CN120936399A - 具有相反的热膨胀系数材料的容器封闭件 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种预充式注射器，该预充式注射器包括注射器筒体，该注射器筒体具有近端和远端并且限定腔室，该注射器筒体在该近端处具有开口。该预充式注射器还包括柱塞组件，该柱塞组件通过该开口插入并且可在该注射器筒体的该腔室内轴向地移动，其中该柱塞组件还包括：柱塞杆，该柱塞杆具有在近端与远端之间延伸的长形本体；以及止挡件，该止挡件附接到该柱塞杆的远端并且定位在该筒体的腔室内。该止挡件由混合材料构成，该混合材料包括弹性体材料和热膨胀系数比该弹性体材料的热膨胀系数低的混杂材料。

Description

具有相反的热膨胀系数材料的容器封闭件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2023年5月30日提交的名称为“Container Closure with ReverseCoefficient of Thermal Expansion Materials（具有相反的热膨胀系数材料的容器封闭件）”的第18/203,127号美国专利申请的优先权，该专利申请的公开内容以其全文通过引用并入本文。

本发明的背景

本发明的领域

本公开总体上涉及封闭容器，例如预充式注射器，更具体地，本公开涉及用于与预充式注射器一起使用的密封部件，该密封部件在低温下表现出最小的收缩和/或可能的膨胀，从而保持注射器液体内容物在运输或储存期间的封闭完整性。

相关技术的描述

在医疗领域中，封闭容器用于储存和潜在分配流体，例如药剂或药物。封闭容器被设置为具有弹性体封闭件的带止挡件的玻璃容器或塑料容器（例如，玻璃小瓶（vial）或注射器，或塑料小瓶或注射器）。储存在封闭容器中的药剂或药物可以包括例如疫苗或细胞疗法。

当封闭容器被设置为用于分配流体的预充式注射器时，该注射器通常包括在远端处带有开口的注射器筒体和通过筒体的相反近端插入的柱塞组件。柱塞组件通常包括延伸出筒体的长形柱塞杆和设置在柱塞杆的远端处的柱塞头或止挡件。止挡件或柱塞止挡件通常由弹性体材料制成并且包括本体，该本体具有：设置在该本体的近端处的尾部，该尾部适于附接到柱塞杆的远端；以及设置在该本体的远端处的头部。在本体的圆柱形外壁上限定了多个环形向外突出的肋，当止挡件插入注射器时，这些肋适于确保注射器的容器封闭完整性。

在运输和/或储存一段时间后，在将药剂输送到患者期间，注射器筒体在远端上的开口适于与患者流体连通，例如通过已经附接到注射器筒体（桩式针注射器筒体）的针、或者通过安装在注射器筒体（鲁尔注射器筒体）的远端处的皮下注射针或者通过安装在注射器筒体的远端处并连接到患者的流体管路的鲁尔型配件（无针通路设备）与患者流体连通。当使用者施加力以使柱塞组件穿过注射器筒体朝向注射器筒体的远端移动时，注射器的内容物由此通过远端处的开口从注射器筒体离开，以输送到患者。这种操作在医疗领域是众所周知的，并且医疗从业者已经非常习惯于使用这种使用预充式注射器的普通流体输送程序。

预充式注射器提供了将内容物快速输送到患者的便利，而不需要首先从另一容器中抽吸药剂并计量其体积。同时，需要维持预充式注射器内药剂的无菌性和容器封闭完整性，包括在一段延长的时间内以及在暴露于各种储存和运输条件下的整个过程中都是如此。在某些情况下，预充式注射器经受极低的温度（包括低至-80°C至-196°C的温度（即液氮温度）），以便正确储存其中所含的药剂（例如，疫苗或细胞疗法）。在其它情况下，预充式注射器经受低温和较高压力的组合，例如当在飞机上运输时是如此的。在这些条件下维持容器封闭完整性对于预充式注射器而言，至少部分基于止挡件与筒体材料之间的热膨胀系数（coefficient of thermal expansion，CTE）失配而是一个很大的挑战。当预充式注射器的筒体由玻璃形成时，这种CTE失配甚至更明显，其中已知在室温（T_amb）下，玻璃基质（即筒体）通常具有CTE_g= 5 ppm/℃，而橡胶（例如溴化丁基橡胶）（即止挡件）具有CTE_S= 200 ppm/℃。假设CTE从室温到极寒条件下是恒定的，这种程度的CTE失配可能导致止挡件与筒体之间的过盈率（interference rate）下降约30%，这至少部分是由于弹性体止挡件达到了其玻璃化转变温度（Tg），在该玻璃化转变温度下，止挡件的弹性性质发生变化，从而变成“玻璃样”，失去了对筒体施加强接触压力并维持密封的能力。在热循环期间，止挡件与筒体之间的任何接触压力变化/降低都可能对容器封闭完整性构成风险，这是由于在筒体-止挡件界面处产生泄漏通道（部分缺乏接触）和/或在冻融循环期间使止挡件在筒体内部移动。

