JPH0596005A - 注射器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、耐久性に優れたプランジャーを有
し、気密性を発揮し、少量の試料を精密に計量し注入で
きる注射器およびその製造方法を提供する。 【構成】長手方向に連続して形成された流体通路を有す
るシリンジと、流体を吐出するための吐出針と、Ｎｉを
５０．２〜５２．０ａｔ％含有し、残部がＴｉおよび不
可避的不純物であるＮｉ−Ｔｉ系合金を含有する超弾性
材からなるプランジャー本体およびプランジャー本体の
表面上に形成された樹脂層とからなるプランジャーとを
具備する。Ｎｉ−Ｔｉ系合金を含有する超弾性材に塑性
加工を施して所定形状のプランジャー本体を得る工程
と、プランジャー本体に張力をかけて直線形状を維持さ
せながら３００〜６００℃で２〜１２０分の形状記憶用
の熱処理を施す工程と、熱処理後のプランジャー本体の
表面上に樹脂を被覆してプランジャーを作製する工程と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、注射器およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、注射器は、図１および図２に示す
ようにガラスや石英からなるシリンジ１０と、ガラスや
ステンレスからなるプランジャー１１と、シリンジに接
続される吐出針１２から構成されている。シリンジ１０
には長手方向に連続して流体通路１３が形成されてお
り、所定量の試料（液体や気体等の流体）や薬品が収容
される。シリンジ１０の外周面には目盛り１４が記され
ており、吐出する試料を計量することができる。計量さ
れた試料はプランジャー１１を流体通路１３内に挿入す
ることにより吐出針１２から吐出される。

【０００３】特に、各種の分析に用いられるマイクロシ
リンジと称される注射器は、少量の試料を正確に計量し
て測定機器等に注入するために使用され、この中には
０．１μｌレベルの微少量を計量できるものもある。こ
のマイクロシリンジにおいては、外界の空気等の流体通
路１３内への侵入を防止して試料を正確に計量すること
ができるように、シリンジ１０の流体通路１３の内周面
およびプランジャー１１の外周面は精密な摺り合せ構造
となっている。また、吐出針の穴の内部までプランジャ
ーが挿入可能となっているマイクロシリンジもある。

【０００４】このような注射器は使用回数が非常に多
い。このため、作業中に吐出針あるいはプランジャーが
変形してしまうことがある。すなわち、吐出針１２は、
試料等を注入する測定機器等に差し込む際にその軸方向
に対して所定の角度を有する方向に押されるために差し
込み部において変形し、プランジャー１１は、流体通路
１３内に挿入する際にその軸方向に対して所定の角度を
有する方向に押されるためにシリンジ１０の開口端部１
５（流体通路１３の入口）で変形する。

【０００５】吐出針１２あるいはプランジャー１１のい
ずれかが僅かに曲がれば、プランジャーの外周面とシリ
ンジの流体通路の内周面、あるいはプランジャーの外周
面と吐出針の穴の内周面において精密な摺り合せが行わ
れない。この結果、少量の試料を精密に計量し注入する
ことができなくなり、また気密性が悪くなり、注射器と
しての役割を果たさない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、耐久性に優れたプランジャー
を有し、優れた摺動性および気密性を発揮し、しかも少
量の試料を精密に計量し注入することができる注射器を
提供することを目的とする。また、作業中における曲り
・変形を防止できるプランジャーを有する注射器の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、長手方向に連
続して形成された流体通路を有するシリンジと、前記シ
リンジの一方の開口端部に取り付けられ、前記流体を吐
出するための吐出針と、前記流体通路の内周面と摺動可
能に前記シリンジの他方の開口端部から前記流体通路に
挿入されたプランジャーとを具備する注射器において、
プランジャーがＮｉを５０．２〜５２．０ａｔ％含有
し、残部がＴｉおよび不可避的不純物であるＮｉ−Ｔｉ
系合金を含有する超弾性材からなるプランジャー本体
と、前記プランジャー本体の表面上に形成された樹脂層
とから構成されることを特徴とする注射器を提供する。

【０００８】また、本発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を含有
する超弾性材に塑性加工を施して所定形状のプランジャ
ー本体を得る工程と、前記プランジャー本体に張力をか
けて直線形状を維持させながら３００〜６００℃で２〜
１２０分の形状記憶用の熱処理を施す工程と、熱処理後
のプランジャー本体の表面上に樹脂を被覆してプランジ
ャーを作製する工程とを具備することを特徴とする注射
器の製造方法を提供する。

