JP2013031399A

JP2013031399A - 培養容器用キャップ

Info

Publication number: JP2013031399A
Application number: JP2011169037A
Authority: JP
Inventors: Muneo Kinoshita; 宗男木下
Original assignee: HAO PROJECT KK
Current assignee: HAO PROJECT KK
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-02-14

Abstract

【課題】培養容器の寸法誤差やメーカー毎の製作公差の違いに関わらず共通して使用しても液漏れが生じることなく且つ製造が容易な培養容器用キャップを提供すること。
【解決手段】内栓部４は、中空部４２と、この中空部４２から連続し内栓部４の外周面４０ｂ及び溝部５の底面５０ｃにより形成される外側角部４Ｂを含む平面Ｆ１より天面２側に空間を形成する凹部４３を有する。内栓部４の内周面４０ａと凹部４３の底面４３ｃにより形成される内側角部４Ａは、外側角部４Ｂより突起部６から離隔する。溝部５の底面５０ｃは、内栓部４の壁部４１から連続し且つ凹部４３からスカート部３に向けて樹脂材料が連続する中実部４８によってその下方に形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、培養容器用キャップに関する。さらに詳しくは、天面と、この天面の縁部から下方に延びるスカート部と、このスカート部の内側に設けられ、培養容器の口部に嵌入される内栓部と、前記スカート部及び前記内栓部に囲まれる溝部と、前記溝部に突出し前記培養容器の内面に接触する突起部とを備え、樹脂材料により成形される培養容器用キャップに関する。

従来、上述の如き培養容器用キャップとして、例えば、図９に示す如きキャップ１’’が知られている。ガラス製の試験管１００の口縁１０２は、ガラス管加工時の熱処理によって寸法精度が低く、製作公差が大きい。キャップ１’’では、装着時に突起部６’’が口縁１０２近傍に位置するため、内面１００ａに十分に接触できずに液漏れする場合があった。

また、製作公差は、試験管メーカー及び型番毎に相違するため、キャップはメーカー及び型番毎に製作公差を考慮して個々に製作される。そのため、同径の試験管であっても、キャップをメーカー及び型番の異なる試験管に使用すると、液漏れが生じる場合があり、汎用性に欠けていた。

他方、例えば特許文献１に記載の如きものも知られている。このキャップ１’には、図６（ｂ）に示すように、試験管の差込み深さを制限するストッパ７が溝部５’内に形成されている。キャップ１’を製造するには、図７（ｂ）に示す如き金型２００’が用いられる。係る場合、ストッパ７’を形成するために、溝部５’に対応する凸部２０１’に突出部２１０’を設けなければならず、金型製作が煩雑となる。しかも、その突出部２１０’により、内嵌部４’を形成する凹部２０２’の開口部２０３’が幅狭となる。そのため、樹脂材料が凹部２０２’へ十分に回り込まず、成形不良となる場合があった。

特開２００７−１１６９０６号公報

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、培養容器の寸法誤差やメーカー毎の製作公差の違いに関わらず共通して使用しても液漏れが生じることなく且つ製造が容易な培養容器用キャップを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る培養容器用キャップの特徴は、天面と、この天面の縁部から下方に延びるスカート部と、このスカート部の内側に設けられ、培養容器の口部に嵌入される内栓部と、前記スカート部及び前記内栓部に囲まれる溝部と、前記溝部に突出し前記培養容器の内面に接触する突起部とを備え、樹脂材料により成形される構成において、前記内栓部は、中空部と、この中空部から連続し前記内栓部の外周面及び前記溝部の底面により形成される外側角部を含む平面より前記天面側に空間を形成する凹部を有し、前記内栓部の内周面と前記凹部の底面により形成される内側角部は、前記外側角部より前記突起部から離隔し、前記溝部の底面は、前記内栓部の壁部から連続し且つ前記凹部から前記スカート部に向けて前記樹脂材料が連続する中実部によってその下方に形成されていることにある。

