WO2011007644A1 - 微少容量の注射器用ピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャー - Google Patents

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英明樹 川村
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株式会社大協精工
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    • A61M5/31513—Piston constructions to improve sealing or sliding

Definitions

  • the present invention relates to a syringe piston (hereinafter, referred to as a micro-volume syringe piston) having a very small drug solution filling capacity and a plunger to which the piston is attached. More specifically, when the piston is attached to the plunger rod, it is firmly fixed, the state is kept stable, and further, the piston does not come out of the plunger rod inadvertently, and the inside of the syringe barrel filled with the drug solution is The present invention relates to a small-capacity piston for a syringe and a plunger to which the piston is attached, which can arbitrarily slide on a wall of a narrow space portion.
  • a syringe for a very small volume in which the amount of drug solution to be filled in the syringe barrel is 1 mL or less, and further 0.25 mL.
  • a syringe with a very small capacity basically also has a syringe barrel (syringe barrel), a piston (slipper) that slides inside the syringe barrel, and a plan for pushing the piston, as in the prior art. It consists of a jar rod (push bar).
  • a piston and a plunger rod for sliding the piston are coupled by screwing a screw portion provided at the tip of the plunger rod into a screw portion in a cavity provided in the piston.
  • the following performance is required for the piston.
  • the forming material of the tip portion in contact with the chemical solution is particularly required to have excellent chemical resistance.
  • the piston attached to the tip of the plunger rod smoothes the wall inside the syringe barrel without causing liquid leakage. It must be slidable. For this reason, smooth slidability is required in addition to sealing performance as the performance of the piston.
  • the method of connecting the piston and the plunger rod is not limited to screwing, and there is also a method in which a hook-shaped part provided at the tip of the plunger rod is fitted into a cavity provided in the piston (for example, a patent) Reference 4).
  • JP 2007-289676 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-343677 JP 2000-140103 A International Publication No. 2006-087762 Pamphlet
  • an object of the present invention is to provide a syringe with a small drug solution filling capacity, even if the small piston attached to the tip of the plunger rod is moved in the direction of being pulled out of the syringe by the thin rod.
  • An object of the present invention is to provide a piston and a plunger to which the piston is attached, which is most suitable for a small-capacity syringe in which a rod does not come out of the piston inadvertently.
  • an object of the present invention is to form a sealed space free from liquid leakage by a piston attached to the tip of the plunger rod, and to slide the piston smoothly and repeatedly along the wall of an extremely narrow space in the syringe barrel. It is an object of the present invention to provide a small-capacity syringe piston that can be moved and a plunger to which the piston is attached.
  • the present invention relates to a small-capacity syringe piston that slides along the wall of the space in the syringe barrel, the tip member disposed on the side in contact with the liquid filled in the space, and the tip The rear end member disposed on the side where the plunger rod opposite to the liquid side of the member is attached is integrated, and the hardness of the rear end member is higher than the hardness of the front end member.
  • a small volume syringe piston is provided.
  • the bottom surface portion of the front end member and the front end portion having a flat surface constituting the rear end member are integrated by welding, and the outer diameter of the flat surface of the rear end member before integration is before integration.
  • the front end member before integration is provided with a recess in the bottom surface portion opposite to the side in contact with the liquid, and the rear end member before integration is formed in a columnar shape or a truncated cone shape on the front end member side.
  • a recess for attaching the plunger rod is provided on the opposite side of the protrusion, and the protrusion of the rear end member is fitted into the recess of the tip member to weld the tip member.
  • the present invention is such that the tip of the plunger rod is screwed and attached to the convex portion provided on the inner wall of the concave portion provided in the rear end member of any one of the above-described syringe pistons.
  • a plunger with a featured piston is provided.
  • a piston that is optimal for a small-capacity syringe that does not inadvertently escape from the piston, and a plunger having the piston attached thereto.
  • the piston attached to the tip of the plunger rod can form a good sealed space free from liquid leakage, and the piston forms a narrow space in the syringe barrel.
  • a small-capacity syringe piston and a plunger with the piston attached which can be smoothly and repeatedly slid along the wall.
  • the schematic perspective view which shows one Embodiment of the piston of this invention.
  • tip member which comprises the piston of FIG.
  • the perspective view of the rear-end member which comprises the piston of FIG.
  • the schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the piston of this invention.
  • the schematic perspective view of the other example shape of the rear-end member which comprises the piston of this invention.
  • the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
  • the present inventors have made the piston shape and structure unique so that it can be applied to a syringe with a very small size.
  • the present invention was found by finding that a piston capable of sliding smoothly in a narrow space in the syringe barrel as well as having excellent sealing performance and preventing liquid leakage.
  • the piston is made of two members, that is, a front end member in contact with the chemical liquid and a rear end member to which the plunger rod is attached, and these are integrated, and the hardness of the rear end member It has been found that a material having the above-mentioned excellent function can be obtained by configuring so as to be higher than the hardness of the tip member.
  • the shape and structure of the rear end member integrated with the front end member is such that a thin plunger rod can be firmly attached, and the front end member and rear end member having the shape and structure described above are combined. Integrate by welding.
  • the welding method in integrating is not particularly limited, for example, by performing the following, the front end member and the rear end member can be easily and firmly integrated.
  • an adhesive agent can be given and integrated between a front-end
  • various welding methods can be used. For example, a method in which the front end of a pre-formed front end member is inserted into a mold and the rear end member is injection-molded and integrated, or the rear end portion of the front end member and the front end portion of the rear end member are thermally melted. And a method of fusing and applying ultrasonic vibration in a state where they are in contact with each other.