筒体与止挡件之间的大CTE失配，在最初将止挡件插入筒体时，也会引发后续的容器封闭完整性问题。也就是说，在预充式注射器的初始组装过程中，通常通过使用通气管封堵件（vent tube stoppering）来放置止挡件，这包括：在将止挡件放置到筒体中并允许止挡件膨胀回来并密封在筒体中之前，（使用通气管封堵工具）将止挡件压缩至具有显著小于筒体内径的直径。对于许多止挡件材料（包括橡胶止挡件涂覆有PTFE的情况），这可能导致橡胶材料和/或其上的涂层损坏，这可能导致容器封闭完整性受损和/或产生颗粒。

因此，本领域存在对这样的封闭容器（包括预充式注射器）的需求：这些封闭容器即使在极低的冷藏温度下也能维持无菌性和容器封闭完整性。还需要一种制造这种封闭容器的如下方法：方法在整个这种制造过程中和之后维持容器封闭完整性。

发明内容

本文提供了一种预充式注射器，该预充式注射器包括注射器筒体，该注射器筒体包括近端和远端并且限定腔室，该注射器筒体在该近端处具有开口。该预充式注射器还包括柱塞组件，该柱塞组件通过该开口插入并且能够在该注射器筒体的该腔室内轴向地移动，其中该柱塞组件还包括：柱塞杆，该柱塞杆具有在近端与远端之间延伸的长形本体；以及止挡件，该止挡件附接到该柱塞杆的远端并且定位在该筒体的腔室内。该止挡件由混合材料（blended material）构成，该混合材料包括弹性体材料和热膨胀系数比该弹性体材料的热膨胀系数低的混杂材料（intermixed material）。

在某些配置中，该混杂材料具有负热膨胀系数。

在某些配置中，该止挡件的该混合材料的热膨胀系数与该注射器筒体的热膨胀系数相匹配或者低于该注射器筒体的热膨胀系数。

在某些配置中，该止挡件被配置成在室温或0℃及更低的冷藏温度下膨胀，从而维持该止挡件与该注射器筒体之间的封闭完整性。

在某些配置中，该混杂材料为石墨烯、六方氮化硼化合物（晕苯）、ScF3化合物、ZrW2O8、或β-锂霞石和Ca2RuO4。

在某些配置中，该止挡件包括施加到其外表面的至少一部分的惰性涂层。

在某些配置中，该惰性涂层为聚对二甲苯涂层。

在某些配置中，该注射器筒体由玻璃基质构成。

在某些配置中，该注射器筒体由聚合物基质构成。

在某些配置中，该止挡件为通过模制该弹性体材料和该混杂材料的混合物而形成的模制止挡件。

在某些配置中，该注射器包括定位在该筒体的腔室的远端处的接头（nozzle）上方的远端帽，其中，该远端帽由混合材料构成，该远端帽的该混合材料包括聚合物材料和热膨胀系数比该聚合物材料的热膨胀系数低的混杂材料。

本文还提供了一种用于储存和/或输送流体的装置。该装置包括容器，该容器具有近端和远端并且限定腔室，其中该容器在该近端处具有开口。该装置还包括密封部件，该密封部件至少部分地定位在该腔室内，使得该密封部件的至少一部分与该容器形成过盈配合，其中，该密封部件由混合材料构成，该混合材料包括弹性体材料和热膨胀系数比该弹性体材料的热膨胀系数低的混杂材料。

