JP7041856B2 - 医療用注射器に適用されるガスケットの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、医療用注射器に関し、特に、医療用注射器に適用されるガスケット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」と称される。）がある。プレフィルド注射器は、薬液を移し替る手間が不要で、簡便に使用できる利点がある。また、薬液を移し替る際の過誤を防止できる利点もある。このため、近年使用が増えている。
プレフィルド注射器は、従来の注射器、すなわち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従来の注射器とは異なり、長期間薬液が接する容器としての性能が要求される。

注射器は、通常、シリンジと、シリンジ内を往復移動し得るプランジャと、プランジャの先端に設けられたガスケットとを含んでいる。
注射器に使用されるガスケットは、一般に架橋ゴムで作られる。架橋ゴムには架橋用の様々な成分が添加されており、このような成分またはその熱分解物は、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。そして、一部の薬液に対してこれらの移行物は、薬液の効果や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、架橋ゴムからなるガスケットは摺動性が悪い。そこで、シリンジの内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、薬液の効果や安定性に悪影響を与えることも知られている。
以上のような観点から、医療用注射器においては、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使用されることが多くなっている。ラミネートガスケットは、ゴム製ガスケットの表面を摺動性の良い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ぎ、かつ、シリコーンオイルなしでも摺動性を確保することができる。

実公平７－２５９５３号公報

ところが、ラミネートガスケットにおいては、表面にラミネートされるフィルムは弾性を有しておらず、内部の架橋ゴムの弾性を阻害するという課題がある。ガスケットにおける弾性は、シリンジ内に充填された薬液の確実な封止に必須の要件であり、ガスケットの弾性が十分でない場合、シリンジ内の薬液が漏れてしまうという不具合につながる。
この課題に対して、発明者らは検討を加えた結果、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、ガスケットの円周面部に微細な溝構造を形成することによりこれらの課題を解決できると考え検討を進めてきた。

しかしながら、上記の目的で試みたレーザー加工は、放出するエネルギーが強い場合、表層のフィルムだけでなく、下層のゴム層まで到達しゴム層が剥き出しになったり、ゴム層にダメージを与えてしまう可能性があることがわかった。
そこで、この課題に対して、発明者らはさらに検討を加えた結果、ガスケットの円周面部に溝を形成する方法ではなく、ラミネートされたフィルム上に付加的に凸部を形成することで、解決できることを見出した。

この発明は、上記背景の下になされたもので、その目的は、封止性に優れた医療用注射器のためのラミネートガスケットの製造方法を提供することである。

この発明に係るラミネートガスケットの製造方法は、請求項１～６に記載の内容である。
具体的には、次の通りである。
請求項１記載の発明は、医療用注射器に適用されるガスケットの製造方法であって、ガスケット成型金型を準備する工程、金型内にて、表面にフィルムがラミネートされたシリンジの内周面に接する円周面部を有するガスケットを成型する工程、金型からガスケットを取り出した後、ガスケットの前記円周面部における前記フィルムの表面の幅方向の一部に周方向に流動性の素材により高さが１５μｍ以上５５μｍ以下で幅が３０μｍ以上７５μｍ以下の凸部を、前記円周面部における当該凸部に対して前記幅方向の一方側および他方側で前記フィルムの表面が露出するように付加的に形成する工程、および形成された流動性の素材による凸部を固形化する工程、を含むことを特徴とする、医療用注射器に適用されるガスケットの製造方法である。

請求項２記載の発明は、前記ガスケットを成型する工程は、前記フィルムの内表面に加硫前のゴムを重ね合わせて金型内に入れ、加硫成型する工程を含むことを特徴とする、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、前記ガスケットを成型する工程は、前記フィルムの内表面を、ゴムと重ね合わせる前に粗面化する工程を含むことを特徴とする、請求項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、前記流動性の素材はフッ素樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法である。
請求項５記載の発明は、前記流動性の素材は金属ペーストを含むことを特徴とする、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、前記凸部を固形化する工程は、加熱工程を含むことを特徴とする、請求項１、４または５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、封止性に優れた医療用注射器のラミネートガスケットを得ることができる。特に、プレフィルド注射器に好適なラミネートガスケットを得ることができる。
また、この発明によれば、封止性に優れ、長期間薬液と接しても薬液の効果や安定性に悪影響を与えない医療用注射器、特にプレフィルド注射器を得ることができる。
また、この発明において、フィルムの表面に形成する凸部は、高さ１μｍ～５０μｍで、幅が１μｍ～７０μｍであれば、より好適に液漏れを防止することができる。