本発明に係るキャップは、溝部に突出した内栓部に設けた突起部を培養容器の内面に接触させることで培養容器を密閉するものである。突起部が培養容器の内面に接触すると、突起部を介して内栓部にキャップ内側へ向けて押圧力が生じ、内栓部は内側へ変形し撓む。上記構成によれば、図６（ａ）に示すように、内栓部４の内側に凹部４３を形成すると共に内側角部４Ａを外側角部４Ｂより突起部６から離隔させている。これにより、内栓部４の内周面４０ａの距離（高さ）Ｈａが外周面Ｈｂの距離（高さ）より長くなり、内栓部４は段差Ｈによりキャップ内側へ向けて撓み変形しやすくなる。この変形や撓みが、培養容器の寸法誤差や製作公差の差を吸収し突起部６を内面１００ａに密着させ液漏れを防止すると共に、キャップの汎用性を向上させる。また、段差Ｈによって、内栓部４の壁部４１から連続し且つ凹部４３からスカート部３に向けて樹脂材料が連続する中実部４８が形成され、溝部５の底面５０ｃは、この中実部４８によってその下方に形成される。すなわち、図７（ａ）に示すように、成形に用いられる金型２００は、内栓部４を形成する第一凹部２０２の開口部２０３が幅広に形成され且つ溝部５を形成する凸部２０１からスカート部３を形成する外面２０４まで連続する空間２０５が形成されている。また、第一凹部２０２の外側に第二凹部２０７がリング状に形成されている。従って、第一凹部２０２及び特に第二凹部２０７に樹脂材料を充填しやすく、成形不良を防止することも同時に可能となる。また、内栓部４が撓み変形しやすいことで、キャップの開閉の操作性が向上する。

なお、図６（ｂ）に示すように、溝部５’内に段部８を形成すると、内嵌部４’をより撓わせることが可能となる。しかし、成形時において、段部８’を形成するための突出部２１０’により、樹脂材料の流動が阻害され成形不良が生じ易くなるおそれがある。また、キャップ１’は、試験管の口縁を内嵌部に押し付けることで密閉するものであり、本発明の如く突起部を押し当てて密閉するものではなく、当該突起部は存在しない。しかも、ストッパ７’は、試験管の差込深さを制限するものに過ぎない。すなわち、内栓部の変形撓みによる漏れ防止及び汎用性の向上を目的とするものではない。

上記特徴構成に加え、前記溝部の底面は、前記内側角部を含む平面と同一平面に形成されることが望ましい。金型の製作が容易となり、キャップの製造もより容易となる。

また、前記内栓部には、複数のスリットが前記軸方向に沿って形成されていてもよい。これにより、内栓部は、よりキャップ内側に変形、撓みやすくなり、より突起部を培養容器内面に密着させて液漏れを防止することができる。係る場合、前記スリットは、前記内栓部の内面において開口するＶ字形状に形成されているとよい。これにより、内栓部は、さらに内側へ変形し撓みやすくなる。

前記突起部は前記内栓部の外周面の中央部に位置すると共に、前記中央部の上部には前記軸方向に平行となる筒状部が設けられ、前記中央部の下部は前記軸方向に対し傾斜する斜面を有するテーパー部が設けられているとよい。これにより、突起部を口部から離隔させて胴部内面に接触させることができ、寸法誤差の影響を抑制することができる。さらに、その下部にテーパー部を設けることで、キャップの嵌入作業性も向上する。しかも、内栓部の外周面の中央部に突起部を位置させることで、押圧力をより大きくでき且つ突起部の成形不良を防止することも同時に可能となる。

前記樹脂材料は、熱可塑性エラストマー樹脂を用いるとよい。また、前記スカート部の内周面には、第一隆起部及び第二隆起部が前記軸方向に対して異なる位置に形成されていてもよい。これにより、キャップによる試験管の仮閉状態と密閉状態との切り替えを容易に行うことができ、作業性を向上させることができる。

