JPH0253066B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、使用される環境から水を吸収するこ
とによつて動作する改良された自動式の小型流体
デイスペンサーに関する。

本発明は、同一所有者の米国特許第3987790号、
第3995631号および第4034756号明細書中に記載の
型の流体デイスペンサーの改良である。これらの
特許には、基本要素が、外部硬質半透性ハウジン
グ、分配する流体を含有するように適した内部エ
ラストマー状バツグ、外部ハウジングと内部バツ
グの間に介在する浸透的に有効な組成物、および
バツグの内部からデイスペンサーの外部に伸びる
流体充てん／吐出し口である小形ポンプが記載さ
れている。水膨潤性組成物のような他の水吸収組
成物は望むならば浸透的に有効な溶質の代わりに
用いることができる。操作時には、バツグに流体
を満たし、次いでこのポンプを水性の環境内に設
置する。この水吸収組成物によつて、水は外部半
透膜を通して環境から膜とバツグの間の空間に吸
収される。この膜は硬質であり、バツグはつぶす
ことができるので、水の流入に応じてバツグを内
側に絞り、それによつて流体をバツグから口を経
て置換またはポンプ排出する。膜の透水性は水を
環境から吸収する速度を制御し、従つてまた流体
をデイスペンサーからポンプ排出する速度に直接
影響する。また、透過性は組成物および膜の厚さ
の関数である。流体を分配する期間はバツグ内の
流体の容積およびこの流体がそのバツグからポン
プ排出される速度によつて決まる。このような小
形のポンプの実施態様は、連続的、しかも一定の
方法で医薬品またはその他の物質を動物に投与す
るために研究動物用に一般に市販されている。

前記の特許には、ポンプの外部膜の製造のため
に酢酸セルロースおよび酢酸酪酸セルロースのよ
うなセルロースエステルの使用が提案されてい
る。この点について、セルロースエステルは、内
部バツグ−水吸収組成物副集成部品に噴霧被覆し
て必要な物理的性質および放射線分解に対して良
好な抵抗性を有する実用的な厚さの膜を形成する
ことができる。

米国特許第4077407号明細書には、外部セルロ
ースエステル半透膜を通して水を吸収することに
よつても動作するデイスペンサーに関する。この
特許には、膜の透水性を増大させるために各種の
材料を、膜を形成するセルロースエステルとブレ
ンドできることが教示されている。

本発明は、米国特許第3987790号、第3995631号
および第4034756号明細書に記載の型のデイスペ
ンサーの外部セルロース系膜の望ましい性質に悪
影響をおよぼすことなくその透水性を減少させる
手段に関する。この手段には膜の厚さよりもむし
ろ膜の組成の変更が含まれている。この透水性減
少の目的は、流体分配速度を相当して低下させ、
従つてデイスペンサーの寿命を延長させることで
ある。

特に、本発明はハウジングとして働く外部硬質
半透膜、流体を含有するように適した膜中に収容
された内部のつぶすことのできるバツグ、外部膜
と内部バツグとの間に介在した水吸収組成物、お
よびバツグの内部から、流体がバツグの内部に装
入されそしてバツグから排出されるデイスペンサ
ーの外部に伸びている口を含むことを特徴とす
る、改良された流体デイスペンサーである。この
改良は外部膜を主要な重量割合の酢酸酪酸セルロ
ースおよび少い重量割合のポリメタクリル酸メチ
ルから本質的になるブレンドから製造することに
ある。

図面において、 第１図は本発明の一実施態様の拡大断面図であ
り、 第２図は以下の実施例についてデイスペンサー
の膜のポリメタクリル酸メチル含量に対する透湿
度のプロツトである。

