JP6403257B2 - プレフィルドシリンジ用ガスケットおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレフィルドシリンジ用ガスケットおよびその製造方法に関する。

医療用途に用いられる注射器として、予め薬液が充填された注射器（プレフィルド注射器）がある。プレフィルド注射器は、薬液を移し変える手間が必要ないことから簡便に使用できることや、また薬液を移し変える時点での医療過誤を防止できることから近年使用が増えている。
このプレフィルド注射器においては、従来の注射器（使用直前にバイアル等他の容器から薬液を吸い上げて使用するもの）とは異なり、長期間薬液と接触する容器としての性能が必要とされる。

注射器に使用されるガスケットとしては、一般に架橋ゴムが使用される。架橋ゴムには一般に架橋用の様々な成分が添加されており、このような成分もしくはその熱分解物は、薬液と接触することで薬液中へと移行することが知られている。一部の薬液に対してこれらの移行物は、薬液の効果、安定性に悪影響を与えることも知られている。
また、注射器を使用するときに、ガスケットが滑らかに摺動することが求められる。一般に架橋ゴムから成るガスケットは摺動性が悪く、使用に耐えない。このためバレルの内面、もしくはガスケットの表面にシリコーンオイルを塗布することが一般に行われている。しかし一部の薬液に対してシリコーンオイルは、薬液の効果、安定性に悪影響を与えることが知られている。

このような観点から、ゴム製ガスケットの表面を摺動性の良いフィルムでラミネートしたラミネートガスケットと呼ばれる製品が知られている。その目的は、ゴム製ガスケットの表面をフィルムで覆うことにより架橋ゴムの成分が薬液へ移行することを防ぐこと、及び、摺動性の良いフィルムでラミネートすることでシリコーンオイルなしでも摺動性を確保することにある。

このような目的で使用されるフィルムとしては、摺動性の良い超高分子量ポリエチレンやフッ素系樹脂が例示される。このうち、フッ素系樹脂は摺動性が良く、かつ化学的に安定であるため好適であり、フッ素系樹脂のなかでもポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は摺動性、安定性ともにきわめて良好であり特に好ましい。

特許第３３８７７７５号公報

ところで、上記の目的で使用されるフィルムはゴム弾性を有しておらず、内部の架橋ゴムのゴム弾性を阻害してしまう。ガスケットのゴム弾性は内部の薬液の確実な封止に必須であり、ゴム弾性が十分でない場合、内部の薬液が漏れてしまうという欠点がある。
この課題に対して、ラミネートするフィルムの厚みの制御やフィルムの表面改質などの改善の検討を進めている。

ゴム製品の製造工程においては、所望の製品形状を空隙とした金型内においてゴムを加硫成型し、形状を付与した後、金型より取り出す方法が一般的に用いられている。このような製造方法においては、製品を金型より取り出す際に、金型と製品が擦れることにより微細な傷が発生してしまう。ガスケットの製造工程において、製品の取り出し方向は、周方向に対して垂直方向である。この方向の傷は、薬液の確実な封止を著しく悪化させるため好ましくない。

発明者らは、フィルムでラミネートされたガスケット形状を成型後に、ガスケット表面を研磨することによりこの課題を解決できると考え、本発明に至った。
すなわち、ガスケット表面の円周方向に研磨工程を施すことにより、周方向に対して垂直方向の傷が存在しないか、存在する傷をほぼなくすことができ、内部の薬液の確実な封止を行うことができる。

請求項１記載の発明は、医療用に用いられるガスケットであって、その表面にフィルムがラミネートされているガスケットを製造する方法であって、金型内にてガスケットの形状に成型する工程と、その後フィルム表面を所定の基材を用いて研磨する工程と、を含み、前記研磨する工程では、ガスケット表面のうちのシリンジバレルの内周面と接する摺動部としての円周面部に円周方向の研磨を施すことを特徴とするガスケットの製造方法である。
請求項２記載の発明は、フィルム表面を研磨する工程において、フィルムの表面粗さを
小さくすることを特徴とする請求項１に記載のガスケットの製造方法である。

請求項３記載の発明は、フィルム表面を研磨する工程において、微細研磨粒子を用いた基材により研磨することを特徴とする請求項１または２に記載のガスケットの製造方法である。
請求項４記載の発明は、前記研磨に用いる基材は、アルミナ、炭化ケイ素、またはダイアモンドを含む粒子であることを特徴とする、請求項３に記載のガスケットの製造方法である。

請求項５記載の発明は、前記研磨する工程では、ガスケット摺動部の円周方向、円周と垂直方向（摺動方向）それぞれの算術平均粗さＲａ／／、Ｒａ⊥の比（Ｒａ⊥／Ｒａ／／）が、１．０以上１．３以下となるように研磨することを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法である。