前記培養容器は、例えばオートクレーブ滅菌に用いられる。また、前記培養容器は、例えばガラス製の培地用試験管である。

上記本発明に係る培養容器用キャップの特徴によれば、培養容器の寸法誤差やメーカー毎の製作公差の違いに関わらず共通して使用しても液漏れが生じることなく、操作性も向上し、且つ製造が容易となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明に係る培養容器用キャップの縦断面図である。培養容器用キャップの底面図である。培養容器用キャップを試験管に装着した状態を説明する図であり、（ａ）は仮閉状態、（ｂ）は密閉状態を示す。密閉状態におけるキャップ近傍の縦断面図である。図４のＡ部部分拡大図である。密閉状態におけるキャップと培養容器口部の嵌合部分近傍を模式的に示す部分拡大図であり、（ａ）は本発明に係る培養容器用キャップ、（ｂ）は従来の培養容器用キャップを示す。培養容器用キャップの射出成形を説明する図であり、（ａ）は本発明に係る培養容器用キャップ、（ｂ）は従来の培養容器用キャップを示す。試験管口部近傍の拡大縦断面図である。従来の他の培養容器用キャップの図５相当図である。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本実施形態における培養容器用キャップ１を用いる培養容器は、図３に示すように、ガラス製の培地用試験管１００である。図８に示すように、この試験管１００は、製造工程におけるガラス管の切断等の熱処理によって、口縁１０２は丸みを帯び、寸法誤差が大きく、ロット間でも誤差が生じる。また、製作公差は、例え同一径であっても、試験管の製造メーカーや型番等によって相違する。本発明に係る培養容器用キャップ１は、寸法誤差や製作公差に対応して使用可能である。

図１，２に示すように、本発明に係る培養容器用キャップ１（以下、単に「キャップ」と称する。）は略円筒形状を呈し、大略、天面２と、スカート部３と、このスカート部３の内側（中心軸Ｌ側）に設けられる内栓部４とからなる。この内栓部４は、培養容器１００の口部１０１に嵌入される。また、スカート部３及び内栓部４により囲まれる部分は、溝部５として形成される。内栓部４には、溝部５に突出し培養容器１００の内面１００ａに接触する突起部６が設けられている。

このキャップ１は、樹脂材料を用いた射出成形により製作される。ここで、樹脂材料としては、例えば、熱可塑性エラストマー樹脂が用いられる。熱可塑性エラストマー樹脂は高い弾性を有するので、キャップ１の装着時における試験管１００の破損を防止できる。なお、本実施形態において、熱可塑性エラストマー樹脂としてポリプロピレンエラストマーを用いる。

図１，２に示すように、天面２は、キャップ１の中心軸Ｌに直交する円形の平坦面である。この天面２の周縁部２ａには、中心軸Ｌに沿うように下方に向けてスカート部３が設けられている。

このスカート部３は、図１〜３に示すように、その内面３０ａに中心軸Ｌ側へ隆起する第一隆起部３１及び第二隆起部３２が周方向に適宜間隔をおいてそれぞれ複数設けられている。本実施形態においては、３カ所に設けられている。また、第一隆起部３１は、第二隆起部３２よりも天面２側に設けられている。

この第一隆起部３１及び第二隆起部３２の各頂部３１ａ，３２ａが、試験管１００の外面１００ｂに接触する。また、第一隆起部３１の頂部３１ａは、後述する突起部４４よりも下方に設けられている。図３（ａ）に示すように、第一隆起部３１の頂部３１ａは、試験管１００の口縁１０２を係止させて、キャップ１を仮閉状態とする。これにより、例えば、オートクレーブ滅菌時や培養時において、試験管１００の通気を確保することができる。