  • the material of the part to be contacted is preferably a similar material so as to have sufficient strength at the time of welding. In some cases, it is also effective to sandwich a material having high weldability with both members as a joining member. Suitable materials will be described later.
  • the piston of the present invention having the shape and structure as described above can be obtained by, for example, fitting the front end of the plunger rod into the recess provided on the opposite side of the front end member to which the piston is welded and screwing it.
  • the plunger rod is attached and used in this state.
  • the plunger in this state can be used in the same manner as a plunger in a syringe of a normal size because the piston is firmly connected to the plunger rod.
  • the piston of the present invention is composed of two members: a tip member 1 having the original function of contacting with a chemical solution and a rear end member 2 for firmly attaching the plunger rod.
  • a tip member 1 having the original function of contacting with a chemical solution
  • a rear end member 2 for firmly attaching the plunger rod.
  • These are preferably made of materials capable of exhibiting their respective functions at a higher level. However, since it is necessary to integrate the front end member 1 and the rear end member 2 by welding, the welded portion of these members.
  • Each of these is preferably formed of a material compatible with each other or a similar material.
  • the material for forming the tip member 1 constituting the piston of the present invention shown in FIG. 2 various synthetic rubbers excellent in elasticity and thermoplastic elastomers excellent in adhesiveness with plastic materials are used as in the case of ordinary piston materials. It can be used as appropriate. In some cases, it is also preferable that these are combined, the tip member 1 is formed of synthetic rubber, and only the joint portion with the rear end member 2 is made of a thermoplastic elastomer.
  • Synthetic rubbers excellent in elasticity that can be used in the present invention include, for example, butyl rubber (IIR), chlorinated butyl rubber (CIIR), brominated butyl rubber (BIIR), partially crosslinked IIR, polybutadiene rubber (BR), and polyisoprene.
  • IR ethylene-propylene-diene terpolymer rubber
  • EPDM ethylene-propylene-diene terpolymer rubber
  • SBR styrene-butadiene copolymer rubber
  • ACM acrylic rubber
  • NBR acrylonitrile butadiene rubber
  • thermoplastic elastomer used in the present invention examples include polyisobutylene thermoplastic elastomer (SIBS), styrene-butadiene-styrene (SBS) copolymer, styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS) copolymer, and styrene.
  • SIBS polyisobutylene thermoplastic elastomer
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-ethylenebutylene-styrene copolymer
  • -Styrene elastomers such as isoprene-styrene (SIS) copolymers, olefin elastomers such as ethylene-propylene-nonconjugated diene monomer (EPDM) copolymers, ethylene-propylene (EPM) copolymers, etc.
  • EPM ethylene-prop
  • butyl rubber (IIR, CIIR, BIIR) excellent in rubber elasticity and elution characteristics, and polystyrene as a hard segment, which is obtained by copolymerizing polyethylene or polybutylene as a soft segment in the form of a block, are preferably partially crosslinked or completely crosslinked.
  • a completely cross-linked thermoplastic elastomer has excellent physical properties similar to rubber, and is excellent in terms of sealability, chemical resistance, processability, product dimensional accuracy, and thermal fusion with other resins. Therefore, it is suitable as a material for forming the piston of the present invention.
  • the tip member made of the material as described above has a Shore A hardness of preferably 40 to 70, and more preferably 50 to 60 in terms of member design.
  • the hardness of the rear-end member measured by the same method is higher than the hardness of a front-end member, since the effect will be exhibited, it will not be specifically limited.
  • the hardness of the rear end member is, for example, at least about 75 Shore A hardness. It is preferable to configure. Further, the higher the hardness of the rear end member, the stronger the coupling with the plunger rod. However, there is no point in increasing the hardness of the plunger rod.
  • the tip member has flexibility and can be smoothly and repeatedly slid along the wall forming a narrow space in the syringe barrel, and has a sufficient function as a piston. It will be fulfilled.
  • the rear end member is integrated with the front end member, and further exhibits a function as a joint that firmly connects the plunger rod.
  • the tip member 1 constituting the piston of the present invention can be manufactured by a conventional molding method using the elastic material as mentioned above.
  • the tip member 1 of the piston is improved in slidability or a syringe barrel.
  • it is preferably laminated (coated) with a plastic film.
  • it is preferably coated with any one selected from the group consisting of a fluororesin, a polyethylene resin, a polypropylene resin, and an ultrahigh molecular weight polyethylene resin.
  • At least the surface in contact with the chemical solution is laminated (coated) with a plastic film having a thickness of about 30 to 100 ⁇ m, such as a fluororesin.
  • a plastic film having a thickness of about 30 to 100 ⁇ m such as a fluororesin.
  • laminating a material having high weldability with both members on the bottom surface portion is effective as a method for improving the welding between the front end member 1 and the rear end member 2.
  • FIG. 2 shows an example of the tip member 1 constituting the piston of the present invention.
  • the shape and structure of the tip member 1 will be described separately for the upper part 1A and the lower part 1B.
  • the tip member 1 is required to be able to slide smoothly in a state of good sealing without liquid leakage in a state where it is in contact with the chemical solution and filled with the chemical solution.
  • the upper part 1A occupying the top of the tip member 1 has a surface 3 that can block the columnar space of the syringe barrel so that the filled medicinal solution can be kept in the space and can slide smoothly in the narrow space. .