さらに、この発明によれば、封止性に優れたラミネートガスケットの製造方法を提供することができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る医療用注射器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。 図３は、図２のＡ部分の拡大断面図である。

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注射器、いわゆるプレフィルド注射器と呼ばれる注射器を分解状態で示す図である。図１において、シリンジ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、プレフィルド注射器１０は、円筒形状のシリンジ１１と、シリンジ１１と組み合わされ、シリンジ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の表面にラミネートされたフィルム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１１の内周面１６と気密的・液密的に接する円周面部１７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１９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２０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。

なお、シリンジ１１に充填される薬液が、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シリンジ１１の内面１６、もしくはガスケット１３の表面に塗布することで、より高い摺動性を得てもよい。
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。

図２を参照して、この実施形態に係るガスケット１３の構成について、より詳細に説明をする。
ガスケット１３は、本体１４と、本体１４の表面にラミネートされたフィルム１５とを含む。本体１４は、弾性材で構成されていればよく、その素材に関しては特に限定されるものではない。たとえば、熱硬化型ゴムや、熱可塑性エラストマで構成することができる。このうち、耐熱性に優れることから、熱硬化性ゴムや、熱可塑性エラストマのうち架橋点を有する動的架橋型熱可塑性エラストマがより好ましい。これらのポリマー成分も特に限定されるものではなく、強いて言えば、成型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い。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。

本体１４の表面をラミネートするフィルム１５は、架橋ゴム（本体１４）からの成分の移行を阻止でき、かつ、ゴムよりも摺動性の優れるもの、すなわちゴムより摩擦係数の小さいフィルムであれば、その種類は特に限定されない。一例として、医療用途に実績のある超高分子量ポリエチレンやフッ素系樹脂のフィルムを挙げることができる。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、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、摺動性および化学的な安定性共に優れており好ましい。ＥＴＦＥは、γ線滅菌への耐性が良く好ましい。本体１４との接着性の観点からは、これらの樹脂の混合物、もしくは積層からなるフィルムを用いることもできる。

本体１４をラミネートするフィルムの内表面側（積層される側）は、接着処理を行っておくことが好ましい。接着処理の方法は特に限定されない。接着処理としては、接着処理によるフィルムの化学的な変化が少なく、かつ接着剤を使用しない方法が好ましく、例えばイオンビーム処理による方法が挙げられる。
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１１の内周面１６に気密的、液密的に接する円周面部１７を備えており、その円周面部１７の表面にラミネートされたフィルム１５には、周方向に延びる凸部２２が形成されていることである。

凸部２２は、円周面部１７を周回する円環状凸部とされており、この実施形態では、１本の凸部２２が設けられた例が示されている。
しかし、凸部２２の本数としては、１本以上であればよく、ガスケット１３の軸方向に所定の間隔を開けて複数本設けてもよく、特に上限を設ける必要はない。また、周方向に延びる円環状の凸部とはせず、途中で途切れた部分があってもよいが、円周面部１７の少なくとも全周において、いずれか１本の凸部が存在している形態であればよい。

凸部２２は、円周面部１７の周方向にわたってその始点と終点が一致する円環状凸部であることが好ましい。その理由は、円周面部１７の周方向全体にわたって薬液封止性の面で均一な効果が得られるためである。なお、ガスケット１３の円周面部１７を展開して考えた場合、局所的な方向性がなくなることから概略直線状の凸部２２となることが好ましい。

図３は、図２の円周面部１７における１本の凸部２２の拡大部分断面図である。すなわち、図２のＡ部分の拡大断面図である。
凸部２２の作成方法としては、ガスケット１３を成型後に凸部２２を形成することにより、本発明の効果を得ることができる。ガスケット１３の成型と同時に凸部を成型した場合、即ち金型に予め凸部に対応する構造を作り形状を転写する場合、成型された凸部構造が脱型により傷などの損傷を受けることを防ぐためである。また、ガスケット１３の成型後に凸部２２を形成することで、ガスケット成型時、および、脱経時に生じた傷などを、その後の凸部２２の形成工程によってある程度修復できるためである。

凸部２２の作成方法としては、基材となるラミネートガスケット１３に流動性のある素材により凸部２２を積層する工程と、積層された流動性のある素材を固形化する工程を含む方法が望ましい。
流動性を有する素材を用いる長所としては、積層する場合に塗布などの簡便な方法が使用できるためである。積層（塗布）の方法としては公知の方法を用いれば良く、印刷法、スプレー塗布法等が挙げられる。