在某些配置中，该混杂材料具有负热膨胀系数（negative coefficient ofthermal expansion，NCTE）。

在某些配置中，该混杂材料为石墨烯、六方氮化硼（晕苯）化合物、ScF3化合物、ZrW2O8、或β-锂霞石和Ca2RuO4。

在某些配置中，该止挡件包括施加到其外表面的至少一部分的惰性涂层。

在某些配置中，该容器由玻璃基质和聚合物基质中的一者构成。

在某些配置中，该装置为预充式注射器，其中该容器为注射器筒体并且该密封部件为固定到柱塞杆的远端的止挡件。

在某些配置中，该装置包括定位在该腔室的远端处的接头上方的远端帽，并且其中，该远端帽包含混合材料，该混合材料包括另一聚合物材料和热膨胀系数比该聚合物材料的热膨胀系数低的混杂材料。

本文还提供了一种组装预充式注射器的方法。该方法包括：提供注射器筒体，该注射器筒体包括近端和远端并且限定腔室，该注射器筒体在该近端处具有开口。该方法还包括提供能够插入该开口的柱塞组件，该柱塞组件包括：柱塞杆，该柱塞杆包括长形本体并且在近端与远端之间延伸；以及止挡件，该止挡件附接到该柱塞杆的远端并且定位在该筒体的腔室内，其中，该止挡件包含混合材料，该混合材料包括弹性体材料和混杂材料，该混杂材料具有比该弹性体材料的热膨胀系数低的负热膨胀系数。该方法还包括加热通气管封堵工具，该通气管封堵工具将该柱塞组件保持在其中，其中该通气管封堵工具被加热到使该止挡件由于具有该负热膨胀系数的该混杂材料而收缩的温度；以及使用该通气管封堵工具将该柱塞组件插入该注射器筒体。

在某些配置中，该方法还包括在插入该柱塞组件之前用液体溶液填充该筒体。

附图说明

图1为根据本文所述的非限制性实施例的预充式注射器的立体图；

图2为图1的注射器的分解图；

图3为图1的注射器的侧视截面图，其中注射器的柱塞组件处于初始位置或使用前位置；

图4为定位在图1的注射器的筒体内的止挡件的详细视图；以及

图5为根据本文所述的另一非限制性实施例的小瓶和相关联的密封部件的截面图。

具体实施方式

提供以下描述，以使本领域技术人员能够制造和使用所描述的预期用于实施本发明的实施例。然而，对于本领域技术人员来说，各种修改、等同物、变化和替代物仍将是显而易见的。任何和所有这样的修改、变化、等同物和替代物都旨在落入本发明的精神和范围内。

在下文中，出于描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及其衍生词应当与如附图中取向的本发明相关。然而，应当理解的是，本发明可以采用各种替代变型，除非有相反的明确说明。还应当理解的是，附图中示出并且以下说明书中描述的具体设备仅仅是本发明的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其它物理特性不应被认为是限制性的。

在本公开中，部件的远端或设备的远端是指当该部件或设备处于使用位置时，即当使用者在准备使用或使用过程中握持注射器时，离使用者的手部最远的一端，而部件的近端或设备的近端是指当该部件或设备处于使用位置时，即当使用者在准备使用或使用过程中握持注射器时，离使用者的手部最近的一端。类似地，在本申请中，术语“在远侧方向上”和“向远侧”是指在朝向注射器的远侧端头的方向上，而术语“在近侧方向上”和“向近侧”是指在与注射器的远侧端头的方向相反的方向上。

本公开的各方面和实施例涉及低或负热膨胀系数（NCTE）材料在容器封闭部件或密封部件中的使用。低或负CTE材料的使用允许密封部件具有与其所在的容器的CTE更紧密地匹配的CTE。在密封部件具有负CTE的实施例中，密封部件可以被配置成当容器暴露于冷藏温度时膨胀。

参考图1和图2，图1和图2示出了预充式注射器10的非限制性实施例，可以利用该预充式注射器实施本公开的各方面或实施例。注射器10通常包括注射器筒体12和柱塞组件14。例如，柱塞组件14可在注射器筒体12内轴向地移动至前进位置，以便于将可注射流体（例如，药剂）施用到患者。

