JP6270266B2 - プレフィルドシリンジ用ガスケットおよびプレフィルドシリンジ - 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該ガスケットを有するプレフィルドシリンジに関する。

近年では、使用時の簡便性に優れ、かつ薬剤の取り違えなどの医療事故を防止できるという点から、予め薬液が充填されたプレフィルドシリンジの使用が拡大している。
プレフィルドシリンジは、注射針が取り付けられる先端部分がキャップで密閉されている。プレフィルドシリンジを使用する際には、先端部分に注射針を取り付け、プランジャロッドを先端側に向けて押し込んでガスケットを摺動させることにより、注射針を介して薬液が投与できる。

プレフィルドシリンジに用いられているガスケット、キャップ等のゴム部材は、薬液と直接接触した状態で長期間待機されているので、耐薬品性、耐ガス透過性、耐水蒸気透過性、耐老化性が優れたブチルゴム系の材料が多用されている。
しかしながら、バイオ製剤等の一部の薬剤においては、ゴム材質の原料ゴム、配合剤由来の溶出物、およびコート剤の脱落等の相互作用により、ガスケットやノズルキャップから悪影響を受けることがある。

特に、ガスケットの先端面部は、シリンジバレル内に充填された薬液に直接接触するために、ガスケット本体のゴム材質から原料ゴムや配合剤由来の成分等が薬液中へ溶出することが懸念される。
また、ガスケットのシリンジバレル内周面と接触する摺動部は、薬液と直接接触する可能性は低いが、ガスケットのバレルへの打栓時や薬液注入時のプランジャ押出し時のバレル内周面との摺動性改善の目的で、潤滑剤としてオイルタイプまたは硬化タイプのシリコーンが塗布される。このため、シリコーンが異物となって薬液に移行し、薬液によってはその品質に悪影響が生じる場合がある。特にシリンジバレル内周面には、ガスケットに塗布する量より多量のシリコーンコート剤が塗布されていることが多く、シリンジバレル内に充填されている薬液との接液面積の大きさからも、その影響は大きい。

そのため、近年、製剤の安定性を確保するため、耐薬品性に優れたフッ素樹脂フィルムがブチルゴム等の弾性体から成るガスケット本体の外側にラミネートされた製品が開発され、ラミネートガスケットとして、硝子製シリンジや樹脂製プレフィルドシリンジ用に提案されている。
ラミネートされるフッ素樹脂フィルムとしては、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロテトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、４Ｆモノマーと微量のパーフルオロアルコキシドの共重合体（変性ＰＴＦＥ）等が適切である。

フッ素樹脂フィルムは、その中でも、シリンジバレル内面との摺動抵抗低減の観点から、特に、摩擦係数が最も小さいポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が多く使用されている。
上記提案により、薬液と直接接触するガスケット先端面部からの薬液へのゴム成分の溶出を防止することができ、さらにシリンジバレル内面と接するガスケット側面部（円周面部）の摺動抵抗を低下させることができる。このために、シリンジバレル内面への多量のシリコーンコート剤塗布が不要となり、シリコーンの脱落等によるバレル内面からの薬液への汚染を防止することができる。すなわち、フッ素樹脂フィルムをガスケット本体の少なくとも外面にラミネートすることにより、シリンジ内部に充填された薬液の安全性がより高まることになる。

さらに、シリンジバレル内面に多量のシリコーンを塗布するという工程を省けるため、シリンジセット組み立てのコストを削減できるというメリットも生じる。

特開２００５−１８５７４７号公報

しかし、フッ素樹脂フィルムをガスケット外面に積層する（ラミネートする）という手法では、次の課題が発生する。
フッ素樹脂フィルムを積層したガスケットは、従来のゴム製のものに比べると、ガスケット本体を構成するブチル系ゴムや熱可塑性エラストマー等からなる弾性体の外側に塑性変形する樹脂を積層していることになるために、硝子製や樹脂製のシリンジバレルの内面と接触するガスケット摺動部のゴム弾性が低下して気密性が悪化する。このため、薬液が漏れるおそれがあるという課題が生じる。