  • the surface 3 is formed as a gently curved surface having a top so that it can slide smoothly along the wall forming the space in the syringe barrel, and at the same time, the boundary between the surface 3 and the side surface 5.
  • the shoulder part 4 which is a part is not squared but has a gentle curved surface.
  • the following shape is preferable.
  • at least one groove is formed in the shoulder 4. In the example shown in FIG. 2, two shallow grooves are formed, and a relatively deep groove is also formed at the boundary between the shoulder 4 and the side surface 5. Furthermore, as shown in FIG.
  • the side surface 5 continuing from the shoulder portion 4 is preferably formed of a curved surface having a bulged central portion.
  • the lower portion 1B following the above-described upper portion 1A occupying the lower side of the tip member 1 may be any as long as it has a structure capable of being welded to the rear end member 2 described later.
  • the upper portion 1A having the shape as described above can achieve both the sealing performance and the slidability of the piston. More preferably, the lower portion 1B has the following shape. First, a gently constricted portion is formed between the upper portion 1A and the lower portion 1B, and the shape of the wall surface 6 of the lower portion 1B is made to be a curved surface in which the central portion swells like the upper portion 1A. Further, as shown in FIG. 2, the lower portion 1B is gradually tapered toward the bottom surface so that a taper is formed.
  • tip member 1 is welded with the rear-end member 2 which is a coupling member with the plunger rod 20, it is preferable to make it become the same diameter as the outer diameter of the rear-end member 2.
  • FIG. 10 when the rear end member 2 is welded, a concave portion 7 is formed on the bottom surface of the lower portion 1B so that the welded portion becomes strong, and the convex portion provided at the front end of the rear end member 2 in the concave portion 7 It is preferable to insert 2A and weld in that state.
  • the shape of the concave portion 7 can be fitted to a convex portion 2A provided at the front end of the rear end member 2 to be described later, and can be firmly bonded to the front end member 1 and the rear end member 2 by welding thereafter. But you can. Note that the concave portion 7 may not be provided as long as sufficient bonding strength is obtained.
  • FIG. 3 shows an example of the shape of the rear end member 2 constituting the piston of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, for example, as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c).
  • Various shapes can also be used.
  • the rear end member 2 will be described separately for the convex portion 2A provided at the front end and the main body portion 2B.
  • the shape of the convex portion 2A preferably has at least a flat surface at the tip portion so that the convex portion 2A can be integrated with the bottom surface of the lower portion 1B constituting the tip member 1 in a good state.
  • the front end member and the rear end member are integrated by a method such as welding.
  • the outer diameter of the flat surface of the rear end member before integration is integrated. It is preferable to make the structure smaller than the outer diameter of the bottom surface portion of the tip member before conversion. It is also a preferred form that a concave portion is formed on the bottom surface of the lower portion 1 ⁇ / b> B constituting the tip member 1, and a convex portion having a shape that can be fitted into the concave portion is provided at the tip portion of the rear end member 2.
  • Examples of the shape of the rear end member 2, particularly the shape of the convex portion 2A provided at the front end thereof include those shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c).
  • FIGS. 6 (a) to 6 (c) show that the shape shown in FIGS. 6B and 6C , and the front end member 1 and the rear end member 2 are integrated by welding as shown in FIG. 5B. It is preferable because the molten resin can be prevented from flowing outside the outer periphery of the rear end member 2.
  • 6 (b) and 6 (c) do not form a portion that can be formed on the bottom surface of the lower portion 1B constituting the tip member 1 and can be fitted into the concave portion having the shape shown in FIG.
  • the bottom surface of the main body portion 2B of the rear end member 2 needs to be provided with a structure for attaching the plunger rod by a method such as screwing.
  • the structure may be any of a female screw, a protrusion, and the like, but the main body 2B has a cylindrical shape with an opening on the bottom surface, and a male screw provided at the tip of the plunger rod on the inner wall It is preferable to have a structure provided with a protrusion 8 to be screwed.
  • the material for forming the rear end member 2 can be the same as the material for forming the front end member 1 as mentioned above, but it is necessary to use a material having higher hardness than the front end member 1. .
  • a completely cross-linked thermoplastic elastomer that can be heat-sealed with another resin is used as the material for forming the front end member 1
  • the same thermoplastic elastomer is used as the material for forming the rear end member 2.
  • Use is a preferable form from the viewpoint of bonding strength with the tip member 1.
  • other general-purpose resins such as PP (polypropylene), PE (polyethylene), ABS resin, PC (polycarbonate), PA (polyamide), and PMMA (polymethyl methacrylate) can also be used.
  • PE, PP, PC, etc. that are inexpensive and excellent in strength and hardness.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a plunger in which the plunger rod 20 is attached to the piston 10 of the present invention.
  • the size of the tip member 1 is about 4.0 mm in diameter when the size of the piston 10 of the present invention is taken as an example when the syringe is for 0.25 mL.
  • the height of the rear end member 2 is about 3.0 mm in diameter and about 7.0 mm in height.
  • the integration of the front end member 1 and the rear end member 2 is performed by preheating the welded portions of the respective members, and gradually cooling the two members while keeping them in close contact with each other while being heated. , And so on.
  • SEBS elastomer AR800 manufactured by Aronkasei Co., Ltd.
  • 20 rear end members 2 having a diameter of about 3.0 mm and a height of about 7.0 mm and having a shape shown in FIG.
  • the hardness of the rear end member 2 was measured and found to be 75.
  • the convex portion at the front end of the rear end member 2 and the concave portion provided on the bottom surface side of the front end member 1 were warmed to a temperature of about 140 to 160 ° C. to soften the portion.