注射器筒体12由大致圆柱形外壁16和端壁18形成，该外壁和该端壁共同限定了用于将流体保持在其中的腔室20。注射器筒体12包括敞开的近端22、以及远端24，敞开的近端22被配置成将柱塞组件14接纳在注射器筒体中，端壁18定位在远端24处。注射器筒体12的近端22可以包括凸缘26，以便于注射器10的操纵和定位并且在药剂施用期间维持注射器筒体12相对于柱塞组件14的相对位置。在一个实施例中，注射器筒体12的远端24可以包括端头28，端头28从端壁18向外向远侧延伸并限定与腔室20流体连通的内腔30。鲁尔锁适配器29安装在端头28的外表面上，该端头的外表面可联接到覆盖端头28的刚性帽31和/或联接到对应的针毂（未示出），注射器10将与该针毂接合以将流体施用到患者。适配器29包括具有螺纹内表面的圆柱体，该螺纹内表面被配置成接合刚性帽31的螺纹部分的外表面。可以理解的是，在其它实施例中，注射器10可以被设置为桩式针注射器（staked needlesyringe），其中针被固定到注射器筒体12并从其向远侧伸出，且针护罩定位在针上方。

如图3所示，刚性帽31可以被配置为与适配器29匹配的刚性帽，以在端头28上提供流体密封，其中刚性帽31的近端被配置成与适配器29接合，而该刚性帽的远端被配置为封闭端，其中刚性帽31的一些实施例包括弹性体内帽33（“RiTC”），该弹性体内帽定位在刚性帽31中以覆盖端头28并部分地插入端头28的内腔30。

注射器10的柱塞组件14由长形柱塞杆32（下文中更一般地称为“柱塞32”）和柱塞头或止挡件34构成。柱塞32可以包括在柱塞近端38与柱塞远端40之间延伸的主体36。在一些实施例中，主体36可以包括在柱塞近端38与柱塞远端40之间沿该主体的长度轴向地延伸的多个长形叶片或壁42。拇指按压部44定位在柱塞近端38处，使用者的拇指（或其它手指）可以接合该拇指按压部以向柱塞组件14施加指向远侧的力，从而使柱塞32相对于注射器筒体12移动。在一些实施例中，带凸缘的延伸构件46（例如，盘形凸缘）定位在柱塞远端40处，该带凸缘的延伸构件被配置成与止挡件34配合。在其它实施例中，例如，柱塞远端40可以包括形成在其中的阴接纳部，该阴接纳部被配置成接纳并连接从止挡件向近侧伸出的突出部（例如，销），其中突出部和接纳部通过螺纹连接而接合。

柱塞组件14的止挡件34定位在柱塞远端40处，以便可随柱塞32在注射器筒体12的腔室20内移动。止挡件34可以由如下材料制成：该材料与柱塞32的材料不同，并且能够在止挡件穿过注射器筒体12前进时与注射器筒体12形成紧密密封。在一些实施例中，止挡件34包括形成在其中的接纳部56（图4），该接纳部被设定尺寸并且被配置成接纳柱塞32的带凸缘的延伸构件46，其中带凸缘的延伸构件46通过例如压配合连接而与接纳部56联接，以将止挡件34固定到柱塞32，但是可以理解的是，附接构件48和柱塞远端40可以通过本领域已知的其它技术固定。附接构件48还可以包括形成在其上的一对间隔开的环形凸缘58（即，O形环），该对间隔开的环形凸缘与注射器筒体12的圆柱形外壁16形成紧密密封。

