセルバイアル内径は、直径４．０ｍｍ〜２０．０ｍｍであるのが好ましく（請求項３）、前記内底面のＲ状凸部のＲが５０〜３．５ｍｍであるのが好ましい（請求項４）。
本発明のセルバイアルの底部の最大部分の肉厚が、バイアル内径と最大部分の底部肉厚の比率で１対０．２から１対０．３５の範囲内であるのが好ましい（請求項５）。またセルバイアルの容量は、約３〜３０ｍｌであるのが好ましい（請求項６）。更に、前記光照射部とし得る部分は、セルバイアル外底からの高さ２．５〜３．５ｍｍに位置するようにするのが好ましい(請求項７)

本発明者等は、上記セルバイアルの製法を鋭意研究の結果、底面を上部にした縦方式で硝子管を溶融し、下部内面より圧縮空気を吹き込み、底面内面瓶底に形成した後圧縮空気の圧力を変化させ、自重と圧縮空気の送り込み調整によって、底面の内面が上方に向かってＲ状凸部に、且つ外面が下方に向かって凸状(凸レンズ状)のセルバイアルが得られることを見出した。

本発明の硝子セルバイアルの製造方法は、下端に瓶口を形成した細長い筒状硝子管を直立状態に保持し、下端の瓶口から圧縮空気を吹き込み、前記筒状硝子管を回転させながら、上端部をバーナーで加熱溶融し、中央部に溶融硝子を集めて底面を上方もしくは下方に凸状に形成した後、前記圧縮空気の圧力を変化させて、バイアルの底面を内面が瓶口方向に向かってＲ状凸部に、且つ外面が上記と反対方向に向かって凸状に形成することを特徴とする（請求項８）。この場合、瓶口の形状は特に限定されず、例えば通常の試験管のように単に縁を丸くしただけのものでも、アルミ製等のキャップシールを施せるように適宜適当な段差を有するように形成したものの何れでも良い。

本発明の製造方法は、第１工程で中央部に溶融硝子を集めて薄肉底セルバイアルを製造し、ついで第２工程で再度加熱溶融して、バイアルの底面を内面が瓶口方向に向かってＲ状凸部に、且つ外面が上記と反対方向に向かって凸状(上下両方向に凸状)の厚肉底セルバイアルに形成する２工程で行うのが好ましい（請求項９）。

本発明のセルバイアルは、外面が下方に向かってＲ状凸部に形成する方が、目的のセルバイアルを容易に製造できることから好ましい（請求項１０）。

本発明の試料の光量変化の測定方法は、例えば粉末、凍結乾燥状態の少量の試薬を収容した硝子セルバイアルに少量の液体試料を加えて前記試薬を溶解し、これを装置のセルバイアル保持部に保持し、該セルバイアルの底面内外凸状部で液体試料の液面を高くし、前記セルバイアルの内底面Ｒ状凸部最上部と試料上端メニスカス部との間に光学的測定のための光照射部とし得る部分を位置させ、当該部分に光を照射して照射側と反対方向の光量(例えば、透過光量、吸光度、散乱光強度等)の変化を測定することを特徴とする（請求項１１）。

前記液体試料は、１００μｌ〜３００μｌとするのが好ましく（請求項１２）、前記光照射部とし得る部分は、セルバイアル外底からの高さ２．５〜３．５ｍｍに位置し得るようにするのが良い（請求項１３）。

本発明によれば、セルバイアル底部内面を上方に向かってＲ状凸部に、外面を下方に向かって凸状に形成することにより、液体試料のメニスカス位置を上げることが可能となったので、少量の液体試料を入れた場合でも、支障なく目的の光学的測定を行えるようになるので、試薬と検体の使用量を著しく低減することができる。また、本発明は、例えば試薬の凍結乾燥品や粉末等が入ったバイアルをそのままセルとして使用するので、異物の混入が防げ、異物の混入による検査ミスを防ぐことができる。

