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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines durchstechbaren Stopfens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, der für
einen Flüssigkeitsbehälter verwendet
wird, in den eine Hohlnadel von außen durch den durchstechbaren
Stopfen eingeführt
werden kann. Der durchstechbare Stopfen weist einen durchstechbaren
Teil aus thermoplastischem, synthetischem, elastischem Material
auf und ist mittels einer Hohlnadel zur Injektion oder zur intravenösen Tropfinfusion
durchstechbar.
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Ein
Verfahren der oben genannten Art ist beispielsweise durch die FR-A-2618683 offenbart,
die den nächstliegenden
Stand der Technik repräsentiert.
Dieses Dokument offenbart ein Herstellungsverfahren für Stopfen-Teile
von Behältern
für Flüssigkeiten
zur Tropfinfusion. Bei diesem Verfahren werden unterschiedliche synthetische
Materialien, die die jeweiligen Teile bilden, aufeinanderfolgend
in die gleiche Form eingeführt,
von denen ein Material ein thermoplastisches Elastomer ist. Ferner
offenbart Dokument WO 98/36986 ein weiteres Verfahren zur Herstellung
pharmazeutischer Verschlüsse
für Behälter aus
flexiblen Polymermaterialien, welches Verfahren eine bestimmte Entspannungsperiode
für das
Elastomermaterial umfasst, welches sich hierdurch setzen kann und
Wiederversiegelungseigenschaften annehmen kann.
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Mit
medizinischen Flüssigkeiten
zur Injektion gefüllte
Kapseln und Flaschen oder Beutel, die mit medizinischen Flüssigkeiten
zur intravenösen
Tropfinfusion gefüllt
sind, sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die enthaltenen medizinischen
Flüssigkeiten
entnommen werden können
oder eine Flüssigkeit
hineininjiziert werden kann, ohne daß die Kappen oder Stopfen entfernt
werden müssen.
Daher sind die Kappen oder Stopfen so ausgebildet, daß selbst
dann, wenn sie mit einer Hohlnadel zur Injektion oder für eine intravenöse Tropfinfusion
durchstochen werden, die Flüssigkeiten
in den Behältern
nicht herauslaufen, und gleichzeitig können Fremdstoffe wie z.B. die
Luft im Krankenhaus nicht in die Behälter eindringen. Es ist erwünscht, solche
Stopfen in großen
Mengen und zu verminderten Kosten herzustellen, so daß sie von
einer großen
Zahl von Menschen verwendet werden können.
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Es
ist in diesem Fall erforderlich, einen Stopfen aus einem Material
herzustellen, das beim Durchstechen mit einer Hohlnadel nicht reißt und nicht
einmal einen kleinen Zwischenraum zwischen der Nadel und dem Stopfen
entstehen lässt.
Momentan wird vulkanisiertes Gummi als Material für einen
solchen Stopfen verwendet. Ein Stopfen aus vulkanisiertem Gummi
bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß ein Additiv, ein Polymerisations-Lösungsmittel oder dergleichen,
das in dem vulkanisierten Gummi enthalten ist, in die medizinische Flüssigkeit
in dem Behälter
eintreten kann, oder daß Ablösungen des
Gummis mit der medizinischen Flüssigkeit
vermischt werden. Dementsprechend wurde ein Stopfen unter Verwendung
eines thermoplastischen synthetischen elastischen Harzmaterials
(im folgenden stellenweise als "Elastomer" bezeichnet) vorgeschlagen (siehe
die ungeprüfte
japanische Veröffentlichung
der Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 61-247460, 61-37242 und 61-131746
(1986)].
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Es
wurde ferner ein Stopfen mit zwei Schichten des thermoplastischen,
synthetischen Harz-Elastomers vorgeschlagen [siehe die japanische
Patentschrift Nr. 8-2367 (1996)]. Vom Anmelder wurde jedoch ein Versuch
durchgeführt,
der zeigt, daß alle
vorgeschlagenen Stopfen den Nachteil des vulkanisierten Gummis überwinden,
ein Austreten der medizinischen Flüssigkeit nach dem Entfernen
der eingeführten
Nadel jedoch nicht in ausreichendem Maße verhindern, und keiner von
ihnen ist in der Praxis verwendbar.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines durchstechbaren Stopfens
zu schaffen, der ein Austreten einer Flüssigkeit aus einem Behälter nach
dem Entfernen einer eingeführten
Nadel selbst dann verhindern kann, wenn der durchstechbare Teil
des durchstechbaren Stopfens aus einem thermoplastischen synthetischen
elastischen Harzmaterial besteht, dessen elastische Rückstellkraft
kleiner ist als die von Gummi.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung eines durchstechbaren Stopfens zu schaffen, der
mit verminderten Kosten hergestellt werden kann.