如上所述，注射器10可以被设置为预充式注射器，使得注射器10包含预充在腔室20内的药物或药剂。在一些实施例中，预充式注射器10的腔室20内的药物或药剂可以是需要在低至-80℃至-196℃的温度下冷藏（即，低温储存）的药物或药剂。为了在这些深度冷藏（deep cold storage）温度下维持容器封闭完整性，注射器10因此可以被特别地配置成在冷藏温度下维持无菌性和容器封闭完整性。根据本公开的各方面，止挡件34由期望的材料构成，这些期望的材料最小化止挡件34与筒体材料之间的CTE失配并且允许止挡件34在冷藏温度下维持一定程度的接触压力。也就是说，根据本公开的各方面或实施例，注射器筒体12可以由热膨胀系数为CTE_g = 5 ppm/℃的玻璃形成或者由热膨胀系数为CTE_p = 50ppm/℃的聚合物材料形成，而止挡件34可以由弹性体材料和其它低或负CTE材料的混合物形成，所述混合物使止挡件34的总体CTE接近或低于筒体材料的CTE，即与筒体材料的CTE匹配或低于筒体材料的CTE，从而提供对具有高CTE的典型弹性体止挡件34（例如，在室温下CTE_S = 200 ppm/℃的溴化丁基橡胶）的改进。通过使止挡件34的CTE与筒体12的CTE更紧密地匹配或者使止挡件34的CTE小于筒体12的CTE，止挡件34与筒体12之间的过盈率甚至可以在止挡件34的弹性体材料达到其玻璃化转变温度（Tg）的极低冷藏温度下也得以维持。

根据本公开的各方面或实施例，如图4所示，止挡件34由与另一（混杂）材料62混合的柔性弹性体材料60形成，该另一（混杂）材料的CTE小于弹性体材料的CTE，并且在某些实施例中，该止挡件在储存温度（该储存温度可以低于0℃并低至-80℃至-196℃）下具有负CTE。混杂材料62优选地与弹性体材料60以这样的方式散布在一起：当弹性体接近或低于弹性体的Tg时，该方式将抵抗弹性体材料60的收缩，从而允许止挡件34维持与筒体12的接触压力。例如，注射器10可以具有中心轴线64，其中当组装时，筒体12和止挡件34沿着中心轴线64同轴，并且当注射器10储存在低温（例如，低温温度）下，止挡件34的弹性体材料60可以朝着中心轴线64径向收缩；然而，如果混杂材料62的CTE在储存温度下为负，则具有较低热膨胀系数的混杂材料62优选地收缩较小，或者更优选地，可以远离中心轴线64径向膨胀。

并入止挡件34的混杂材料62的量取决于混杂材料62的CTE与弹性体材料60的CTE之间的差异和/或取决于形成筒体12的基质材料（例如，玻璃或聚合物材料）的CTE。例如，如果混杂材料62的CTE远小于弹性体材料60的CTE，那么可能需要更多的混杂材料62来获得弹性体材料60的预期收缩的期望反作用和/或实现整个止挡件34的负CTE。然而，如果两种材料之间的CTE之间的差异很小，则可能需要较少量的混杂材料62来实现对弹性体材料60收缩的相同程度的抵抗和/或使止挡件34配置为在低温下膨胀。此外，如果筒体12由玻璃形成并且具有非常低的CTE（即，CTE_g = 5 ppm/℃），则可能需要更大量的混杂材料62来使止挡件34的总CTE更接近筒体12的CTE（或者低于筒体12的CTE），而如果筒体12由聚合物材料形成并且具有非常高的CTE（即，CTE_g = 50 ppm/℃），则可能需要较少量的混杂材料62来使止挡件34的总CTE更接近筒体12的CTE（或低于筒体12的CTE）。

根据本公开的各种实施例，用于形成止挡件的弹性体材料60的示例包括但不限于合成橡胶或天然橡胶，例如丁基橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、卤化丁基橡胶（如溴化丁基橡胶）、三元乙丙橡胶、硅橡胶、它们的组合等。优选地，弹性体材料60是丁基或卤化丁基弹性体。弹性体材料60还可以包括一种或多种添加剂，例如硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂、加工助剂、填料和增强剂，以改善或增强弹性体材料60的性能。

根据本公开的各种实施例，包含在止挡件34中的混杂材料62的示例包括但不限于石墨烯、六方氮化硼（晕苯）化合物、ScF3、陶瓷类型（例如锆ZrW2O8、或β-锂霞石和Ca2RuO4）、钙钛矿BiNiO3以及纳米金属氧化物（如CuO）。

根据本公开的一个非限制性方面或实施例，止挡件34由橡胶-石墨烯混合物形成，具有0.1%至19%的石墨烯含量。石墨烯或其它NCTE材料的量可以部分或全部替代典型的橡胶增强材料，如粘土或二氧化硅。根据该方法的另一个实施例，止挡件34可以是含有高达40%的上述任何NCTE化合物的橡胶混合物。