また、第二隆起部３２の頂部３２ａは、第一隆起部３１よりも下方で試験管１００の外面１００ｂに接触し、外面１００ｂとの間で摩擦力が生じる。これにより、上述の如き仮閉状態において、キャップ１の試験管１００からの脱落を防止することができる。例えば、仮閉状態でキャップ１の周縁部２ａを指で挟持して試験管１００を移動させることができ、滅菌等の作業性が向上する。

上述したように、各頂部３１ａ，３２ａが試験管１００の外面１００ｂと接触するので、適度な摩擦力が生じている。よって、例えば試験管１００を片手で握りながら指で天板２を押すことで、図３（ｂ）に示す密閉状態とすることもできる。このように、第一隆起部３１及び第二隆起部３２により、通気状態（仮閉状態）と密閉状態とを片手で容易に切り替えることもでき、操作性がよく、作業効率も向上する。

図１〜３に示すように、内栓部４は円筒形状を呈し、試験管１００の口部１０１に嵌入される。この内栓部４は、壁部４１の内側に、中空部４２と、中空部４２から連続し内栓部４の外周面４０ａ及び溝部５の底面５０ｃにより形成される外側角部４Ｂを含む平面Ｆ１より天面２に空間４３ａを形成する凹部４３を有する。また、この中空部４２は、図４，５に示すように、中心軸Ｌに略平行する筒状部４４と、中心軸Ｌ側に傾斜する下細りのテーパー部４５とを有する。テーパー部４５により、内栓部４を試験管１００の口部１０１に容易に嵌入させることができる。

図４，５に示すように、内栓部４の外周面４０ｂには突起部６が設けられている。この突起部６は、外周面４０ｂの中心軸Ｌ方向の中央部４６に位置し、筒状部４４とテーパー部４５との間に設けられている。また、突起部６の外径は試験管１００の胴内径Ｒ２の最大径より大きく形成されている。上述したように、試験管１００の口部１０１は、製作時の熱処理等で寸法誤差が大きく、口縁１０２の形状も不揃いとなる。他方、胴部１０３は、口部１０２に比べ寸法誤差が少ない。そのため、突起部６を内栓部４の中央部４６に設けることで、突起部６を口縁１０２から離隔させて、胴部１０３で内面１００ａに密着して接触させることができ、寸法誤差による液漏れの発生を抑制する。

このように、突起部６を胴部１０３で内面１００ａに接触させることで、試験管１００を密閉する。この時、内栓部４には、突起部６により中心軸Ｌ側に向けて押圧力が生じる。この押圧力によって、内栓部４は中心軸Ｌ側へ変形し撓む。ここで、図５，６（ａ）に示すように、内栓部４の内周面４０ａ及び凹部４３の底部４３ｃにより形成される内側角部４Ａは、先の外側角部４Ｂより突起部６から隔離させている。これにより、押圧力の負荷方向側となる内周面４０ａの距離（高さ）Ｈａは、凹部４３の深さ（高さ）分外周面４０ｂの距離Ｈｂよりも長く（高く）なるので、内栓部４は押圧力により中心軸Ｌ側へ変形、撓みやすくなる。従って、この押圧力が、試験管の寸法誤差やメーカーや型番毎の製作公差との差に追従するように内栓部４を変形させ撓ませる。この変形、撓みによって、突起部６が内面１００ａに確実に接触するので、同じ径の試験管において共通して使用しても液漏れすることなく使用することができ、汎用性も向上する。また、内栓部４が撓み変形しやすいことで、キャップの開閉の操作性も向上する。

ここで、内栓部４は、突起部６の位置（凹部４３の底部４３ｃからの高さ）Ｈａが高いほど中心軸Ｌ側へ撓みやすくなる。しかし、突起部６を内栓部４の先端側に設けると、成形時において突起部６への樹脂の充填が不十分となる場合がある。よって、突起部６を内栓部４の中央部４６に設けることで、押圧力の発生と突起部６の成形不良の防止を両立させることができる。