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Zur
Erreichung der vorstehend beschriebenen Ziele schafft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines durchstechbaren Stopfens
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines durchstechbaren Stopfens wird nach dem Spritzgießen des
durchstechbaren Teils in einer Spritzgußform eine Schmelze des thermoplastischen
synthetischen Harzmaterials in einen Hohlraum eingespritzt, der
durch die Spritzgußform
und den durchstechbaren Teil begrenzt wird, zum Gießen des
Stopfenkörpers.
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Der
Einspritzdruck der Schmelze des thermoplastischen, synthetischen
Harzmaterials oder des thermoplastischen synthetischen elastischen
Harzmaterials ist nicht geringer als 500 kgf/cm2.
Im Hinblick auf eine Minimierung der Leckage der Flüssigkeit
ist ein Einspritzdruck nicht erwünscht,
der nicht kleiner ist als 800 kfg/cm2.
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Unter
dem Gesichtspunkt der Minimierung der Leckage der Flüssigkeit
wird der Stopfenkörper
vorzugsweise aus einem thermoplastischen synthetischen Harzmaterial
hergestellt, und der Stopfenkörper
und der durchstechbare Teil werden in der Spritzgußform durch
die Schmelzhitze des thermoplastischen, synthetischen Harzmaterials
oder des thermoplastischen synthetischen elastischen Harzmaterials
thermisch zusammengeschweißt.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Auführungsformen
deutlicher, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erfolgt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schnitt durch den durchstechbaren Stopfen gemäß der vorliegenden
Erfindung, welcher im Zusammenhang mit einem Behälter für medizinische Flüssigkeiten
zur intravenösen
Tropfinfusion verwendet wird.
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2 ist
ein Schnitt, der ein Verfahren zur Herstellung des durchstechbaren
Stopfens durch Spritzgießen
zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
im Detail beschrieben.
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Erste Ausführungsform:
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der durchstechbare Stopfen in Zusammenhang mit einem Behälter für medizinische
Flüssigkeiten
zur intravenösen
Tropfinfusion verwendet wird. Ein medizinischer Flüssigkeitsbehälter 1 zur
intravenösen
Tropfinfusion umfasst einen Behälterkörper 2 aus
einem folienförmigen,
transparenten, synthetischen Harzmaterial, z.B. Polyethylen. Der
Behälterkörper 2 enthält eine
medizinische Flüssigkeit.
Der Behälterkörper 2 weist
an seiner Oberseite eine Öffnung 3 auf.
Ein Ende einer rohrförmigen
Verbindungsleitung 4 ist in die Öffnung 3 eingesetzt.
Die Öffnung 3 und
die Verbindungsleitung 4 sind durch Ultraschallschweißen oder
dergleichen zusammengeschweißt.
Ein durchstechbarer Stopfen 5 ist auf das obere Ende der
Verbindungsleitung 4 aufgesetzt und damit verbunden. Die
Verbindungsleitung 4 und der durchstechbare Stopfen sind
ebenfalls durch Ultraschallschweißen oder ein anderes Schweißverfahren
verbunden.
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Der
durchstechbare Stopfen 5 umfasst einen Stopfenkörper 10,
einen durchstechbaren Teil 11, einen äußeren hermetisch versiegelnden
Film 12 und einen inneren hermetisch versiegelnden Film 13.
Der äußere hermetisch
versiegelnde Film 12 ist eine Art Barriere, die verhindert,
daß der
durchstechbare Teil 11 in direkten Kontakt mit der Außenluft
gelangt. der innere hermetisch versiegelnde Film 13 ist
ein Barrierenelement, das so angeordnet ist, daß verhindert wird, daß der durchstechbare
Stopfen 5 und die medizinische Flüssigkeit in dem Behälterkörper 2 in
direkten Kontakt miteinander gelangen, und zur Gewährleistung
der Luftdichtigkeit des Behälters.
Der innere hermetisch versiegelnde Film 13 und der Behälterkörper 2 sind
miteinander unter Verwendung einer bekannten Technik verbunden,
z.B. durch thermisches Schweißen
unter Verwendung von Ultraschallwellen oder durch Kleben unter Verwendung
eines Klebstoffs.