この液漏れを改善するために、ガスケットの環状突起部（円周面部）のシール幅（接触幅）を大きくしても気密性や液密性の改善効果は無く、環状突起部(円周面部)の径を大きくして圧縮率を大きくする手法では、シリンジバレル内へガスケットを打栓することが難くなる。
さらに、ガスケット環状シール部分のラミネートフッ素樹脂フィルムにシワが入るなどの問題が生じる。加えて、ピストンの摺動抵抗値が高くなるという課題も発生する。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、シリンジ内部に充填された薬液の安定性、安全性をより高め、しかも薬液の封止性能が改善されたプレフィルドシリンジ用ガスケットを提供することを主たる目的とする。

請求項１記載の発明は、接液部と、円周面を有する摺動部とを備えるプレフィルドシリ
ンジ用ガスケットであって、前記接液部と摺動部はフッ素樹脂から成るフィルム層で被
覆されていて、さらに摺動部のフッ素樹脂から成るフィルム層上にトリメチルシロキシケ
イ酸を含む皮膜層が積層されていることを特徴とするプレフィルドシリンジ用ガスケット
である。

請求項２記載の発明は、前記フッ素樹脂から成るフィルム層が、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロテトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、４Ｆモノマーと微量のパーフルオロアルコキシドの共重合体（変性ＰＴＦＥ）から成る群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載のプレフィルドシリンジ用ガスケットである。

請求項３記載の発明は、前記摺動部のフッ素樹脂から成るフィルム層上に形成されるトリメチルシロキシケイ酸を含む皮膜層が、トリメチルシロキシケイ酸とジメチルポリシロキサンの混合物で構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のプレフィルドシリンジ用ガスケットである。
請求項４記載の発明は、前記トリメチルシロキシケイ酸とジメチルポリシロキサンの混合物は、両者の混合比率がトリメチルシロキシケイ酸／ジメチルポリシロキサン＝５／９５〜３０／７０重量％であることを特徴とする、請求項３に記載のプレフィルドシリンジ用ガスケットである。

請求項５記載の発明は、前記混合物中のジメチルポリシロキサンの動粘度が２０〜１００００センチストークス（ｃｓｔ、ｍｍ^２／ｓ）の範囲であることを特徴とする、請求項４に記載のプレフィルドシリンジ用ガスケットである。
請求項６記載の発明は、プレフィルドシリンジであって、筒状をしたシリンジバレルと、前記シリンジバレルに組み合わされ、シリンジバレル内を往復移動し得るプランジャと、前記プランジャの先端に装着された請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスケットと、を含むことを特徴とするプレフィルドシリンジである。

この発明によれば、シリンジバレルへのガスケットの打栓時や摺動時に発生するフッ素樹脂フィルムのシワ発生を抑制することができ、シリンジバレル内に充填した薬液が漏れることを防止できる。
具体的には、フッ素樹脂フィルムのシワ発生を抑制し、フッ素樹脂フィルムとシリンジバレル内面の微小な隙間をトリメチルシロキシケイ酸から成る皮膜層が埋めることにより、薬液の漏れを防止できる。

すなわち、この発明によれば、フッ素樹脂フィルムをガスケット本体外周面に積層する（ラミネートする）ことにより、下記２つの目的を確実に達成することができる。
（１）フッ素樹脂フィルムでカバーすることにより、薬液と直接接触するガスケット先端面部からの薬液へのゴム成分の溶出を防止することができる。
（２）ガスケットとシリンジバレルの接触面からの薬液の漏れを発生することなく、シリンジバレル内面と接するガスケット側面部（円周面部）の摺動抵抗を低下させることができる。よって、シリンジバレル内面への多量のシリコーンコート剤の塗布を廃止することができる。