  • the convex part at the front end of the rear end member 2 was fitted into the concave part of the front end member 1, held in that state, and gradually cooled.
  • a plunger rod with a piston attached to the tip was obtained in the same manner except that the forming material of the rear end member 2 having the shape shown in FIG. 3 was changed to polypropylene (Hi-Zex manufactured by Mitsui Chemicals).
  • the piston attached to the tip did not fall out of the plunger rod. Of course, the liquid could be smoothly sucked and injected without leaking.
  • Front end member 2 Rear end member 3: Surface 4: Shoulder 5: Side surface 6: Wall surface 7: Recessed portion 8: Projection 10: Piston 20: Plunger rod

Abstract

　本発明は、注射筒内の空間の壁に沿って摺動する微少容量の注射器用ピストンであって、上記空間に充填される液に接触する側に配置される先端部材と、該先端部材の液側とは反対側のプランジャーロッドを取り付ける側に配置される後端部材とが一体化されており、かつ、後端部材の硬度が先端部材の硬度よりも高いことを特徴とする微少容量の注射器用ピストン、及びプランジャーである。　上記本発明によれば、薬液の充填容量が微少な注射器において、液漏れすることなく、液の吸入及び射出を円滑にすることができ、プランジャーロッドの先端に取り付けた小さなピストンを注射器内から引き抜く方向に動作したとしても、プランジャーロッドがピストンから不用意に抜けることがない、微少容量の注射器に最適なピストン及びプランジャーの提供することができる。

Description

微少容量の注射器用ピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャー
　本発明は、薬液の充填容量が極めて少ない注射器用のピストン（以下、微少容量の注射器用ピストンと称する）及び該ピストンを取り付けたプランジャーに関する。さらに詳しくは、ピストンをプランジャーロッドに取り付けた場合に強固に固定され、その状態が安定に保たれ、さらに、ピストンがプランジャーロッドから不用意に抜けることなく、薬液を充填する注射筒内の狭い空間部分の壁を任意に摺動させることができる、微少容量の注射器用ピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャーに関する。
　近年、病気の原因の解明は遺伝子レベルで進んでおり、医療の進歩は目覚しいものがある。それに伴い医療用薬剤の開発も多岐にわたっており、極微量の薬液を注射器によって人体内に注入する必要が生じている。この場合には、例えば、注射筒内に充填する薬液量が１ｍＬ以下、さらには、０．２５ｍＬである微少容量用の注射器が使用されている。このような極めて容量の少ない注射器も、基本的には、従来と同様に、注射筒（シリンジバレル）と、該注射筒内を摺動するピストン（滑栓）と、該ピストンを押すためのプランジャーロッド（押し棒）とからなる。
　通常、ピストンと、該ピストンを摺動させるためのプランジャーロッドとは、ピストンに設けた空洞部内のネジ部に、プランジャーロッドの先端に設けたネジ部を螺合させることで結合されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、医療用であることから、ピストンに対しては下記に挙げる性能が求められる。１つには、ピストンの形成材料から薬液中への汚染を防止することが必要であるため、特に薬液と接触する先端部分の形成材料は、耐薬品性に優れることが求められる。さらに、注射筒内に薬液を充填したり、注射筒内から薬液を押し出したりする際に、プランジャーロッドの先端に取り付けたピストンが、液漏れを起こすことなく、注射筒内の壁を円滑に摺動できることが求められる。このため、ピストンの性能としては、密封性に加えて円滑な摺動性が要求される。
　上記した性能が求められるピストンの形成材料に関し、合成ゴムからなるピストン表面をふっ素系樹脂で被覆することが提案されている（特許文献２参照）。また、このような形成材料からなるピストンを使用した場合に生じることが顕著であった、プランジャーロッドによってピストンを注射器内から引き抜く動作をした場合に、螺合したプランジャーロッドがピストンから不用意に抜けるという問題を防止することについての提案もある（例えば、特許文献３参照）。なお、ピストンとプランジャーロッドとの結合方法は、螺合に限らず、ピストンに設けた空洞に、プランジャーロッドの先端に設けた錨形の部分を嵌着させるといった方法もある（例えば、特許文献４参照）。
特開２００７－２８９６７６号公報 特開平０６－３４３６７７号公報 特開２０００－１４０１０３号公報 国際公開第２００６－０８７７６２号パンフレット
　近年、開発が進められている微少容量用の注射器の場合も、通常のサイズの注射器と同様に、プランジャーロッドの先端に取り付けたピストンが、プランジャーロッドから不用意に抜けるという問題がある。本発明者らの検討によれば、微少容量の注射器の場合は、操作性の面から、極めて細いプランジャーロッドと、極めて小さいピストンとの組み合わせからなるため、その螺合部分や嵌着部分も非常に小さく、通常のサイズの注射器に比べて先端に取り付けたピストンがプランジャーロッドから不用意に抜ける傾向が著しかった。また、特に、細いプランジャーロッドの先端に取り付けた極少サイズのピストンを注射筒内から引き抜く方向に動作させた場合に、プランジャーロッドがピストンから不用意に抜けることが多発する傾向が顕著であり、使用の仕方が制限される場合があった。本発明者らは、これらのことから、微少容量用の注射器においての解決すべき重要な課題であると認識するに至った。すなわち、微少容量用の注射筒に適用されている従来のプランジャーロッド及びピストンでは、プランジャーの先端に取り付けられたピストンを押し込んで薬液を射出することはできても、ピストンを引き抜く方向に移動させ注射筒内に薬液を吸入することは困難であり、まして、従来のサイズの注射器で行われている吸入動作を伴う使用の仕方は、殆ど不可能であると言えた。