具体的には、メニスカス位置を上げることができたので、検査をする際の総液量（試薬と検体の総液量）を２００μｌ程度で検査可能に出来た。即ち例えば凍結乾燥させた試薬に検体を添加・溶解させて測定を行う場合であれば、その検体量を従来技術に対し５分の１から１０分の１に減らす事を可能にし、検査で要求される試薬量も５分の１から１０分の１に低減できた。要するに、検体量・試薬量とも少量ですむので、大幅なコストダウンを可能にした。

（Ａ）従来のセルバイアルの製法を示す概略断面図、（Ｂ）本発明のセルバイアルの製法を示す概略断面図である。（Ａ）従来のセルバイアルの底部断面図、（Ｂ）本発明のセルバイアルの断面図である。本発明のセルバイアルの（Ａ）瓶口の製造工程を示す概略断面図、（Ｂ）レンズ状底部の製造工程を示す概略断面図である。本発明のセルバイアルのバイアル成型機による製造工程を示すものであり、（Ａ）バイアル成型機の上段部、（Ｂ）バイアル成型機の下段部での製造工程を示す概略平面図である。

本発明の硝子セルバイアルの製法は、以下の工程からなる。

（１）従来法により製造した内径（４．０ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは８．０〜１５ｍｍ）、厚み（０．６〜２．４ｍｍ、好ましくは０．８〜１．８ｍｍ）の生地管（ガラス材質：琺珪酸硝子）を所定の長さに切断し、必要に応じて常法により適当な瓶口を形成して、細長い筒状硝子管とする。

（２）図１（Ｂ）に示すように、瓶口を下端にして細長い筒状硝子管を直立状態で回転自在に保持する。

（３）筒状硝子管を回転させながら、上端部をバーナーで加熱溶融し、下端の瓶口から圧縮空気を吹き込みながら、中央部に溶融硝子を集めて中央部が厚く且つ内底面が下方（瓶口方向）に向かってＲ状凸部となった瓶底を形成する。上記バーナーの温度は、１２００℃〜１５００℃とするのが好ましい。吹き込み圧力は、バイアル硝子の溶融状況により、好ましくは３kｇ圧/cm^２±１．０kg圧/cm^２の範囲内で減圧弁にて制御をするのが良い。

（４）瓶底を所定の厚さに形成した後、圧縮空気の圧力を若干上昇させて、底面外面を上方（瓶口と反対方向）に向かってＲ状凸部に形成する。好ましくは、上記圧力範囲内で、瓶底形成後の圧力を瓶底形成前の圧力より高くする。好ましくは瓶底形成までの圧力を２〜３kｇ圧/cm^２とし、底外面のＲ状凸部を形成する圧力を、３〜４kｇ圧/cm^２とするのが良い。

尚、圧縮空気の圧力を最初高めにして、底面外面を瓶口と反対方向に向かってＲ状凸部に形成し、それから若干圧縮空気の圧力を下げて、内底面を瓶口方向に向かってＲ状凸部に形成することもできる。

（５）ついで瓶底に外方から圧縮空気を当てる。このようにして、好ましくはバイアル容量約３〜１０ｍｌ、特に好ましくは４〜６ｍｌのバイアルが得られる。

図３及び図４は、上段部と下段部からなる縦型バイアル成型機を使用して本発明の硝子セルバイアルを製造する一例を示すものであり、図４（Ａ）がバイアル成型機の上段部、図４（Ｂ）がバイアル成型機の下段部の製造工程を示すものである。

図４（Ａ）に示すように、成型機の上段部に生地管を投入し、間欠的に回転移動させて、生地管予備焼入れ、全長切断ステーションを経て、口部形状成型ステーションに達し、図３（Ａ）に示すように、下端をバーナーで加熱して口部を形成する。