第１図は、本発明の改良が志向している、１１
で総称する流体デイスペンサーの好ましい実施態
様を具体的に説明している。デイスペンサー１１
の基本的要素は、外部保形半透膜１２、浸透的に
有効な溶質を含有する中間の熱成形スリーブ１
３、内部コラプシブルバツグ１４、せん１５、流
れ調節材１６、および流れ調節材キヤツプ１７で
ある。このデイスペンサーは同一所有者の同時出
願1979年５月７日付米国特許出願第36815号明細
書の主題である。本発明は膜１２の組成のみに関
する。しかしながら、完全を期すためにデイスペ
ンサー１１の構造および組成を下記に示す。

バツグ１４は流体の形の活性薬剤組成物１８の
ような流体組成物を含有するように適している。
本明細書中において用いる「活性薬剤」の用語は
所定の有益なしかも有効な結果を生じるために分
配できる任意の化合物または化合物の混合物を意
味する。活性薬剤としては、農薬、殺菌剤、殺生
物剤、殺そう剤（アルジサイド）、殺そ剤、殺真
菌剤、殺虫剤、酸化防止剤、植物生長促進剤、植
物生長抑制剤、防腐剤、界面活性剤、消毒剤、滅
菌剤、触媒、化学反応体、発酵剤、化粧品、食
品、栄養素、食品助剤、医薬品、ビタミン、性滅
菌剤、受精能力阻害剤、受精能力促進剤、空気清
浄剤、微生物減毒剤、およびその他の環境、周囲
および動物およびヒトを含む生息地に有益な組成
物がある。好ましい実施態様において、活性薬剤
は動物またはヒトに投与した場合に局部的または
全身的な生理的または薬理学的応答を生じる医薬
品である。

流体用に適した容器であるためには、バツグ１
４は流体組成物に実質的に不透過性であり、しか
もこの組成物と相容性でなければならない。「相
容性」ということはバツグが組成物によつて腐食
されず、可溶化されず、あるいはまた有害な影響
を受けてはならないことを意味する。さらに、こ
の組成物が医薬品である場合は、この組成物はバ
ツグを形成する材料からの浸出物の抽出によるよ
うな、バツグによる著しい汚染があつてはならな
い。バツグ１４は薄いシートに形成できるエラス
トマー状組成物から製造することができる。この
エラストマー状組成物のエラストマー的性質およ
びバツグ壁の厚さはバツグの外面に力を加えた場
合にバツグを容易に内側につぶすことができるよ
うなものでなければならない。このようなエラス
トマー状組成物は同一所有者による米国特許第
3760964号明細書第５欄第40行から第７欄第37行
までおよび同一所有者による米国特許第3995631
号明細書第８欄第14行から第32行までに開示さ
れ、この開示は本明細書中に参照されている。

バツグ１４は伸ばされ、しかも一般に円筒形で
あり、その端１９は閉じて反対側の端２２は開放
している。この壁は２３において外側に厚くな
り、肩２４を形成している。このバツグ１４の外
面の肩２４下部は、その壁がほぼ肩２４と同じ幅
のスリーブ１３によつて封入されている。

スリーブ１３は熱成形可能の浸透的に有効な溶
質組成物から製造することができる。この組成物
の成分は浸透的に有効な溶質および水溶性熱可塑
性重合体ビヒクルである。この溶質の目的は膜１
２を横切つて環境から水をバツグ１４の外面と膜
１２の内面の間の空間、すなわちスリーブ１３が
占める空間中に吸収することである。従つてスリ
ーブ１３は膜１２とバツグ１４の間にシールされ
ている。溶液中の場合の溶質の浸透圧は環境の液
体の浸透圧よりも著しく大きくなければならな
い。動物中に摂取されるかまたはその動物中に配
置されるデイスペンサー中では、溶質溶液の浸透
圧は体液の浸透圧（約750KPa）を越えなければ
ならない。スリーブ１３中に用いることのできる
浸透的に有効な溶質は米国特許第3760984号明細
書第７欄第38行から第８欄第２行までおよび米国
特許第3995631号明細書第11欄第65行から第12欄
第３行までおよび第14欄第20行から第28行までに
開示され、この開示は本明細書中に参照されてい
る。塩化ナトリウムの浸透圧はポンプ排出速度の
周囲環境の浸透圧に対する依存性を取り除くに十
分高い点で特に有効な浸透性溶質である。