流動性を有する素材としては、特に特定されるものではなく、後の固形化工程に耐えられる素材であればよい。フッ素樹脂は固形化後の摩擦係数が小さく、結果としてガスケットのシリンジ内での摺動抵抗が小さくなり好ましい。一例として、フッ素樹脂を含むエマルジョン、もしくは、有機溶剤に懸濁したペーストが挙げられる。フッ素樹脂としては、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。また、金属ペーストは、熱的安定性に優れ、一方固化温度が比較的低く好ましい。

積層された流動体を固形化する工程としては、特に特定されるものではないが、加熱による方法が好ましい。加熱により積層部とフィルム１５間が接着し、シリンジ１１内での摺動時に剥がれたりすることがなくなるからである。加熱の方法としては、基材となるラミネートガスケット１３と共に、加熱炉に投入する方法が挙げられる。
加熱する温度としては、基材へのダメージを少なるするように、２００℃以下が好ましく、１５０℃以下がより好ましい。あるいは基材へのダメージを少なくする方法の一つとして、積層部のみ加熱する方法が考えられる。特に限定するものではないが、例えば照射範囲を積層部のみに限定したレーザー光による加熱が挙げられる。レーザー光としては特に特定しないが、加熱効果が大きく、分解効果の小さい長波長側のレーザー光が好ましい。この場合、積層体を所望の凸形状より幅広く塗布した後、レーザー光により部分的に加熱することで所望の部位のみ固形化させ、残余の部分を洗浄によって除去することで、所望の凸形状を得てもよい。

別法として、熱可塑性樹脂を加熱し流動体としたうえで積層し、冷却により固形化する方法が挙げられる。
形成する凸部２２の高さＨとしては、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以上３５μｍ以下がより好ましい。また凸部２２の幅Ｗとしては、１μｍ以上７０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。

本発明において凸部２２の近辺では凸部２２のみがシリンジ１１の内周面１６と接触することで、ガスケット１３とシリンジ１１の接触圧力を高めることを特徴とする。接触圧を高めるためには、凸部２２は小さい程圧力が高まるため好ましい。一方で、必要以上の微細成形は工程上好ましくない。

次に、この実施形態に係るガスケット１３の製造方法について説明をする。
この実施形態に係るガスケット１３は、以下の製造工程により製造される。
（１）ガスケット成型金型を準備する工程、
（２）金型内にて、表面にフィルムがラミネートされたガスケットを成型する工程、
（３）金型からラミネートガスケットを取り出した後、円周面部に流動性のある素材で
周方向に延びる凸部を積層する工程、
（４）積層された凸部を固形化する工程
により製造される。

金型内にて、表面にフィルムがラミネートされたガスケットを成型する工程では、フィルムの内表面に加硫前のゴムを重ね合わせて金型内に入れ、加硫成型する。
たとえば、架橋材が混合された加硫前のゴムのシート等にフィルムが重ね合わされ、成型金型により加硫成型されて、所定の形状のガスケットに加工される。
この場合において、フィルム１５のゴムが重ね合わされる内表面は、予め粗面化処理されていることが好ましい。フィルム１５の内表面を粗面化処理することにより、接着材等を使用することなく、加硫成型によってフィルム１５とゴムとを強固に固着できるからである。この固着は、加硫されたゴムが粗面化したフィルム１５の内表面に入り込んだアンカー効果によるものである。

フィルム１５の内表面の改質は、たとえばイオンビームを照射することにより、内表面近傍の内部の分子構造を破壊して、粗面化を行う方法を採用することができる（たとえば、特許第４９０８６１７号公報参照）。
ガスケットを金型で成型した後、凸部２２を形成することにより、封止性に優れたガスケットを製造することができる。ガスケットの成型後に凸部２２を形成する方法（凸部を積層する工程および積層された凸部を固形化する工程）については、先に説明した通りである。

［実施例および比較例の仕様]
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。この時、接着処理済みのフィルムを積層しておくことで、積層したフィルムとゴムの複合体を得た。引き続き流動性を示す素材を積層し固形化した物（実施例）及び、実施しなかったもの（比較例）を得た。
実施例、比較例共に、高圧蒸気滅菌機内において１２１℃１時間を保持することで、洗浄工程とした。