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Der
durchstechbare Teil 11 und der Stopfenkörper 10, die den durchstechbaren
Stopfen bilden, sind aus zwei verschiedenen Arten von synthetischen
Harzmaterialien hergestellt. Der durchstechbare Teil 11 wird innerhalb
des Stopfenkörpers 10 durch
ein Spritzgußverfahren
angebracht (Beschreibung folgt). Der durchstechbare Teil 11 ist
im zentralen Bereich des Stopfenkörpers 10 angeordnet.
Der Stopfenkörper 10 und
der durchstechbare Teil 11 sind einteilig durch ein Spritzgußverfahren
unter Einsatz unterschiedlicher Materialien gegossen (Beschreibung
folgt).
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Der
Stopfenkörper 10 besteht
aus einem thermoplastischen, synthetischen Harzmaterial, das als
Konstruktionskunststoffmaterial bekannt ist, z.B. Polypropylen (PP),
Polyethylen (PE), ABS-Harz (ABS), Polycarbonat (PC) oder Polyamid
(PA). Als Material für
den durchstechbaren Teil 11 können unterschiedliche thermoplastische
synthetische elastische Harzmaterialien verwendet werden. Erfindungsgemäß verwendbare
thermoplastische synthetische elastische Harzmaterialien umfassen
Nylon, Polyurethan, Olefin, Polyester und Styren-Elastomere mit
einer JIS(A)-Härte
von 20 bis 65°,
was weniger ist als die Härte
der Konstruktionskunststoffe. Eines oder mehrere thermoplastische
synthetische elastische Harzmaterialien werden wahlweise aus den
oben Erwähnten
ausgewählt
und entweder allein oder in Form eines zusammengesetzten oder gemischten
Elastomers verwendet.
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Selbst
wenn der durchstechbare Teil 11 mit einer Hohlnadel durchstochen
wird, wird keine Leckage durch einen Bruch, Riss oder eine Schnittöffnung auftreten,
die in dem durchstochenen Bereich auftreten kann. Wenn der durchstechbare
Teil mit der Hohlnadel durchstochen wird, wird ein Riss oder eine Öffnung darin durch
die Keilwirkung der Nadel erzeugt. Nach Erzeugung des Risses oder
der Öffnung
kann die medizinische Flüssigkeit
in dem Behälterkörper 2 durch
den Riss oder die Öffnung
in einem Zustand austreten, die dem die Nadel in dem durchstechbaren
Teil 11 steckt oder aus ihm herausgezogen worden ist.
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Der
Grund hierfür
lässt sich
wie folgt zusammenfassen. Das Eindringen der Nadel in den durchstechbaren
Teil 11 erzeugt eine dauerhafte Verformung, genauer gesagt,
eine dauerhafte Druckverformung um die Öffnung herum. Infolgedessen
kann der einstechbare Teil 11 die Verformung nicht elastisch
wieder rückbilden, und
selbst wenn sie zurückgebildet
wird, kann der durchstechbare Teil 11 nicht eine ausreichende
elastische Rückstellkraft
zum Schließen
der Öffnung
sicherstellen. Falls der durchstechbare Teil 11 eine ausreichende elastische
Rückstellkraft
aufweist, kann die Zerstörung
der Öffnung
durch den elastischen Druck wieder geschlossen werden. Daher wird
kein Austreten der medizinischen Flüssigkeit aus dem Behälterkörper 2 auftreten.
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Es
ist daher notwendig, dem durchstechbaren Teil 11 solche
physikalischen Eigenschaften zu verleihen, daß kein Austreten der medizinischen
Flüssigkeit
auftritt. Solche physikalischen Eigenschaften werden ihm durch den
folgenden Herstellungsprozeß verliehen.
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Herstellungsverfahren
durch Spritzgießen:
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2 zeigt
eine Form-Anordnung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung in dem Verfahren zum Spritzgießen eines durchstechbaren Stopfens 5 verwendet
wird. Die Formanordnung wird durch ein stationäres Formelement 20 und
ein bewegliches Formelement 21 gebildet. Das stationäre Formelement 20 ist
mit einem Einlaß 22 und
einem Angießkanal 23 versehen,
der mit dem Einlaß 22 in
Verbindung steht. Wenn das stationäre Formelement 20 und
das bewegliche Formelement 21 sich in der geschlossenen
Stellung befinden, wird dazwischen ein erster Hohlraum 25 gebildet.
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In
den ersten Hohlraum 25 wird ein zuvor gegossener Stopfenkörper 10 eingesetzt.
Demnach wird ein zweiter Hohlraum 26 zwischen dem stationären Formelement 20,
dem beweglichen Formelement 21 und dem Stopfenkörper 10 gebildet.
Der zweite Hohlraum 26 ist ein Raum zur Bildung des durchstechbaren
Teils 11.