重合体ビヒクルは浸透的に有効な溶質を熱成形
可能にするのに役立つ。溶液中の浸透圧によつ
て、またこの重合体ビヒクルは組成物に浸透的な
有効性を与える。このビヒクルはその中に浸透的
に有効な溶質を分散し、しかも加熱加圧すると組
成物を流動性にするマトリツクスとして働く。好
ましいビヒクルは約40重量％から約70重量％まで
の約100000と約4000000の範囲内の分子量を有す
るポリ（エチレンオキシド）と約30重量％から約
60重量％までの約1000と約30000の範囲内の分子
量を有するポリ（エチレングリコール）の混合物
である。

この溶質およびビヒクルに加えて、浸透的に有
効な溶質組成物は少量の、充てん剤、顔料、潤滑
剤のような他の材料およびその他の熱成形を容易
にする従来の添加剤を含有してもよい。

スリーブ１３の代わりとして、浸透的に有効な
溶質組成物の塗料をバツグ１４の外面に塗布する
ことができる。このような塗料の使用は米国特許
第3760984号および第3995631号明細書中に開示さ
れている。

スリーブ１３は外部膜１２によつて封入されて
いる。また膜１２は肩２４の上部のバツグ１４の
部分の外面を覆い、かつその外面と液密のシール
を形成している。膜１２はスリーブ１３の成分に
不透過性でしかも保形性であり、すなわち、吸収
された水によつて膜１２とスリーブ１３の間の空
間内に発生する静水圧により実質的に変形しない
ように十分硬質である。膜１２の組成は本発明の
最重要点である。この膜１２は主要な割合の酢酸
酪酸セルロース（CAB）および少割合のポリメ
タアクリル酸メチル（PMMA）からなつている。
CABは膜の60重量％から90重量％までを構成し、
しかもPMMAは膜の10重量％から40重量％まで
を構成するのが好ましい。CABおよびPMMAは
既知の市販重合体である。これらの物理的および
化学的特性はScottらの「ハンドブツク・オブ・
コモン・ポリマーズ（Handbook of Common
Polymers）」、CRCプレス、1971年発行、中に記
載されている。このようなCAB−PMMAブレン
ドを用いて製造した一定の厚さおよび面積の膜は
純セルロースエステルまたはセルロースエステル
のブレンドから製造した同様の膜に対して著しく
低い透水性を有している。すなわち、一定の表面
積および分配速度のデイスペンサー１１中におい
て、膜１２はCAB−PMMAブレンドを用いるこ
とによつてセルロースエステルのみを用いる場合
に得られるよりも著しく薄くすることができる。
膜の厚さを減少することによつて、デイスペンサ
ーの製造が簡単になり、しかも膜１２がデイスペ
ンサーの寸法におよぼす影響は最小になる。ま
た、CAB−PMMAブレンドをセルロースエステ
ルのみの代わりに用いることにより、満足な機械
的性質（引張強さ、衝撃抵抗およびモジユラス）
および化学的および物理的安定性は犠性にならな
い。

せん１５はバツグ１４の開放端２２に適合す
る。せん１５は一般に円筒状であり、しかも肩２
４の上部のバツグ１４の厚肉部分とほぼ同じ長さ
である。せん１５の外面は接触しているバツグ１
４の内部表面と液密シールを形成する。せん１５
はそれを貫通する軸方向の中央の穴を有してい
る。穴２５はバツグ１４を活性薬剤組成物１８で
充てんするためにバツグ１４の内部に至る入口を
提供する。また穴２５は流れ調節材１６を収容す
るように適合されている。せん１５はその内部
（底部）端２７中に半球状の形のくぼみ２６を有
している。せん１５はたわみ性バツグ１４を製造
するに用いると同じ材料から製造することができ
る。しかしながらせん１５の寸法は実質的に非た
わみ性であるようなものでなければならない。