　したがって、本発明の目的は、薬液の充填容量が微少である注射器において、特に、プランジャーロッドの先端に取り付けられた小さなピストンを、細いロッドによって注射器内から引き抜く方向に動作したとしても、プランジャーロッドがピストンから不用意に抜けることがない微少容量の注射器に最適な、ピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャーを提供することにある。さらに、本発明の目的は、プランジャーロッドの先端に取り付けたピストンによって液漏れのない密閉空間を形成でき、しかも、該ピストンを、注射筒内の極めて狭い空間の壁に沿って円滑に繰り返し摺動させることができる、微少容量の注射器用ピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャーを提供することにある。
　上記目的は、以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、注射筒内の空間の壁に沿って摺動する微少容量の注射器用ピストンであって、上記空間に充填される液に接触する側に配置される先端部材と、該先端部材の液側とは反対側のプランジャーロッドを取り付ける側に配置される後端部材とが一体化されており、かつ、後端部材の硬度が先端部材の硬度よりも高いことを特徴とする微少容量の注射器用ピストンを提供する。
　また、本発明の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。先端部材の底面部分と、後端部材を構成する平坦面を有する先端部分とが溶着によって一体化されており、一体化させる前の上記後端部材の平坦面の外径が、一体化する前の上記先端部材の底面部分の外径よりも小さい上記に記載の注射器用ピストン。一体化する前の上記先端部材には、液に接触する側と反対側の底面部分に凹部が設けられ、一体化する前の上記後端部材は、先端部材側に、円柱状又は円錐台状の凸部が設けられ、これと反対側にプランジャーロッドを取り付けるための凹部が設けられていて、上記後端部材の凸部を、上記先端部材の凹部に嵌入させた状態で溶着によって先端部材と後端部材とが一体化されている上記に記載の注射器用ピストン。前記先端部材が、合成ゴム及び熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれる材料を主成分とする、硬度が４０～７０である材料で形成されている上記に記載の注射器用ピストン。前記後端部材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及び熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれる、その硬度が７５以上の材料で形成されている上記に記載の注射器用ピストン。前記先端部材の少なくとも液と接触する面が、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂及び超高分子量ポリエチレン樹脂からなる群から選ばれるいずれかで被覆されている上記に記載の注射器用ピストン。
　また、本発明は、上記のいずれかの注射器用ピストンの後端部材に設けられている凹部の内壁に設けられた凸状部にプランジャーロッドの先端が螺合して取り付けられてなることを特徴とするピストンを取り付けたプランジャーを提供する。
　本発明によれば、薬液の充填容量が微少である注射器において、特に、プランジャーロッドの先端に取り付けられた小さなピストンを、細いロッドによって注射器内から引き抜く方向に動作したとしても、プランジャーロッドがピストンから不用意に抜けることが生じない、微少容量の注射器に最適なピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャーが提供される。さらに、本発明によれば、プランジャーロッドの先端に取り付けたピストンによって、液漏れのない良好な密閉空間を形成することができ、しかも、該ピストンを、注射筒内の狭い空間を形成している壁に沿って円滑に繰り返し摺動させることができる、微少容量の注射器用ピストン及び該ピストンを取り付けたプランジャーが提供される。
本発明のピストンの一実施形態を示す概略斜視図。 図１のピストンを構成する先端部材の斜視図。 図１のピストンを構成する後端部材の斜視図。 図１のピストンをロッドの先端に取り付けたプランジャーを説明するための斜視図。 本発明のピストンの構造を説明するための概略断面図。 本発明のピストンの他の構造を説明するための概略断面図。 本発明のピストンを構成する後端部材の他の例示形状の概略斜視図。 本発明のピストンを構成する後端部材の他の例示形状の概略斜視図。 本発明のピストンを構成する後端部材の他の例示形状の概略斜視図。
　以下、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。本発明者らは、上記した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討の結果、ピストンの形状及び構造を特有のものとすることで、微少容量用の注射筒に適用する極めて小さなサイズのものでありながら、密封性に優れ、液漏れが生じないことは勿論、注射筒内の狭い空間内での円滑な摺動が可能なピストンが得られることを見出して本発明に至った。より具体的には、ピストンを、薬液と接する部分の先端部材と、プランジャーロッドを取り付ける部分の後端部材の２つの部材で作製し、これらを一体化させ、かつ、該後端部材の硬度が先端部材の硬度よりも高くなるように構成することで、上記優れた機能を有するものが得られることを見出した。