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Eine
Schmelze aus dem oben beschriebenen thermoplastischen synthetischen
Elastomer-Harz wird in den zweiten Hohlraum 26 eingespritzt.
Als Einspritzdruck der Harzschmelze wird ein solcher Druck aufgewandt,
der eine größere Volumenverminderung
verursacht als die Volumenverminderung, die durch die natürliche Schrumpfung
einer Schmelze, einer Halbschmelze oder eines Festkörpers aufgrund
eines Temperaturabfalls verursacht wird. Genauer gesagt, die Harzschmelze
wird bei einem Druck eingespritzt, der höher ist als der normale Einspritzdruck,
der als optimale Einspritzbedingung für das thermoplastische synthetische
elastische Harzmaterial betrachtet wird.
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Vorzugsweise
wird die Harzschmelze bei einem Einspritzdruck eingespritzt, der
etwa das 1,5-fache des normalen Einspritzdrucks beträgt. Genauer
gesagt, bei einem Styren-Elastomer oder einem Olefin-Elastomer wird
vorzugsweise ein Einspritzdruck von 49,0 Mpa (500 kgf/cm2) oder mehr aufgewandt, weiter vorzugsweise
78,5 Mpa (800 kgf/cm2) oder mehr. Infolgedessen
ist der durchstechbare Teil 11 in einem Innenraum festgelegt,
der von der inneren Umfangsoberfläche des Stopfenkörpers 10 und
einem ringförmigen
Vorsprung 14 am inneren Umfang des unteren Bereichs des
Stopfenkörpers 10 umgeben
ist. Dementsprechend wird der durchstechbare Teil 11 an
seinem äußeren Umfang
konstant durch den Stopfenkörper 10 komprimiert
und weist daher eine innere Spannung auf.
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Der
Stopfenkörper 10 und
der durchstechbare Teil 11 sind in der Spritzgußform durch
Schmelzen der Oberfläche
des thermoplastischen, synthetischen Harzmaterials des Stopfenkörpers 10 durch
die Schmelzhitze des geschmolzenen thermoplastischen synthetischen
elastischen Harzmaterials zur Bildung des durchstechbaren Teils 11 thermisch
zusammengeschweißt.
Wenn der durchstechbare Teil 11 durch eine Hohlnadel durchstochen
wird, wird selbst dann, wenn dieser Teil zerstört wird, die Öffnung durch
eine elastische Rückstellkraft
geschlossen, die sich aus der inneren Kompressionsspannung ergibt.
Daher besteht keine Möglichkeit
des Austretens der Flüssigkeit
aus dem Behälter.
Zusätzlich
verhindert der thermisch geschweißte Bereich das Austreten der
Flüssigkeit
noch wirkungsvoller.
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Zweite Ausführungsform:
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Bei
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nach dem Einsetzen des zuvor gegossenen Stopfenkörpers 10 in
die Spritzgußform
der durchstechbare Teil 11 durch Spritzgießen geformt.
Bei der zweiten Ausführungsform
wird der durchstechbare Teil 11 zuvor gegossen, und nachdem
der zuvor gegossene durchstechbare Teil 11 in die Spritzgußform (nicht
gezeigt) eingesetzt worden ist, wird ein geschmolzenes thermoplastisches
synthetisches Harzmaterial zur Bildung des Stopfenkörpers 10 zum
Formen des Stopfenkörpers 10 eingespritzt.
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Das
geschmolzene thermoplastische synthetische Harzmaterial formt den
Stopfenkörper 10,
während der
durchstechbare Teil 11 von seinem äußeren Umfang her unter Druck
gesetzt wird. Mit anderen Worten, der Stopfenkörper 10 wird gegossen,
während
der durchstechbare Teil 11 in seinem Inneren komprimiert
wird. Der Einspritzdruck des thermoplastischen synthetischen Harzmaterials
kann im wesentlichen gleich dem oben beschriebenen Einspritzdruck
für den
durchstechbaren Teil 11 sein. Falls jedoch die Viskosität des thermoplastischen
synthetischen Harzmaterials hoch ist, kann der Einspritzdruck auf
ein geringfügig
höheres
Niveau gesetzt werden.
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Der
Stopfenkörper 10 und
der durchstechbare Teil 11 werden innerhalb der Spritzgußform durch
Verschmelzen der Oberfläche
des thermoplastischen synthetischen elastischen Harzmaterials des
durchstechbaren Teils 11 durch die Schmelzhitze des geschmolzenen
des thermoplastischen synthetischen Harzmaterials zur Bildung des
Stopfenkörpers 10 thermisch
zusammengeschweißt.