請求項６記載の発明は、前記研磨する工程では、ガスケット摺動部の表面粗さの測定結果において、円周方向、摺動方向それぞれの算術平均粗さＲａ／／、Ｒａ⊥が、ともに、０．０６μｍ以下となるように研磨することを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法である。

この発明によれば、封止性に優れたプレフィルドシリンジ用ラミネートガスケットが得られる。

図１は、この発明の一実施形態に係る医療用シリンジを分解状態で示す図である。 図２は、この発明の一実施形態に係るラミネートガスケットの半分を断面で示す図である。

以下には、図面を参照して、この発明の一実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る医療用シリンジ、いわゆるプレフィルドシリンジと呼ばれるシリンジを分解状態で示す図である。図１において、シリンジバレル１１およびガスケット１３は、半分が断面で表わされている。
図１を参照して、プレフィルドシリンジ１０は、円筒形状のシリンジバレル１１と、シリンジバレル１１と組み合わされ、シリンジバレル１１内を往復移動し得るプランジャ１２と、プランジャ１２の先端に装着されるガスケット１３とを含んでいる。ガスケット１３は、弾性材（ゴムまたはエラストマ等）で構成された本体１４と、本体１４の表面に積層されたラミネートフィルム１５とを含むいわゆるラミネートガスケットである。ガスケット１３にはシリンジバレル１１の内周面１６と気密的・液密的に接する摺動部としての２つの円周面部１７Ａ、１７Ｂが備えられている。

プランジャ１２は、たとえば横断面が十文字状の樹脂製板片で構成され、その先端部にはガスケット１３が取り付けられるヘッド部１８が備えられている。ヘッド部１８は、プランジャ１２と一体に形成された樹脂製で、雄ねじ形状に加工されている。
ガスケット１３は、短軸の略円柱形状で、その先端面は、たとえば軸中心部が突出する鈍角の山形形状をしている。そして後端面から軸方向に彫り込まれた雌ねじ形状の嵌合凹部２１が形成されている。プランジャ１２のヘッド部１８が、ガスケット１３の嵌合凹部２１にねじ込まれることにより、プランジャ１２の先端にガスケット１３が装着される。

図２は、図１に示すガスケット１３だけを拡大して描いた図で、ガスケット１３の半分が断面で示されている。
＜ラミネートガスケット１３の成型工程について＞
この実施形態のラミネートガスケット１３は、密封式混練機、オープンロール混練機などを用いて、所定配合比で配合材料を混練した混練物を、カレンダーまたはシート成型機で未加硫ゴムシートを作製し、次に、一定重量、サイズの未加硫ゴムシートと不活性フィルムを重ねて金型に置き、真空プレスで成型することにより、積層ガスケットの成型シートを得ることができる。

成型条件は特に限定されず、適宜設定すればよいが、成型温度は、好ましくは１５５〜２００℃、より好ましくは１６５〜１８０℃であり、成型時間は、好ましくは１〜２０分間、より好ましくは３〜１５分間、さらに好ましくは５〜１０分間である。使用する金型は、摺動面形成部の鏡面仕上げにより、該当部のカットオフ値０．０８ｍｍで測定した算術平均粗さＲａが０．０３μｍ以下の平滑な金型表面が形成されていることが好ましい。このような金型を使用することによって、積層成型されたゴム部材は、元のフィルムの表面粗さより小さい成型品を得ることができる。Ｒａは、好ましくは０．０２μｍ以下、より好ましくは０．０１５μｍ以下である。

この後、ガスケットの成型品から不要部分を、切断・除去した後、洗浄、滅菌、乾燥および外観検査を行ってガスケットの一次完成品を得る。
この実施形態に係るラミネートガスケット１３の特徴は、シリンジバレル１１の内周面１６に気密的、液密的に接する摺動部としての２つの円周面部１７Ａ、１７Ｂを備えている上記の一次完成品に対し、先方側の円周面部１７Ａの表面を所定の基材で円周方向に擦り合わせている（磨いている）ことである。

なお、この実施形態では、摺動部として、先方側円周面部１７Ａと後方側円周面部１７Ｂの２つを設けているが、円周面部１７Ａだけあってもよいし、摺動部が３つ以上であってもよい。また、ガスケットの形状は、この実施形態の形状に限定されるものではない。
さて、この発明は、図２に示すようなガスケット１３を製造する方法であって、金型内にてガスケットの形状に成型する工程と、その後フィルム１５の表面を研磨する工程とを含むことを特徴とするガスケットの成型方法、および、そのように製造されたガスケット１３を提供することである。