［製造方法］
フッ素樹脂 ＰＴＦＥフィルム (サンゴバン株式会社製 CHEMFILM (登録商標) DF1200) 無着色、および着色品を使用した。
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。接着処理はフィルムの両面に対して実施して仕様した。使用したフィルムの厚みは表１に記載した。なお、成型後のフィルム厚みは減少しており、総じて元の厚みの約３分の１に変化していた。

未加硫ゴムシートは、ハロゲン化ブチルゴムを使用した。
架橋剤は、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)）を用いた。
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φを６．６０ｍｍに成形した。
凸部の積層および固形化は、上記製品形状を得た後に実施した。

［凸部を形成する流動体の素材および積層方法］
・フッ素樹脂ディスパージョン：ダイキン工業株式会社製、ポリフロンD210-C
・大研化学工業株式会社製、銀粒子を含む熱硬化タイプの導電性ペーストＣＡ－６１７８
いずれもマイクロディスペンサー（兵神装備株式会社製）を用いて、ガスケットを周方向に回転させながら塗布した。吐出量は一定とし、ガスケットの回転速度を変更することで、実施例１～５を得た。

［加熱工程］
流動体を積層後、８０℃にて１時間予備乾燥を実施した後、下記のいずれかの方法によった。
Ａ．オーブンでの加熱： 所定の温度（２００℃、もしくは１３０℃）に設定したオーブン内に１時間設置により実施した。
Ｂ．レーザー光による加熱： アライドレーザー株式会社製の多用途マニュアル機を用いた。発信器としてハイブリッドレーザーを用いて、波長１０６４ｎｍのレーザー光を照射した。加工はスポット径１０μｍにて実施した。

［試験方法］
・凸部の寸法測定
凸部を固形化後の製品をレーザーマイクロ顕微鏡（株式会社キーエンス製 ＶＫ－Ｘ１００）を用いて、倍率５０倍の対物レンズを用いて表面形状の測定を行った。凸部の最大高さ部分、および、幅部分を画面より選択し数値を得た。製品上の４箇所を測定し、その算術平均を表した。
・薬液の封止性
成型後の製品をシリンジに挿入後、試験液を充填し、反対側をキャップした。４０℃にて１週間静置後、ビデオマイクロスコープ（ライカマイクロシステムズ株式会社製DVM5000）にて対物レンズ５０倍で観察し、液漏れの有無を測定した。２０個の製品を観察し、試験液がガスケットの最大径部分を越えたものは、液漏れと判定し、その個数を記載した。３以下を良好とした。試験液は水に色素（メチレンブルー シグマアルドリッチジャパン合同会社製）０．２ｇ／Ｌ、および界面活性剤（ポリソルベート80 日油株式会社製）１．０ｇ／Ｌ加えたものを使用し、シリンジはシクロオレフィン樹脂製の内径φ６．３５ｍｍを使用した。

［試験結果］
ガスケットの成型後に凸部の形成を実施しなかった比較例１に比べて、実施例１～５はいずれも液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 プレフィルド注射器
１１ シリンジ
１２ プランジャ
１３ ガスケット
１４ 本体
１５ フィルム
１７ 内周面部
２２ 凸部

Claims (6)

1. 医療用注射器に適用されるガスケットの製造方法であって、
   ガスケット成型金型を準備する工程、
   金型内にて、表面にフィルムがラミネートされたシリンジの内周面に接する円周面部を有するガスケットを成型する工程、
   金型からガスケットを取り出した後、ガスケットの前記円周面部における前記フィルムの表面の幅方向の一部に周方向に流動性の素材により高さが１５μｍ以上５５μｍ以下で幅が３０μｍ以上７５μｍ以下の凸部を、前記円周面部における当該凸部に対して前記幅方向の一方側および他方側で前記フィルムの表面が露出するように付加的に形成する工程、および
   形成された流動性の素材による凸部を固形化する工程、
   を含むことを特徴とする、医療用注射器に適用されるガスケットの製造方法。
2. 前記ガスケットを成型する工程は、前記フィルムの内表面に加硫前のゴムを重ね合わせて金型内に入れ、加硫成型する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法。
3. 前記ガスケットを成型する工程は、前記フィルムの内表面を、ゴムと重ね合わせる前に粗面化する工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載のガスケットの製造方法。
4. 前記流動性の素材はフッ素樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法。
5. 前記流動性の素材は金属ペーストを含むことを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの製造方法。
6. 前記凸部を固形化する工程は、加熱工程を含むことを特徴とする、請求項１、４または５に記載のガスケットの製造方法。

Images