流れ調節材１６はバツグ１４の内部から、組成
物１８がデイスペンサー１１から排出されるデイ
スペンサー１１の外部への通路を提供する。流れ
調節材１６は硬質の円筒状管２８の形の導管、お
よびドーム形のヘツド２９を含む。管２８および
ヘツド２９は適当なプラスチツクスまたは金属か
ら製造することができる。ヘツド２９は管２８の
ねじ切り端３３を受ける軸方向のねじ切り穴３２
を有している。第１図に示すように、端３３はヘ
ツド２９の球形表面から外側に伸びて組成物１８
を遠隔の場所に投与するためにデイスペンサー１
１を用いる場合には外部カテーテル管（図示せ
ず）を装着する部位を提供する。管２８の外径
は、管２８がせん１５と本質的に液密のシールを
形成するように管２８が穴２５を通して穴２５中
にぴつたり適合している管２８と共にバツグ１４
中にそう入されるように穴２５の直径とほぼ同じ
である。管２８の長さは管２８がバツグ１４の内
部の長手寸法、すなわち端１９の内側からせん１
５の端２７までの距離の少なくとも約50％までバ
ツグ１４中に伸びるようなものである。管２８は
前記長手寸法の実質的に全部ではあるが、全長で
はなく（約85％から95％まで）にわたつてバツグ
１４中に伸びるのが好ましい。管２８の内径は、
組成物１８の実質的な拡散流が管２８を通して起
こらないように管２８の長さとの相関を有してい
る。事実上、管２８は組成物１８の流れに抵抗を
与え、それによつてデイスペンサー１１の出口か
らの組成物１８の容積損失を減少または除く毛管
である。ヘツド２９はせん１５の外径よりもわず
かに小さい直径を有している。ヘツド２９の平面
側はせん１５の頂部に適合している。

デイスペンサー１１はせん１５の穴２５を経て
流体１８により充てんできる。例えば、流体入り
の注射器の針は穴２５を通してそう入することが
でき、そして注射器の内容物をバツグ１４中に排
出できる。確実に所定のポンプ排出速度を得るた
めには、バツグ１４を流体１８で完全に充てんす
るのが望ましい。このバツグを充てんした後、流
れ調節材１６の管２８は穴２５を通して、第１図
に示す位置までそう入する。前記のように、管２
８は毛管として働き、しかも実質的な移動を受け
るかまたは転倒してくつがえしてもデイスペンサ
ーからの流体１８の損失を妨げる。

デイスペンサー１１は下記の方法で動作する。
体こう内または身体組織内のような水性の環境内
に置くと、この環境からの水は膜１２を通してス
リーブ１３の溶質によつて吸収される。この吸収
された水により膜１２の内面とバツグ１４の外面
の間の空間（最初にスリーブ１３によつて占めら
れた空間）の容積が増大する。そして膜１２は保
形性であるため、吸収された水はバツグ１４の外
面に静水圧を発生してバツグ１４を内側に圧迫す
る。この圧迫によつて流体１８は管２８を経てデ
イスペンサーから押し出される。

前記のように、流体１８は活性薬剤組成物であ
つてもよい。このような場合、デイスペンサー１
１はもち論、活性薬剤を直接に排出する。また
は、流体１８は不活性であつてもよく、しかもデ
イスペンサーは単に容積形ポンプとして用いても
よい。この代わりの用途においては、デイスペン
サーはもち論、不活性流体が所定の養生法の貯蔵
器から流体（活性薬剤）を望ましい投与部位に移
動させるように、この排出される流体（活性薬
剤）貯蔵器に既知の手段によつて適当に相互に連
結されなければならない。このような代わりの用
途は排出流体がバツグ１４と非相容性である場合
には特に魅力的である。