　より好ましくは、この先端部材と一体化させる後端部材の形状及び構造を、細いプランジャーロッドを強固に取り付けることが可能なものとし、上記した形状及び構造を有する先端部材と後端部材とを溶着することで一体化させる。一体化する際における溶着方法は特に限定されないが、例えば、下記のようにすることで、先端部材と後端部材とを容易に、かつ、強固に一体化させることができる。例えば、ピストンの後端部材の先端側に、例えば、図６（ａ）～図６（ｃ）に示したような円柱状又は円錐台状の凸部を設け、該凸部を、ピストンの先端部材の液側とは反対側に設けた凹部に嵌入し、この状態で溶着して先端部材と後端部材とを一体化することで、より強固な結合状態となる（図１、図５（ａ）又は図５（ｂ）参照）。勿論、このような嵌合構造とせず、両者の接合面が平坦であってもよいが、上記したような嵌合構造を設けることにより、下記に挙げる効果が得られる。まず、嵌合構造を設けることにより、両部材の軸のずれを有効に防止することができる。また、接触面積を増やすことができるので結合強度を向上できる。さらに、物理的な結合効果も期待できる。なお、先端部材と後端部材との間に接着剤を付与して一体化することもできるが、接着剤に含まれる成分が、注射器内に充填される薬液に影響を与える可能性を否定することができないため、そのようなものを使用しない、材質同士の溶着によって一体化することがより好ましい。したがって、先端部材と後端部材の形成材料としては、互いに溶着できるものを使用するとよい。
　先端部材と後端部材とを溶着して一体化する場合、各種の溶着方法が使用できる。例えば、予め成形した先端部材の先端部を金型にインサートし後端部材を射出成形して一体とする方法や、先端部材の後端部と、後端部材の先端部とをそれぞれ熱融解させて接触させる方法や、それらを接触させた状態で超音波による振動を与え融着させる方法が挙げられる。接触させる部分の材質は、溶着時に十分な強度を有するよう、同系の材質が好ましい。場合によっては両部材と高い溶着性を有する材料を接合部材として挟み込むことも有効である。好適な材料については、後述する。
　上記したような形状及び構造を有する本発明のピストンは、例えば、ピストンの後端部材の、溶着された先端部材の反対側に設けた凹部に、プランジャーロッドの先端を嵌め込み螺合させることで、プランジャーロッドを取り付け、この状態で使用される。この状態のプランジャーは、ピストンがプランジャーロッドに強固に結合されたものとなるので、通常のサイズの注射器におけるプランジャーと同じような使用の仕方ができるものとなる。
　図面を参照して、本発明の微少容量の注射器用ピストンと、該ピストンを取り付けたプランジャーについて、より詳細に説明する。本発明のピストンは、図１に示した通り、薬液と接するピストン本来の機能を有する先端部材１と、プランジャーロッドを強固に取り付けるための後端部材２の２つの部材からなる。これらは、それぞれの機能をより高いレベルで発揮し得る材料からなることが好ましいが、さらに、先端部材１と後端部材２とを溶着によって一体化する必要があるため、これらの部材の溶着部分のそれぞれが、互いに相溶する材料或いは同系の材料で形成することが好ましい。
　図２に示した本発明のピストンを構成する先端部材１の形成材料としては、通常のピストン材料と同様、弾性に優れた各種の合成ゴム、およびプラスチック材との接着性に優れる熱可塑性エラストマーを適宜に使用することができる。場合によってはこれらを複合し、先端部材１を合成ゴムで形成し、かつその後端部材２との接合部のみを熱可塑性エラストマーとすることも好適である。本発明で使用することのできる弾性に優れた合成ゴムとしては、例えば、ブチルゴム（IIＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣIIＲ）、臭素化ブチルゴム（ＢIIＲ）、部分架橋IIＲ、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン－ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。
　本発明に用いる熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリイソブチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＩＢＳ）、スチレン－ブタジエン－スチレン（ＳＢＳ）系共重合体、スチレン－エチレンブチレン－スチレン（ＳＥＢＳ）系共重合体、スチレン－イソプレン－スチレン（ＳＩＳ）系共重合体等のスチレン系エラストマーや、エチレン－プロピレン－非共役ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）系共重合体、エチレン－プロピレン（ＥＰＭ）系共重合体などのオレフィン系エラストマーが挙げられる。特に、ゴム弾性、溶出特性に優れるブチル系ゴム（IIＲ、ＣIIＲ、ＢIIＲ）、ハードセグメントとしてのポリスチレン中に、ソフトセグメントとなるポリエチレン又はポリブチレンをブロック状に共重合させたものであって、該ＳＥＢＳが部分架橋或いは完全架橋されているものが好ましい。特に、完全架橋タイプの熱可塑性エラストマーは、物性がゴムに近似しており、シール性、耐薬品性、加工性、製品寸法精度、他の樹脂との熱融着が可能であるといった点で優れるため、本発明のピストンの形成材料として好適である。
　上記したような材料からなる先端部材は、部材の設計上、その硬度が、ショアーＡ硬度で４０～７０であることが好ましく、さらには５０～６０であることが好ましい。本発明では、同様の方法で測定した後端部材の硬度が、先端部材の硬度よりも高いものであれば、その効果を発揮するので特に限定されない。しかし、一般的なプラスチック材からなるプランジャーロッドとの強固な結合を維持できるようにするためには、後端部材の硬度が、例えば、最低でもショアーＡ硬度で７５程度の硬度となるように構成することが好ましい。また、後端部材の硬度は高いほどプランジャーロッドとの結合は強固なものとなるが、プランジャーロッドの硬度よりも高くしても意味がない。このような構成とすれば、先端部材は、可撓性を有し、注射筒内の狭い空間を形成している壁に沿って円滑に繰り返し摺動させることができ、ピストンとしての機能を十分に果たすものとなる。一方、後端部材は、当該先端部材と一体化され、さらにはプランジャーロッドとを強固に繋ぐジョイントとしての機能を十分に発揮したものとなる。