【０００９】ここで、Ｎｉ−Ｔｉ合金は、Ｖ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔからなる群から選ば
れた少なくとも１種の元素を３ａｔ％以下含有すること
が好ましい。

【００１０】Ｎｉ−Ｔｉ合金中のＮｉの含有量が５０．
２ａｔ％未満であると得られるプランジャーを曲げた時
に残留歪が大きくなり、Ｎｉ−Ｔｉ合金中のＮｉの含有
量が５２．０ａｔ％を超えると製造上加工性が悪くな
る。また、Ｎｉ−Ｔｉ合金中のＶ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｍｎ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔからなる群から選ばれた少なく
とも１種の元素の含有量が３ａｔ％を超えると製造上加
工性が悪くなるからである。

【００１１】形状記憶用の熱処理は、被処理体に張力を
かけて直線形状を維持させながら施す。これは、被処理
体に張力をかけることにより伸直性を高めるためであ
る。被処理体にかける張力は、５〜８０kgf/mm² である
ことが好ましい。これは、張力が５kgf/mm² 未満である
とプランジャーの伸直性が発揮されず、張力が８０kgf/
mm² を超えるとプランジャーに永久変形が起こり、それ
が著しい場合にはプランジャーが破断してしまうからで
ある。

【００１２】形状記憶用の熱処理温度は３００〜６００
℃に設定する。これは、形状記憶用の熱処理温度が３０
０℃未満であるとプランジャーの伸直性が発揮されず、
形状記憶用の熱処理温度が６００℃を超えるとプランジ
ャーの表面酸化が激しくなるからである。また、形状記
憶用の熱処理時間は２〜１２０分に設定する。これは、
形状記憶用の熱処理時間が２分未満であるとプランジャ
ーの伸直性が発揮されず、形状記憶用の熱処理時間が１
２０分を超えると時間がかかり製造上好ましくないから
である。

【００１３】また、形状記憶用の熱処理は、被処理体を
所定形状に加工した後に施すバッチ式で行ってもよい
し、被処理体を走行させて熱処理炉に通す連続式で行っ
てもよい。

【００１４】樹脂層に用いられる材料としては、比較的
小さい摩擦係数を有する樹脂を選ぶ必要がある。このよ
うな樹脂としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等を用
いることができる。また、樹脂層の厚さは、０．５〜１
０μｍに設定することが好ましい。これは、樹脂層の厚
さが０．５μｍ未満であると注射器の気密性が発揮され
ず、樹脂層の厚さが１０μｍを超えても目立った効果が
得られずコスト高になるからである。

【００１５】樹脂層をプランジャー本体の表面上に形成
する方法としては、溶液浸漬法等を用いることができ
る。

【００１６】プランジャー本体の表面と樹脂層との間に
介在させる酸化膜としては、Ｔｉの酸化物等を用いるこ
とができる。また、その酸化膜の厚さは、０．００５〜
５μｍに設定することが好ましい。これは、酸化膜の厚
さが０．００５μｍ未満であるとプランジャー本体の表
面と樹脂層の密着性が悪くなり、酸化膜の厚さが５μｍ
を超えると酸化膜が剥がれ落ちてしまいプランジャー本
体の表面と樹脂層の密着性が悪くからである。

【００１７】酸化膜をプランジャー本体の表面上に形成
する方法としては、大気中での熱処理等を用いることが
できる。なお、不活性雰囲気下でプランジャー本体の表
面を熱処理することにより、その表面上に薄く強固な酸
化膜を形成できる。

【００１８】超弾性材に施す塑性加工としては通常の冷
間伸線等を用いることができる。

【００１９】

【作用】本発明の注射器は、プランジャーがＮｉを５
０．２〜５２．０ａｔ％含有し、残部がＴｉおよび不可
避的不純物であるＮｉ−Ｔｉ系合金を含有する超弾性材
からなるので、その超弾性効果により曲げ変形に対して
優れた回復特性を発揮する。さらに、プランジャーの表
面は摩擦係数の小さい樹脂により被覆されているので、
シリンジの流体通路の内周面との間で優れた摺動性を発
揮し、これによりシリンジの流体通路の気密性を発揮す
る。さらに、プランジャー本体の表面と樹脂層との間に
所定の膜厚の酸化膜を介在させることにより、プランジ
ャー本体と樹脂層との間の密着性が向上する。これによ
り、長期間にわたって優れた摺動性および気密性を維持
することができる。