根据本公开的各方面或实施例，止挡件34可以通过模制工艺来制造，其中在模制前将弹性体材料60和混杂材料62混合在一起。在对材料进行混合后，止挡件34可以在相对高的温度（例如120℃至190℃）下模制，以允许其中的分子交联并获得止挡件34的弹性和恢复特性。通过包含混杂材料62（例如，石墨烯），可以在避免止挡件34内的弹性体材料60烧焦的同时模制该止挡件，其中石墨烯通过增加橡胶固化状态的均匀性和韧性以及降低止挡件34的CTE来提供止挡件34的改进的功能性能，如先前所描述的。

根据本公开的一些方面或实施例，止挡件34还可以在其至少一部分上包括保护涂层66，以防止混杂材料62与筒体12的腔室20内的药物或药剂之间的潜在相互作用。涂层66优选地：覆盖止挡件34的外表面的至少一部分，该部分最有可能接触筒体12内的药物或药剂；并防止混杂材料62浸出到药物或药剂中。虽然涂层66在图4中显示为仅施加到止挡件34的底部部分，但是根据其它实施例，涂层66可以施加到止挡件34的整个外表面。在优选实施例中，涂层66是惰性膜，优选聚对二甲苯涂层或含氟聚合物涂层。根据一个实施例，涂层是聚对二甲苯C涂层。

根据本公开的各方面或实施例，应认识到的是，当被选择用于防止止挡件34在低温（即，低温温度）下整体收缩的混杂材料62具有负CTE时，如果注射器10暴露在较高温度下，则混杂材料62可能会危及容器封闭完整性。也就是说，当负CTE材料在较高温度下收缩时，如果止挡件34暴露的温度变得不可接受地高（例如，超过25℃），则止挡件34与筒体12之间的过盈率可能下降到可接受的量以下，使得可能在筒体-止挡件界面处形成泄漏通道和/或止挡件34可能在筒体12内部移动。因此，当将负CTE混杂材料62与弹性体材料60混合时，应限定最大高温，注射器10应保持在该最大高温之下。

根据本公开的各实施例，期望的是，将止挡件34设计成使得止挡件34与筒体12之间的过盈量下降不超过初始过盈量（作为示例，该初始过盈量可以是0.35毫米（mm）的过盈量）的30%，因为超过初始过盈量的30%可能会危及容器封闭完整性。过盈量下降30%时的温度T_30%可以被定义为：

其中，T_amb是环境温度，S_OD是止挡件外径，B_ID是筒体内径，CTE_S是止挡件的CTE，CTE_g是（玻璃）筒体的CTE，上述关系假设CTE在整个温度范围内是恒定的。

使用上文针对T_30%的定义，可以提供各种止挡件（即，具有各种CTE_S（包括止挡件34在高温下收缩的负CTE_S）的止挡件）与玻璃筒体基质或塑料筒体基质的相互作用关系，如本文下面提供的表1所示，其中以下示例假设止挡件34与筒体12之间的过盈量为0.35 mm（例如，止挡件外径P_OD= 6.7 mm，筒体内径B_ID=6.35mm）。因此，表1示出了达到T_30%时的最小/最大温度。

表1

应认识到的是，上述示例纯粹是说明性的，因为计算的温度也将取决于产品设计（筒体ID、止挡件OD、温度范围内的CTE等）。

虽然已认识到，当止挡件34包括具有负CTE的混杂材料62时，止挡件34在储存/运输期间暴露于高温下可能会导致止挡件34与筒体12之间的过盈率下降到可接受的量以下，从而危及容器封闭完整性，但是还应认识到，在容器或注射器10的初始组装期间，这种高温可能是有益的。也就是说，由于止挡件34的尺寸在高于室温的温度下收缩，包括具有负CTE的混杂材料62的止挡件34可以在组装期间表现出优势。在将止挡件34插入注射器10时，用于插入止挡件34的通气管封堵工具可以被加热，以便于止挡件插入过程，因为工具的加热引起止挡件34的尺寸收缩，因此降低了止挡件34与通气管封堵工具之间的过盈率，这减少了止挡件34（和/或其上的涂层66）在组装期间受到损坏的机会，从而当止挡件34被插入筒体12中时，确保了随后的容器封闭完整性。