　本発明のピストンを構成する先端部材１は、上記に挙げたような弾性体材料を用いて従来の成形方法によって製造できるが、ピストンの先端部材１は、摺動性の向上、或いは、注射筒内に充填される薬液がピストンを形成している原料成分で汚染されることを防止するため、プラスチックフィルムでラミネート（被覆）されたものであることが好ましい。具体的には、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂及び超高分子量ポリエチレン樹脂からなる群から選ばれるいずれかで被覆されていることが好ましい。例えば、少なくとも薬液と接触する面が、フッ素系樹脂等の３０～１００μｍ程度の厚さのプラスチックフィルムでラミネート（被覆）された形態とすることが好ましい。この場合、先端部材１と後端部材２との溶着が良好に行われるようにするため、少なくとも先端部材１の底面部分、或いは、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、先端部材１の底面部分及び底面近傍には、プラスチックフィルムによるラミネート１’をしないようにすることが好ましい。また、底面部分に両部材と高い溶着性を有する材料を積層することは、先端部材１と後端部材２との溶着を良好なものとする方法として効果的である。
　図２に、本発明のピストンを構成する先端部材１の一例を示したが、以下、上部１Ａと下部１Ｂとに分けて、その形状及び構造について説明する。まず、先端部材１は、薬液と接し、かつ、薬液を充填した状態で、液漏れのない密封性のよい状態で円滑に摺動できることを要する。このため、先端部材１の上方を占める上部１Ａは、充填した薬液を空間内に留め、かつ、狭い空間内を円滑に摺動できるように、注射筒の柱状の空間を遮断できる面３を有する。さらに、注射筒内の空間を形成する壁に沿って円滑に摺動できるように、該面３は、頂部を有する緩やかな曲面で形成されていると同時に、該面３と側面５との境界部分である肩部４も、角張ったものではなく、なだらかな曲面状を有するものであることが好ましい。また、密閉性と摺動性を両立させるために、下記のような形状とすることが好ましい。まず、該肩部４には、少なくとも１本の溝を形成する。図２に示した例では、２本の浅い溝が形成されており、さらに、肩部４と側面５との境界にも比較的、深い溝が形成されている。さらに、この肩部４から続く側面５は、図２に示したように、中央部分が膨らんだ曲面で形成されていることが好ましい。先端部材１の上方を上記したような構成とすることで、本発明のピストンは、その側壁が注射筒の内壁に隙間なく密着され、密閉性と摺動性とを両立できる構造のものとなる。
　先端部材１の下方を占める上記した上部１Ａに続く下部１Ｂは、後述する後端部材２と溶着ができる構造を有するものであれば、いずれのものでもよい。先に述べたような形状からなる上部１Ａによって、ピストンの密閉性と摺動性とを両立することができるが、さらに好ましくは、下部１Ｂを下記のような形状を有するものとする。まず、上部１Ａと下部１Ｂとの間に緩やかに括れた部分を形成し、さらに、下部１Ｂの壁面６の形状を、上部１Ａと同様に中央部分が膨らんだ曲面状にする。また、図２に示したように、下部１Ｂは、底面側に向かって次第に径を細くし、テーパーが形成されるようにする。そして、先端部材１をプランジャーロッド２０との結合部材である後端部材２と溶着させた場合に、後端部材２の外径と略同一径となるようにすることが好ましい。また、後端部材２と溶着した場合に、溶着部分が強固なものとなるように、下部１Ｂの底面に凹部７を形成し、該凹部７に、後端部材２の先端に設けた凸部２Ａを嵌入し、その状態で溶着することが好ましい。凹部７の形状は、後述する後端部材２の先端に設けた凸部２Ａと嵌合でき、その後に溶着することで、先端部材１と後端部材２とを強固に結合することができればいずれでもよい。なお、十分な接合強度が得られれば、凹部７はなくてもよい。
　図３に、本発明のピストンを構成する後端部材２の形状の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図６（ａ）～図６（ｃ）に示したような形状のものを使用することもできる。以下、後端部材２について、先端に設ける凸部２Ａと、本体部２Ｂとに分けて説明する。凸部２Ａの形状は、上記で述べた、先端部材１を構成する下部１Ｂの底面と良好な状態で一体化できるように、少なくとも、その先端部分に平坦面を有するものが好ましい。この先端部材と後端部材とは、例えば溶着等の方法によって一体化されるが、その場合、樹脂の流れ出しを防止するため、一体化させる前の後端部材の平坦面の外径が、一体化する前の上記先端部材の底面部分の外径よりも小さくなるような構造とすることが好ましい。また、先端部材１を構成する下部１Ｂの底面に凹部を形成し、後端部材２の先端部分に、この凹部に嵌合し得る形状の凸部を設けることも好ましい形態である。
　後端部材２の形状、特に、その先端に設ける凸部２Ａの形状としては、例えば、図６（ａ）～図６（ｃ）に示したようなものが挙げられる。例えば、図６（ｂ）や図６（ｃ）に示したような形状とし、図５（ｂ）に示したようにして先端部材１と後端部材２とを溶着によって一体化した場合には、溶融した樹脂が後端部材２の外周より外側に流動することを防ぐことができるので好ましい。なお、図６（ｂ）や図６（ｃ）は、先端部材１を構成する下部１Ｂの底面に形成できる、図２に示したような形状の凹部に嵌合し得る部分を形成していないが、凹部に嵌合し得る部分をさらに形成すれば（不図示）、一体化した際に、より強固な結合が可能となる。また、後端部材２の本体部２Ｂの底面には、螺合等の方法によってプランジャーロッドを取り付けるための構造が設けられている必要がある。当該構造は、雌ネジ、突起等いずれのものであってもよいが、本体部２Ｂを、底面に開口部が設けられた筒状とし、その内壁に、プランジャーロッドの先端に設けた雄ねじと螺合する突起物８を設けた構造とすることが好ましい。