【００２０】また、本発明の注射器の製造方法は、Ｎｉ
−Ｔｉ系合金を含有する超弾性材に塑性加工を施してな
る管状体に張力をかけて直線形状を維持させながら３０
０〜６００℃で２〜１２０分の形状記憶用の熱処理を施
しているので、伸直性の高いプランジャーを得ることが
できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

【００２２】実施例１ （本発明例１）５０．８ａｔ％Ｎｉ−Ｔｉ合金を冷間引
抜き加工および焼鈍を繰り返し施して線径が０．５mmで
あるプランジャー本体とし、このプランジャー本体に連
続的に直線形状となすための形状記憶用の熱処理を施し
た。すなわち、プランジャー本体に張力をかけながら走
行させて熱処理炉を通した。次いで、このプランジャー
本体の表面上にフッ素樹脂を浸漬法により被覆して厚さ
５０μｍの樹脂層を形成した。このようにして本発明例
１のプランジャーを作製した。なお、形状記憶用の熱処
理の条件は５５０℃×５分であり、プランジャー本体に
かけた張力は１０kgf/mm² であった。

【００２３】このようにして作製された本発明例１のプ
ランジャーの曲げに対する回復特性およびこのプランジ
ャーを用いた注射器の気密性について調べた。その結果
を下記表１に示す。なお、曲げに対する回復特性は、図
３に示すようにプランジャー３０を１５mmφのステンレ
ス製の棒状体３２に巻き付け、その後プランジャー３０
を解放したときの図４に示す角度θを測定することによ
り調べた。気密性は注射器の吐出針側から水圧を徐々に
かけてシリンジが抜けるか水が漏れる時の圧力を測定す
ることにより調べた。すなわち、この場合、圧力が高い
ほど気密性に優れていることになる。

【００２４】（本発明例２〜６、比較例１〜４）下記表
１に示す材質、寸法、形状記憶用の熱処理条件、および
熱処理方法を採用すること以外は本発明例１と同様にし
て本発明例２〜６、比較例１〜４のプランジャーを作製
した。

【００２５】得られた本発明例２〜６、比較例１〜４の
プランジャーの曲げに対する回復特性およびこのプラン
ジャーを用いた注射器の気密性を本発明例１と同様にし
て調べた。その結果を下記表１に併記する。

【００２６】（従来例１，２）ＳＵＳ３０４を冷間引抜
き加工および焼鈍を繰り返し施して線径が０．５mmおよ
び０．６mmである従来例１および２のそれぞれのプラン
ジャーを作製した。

【００２７】得られた従来例１，２のプランジャーの曲
げに対する回復特性およびこのプランジャーを用いた注
射器の気密性を本発明例１と同様にして調べた。その結
果を下記表１に併記する。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から明らかなように、本発明の注射器
のプランジャー（本発明例１〜６）は、曲げ変形に対し
て優れた回復特性を発揮し、しかもこれらのプランジャ
ーを用いて得られた注射器はすべて優れた気密性を発揮
した。これに対して本発明の範囲外の形状記憶用の熱処
理条件により得られたプランジャー（比較例１，２）お
よび本発明の範囲外の組成を有する合金を用いて得られ
たプランジャー（比較例３，４）、並びに従来のプラン
ジャー（従来例１，２）は、曲げ変形に対して非常に弱
く、しかもこれらのプランジャーを用いて得られた注射
器はすべて気密性が充分でなかった。

【００３０】実施例２ （本発明例７〜９、比較例５，６）５０．８ａｔ％Ｎｉ
−Ｔｉ合金を冷間引抜き加工および焼鈍を繰り返し施し
て線径が０．５mmであるプランジャー本体とし、このプ
ランジャー本体に連続的に直線形状となすための形状記
憶用の熱処理を施した。次いで、このプランジャー本体
の表面上に下記表２に示す膜厚に酸化膜を施し、電解研
磨法により調整した。次いで、酸化膜上にフッ素樹脂を
浸漬法により被覆して厚さ５０μｍの樹脂層を形成し
た。このようにして本発明例７〜９、比較例５，６のプ
ランジャーを作製した。なお、形状記憶用の熱処理の条
件は５５０℃×５分であり、プランジャー本体にかけた
張力は１０kgf/mm² とした。