流れ調節剤キヤツプ１７は、デイスペンサー１
１が外部カテーテル管接続なしに用いる場合、管
２９の突起端３３を被覆するために用いてもよ
い。キヤツプ１７は三か月形であり、管２９の端
３３を受け止める軸方向のねじ穴３４を有してい
る。そのおう面の下側３５の曲率はヘツド２９の
頂部表面のとつ面と合うので、前者は後者に対し
てしつかりと適合する。キヤツプ１７の外径は膜
１２の外径と同じである。すなわち、キヤツプ１
７の半球状外面によつて、膜１２の外面と面一に
なる滑らかなずんどうの表面が与えられる。

デイスペンサー１１の成分は、下記のように製
造および組み立てることができる。バツグ１４お
よびスリーブ１３は射出成形のような既知の技術
によつて熱成形される。バツグ−スリーブ副集成
部品は含まれる材料により、溶媒または接着剤接
着を用いて製造することができる。若しもバツグ
１４およびスリーブ１３が溶媒接着できるなら
ば、バツグ１４を相互溶媒中に浸し、次いでスリ
ーブ１３中にそう入する。この副集成部品を接着
剤接着によつて組み立てる場合は、バツグ１４を
適切な接着剤中に浸し、次いでスリーブ１３中に
そう入する。膜１２は90％のジクロロメタンと10
％のトリクロロエタンの溶媒系から噴霧コーテイ
ングによつてバツグ−スリーブ副集成部品に塗布
できる。

下記の実施例はさらに前記のデイスペンサーお
よびその製造を具体的に説明するように意図され
る。この実施例は本発明を制限することを何ら意
図していない。

実施例 第１図に示す構造のデイスペンサーはCAB−
PMMAブレンドを用い、比較のために純酢酸酪
酸セルロースを膜材料として用いて、下記のよう
に製造した。

円筒状たわみ性バツグ（長さ2.50cm、内径4.01
mmおよび外径4.62mm）をエラストマー状スチレン
−ブタジエン共重合体（商品名Kraton2104の下
に販売）から176℃、3.5×10³KPaにおいて射出
成形した。

浸透圧性スリーブを各デイスペンサーに対して
下記のように製造した。成分〔64.5重量％の
NaCl、20重量％の分子量600000のポリ（エチレ
ンオキシド）、15重量％の分子量20000のポリ（エ
チレン）グリコールおよび0.5重量％のコロイド
状SiO₂（商品名Cabosilの下に販売）〕を低速にお
いて20分Hobartミキサー中で塊状ブレンドした。
均一な粉末ブレンドをArborg射出成形装置中に
重力供給できる0.6cmの錠剤にプレスした。浸透
性スリーブ（長さ2.21cm、内径4.87mm、外径5.89
mm）を、149℃、6.5×10³KPaにおいてこの錠剤
を射出成形することによつて成形した。

前記のスチレン−ブタジエン共重合体の円筒状
せんを射出成形した。せんは長さ0.5cmで、外径
4.1mmを有し、その下部表面は深さ1.37mmまで半
球状にくぼみ、せんの全長にわたつて中央の軸方
向の直径0.76mmの穴を有した。

円筒状たわみ性のバツグを前記のスチレン−ブ
タジエン共重合体の15重量％シクロヘキサン溶液
中に浸し、次いで浸透性スリーブ中にそう入し
た。せんの弓形の表面をこの共重合体の15重量％
シクロヘキサン溶液の接着剤ビードで被覆し、次
いでせんを各バツグの開口端中にそう入した。ゲ
ージ２２の針を各せんの穴を通してそう入し、次
いでこのせんをしたバツグを乾燥器中に40℃にお
いて２時間置いた。