それから、図４（Ｂ）に示すように、上段部で口部を完成したバイアルを成型機の下段部に下降させ、バイアル自体を回転させながら、間欠的に回転移動させて、底切断予備焼入、底切断各ステーションを経て、薄肉底バイアル成型ステーションに達する。この薄肉底バイアル成型ステーションで図３（Ｂ）に示すように、バイアルを回転させながら、下端口部から圧縮空気を導入し、上端をバーナーで加熱溶融して、薄肉底バイアルに成型し、回転移動により冷却され薄肉底バイアルを完成し、厚肉底成型ステーションに達する。厚肉底成型ステーションでは図３（Ｂ）に示すように、再度バナーで加熱溶融して、断面レンズ状の厚肉底バイアルに成型し、回転移動により冷却され厚肉底バイアルを完成する。更に間欠的に回転移動させ、バイアルを冷却した後、バイアルを排出する。

尚、ここに於いて、「薄肉底」とはバイアル成型のために用いる生地管の厚み(外周肉厚)と同程度の厚みを有する底のことを意味し、「厚肉底」とは「薄肉底」の厚みに比較して１．３〜２倍程度、好ましくは１．４〜１．６倍程度の厚みを有するものをいう。

従来の一般のバイアルは、図２（Ａ）に示すように、バイアル内径と最大底肉厚の比率が、１対０．５〜１対０．１２であり、底面が内面及び外面共下方にＲ状に突出した形状に形成されているため、試料上端メニスカス部の下方でバイアルのストレート部（筒状の断面円形部）に、光学的測定のための光照射位置（セルバイアルの底面下端から３ｍｍ程度）がくるようにすると、多量の液体試料を必要とする問題が生じた。

本発明においては、図２（Ｂ）に示すように凸レンズ状の底面が形成されるので、内底面上端より僅かに上（バイアルのストレート部）に、光照射位置（下端から２．５〜３．５ｍｍ程度）がくるようにすれば良いので、少量の液体試料で済むようになる。念のために付記すれば、本発明のセルバイアルは、その底面下端から２．５〜３．５ｍｍ程度に光照射位置に適するストレート部が存在していることが特徴の一つなのである。

本発明のセルバイアル内径は、直径４．０ｍｍ〜２０．０ｍｍであるのが市販の測定装置にセットし得ることから好ましい。

前記内底面のＲ状凸部のＲは、バイアルの内径に応じて変動するが、通常５０〜３．５ｍｍ、好ましくは３０〜８ｍｍの範囲から適宜選択される。小さすぎると、製造し難いだけでなく光学的な測定が可能な範囲が狭くなり、大きすぎて平坦に近くしたものは製造が困難なだけでなく、その平坦に近い部分はストレート部(言い換えれば光学的測定に支障のない部分)とし難いので、その上方を光の照射位置がくるようにしなければならないから、特に利点は得られない。

また、前記外底面がＲ状凸部を形成する場合、そのＲは、バイアルの外径に応じて変動するが、通常５０〜２．５ｍｍ、好ましくは４０〜５ｍｍ、より好ましくは３０〜１０ｍｍの範囲から適宜選択される。

本発明のセルバイアルの底部の最大部分の肉厚が、バイアル内径と最大部分の底部肉厚の比率で１対０．２から１対０．３５の比率構成であるのが好ましい。このようにすることによって、上記Ｒの範囲内にすることができる。

本発明のセルバイアルは、底部内面を上方に向かってＲ状凸部に、外面を下方に向かって凸状の形状に形成されていることを特徴としているが、このような形状にしないと、肉厚な底部を持ち且つ内面が凸状のゆがみが生じない安価なバイアルは得られない。
下端を平坦とした従来のセルバイアルを使用し適当な厚さの板を下に敷いても、セルバイアルを持ち上げることはできるが、セルバイアルに加え、適当な厚さの板についても製品品質のコントロールをすることになるから、かなり大変であって、実用上無理がある。

上記のようにして形成したバイアルに、少量の試薬を充填或いは充填・凍結乾燥するなどして、試薬入りセルバイアルとして販売に供される。このようなセルバイアルを使用することにより、試薬の使用量を少なくし且つ測定時の総液量を低減させ、しかも安全かつ確実に計測することができる。