因此，根据本公开的各方面或实施例，可以提供一种组装预充式注射器的方法，该方法包括：提供注射器筒体；提供可插入注射器筒体的柱塞组件，该柱塞组件包括止挡件，该止挡件包含混合材料，该混合材料包括弹性体材料和具有低于弹性体材料的热膨胀系数的负热膨胀系数的混杂材料；加热通气管封堵工具，该通气管封堵工具将柱塞组件保持在其中，其中通气管封堵工具被加热到使止挡件收缩的温度（例如，25℃以上）；以及使用通气管封堵工具将柱塞组件插入注射器筒体中。该方法还可以包括在插入柱塞组件之前用液体溶液填充筒体。

根据本公开的各方面或实施例，除了止挡件34中包含具有低或负CTE的材料外，刚性帽31（或针护罩）的多个部分也可以部分由低或负CTE材料构成。在一些实施例中，内帽33（或针护罩的橡胶内部部分）可以由混合材料形成，该混合材料包括弹性体材料和混杂材料，该混杂材料具有比弹性体材料的热膨胀系数低的负热膨胀系数，例如先前针对止挡件34所描述的。因此，内帽33可以特别地被配置成具有与筒体12（即筒体的端头28）的CTE紧密地匹配的CTE，从而确保端头28的封闭并维持注射器10的封闭完整性。

在其它实施例中，刚性帽31（或针护罩）的其它部分可以由刚性聚合物材料和具有低或负CTE的混杂材料62的混合物制成。作为非限制性示例，帽部分可以形成为石墨烯基聚合物纳米复合材料，其中石墨烯与任何合适的聚合物材料混合，该聚合物材料包括聚丙烯或聚乙烯。因此，刚性帽31的聚合物部分也可以被特别地配置成具有与玻璃筒体12（即，端头28）的CTE紧密地匹配的CTE。

虽然上文描述的本公开的各方面和实施例涉及包括筒体12和具有止挡件34的柱塞组件14的预充式注射器10，但应认识到的是，本公开的附加实施例可以涉及其它装置，即其它容器和密封元件（包括例如小瓶和相关联的小瓶止挡件）。图5大体示出了这样一种装置，该装置包括容器（小瓶）70和密封元件（小瓶止挡件）72，其中小瓶70可以由玻璃或聚合物材料构成，而小瓶止挡件72可以由弹性体材料和具有低或负CTE的材料的混合物形成，如以上关于图1至图4的注射器10详细描述的。

根据各实施例，可以将负CTE材料62（例如石墨烯）混入弹性体材料60中以形成小瓶止挡件72，从而抵抗小瓶止挡件72的收缩。也就是说，当小瓶70和小瓶止挡件72在低温（例如，低温温度）下储存时，小瓶止挡件72的弹性体材料60可以径向向内收缩并远离小瓶70；然而，具有较低热膨胀系数的混杂材料62优选地收缩较小，或者更优选地，如果混杂材料62的CTE在储存温度下为负，则该混杂材料可以朝向小瓶70径向向外膨胀。

有益地，本发明的各实施例因此提供了一种包括与另一材料（例如，弹性体材料）混杂的低或负热膨胀系数（CTE）材料的容器封闭件或密封部件。低或负CTE材料的使用允许密封部件具有与其所在的容器的CTE更紧密地匹配的CTE。在密封部件具有负CTE的实施例中，密封部件可以被配置成当容器暴露于冷藏温度时膨胀，从而即使在极低的冷藏温度下也能进一步确保容器封闭完整性。

虽然为了描述目的基于目前认为最实用和最优选的实施例或方面对本公开进行了详细描述，但是应理解的是，此类详细描述仅用于该目的，并且本公开不限于所公开的实施例或方面，相反，本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应该理解的是，本公开考虑到，在可能的程度上，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其它实施例的一个或多个特征相结合。

Claims (20)