外部半透膜は、Wursterコーターを用いて塗布
することによつて各バツグ−スリーブ副集成部品
に塗布した。３種類の異なつた膜組成物を用い
た。これらは(1)純CAB（名称CAB500−１の下に
Eastman Kodakから販売）、(2)75重量％の前記
CABおよび25重量％のPMMA（名称VB−11−医
療用グレード、透明の下にRohm＆Haasから販
売）のブレンド、および(3)60重量％の前記CAB
と40重量％の前記PMMAのブレンドである。純
CABは塩化メチレン中の４％溶液から塗布し、
そしてこのブレンドをジクロロメタン対１，１，
１−トリクロロエタンの90：10混合物中の４％溶
液から塗布した。膜の厚さは0.5mmであつた。デ
イスペンサーは55℃において約５日から10日まで
乾燥器中で乾燥した。

流れ調節材は各デイスペンサーについて下記の
ように製造した。ゲージ２１の針素材を長さ2.36
cmの長さに切断した。管の各長さは管の一端に沿
つて0.3mmの等間隔の15個の円周方向の溝を設け
て、管の一端から始めて4.3mmの距離に溝をつけ
る。溝を設けた端から３mmの管の溝付きの部分の
まわりにスチレン−アクリロニトリル共重合体か
らキヤツプをインサート成形した。このキヤツプ
は直径5.6mmの半球状であり、直径0.8mmの直径の
穴を有した。半球状の外ぶたは外径6.5mmを有し、
長さ4.3mmで、深さ1.3mmまで半球状にくぼんだ底
部を有し、外ぶたの長さを通じて直径0.8mmの穴
を有し、しかもエチレン−酢酸ビニル共重合体か
ら射出成形した。この外ぶたを管の３mmの溝付き
延長部に押しつける。

デイスペンサーの膜の透水度は、生体外ポンプ
排出速度解析によつて測定した。これらの測定値
を第２図に示す。この第２図に示すように、
CAB−PMMA膜を通しての速度は、純CABを
通しての速度よりも著しく低かつた。

CAB−PMMAブレンド膜を備えたデイスペン
サーを等浸透圧性塩水中（1w／ｖ％）中のFD＆
ＣブルーN0.1の染料溶液で充てんして、37℃の
等浸透圧性塩水中に置いた。この染料溶液を２週
間の期間にわたつて、約0.5mcl／hrの実質的に定
速度でデイスペンサーからポンプ排出した。

当業者には明らかな前記デイスペンサーの変形
は特許請求の範囲内にあるように意図される。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体デイスペンサーの一実施態様の拡
大断面図であり、第２図は実施例について、ポリ
メタアクリル酸メチル含量に対する透湿度のプロ
ツトである。 １１：デイスペンサー、１２：外部保形半透
膜、１３：スリーブ、１４：バツグ、１５：せ
ん、１６：流れ調節材、１７：キヤツプ、１８：
流体、１９：端、２２：開放端、２３：バツグの
壁、２４：肩、２５：穴、２６：半球状くぼみ、
２７：せんの底部、２８：管、２９：ヘツド、３
２：ねじ切り穴、３３：ねじ切り端、３４：ねじ
穴、３５：凸面下側。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングとして働く外部硬質半透膜、流体
   を含有するように適した膜内に収容された内部折
   たたみ可能のバツグ、外部膜と内部バツグの間に
   介在する水吸収組成物、およびバツグの内部か
   ら、流体がバツグの内部に装入され、かつバツグ
   から排出されるデイスペンサーの外面に伸びる口
   を含む流体デイスペンサーにおいて、外部膜は主
   要な重量割合のセルロースエステルおよび少重量
   割合のポリアルキル（メタ）アクリレートから本
   質的になるブレンドから製造されていることを特
   徴とする、流体デイスペンサー。 ２ セルロースエステルが酢酸酪酸セルロースで
   あり、かつポリアルキル（メタ）アクリレートが
   ポリメタアクリル酸メチルである、特許請求の範
   囲第１項に記載の流体デイスペンサー。 ３ 酢酸酪酸セルロースがブレンドの約60重量％
   から90重量％までを構成し、かつポリメタアクリ
   ル酸メチルがブレンドの約10重量％から40重量％
   までを構成する、特許請求の範囲第２項に記載の
   流体デイスペンサー。