【００３１】このようにして作製された本発明例７〜
９、比較例５，６のプランジャーについて繰返し曲げ特
性およびこれらのプランジャーを用いた注射器の気密性
について調べた。その結果を下記表２に示す。なお、繰
返し曲げ特性は以下のように行うことにより調べた。す
なわち、図５に示すように、プランジャー４０を１０mm
φのステンレス製の棒状体４２に巻き付け、さらにプラ
ンジャー４０の一方の端部に重さ３ｋｇｆの重り４４を
吊し、その後プランジャー４０の端部を１００mm上下方
向に移動させた。この移動を樹脂層が破けるまで行い、
樹脂層が破けたときの上下移動の回数を調べた。したが
って、この回数が多い方が優れた曲げ耐久性を有するこ
とになる。また、気密性は本発明例１と同様にして調べ
た。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から明らかなように、本発明の注射器
のプランジャー（本発明例７〜９）は、優れた繰返し曲
げ耐久性を発揮し、しかもこれらのプランジャーを用い
て得られた注射器はすべて優れた気密性を発揮した。こ
れに対して本発明の範囲外の膜厚で形成した酸化膜を有
するプランジャー（比較例５，６）は、繰返し曲げ耐久
性が悪く、しかもこれらのプランジャーを用いて得られ
た注射器はすべて気密性が充分でなかった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の注射器は、耐
久性に優れたプランジャーを有し、優れた摺動性および
気密性を発揮し、しかも少量の試料を精密に計量し注入
することができる。また、本発明の注射器の製造方法
は、作業中における曲り・変形を防止できるプランジャ
ーを有する注射器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】注射器の一例を示す正面図。

【図２】注射器の他の例を示す正面図。

【図３】プランジャーを評価する方法を説明するための
図。

【図４】プランジャーの変形を評価する際に用いられる
角度θを説明するための図。

【図５】プランジャーの繰返し曲げ特性を評価する方法
を説明するための図。

【符号の説明】

１０…シリンジ、１１，３０，４０…プランジャー、１
２…吐出針、１３…流体通路、１４…目盛り、１５…開
口端部、３２，４２…棒状体、４４…重り。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｆ 1/10 Ｇ 9157−4Ｋ (72)発明者 若江 真理子 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に連続して形成された流体通路
   を有するシリンジと、前記シリンジの一方の開口端部に
   取り付けられ、前記流体を吐出するための吐出針と、前
   記流体通路の内周面と摺動可能に前記シリンジの他方の
   開口端部から前記流体通路に挿入されたプランジャーと
   を具備する注射器において、プランジャーがＮｉを５
   ０．２〜５２．０ａｔ％含有し、残部がＴｉおよび不可
   避的不純物であるＮｉ−Ｔｉ系合金を含有する超弾性材
   からなるプランジャー本体と、前記プランジャー本体の
   表面上に形成された樹脂層とから構成されることを特徴
   とする注射器。
2. 【請求項２】 前記Ｎｉ−Ｔｉ合金は、Ｖ，Ｃｒ，Ｆ
   ｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔからなる群から選ば
   れた少なくとも１種の元素を３ａｔ％以下含有する請求
   項１記載の注射器。
3. 【請求項３】 前記樹脂層がフッ素樹脂またはシリコー
   ン樹脂からなる請求項１記載の注射器。
4. 【請求項４】 前記プランジャー本体の表面と前記樹脂
   層との間に厚さ０．００５〜５μｍの酸化膜が介在され
   ている請求項１記載の注射器。
5. 【請求項５】 Ｎｉ−Ｔｉ系合金を含有する超弾性材に
   塑性加工を施して所定形状のプランジャー本体を得る工
   程と、前記プランジャー本体に張力をかけて直線形状を
   維持させながら３００〜６００℃で２〜１２０分の形状
   記憶用の熱処理を施す工程と、熱処理後のプランジャー
   本体の表面上に樹脂を被覆してプランジャーを作製する
   工程とを具備することを特徴とする注射器の製造方法。