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。 図３は、摺動試験の試験方法と測定値との関係を示す図である。

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２つの円周面部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。
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の表面に積層されたラミネートフィルム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の表面に積層するラミネートフィルム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。

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、液密的に接する環状突起部としての円周面部１７を備えており、その円周面部１７の表面に配置されたラミネートフィルム１５の表面には、さらにトリメチルシロキシケイ酸を含む皮膜層２２が積層されていることである。この皮膜層２２は、円周面部１７のラミネートフィルム１５の表面だけに積層するのが好ましく、円周面部１７の表面以外には積層されていない。

なお、この実施形態では、円周面部１７を、先方側円周面部１７と後方側円周面部１７の２つ設けているが、円周面部１７は１つだけあってもよいし、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。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（１）サンプル作製
ブチル系ゴムを主成分としたガスケット本体外側周囲にフッ素系フィルムが積層された加硫成形品を得た。ガスケットのサイズは、１ｍリットルシリンジ用である。
なお、ガスケット本体外側周囲に積層されるフッ素系フィルムとしては、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロテトラフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、４Ｆモノマーと微量のパーフルオロアルコキシドの共重合体（変性ＰＴＦＥ）から成る群より選択されるが、実施例では、摩擦係数の最も低いＰＴＦＥを使用した。

上記フッ素系フィルムが積層されたブチル系ゴムガスケットの、摺動部（図２の円周面部１７）に積層するシリコーンの皮膜層は、以下に説明する方法で作製した。
表１に示す各種シリコーンを、酢酸エチルに対して溶解させた。
酢酸エチルに対して溶解させるシリコーンの量は、シリコーン濃度が溶液全体の１ｗｔ％になるように調整した。

フッ素系フィルムが積層されたブチル系ゴムガスケットに対し、バレル内面と接触する摺動部(環状突起部である円周面部１７)をそれぞれ調整した各種溶液に浸漬させた後、空気中で室温乾燥させて、酢酸エチル溶媒を揮発させて、シリコーンをガスケット外周部に固着させた。上記の各酢酸エチル溶液は、ガスケット１個当たり３．６ｕＬ／個の液量とした。上記処理により、ガスケット１個当たりに付着するシリコーンの量を１０〜１０００μｇ／個、好ましくは５０〜２００μｇ／個の範囲になるように調整している。
（２）液漏れの評価方法
ア．液漏れ評価用水溶液の作製
水に界面活性剤のポリソルベート８０（オレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン）を０．１％濃度になるように添加した水溶液を作製し、さらに液漏れを観察しやすくするために食紅を０．１５％添加して赤色に着色した。
イ．ガスケットのシリンジバレル内への打栓、水溶液の充填
作成したサンプルを、材質がＣＯＰ樹脂である１ｍリットル用バレルに、バレル後端から１３ｍｍの位置にガスケット先端が来るように打栓した。

打栓後に、アで示した方法で作製した水溶液約１ｍリットルをバレル先端側からバレル内に水溶液が満杯になるように充填し、バレルトップにノズルキャップを勘合させた後、バレル先端側を上にしてガスケットに水溶液が接触するようにして、４０℃で４日間静置した。
ウ．液漏れの観察
水溶液を充填して４日後に、５０倍に拡大し、ガスケット谷部（先端環状リブと後端環状リブの谷部）への漏れを観察した。それぞれの仕様のサンプルを各２０個ずつ観察し、漏れた本数から漏れ率を示した。

（例）２０本中１０本漏れた場合、液漏れ率５０％
（３）摺動性の評価方法
ア．ガスケットのシリンジバレル内への打栓
作成したサンプルを、材質がＣＯＰ樹脂である１ｍリットル用バレルに、バレル後端から１３ｍｍの位置にガスケット先端が来るように打栓した。