　後端部材２の形成材料としては、先に挙げたような先端部材１の形成材料と同様のものを用いることもできるが、前記先端部材１よりも高い硬度を有する形成材料とすることを要する。特に、先端部材１の形成材料に、他の樹脂との熱融着が可能な完全架橋タイプの熱可塑性エラストマーを用いた場合、後端部材２の形成材料に、これと同様の熱可塑性エラストマーを用いることは先端部材１との接合強度の面から好ましい形態である。勿論、その他の、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）などの汎用樹脂を用いることもできる。これらの中でも、安価で強度、硬度に優れる、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣなどを用いることが好ましい。
　図４に、本発明のピストン１０にプランジャーロッド２０を取り付けているプランジャーの概略図を示した。図面は、実際の製品よりも拡大されているが、本発明のピストン１０のサイズは、注射器が０．２５ｍＬ用の場合を例にとると、先端部材１の大きさは、直径約４．０ｍｍ×高さ約４．５ｍｍ程度であり、後端部材２の大きさは、直径約３．０ｍｍ×高さ約７．０ｍｍ程度のものである。先端部材１と後端部材２との一体化は、それぞれの部材の溶着する部分を予め加熱し、加熱されている間に両部材を嵌合して密着させた状態で保持しながら徐冷する、といった方法で行うことができる。
　以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
　合成ゴムである塩素化ブチルゴム（エクソンモービル社製ＨＴ１０６６）を用い、ＰＴＦＥ（デュポン製テフロン（登録商標）７Ａ）を厚さ約１００μｍのフィルムとして接液面側表面にラミネートした、直径約４．０ｍｍ×高さ約４．５ｍｍのサイズを有する図２に示す形状の先端部材１を２０個作製した。この先端部材１の硬度を測定したところ５０であった。一方、形成材料にＳＥＢＳ（アロン化成社製エラストマーＡＲ８００）を用い、直径約３．０ｍｍ×高さ約７．０ｍｍの大きさの図３に示した形状の後端部材２を２０個作製した。この後端部材２の硬度を測定したところ７５であった。そして、後端部材２の先端の凸部と、先端部材１の底面側に設けられた凹部とを１４０～１６０℃程度の温度となるように暖めて、その部分を柔らかくした。さらに、その直後に、後端部材２の先端の凸部を先端部材１の凹部に嵌入させ、その状態で保持して徐冷した。
　この結果、本発明の実施例のピストン２０個を得た。そして、それぞれのピストンを構成している後端部材２の凹部に、径が約３ｍｍ×長さ約５５ｍｍのプランジャーロッドを入れて嵌着し、先端にピストンを取り付けたプランジャーロッドを得た。これらをそれぞれ用いて、０．２５ｍＬ用の注射筒内を往復１０回ずつ摺動させた。この結果、いずれのものも、先端に取り付けたピストンがプランジャーロッドから抜け落ちることはなかった。勿論、液漏れすることなく、液の吸入及び射出を円滑にすることができた。
　図３に示した形状の後端部材２の形成材料をポリプロピレン（三井化学社製ハイゼックス）に変えた以外は同様にして、先端にピストンを取り付けたプランジャーロッドを得た。これらの先端にピストンを取り付けたプランジャーロッドについても同様の試験を行ったところ、いずれのものも、先端に取り付けたピストンがプランジャーロッドから抜け落ちることはなかった。勿論、液漏れすることなく、液の吸入及び射出を円滑にすることができた。
１：先端部材
２：後端部材
３：面
４：肩
５：側面
６：壁面
７：凹部
８：突起物
１０：ピストン
２０：プランジャーロッド

Claims (7)

  1. 　注射筒内の空間の壁に沿って摺動する微少容量の注射器用ピストンであって、上記空間に充填される液に接触する側に配置される先端部材と、該先端部材の液側とは反対側のプランジャーロッドを取り付ける側に配置される後端部材とが一体化されており、かつ、後端部材の硬度が先端部材の硬度よりも高いことを特徴とする微少容量の注射器用ピストン。
  2. 　先端部材の底面部分と、後端部材を構成する平坦面を有する先端部分とが溶着によって一体化されており、一体化させる前の上記後端部材の平坦面の外径が、一体化する前の上記先端部材の底面部分の外径よりも小さい請求項１に記載の注射器用ピストン。
  3. 　一体化する前の上記先端部材には、液に接触する側と反対側の底面部分に凹部が設けられ、一体化する前の上記後端部材は、先端部材側に、円柱状又は円錐台状の凸部が設けられ、これと反対側にプランジャーロッドを取り付けるための凹部が設けられていて、上記後端部材の凸部を、上記先端部材の凹部に嵌入させた状態で溶着によって先端部材と後端部材とが一体化されている請求項１又は２に記載の注射器用ピストン。
  4. 　前記先端部材が、合成ゴム及び熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれる材料を主成分とする、硬度が４０～７０である材料で形成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の注射器用ピストン。
  5. 　前記後端部材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート及び熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれる、その硬度が７５以上の材料で形成されている請求項１～４のいずれか１項に記載の注射器用ピストン。
  6. 　前記先端部材の少なくとも液と接触する面が、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂及び超高分子量ポリエチレン樹脂からなる群から選ばれるいずれかで被覆されている請求項１～５のいずれか１項に記載の注射器用ピストン。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の注射器用ピストンの後端部材に設けられている凹部の内壁に設けられた凸状部にプランジャーロッドの先端が螺合して取り付けられてなることを特徴とするピストンを取り付けたプランジャー。
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