1. 一种预充式注射器，所述预充式注射器包括：

注射器筒体，所述注射器筒体包括近端和远端并且限定腔室，所述注射器筒体在所述近端处具有开口；以及

柱塞组件，所述柱塞组件通过所述开口插入并且能够在所述注射器筒体的所述腔室内轴向地移动，所述柱塞组件包括：

柱塞杆，所述柱塞杆包括长形本体并且在近端与远端之间延伸；以及

止挡件，所述止挡件附接到所述柱塞杆的远端并且定位在所述筒体的腔室内；

其中，所述止挡件包含混合材料，所述混合材料包括弹性体材料和热膨胀系数比所述弹性体材料的热膨胀系数低的混杂材料。

2.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述混杂材料具有负热膨胀系数。

3.根据权利要求2所述的注射器，其中，所述止挡件的所述混合材料的热膨胀系数与所述注射器筒体的热膨胀系数相匹配或者低于所述注射器筒体的热膨胀系数。

4.根据权利要求2所述的注射器，其中，所述止挡件被配置成在室温或0℃及更低的冷藏温度下膨胀，从而维持所述止挡件与所述注射器筒体之间的封闭完整性。

5.根据权利要求2所述的注射器，其中，所述混杂材料包括石墨烯、六方氮化硼（晕苯）化合物、ScF3化合物、ZrW2O8或β-锂霞石和Ca2RuO4。

6.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述止挡件包括施加到其外表面的至少一部分的惰性涂层。

7.根据权利要求6所述的注射器，其中，所述惰性涂层包括聚对二甲苯涂层。

8.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述注射器筒体由玻璃基质构成。

9.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述注射器筒体由聚合物基质构成。

10.根据权利要求1所述的注射器，其中，所述止挡件包括通过模制所述弹性体材料和所述混杂材料的混合物而形成的模制止挡件。

11.根据权利要求1所述的注射器，所述注射器还包括定位在所述筒体的腔室的远端处的接头上方的远端帽，并且其中，所述远端帽包含混合材料，所述远端帽的所述混合材料包括聚合物材料和热膨胀系数比所述聚合物材料的热膨胀系数低的混杂材料。

12. 一种用于储存和/或输送流体的装置，所述装置包括：

容器，所述容器具有近端和远端并且限定腔室，所述容器在所述近端处具有开口；以及

密封部件，所述密封部件至少部分地定位在所述腔室内，使得所述密封部件的至少一部分与所述容器形成过盈配合；

其中，所述密封部件包含混合材料，所述混合材料包括弹性体材料和热膨胀系数比所述弹性体材料的热膨胀系数低的混杂材料。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述混杂材料具有负热膨胀系数。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述混杂材料包括石墨烯、六方氮化硼（晕苯）化合物、ScF3化合物、ZrW2O8或β-锂霞石和Ca2RuO4。

15.根据权利要求12所述的装置，其中，所述止挡件包括施加到其外表面的至少一部分的惰性涂层。

16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述容器由玻璃基质或聚合物基质构成。

17.根据权利要求12所述的装置，其中，所述装置为预充式注射器，其中所述容器包括注射器筒体并且所述密封部件包括固定到柱塞杆的远端的止挡件。

18.根据权利要求17所述的装置，所述装置还包括定位在所述腔室的远端处的接头上方的远端帽，并且其中，所述远端帽包含混合材料，所述混合材料包括另一聚合物材料和热膨胀系数比所述聚合物材料的热膨胀系数低的混杂材料。

19.一种组装预充式注射器的方法，所述方法包括：

提供注射器筒体，所述注射器筒体包括近端和远端并且限定腔室，所述注射器筒体在所述近端处具有开口；

提供能够插入所述开口的柱塞组件，所述柱塞组件包括：

柱塞杆，所述柱塞杆包括长形本体并且在近端与远端之间延伸；以及

止挡件，所述止挡件附接到所述柱塞杆的远端并且定位在所述筒体的腔室内；

其中，所述止挡件包含混合材料，所述混合材料包括弹性体材料和混杂材料，所述混杂材料具有比所述弹性体材料的热膨胀系数低的负热膨胀系数；

加热通气管封堵工具，所述通气管封堵工具将所述柱塞组件保持在其中，其中，所述通气管封堵工具被加热到使所述止挡件由于具有所述负热膨胀系数的所述混杂材料而收缩的温度；以及

使用所述通气管封堵工具将所述柱塞组件插入所述注射器筒体。

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括在插入所述柱塞组件之前用液体溶液填充所述筒体。