研磨を施す方向としては、ガスケット１３の周方向（円周方向）であることが好ましい。これはガスケットの周方向に対して垂直方向に存在する傷を消す効果をより得るためである。周方向に研磨する際、ピーク部全体にわたり研磨することが好ましい。これは周方向にわたって均一な効果を得るためである。
研磨方法としては、ガスケットの成型後に研磨することにより、本発明の効果を得ることができる。ガスケットの成型前のフィルム単体に対して研磨した場合、ガスケット成型時、および、脱型時に生じた傷などを消すことができないからである。

研磨方法としては、研磨剤の基材は特に限定されないが、微細研磨粒子からなる基材を使用するのが好ましい。ここで、微細研磨粒子として、アルミナ、炭化ケイ素、ダイアモンドの使用がより好ましい。
研磨方法としては、研磨剤の砥粒サイズは１．０μｍ〜１５．０μｍが好ましい。砥粒サイズはフィルムおよびゴムの物性により適宜選択すればよいが、あえて条件を挙げるならば、２．０μｍ〜３．０μｍの基材を使用するのがより好ましい。

研磨方法としては、機械的に電動ローターを用いて一定速度で研磨するのが好ましい。速度と研磨時間はフィルムおよびゴムの物性により適宜選択すればよい。経済性の観点から、短い時間で研磨量を稼ぐ方が良いと考えられるので、速度は８０００ｒｐｍ以上が好ましく、研磨時間は３０秒程度が好ましい。
フィルムの研磨量は、フィルムの厚さに対して０．２μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。一般にラミネートガスケットに用いられるフィルムとしては、厚みは薄い方が好ましいが、薄過ぎると成型が難しくなり、実用的には２０μｍから５０μｍ程度の厚みが多用される。フィルムを研磨することにより、下地のゴム層が露出することは好ましくなく、フィルムの研磨量の上限としてはフィルムの厚み以下が望ましい。下限としては、研磨する深さが０．２μｍより下の場合、成型時等に発生した傷を消せず所望の効果を発揮できず好ましくなく、０．２μｍ以上あれば少なくとも小さな傷を消すことが出来て好ましい。

ガスケット本体１４の素材に関しては特に指定しない。例えば熱硬化型ゴムや、熱可塑性エラストマーが挙げられる。このうち耐熱性に優れることから熱硬化型ゴムや、熱可塑性エラストマーのうち架橋点を有する動的架橋型熱可塑性エラストマーがより好ましい。これらのポリマー成分も特に指定しないが、成形性に優れるエチレン−プロピレン−ジエンゴムやブタジエンゴムが好ましく、また耐ガス透過性に優れるブチルゴム、 塩素化ブチルゴム、 臭素化ブチルゴムも好ましい。

フィルム１５の種類としては、架橋ゴムからの成分の移行を阻止でき、かつゴムより摺動性の優れる、すなわちゴムより摩擦係数の小さいフィルムであれば特に指定しない。一例として医療用途として実績の多い、超高分子量ポリエチレンやフッ素系樹脂が挙げられる。このうちフッ素系樹脂は摺動性に優れ、かつ表面の化学的な安定性に優れているので好ましい。フッ素系樹脂としては、フッ素を含む樹脂であれば公知のものを使用すればよく、一例として、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、パーフルオロアルキルエーテル（ＰＦＡ)などが挙げられる。ＰＴＦＥや変性ＰＴＦＥは摺動性、化学的な安定性共に特に優れており好ましく、ＥＴＦＥはγ線滅菌への耐性が良く好ましい。ゴムとの接着性の観点から、これらの樹脂の混合物、若しくは積層から成るフィルムを用いることもできる。

内部の薬液がシリコーンオイル、もしくは硬化型シリコーンにより悪影響を受けない場合は、通常用いられるシリコーンオイル、もしくは硬化型シリコーンオイルをバレル内面、もしくはガスケット表面に塗布することで、より高い摺動性を得ても良い。

各種フィルムと未加硫ゴムにて、ガスケット形状に加硫成形した。引き続き周方向に研磨加工を施したもの（実施例）および加工を施さなかったもの（比較例）を得た。
＜製造方法＞
フッ素樹脂：ＰＴＦＥフィルム（日本バルカー株式会社製 バルフロン(登録商標))
ＥＴＦＥフィルム（旭硝子株式会社製、ＦｌｕｏｎＥＴＦＥ（登録商標）)
フィルムの接着処理は、特許第４９０８６１７号公報に記載の方法で実施した。フィルムの厚みは表１に記載した。