また、内栓部４には、図１，４に示すように、中心軸Ｌに沿って複数のスリット４７がＶ字状に形成されている。スリット４７の開口４７ａは、図２に示すように、内周面４０ａ側に形成されている。これにより、内栓部４に柔軟性を付与することができ、各メーカーの試験管に対応させて使用することができる。

図１，４，５に示すように、溝部５は、上述のスカート部３の内周面３０ｂと内栓部４の外周面４０ａに囲まれて、リング状に形成されている。この溝部５には、試験管１００の口縁１０２が配置される。図５，６（ａ）に示すように、溝部５の底面５０ｃは、内栓部４の壁部４１から連続し且つ凹部４３からスカート部３に向けて樹脂材料が連続する中実部４８によってその中実部４８の軸方向Ｌ下方に形成されている。また、溝部５の底面５０ｃは、内栓部４の外側角部４Ａを含み中心軸Ｌの軸方向に直交する平面Ｆ１と同一平面上に形成されている。

ここで、本発明に係るキャップ１は、図７に示す如き金型２００を用いた射出成形により製造される。金型２００には、溝部５及び内栓部４に対応する凸部２０１ａ，２０１ｂが設けられ、これら凸部２０１ａ，２０１ｂ間には上述の段差Ｈが形成されている。この段差Ｈにより、内栓部４を形成する第一凹部２０２の開口部２０３を幅広となる。そして、凸部２０１ｂとスカート部３の外面２０４との間には、開口部２０３に連通する空間２０５が形成される。従って、成形時において、図９に示す如く凸部２０１ａが樹脂材料の流動の妨げとなることはない。また、第一凹部２０２の外側には、突起部６を形成する第二凹部２０７がリング状に形成されている。よって、空間２０５から幅広の開口部２０３を介して第一凹部２０２及び特に第二凹部２０７に樹脂材料を充填し易く、成形不良を防止することも同時に可能となる。これにより、特に突起部６の成形不良が防止されることで、液漏れの発生がさらに抑制される。しかも、本実施形態においては、溝部５の底面５０ｃに対応する凸部２０１ａの上面２０６は平坦面であるので、金型製作も容易となる。

発明者は、まず、口径が１３ｍｍとする試験管について、試験管メーカー及び型番別に１００本の試験管をサンプルとして抽出し、図８に示す胴内径Ｒ２を実測し、その最大値及び最小値を求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、最大値及び最小値は、メーカーによって異なり、同一メーカーでも型番によって異なる。従来のキャップでは、メーカー及び型番毎に寸法誤差（製作公差）を考慮しなければ、使用時に試験管１００とキャップ１との間に隙間が生じ、液漏れが発生する。本実施例において、突起部４４の外径を表１の胴内径Ｒ２の最大値１１．５８ｍｍより大きくすると共に内栓部４の外周面４０ｂの径を表１の同内径Ｒ２の最小値１０．４９ｍｍより小さくなるようキャップ１を製造した。

次に、表１に示す各試験管について、上記のキャップ１の漏れテストを実施した。この漏れテストは、まず、絵の具を溶かした無水エタノール（日本薬局方９９．５ｖｏｌ％以上）３ＣＣを試験管３００本にそれぞれ注入してキャップ１で密閉し、試験管立てで逆さに２４時間保持した。その後、液漏れの有無を目視にて確認した。キャップ１には、ガンマー滅菌を行ったもの及び１２１℃で１５分間でオートクレーブ滅菌を行ったものをそれぞれ用いた。また、無水エタノールに代えて水でも同様のテストを行った。その結果を表２に示す。

表２に示すように、表面張力の小さい無水エタノールを含め全てのサンプルにおいて、全数漏れを生じることはなかった。特に、オートクレーブ滅菌を行うと、樹脂材料よりなるキャップ１は収縮するが、収縮後の状態においても、液漏れは確認されなかった。

このように、本発明に係るキャップ１は、試験管メーカー及び型番に関わらず共通して使用することができ、寸法の変化するオートクレーブ滅菌においても使用可能であることが確認できた。