Wenn der durchstechbare Teil 11 durch eine Hohlnadel durchstochen
wird, wird die Öffnung,
selbst wenn dieser Teil aufgerissen wird, durch eine elastische
Rückstellkraft
geschlossen, die sich aus dem inneren Kompressionsdruck ergibt.
Daher besteht keine Möglichkeit
des Austretens der Flüssigkeit
aus dem Behälter.
Außerdem
verhindert der thermisch geschweißte Bereich das Austreten der
Flüssigkeit
noch wirkungsvoller.
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Weitere Ausführungsformen:
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird der durchstechbare Stopfen durch ein Spritzgußverfahren
geformt. Der Formvorgang ist jedoch nicht notwendigerweise auf das
Spritzgußverfahren
beschränkt.
Der durchstechbare Stopfen kann auch durch ein Zwei-Farben-Spritzgußverfahren
geformt werden, bei welchem zwei Harzmaterialien in die gleiche
Spritzgußform
eingespritzt werden. Behälter,
auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, sind nicht notwendigerweise
auf diejenigen beschränkt,
bei denen die Flüssigkeit
in dem Behälter
entnommen wird, sondern die vorliegende Erfindung ist auch auf Behälter anwendbar, in
die eine Lösung
von außen
durch eine Hohlnadel injiziert wird.
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Beispiele:
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Durchstechbare
Stopfen wurden gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
unter den folgenden Formbedingungen unter Verwendung eines Styren-Elastomers
[RABALON (eingetragenes Warenzeichen) MJ43000, Härte 45 (JIS-A), hergestellt
von Mitsubishi Chemical Corporation] zur Bildung des durchstechbaren
Teils
11 geformt. Bedingungen
beim Spritzgießen:
Zylinder-Mitteltemperatur: | 200°C |
Harztemperatur: | 210°C |
Einspritzdruck: | 450,
500, und 800 kgf/cm2 |
Einspritzzeit: | 3
Sekunden |
Formtemperatur: | 50°C |
Düsentemperatur: | 190°C |
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Die
unten stehende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse eines Flüssigkeits-Leckage-Tests, der als ein
Versuchsbeispiel durchgeführt
wurde. In dem Versuch wurde jeder durchstechbare Stopfen mit einer
Plastiknadel zur intravenösen
Tropfinfusion mit einem Durchmesser von 4 mm durchstochen und verblieb
für 30
Minuten unter üblichen
Temperaturbedingungen. Dann wurde der Leckage-Zustand nach dem Entfernen
der Nadel nach Augenschein beurteilt. Der Durchmesser des durchstechbaren
Teils betrug 14 mm. In Tabelle 1 ist die Dicke die Höhe des durchstechbaren
Teils. Das Material des Stopfenkörpers
war Polypropylen (PP).
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Tabelle
1: Flüssigkeits-Leckage-Test
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Bemerkungen:
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- ⦿
- kein Austreten von
Flüssigkeit
- Δ
- geringfügiges Austreten
von Flüssigkeit
- X
- deutliches Austreten
von Flüssigkeit
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Im
folgenden werden die Ergebnisse eines Flüssigkeits-Leckage-Versuchs
unter Berücksichtigung
der Härte
des durchstechbaren Teils dargestellt. Als Material für den durchstechbaren
Teil wurden die folgenden drei unterschiedlichen Styren-Elastomere
verwendet: RABALON (eingetragenes Warenzeichen); Mitsubishi Chemical
Corporation) MJ43000, Härte
45 (JIS-A); MJ64000, Härte
65 (JIS-A); und MJ83000, Härte
85 (JIS-A). Die übrigen
Bedingungen beim Spritzgießen
waren die gleichen wie oben angegeben.
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Tabelle
2: Flüssigkeits-Leckage-Test
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Bemerkungen:
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- ⦿
- kein Austreten von
Flüssigkeit
- Δ
- geringfügiges Austreten
von Flüssigkeit
- X
- deutliches Austreten
von Flüssigkeit
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Bei
dem erfindungsgemäßen durchstechbaren
Stopfen tritt selbst dann, wenn der durchstechbare Teil, der durch
eine Hohlnadel durchstechbar ist, aus einem thermoplastischen, synthetischen
Elastomer-Harz gebildet ist, dessen elastische Rückstellkraft kleiner ist als
bei Gummi, kein Austreten von Flüssigkeit
aus dem Behälter
auf, wenn der durchstechbare Teil mit einer Hohlnadel durchstochen
wird oder nachdem die Nadel herausgezogen worden ist.