未加硫ゴムシート：ハロゲン化ブチルゴム
架橋剤：２−ジ−n−ブチルアミノ−４，６−ジメルカプト−s−トリアジン 三協化成株式会社製、ジスネットＤＢ(登録商標)
製造条件：加硫温度１８０℃、加硫時間８分、処理圧力２０ＭＰａ
製品形状として、ガスケットの最大径φ６．６０ｍｍに成形した。
研磨加工は、上記製品形状を得た後に実施した。

＜研磨加工＞
研磨材：アルミナ、炭化ケイ素、ダイアモンド（いずれもコバックス社製 Lapica）
装置：電動ルーター（Proxxon社製 ミニルーター）
電動ルーターの先端にガスケットを固定し、アルミナの研磨材に押し当て、一定速度（８０００ｒｐｍ）で一定時間（３０秒間）ガスケットの周方向を研磨した。該処理で得られたガスケットを純水に浸漬し、超音波洗浄機で洗浄した。その後、滅菌処理を実施して、研磨加工を施したガスケットを得た。

＜試験方法＞
・薬液の封止性試験
プレフィルドシリンジに封入する液体として、ノニオン性界面活性剤（ポリソルベート８０）を０．１ｗｔ％溶解させた水溶液を調整した。容量１ｍＬのプラスチック（環状オレフィンポリマー）製シリンジ（内径、６．３５ｍｍ）にガスケットを打栓し、シリンジ内部に水溶液を注入した。その後、シリンジ先端にゴムキャップをし、４０℃のオーブンに１週間おいた。その後、オーブンからサンプルを取り出し、ビデオマイクロスコープ（ライカマイクロシステムズ社製、ＤＶＭ５０００）を用いて測定倍率５０倍で薬液がガスケットのどの部分に存在しているかを確認した。ガスケットに２か所存在する摺動部の間（すなわち、摺動部１７Ａと１７Ｂとの間であり、以下、谷部と呼ぶ）まで薬液が達している場合、谷漏れと判定した。ガスケットの摺動部１７Ａに薬液が存在するが、谷部まで薬液が達していない場合を途中漏れと判定した。そして、谷漏れと途中漏れの合計本数を総液漏れ数とした。１０個の製品を観察し、谷漏れ、途中漏れ、総液漏れ数を記載した。本試験では、谷漏れ本数に注目し、谷漏れ本数が２本以下の場合を良好とした。
・摺動部表面粗さ測定
ガスケット摺動部である円周面部の表面粗さをレーザーマイクロスコープ（キーエンス社製、ＶＫ−Ｘ１００）で測定した。総合倍率は１０００倍で測定を実施し、摺動部の円周に垂直な方向（摺動方向）、摺動部の円周に平行な方向（円周方向）各々の算術平均粗さＲａおよびに最大高さＲｙ（ＪＩＳ Ｂ０６０１４：１９９４に準拠、カットオフ０．２５ｍｍ）を測定した。

＜試験結果＞
ガスケットの成型後に研磨加工を施さなかった比較例１に比べて、実施例１〜９は何れも谷漏れ本数が顕著に減少しており、好ましい結果となった。

１０ プレフィルドシリンジ
１１ シリンジバレル
１２ プランジャ
１３ ガスケット
１７Ａ、１７Ｂ 円周面部（摺動部）

Claims (6)

1. 医療用に用いられるガスケットであって、その表面にフィルムがラミネートされているガスケットを製造する方法であって、
   金型内にてガスケットの形状に成型する工程と、
   その後フィルム表面を所定の基材を用いて研磨する工程と、を含み、
   前記研磨する工程では、ガスケット表面のうちのシリンジバレルの内周面と接する摺動部としての円周面部に円周方向の研磨を施すことを特徴とするガスケットの製造方法。
2. フィルム表面を研磨する工程において、フィルムの表面粗さを小さくすることを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法。
3. フィルム表面を研磨する工程において、微細研磨粒子を用いた基材により研磨することを特徴とする、請求項１または２に記載のガスケットの製造方法。
4. 前記研磨に用いる基材は、アルミナ、炭化ケイ素、またはダイアモンドを含む粒子であることを特徴とする、請求項３に記載のガスケットの製造方法。
5. 前記研磨する工程では、ガスケット摺動部の円周方向、円周と垂直方向（摺動方向）それぞれの算術平均粗さＲａ／／、Ｒａ⊥の比（Ｒａ⊥／Ｒａ／／）が、１．０以上１．３以下となるように研磨することを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法。
6. 前記研磨する工程では、ガスケット摺動部の表面粗さの測定結果において、円周方向、摺動方向それぞれの算術平均粗さＲａ／／、Ｒａ⊥が、ともに、０．０６μｍ以下となるように研磨することを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法。

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