また、本発明の製造方法によれば、安価に且つ再現性良く目的のセルバイアルを製造出来るようになることも、本発明者等が初めて見出したことである。

上記セルバイアルを使用して光量変化を測定するには、少量の試薬を収容した硝子セルバイアルに適当量の液体試料を加えて溶液状態とする。液体試料の量は、１００μｌ〜３００μｌ、より好ましくは２００μｌ程度が好ましい。試薬の主要成分量は、この液体試料と反応するのに必要な量で勿論よい。

これを例えばトキシノメーターの測定装置にセットすると、外底部が凸状に形成されているので、内部試料の液面を高くすることができる。更に、内底面がＲ状凸部に形成されているので、少量の液体試料でもＲ状凸部とメニスカス部との間を光学的測定のための光照射部とすることができる。光照射部は、底面からの高さ２．５〜３．５ｍｍ(内底面最上部から０．３〜１．８ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍ)でバイアルのストレート部（歪みがない）に設定することが望ましい。光量測定は、セルバイアルの底部外Ｒ(カーブ部)の上端より上で行う必要があるので、底面を平坦に形成しても、内底平坦面から１ｍｍ程度は、照射部にできないので、Ｒ状凸部とすることにより、液体試料量を減らすことができる。

それから、瓶中心方向に光を照射し、照射側と反対方向の光量の変化を測定する。

本発明のセルバイアルは、「光量変化の測定」に支障なく使用できるが、特に検体が少量の場合とか、試薬が高価であるので使用量を少なくしたい場合等に好適に使用される。

例えば、エンドトキシン測定用試薬(例えばＬＡＬ試薬)は高価なので、できだけ少量使用することが望ましいから、特に本発明に適用するのに適している。

ここでＬＡＬは、リムルス（Limulus）属カブトガニの血球成分（Amoebocyte Lysate）抽出液(以下、ＡＬ溶液と略記する。)のことであり、エンドトキシンに特異的な試薬である。

エンドキシンは、主にグラム陰性菌の細胞表層中に存在するリポ多糖であり、発熱物質（Pyrogen）の一種としても知られる物質である。そのため、試料中のエンドトキシン濃度の測定は、医学、薬学、微生物学の分野に於いて、重要なものの１つになっている。

現在のところ、このエンドトキシンの測定法としては、ＡＬ溶液がエンドトキシンによって活性化されて凝固する現像を利用した、所謂リムルステストがその簡便性、費用が安価な点等から広く利用されている。本発明の調製法に於いて使用可能なＡＬ溶液としては、リムルス（Limulus）属、タキプレウス（Tachypleus）属或はカルシノスコルピウス（Carcinoscorpius）属に属するカブトガニの血球から抽出されたもので、エンドトキシンとの反応により凝固反応が生じるものであれば特に限定されない。また、例えばACC（ASSOCIATES OF CAPE COD）社，Wako Chemicals USA社, Cambrex Bio Science Walkersville社, Endosafe社等により市販されているＡＬ溶液の凍結乾燥品をもとに調製したものも当然使用可能である。

Claims

下端に瓶口を形成した細長い筒状硝子管を直立状態に保持し、前記筒状硝子管を回転させ、下端の瓶口から圧縮空気を吹き込みながら、上端部をバーナーで加熱溶融し、中央部に溶融硝子を集めて底面を上方もしくは下方に凸状に形成した後、前記圧縮空気の圧力を変化させて、バイアルの底面を内面が瓶口方向に向かってＲ状凸部に、且つ外面が上記と反対方向に向かって凸状に形成する硝子セルバイアルの製造方法。
前記中央部に溶融硝子を集めて薄肉底セルバイアルを製造し、ついでバーナーで再度加熱溶融して、バイアルの底面を内面が瓶口方向に向かってＲ状凸部に、且つ外面が上記と反対方向に向かって凸状の厚肉底セルバイアルに形成する請求項１記載の製造方法。
外面を内面と反対方向に向かってＲ状凸部に形成する請求項１記載の製造方法。