バレル内に水溶液は充填せず、空の状態で摺動試験に供した。
イ．摺動試験
プランジャ先端のネジをバレル内部に打栓されたガスケット内部のネジに勘合させた後、オートグラフを使用して、プランジャをバレル先端方向へ押して移動させ、その時の抵抗力をロードセルで検出した。

プランジャ移動速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
プランジャ移動距離：２５ｍｍ
静止状態からガスケットが移動を開始する時、抵抗が急激に上昇するが、その時の抵抗力を検出し、初期摺動抵抗力（Ｎ）として示した。
それぞれの仕様のサンプルを各2個ずつ試験を実施し、ｎ＝２本の平均値で示した。

これを図３に示す。
（４）評価結果
評価結果を表２に示す。

請求項１〜３の範囲内である実施例１〜１１は、請求範囲外の比較例１〜６に比べて、液漏れ発生率が非常に少なく、優れていることがわかる。
また、実施例１および２で初期摺動抵抗が上昇したことに対して、ジメチルポリシロキサンの混合比率を増加して混合物の粘度を低下させることにより、初期摺動抵抗を減少させることができた（実施例３〜１１）。

すなわち、トリメチルシロキシケイ酸とジメチルポリシロキサンの混合物において、両者の混合比率を調整して混合物粘度を調整することで、摺動抵抗を適正範囲に調節できた。
上記結果より、実施例３〜１１は、シリンジバレルの内面に多量のシリコーンコート剤等を塗布する必要がないという、ガスケット本体の外側にフッ素樹脂フィルムを積層する本来の目的を損なっていないといえる。

特に、請求項４に示した仕様である実施例３〜５、７〜１１、および、請求項５に示した仕様である実施例３〜６、８〜１０は、液漏れを発生させず、且つ、摺動抵抗を低減できる、という二律背反する要求特性を両立させることができた。

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
１４ 本体
１５ ラミネートフィルム
１７ 内周面部
２２ 皮膜層

Claims (6)

1. 接液部と、円周面を有する摺動部とを備えるプレフィルドシリンジ用ガスケットであっ
   て、前記接液部と摺動部はフッ素樹脂から成るフィルム層で被覆されていて、さらに摺
   動部のフッ素樹脂から成るフィルム層上にトリメチルシロキシケイ酸を含む皮膜層が積層
   されていることを特徴とするプレフィルドシリンジ用ガスケット。
2. 前記フッ素樹脂から成るフィルム層が、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（
   ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロテトラフルオロエチ
   レン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共
   重合体（ＰＦＡ）、４Ｆモノマーと微量のパーフルオロアルコキシドの共重合体（変性Ｐ
   ＴＦＥ）から成る群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載のプレフィルドシ
   リンジ用ガスケット。
3. 前記摺動部のフッ素樹脂から成るフィルム層上に形成されるトリメチルシロキシケイ酸
   を含む皮膜層が、トリメチルシロキシケイ酸とジメチルポリシロキサンの混合物で構成さ
   れることを特徴とする、請求項１または２に記載のプレフィルドシリンジ用ガスケット。
4. 前記トリメチルシロキシケイ酸とジメチルポリシロキサンの混合物は、両者の混合比率
   がトリメチルシロキシケイ酸／ジメチルポリシロキサン＝５／９５〜３０／７０重量％で
   あることを特徴とする、請求項３に記載のプレフィルドシリンジ用ガスケット。
5. 前記混合物中のジメチルポリシロキサンの動粘度が２０〜１００００センチストークス
   （ｃｓｔ、ｍｍ２／ｓ）の範囲であることを特徴とする、請求項４に記載のプレフィルド
   シリンジ用ガスケット。
6. プレフィルドシリンジであって、
   筒状をしたシリンジバレルと、
   前記シリンジバレルに組み合わされ、シリンジバレル内を往復移動し得るプランジャと
   、
   前記プランジャの先端に装着された請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスケットと
   、
   を含むことを特徴とするプレフィルドシリンジ。

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