最後に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。なお、以下の実施形態において、上記実施形態と同様の部材等には同様の符号を付してある。
上記実施形態において、樹脂材料として、ポリプロピレンエラストマーを用いたが、これに限られるものではなく、他の熱可塑性エラストマー樹脂であってもよい。弾性、耐薬品性等の特性を備え、射出成形に適切に用いられる材料であれば特に限定されない。

上記実施形態において、内栓部４にスリット４７を形成した。しかし、内栓部４に十分な柔軟性が付与できるのであれば、省略することも可能である。但し、柔軟性を付与する点で、上記実施形態が優れている。なお、スリットの形状、本数等は適宜設けることができる。

上記実施形態において、第一隆起部３１及び第二隆起部３２を周方向に略等間隔に３カ所設けたが、特に個数はこれに限られるものではない。

また、上記実施例は、試験管口径が１３ｍｍのものを例に説明したが、これらに限られるものではなく、例えば１２ｍｍの試験管であっても所定の最大値より大の外径を有する突起部を設ければよい。

上記実施形態において、溝部５の底面５０ｃを内栓部４の外側角部４Ａを含み中心軸Ｌの軸方向に直交する平面Ｆ１と同一平面上に形成した。しかし、底面５０ｃの形状はこれに限定されず、凹凸や傾斜面であってもよい。但し、金型製作の容易性、樹脂材料の流動性及び成形不良の防止の点で上記実施形態が優れている。

本発明は、例えば、ガラス製の試験管、ビーカー、フラスコ等の培養容器用キャップとして利用することができる。

１，１’，１’’：培養容器用キャップ、２，２’，２’’：天面、２ａ：周縁部、３，３’，３’’：スカート部、４，４’，４’’：内栓部、４Ａ：内側角部、４Ｂ：外側角部、５，５’，５’’：溝部、６，６’，６’’：突起部、７’：ストッパ、８’：段部、３０ａ：内面、３０ｂ：外面、３１：第一突起部、３１ａ：頂部、３２：第二突起部、３２ａ：頂部、４０ａ：内周面、４０ｂ：外周面、４１：壁部、４２：中空部、４３：凹部、４３ｃ：底面、４４：筒状部、４５：テーパー部、４６：中央部、４７：スリット、４８：中実部、５０ｃ，５０’ｃ，５０’’ｃ：底面、１００：試験管（培養容器）、１００ａ：内面、１００ｂ：外面、１０１：口部、１０２：口縁、１０３：胴部、２００，２００’：金型、２０１ａ，２０１ｂ，２０１’：凸部、２０２，２０２’：第一凹部、２０３，２０３’：開口部、２０４：外面、２０５：空間、２０６：上面、、２０７：第二凹部、２１０’：突出部、Ｈ，Ｈａ，Ｈｂ：距離（高さ）、Ｆ１：平面、Ｌ：中心軸、Ｒ１：口内径、Ｒ２：胴内径、

Claims

天面と、この天面の縁部から下方に延びるスカート部と、このスカート部の内側に設けられ、培養容器の口部に嵌入される内栓部と、前記スカート部及び前記内栓部に囲まれる溝部と、前記溝部に突出し前記培養容器の内面に接触する突起部とを備え、樹脂材料により成形される培養容器用キャップであって、
前記内栓部は、中空部と、この中空部から連続し前記内栓部の外周面及び前記溝部の底面により形成される外側角部を含む平面より前記天面側に空間を形成する凹部を有し、
前記内栓部の内周面と前記凹部の底面により形成される内側角部は、前記外側角部より前記突起部から離隔し、
前記溝部の底面は、前記内栓部の壁部から連続し且つ前記凹部から前記スカート部に向けて前記樹脂材料が連続する中実部によってその下方に形成されている
培養容器用キャップ。
前記溝部の底面は、前記内側角部を含む平面と同一平面に形成される請求項１記載の培養容器用キャップ。
前記内栓部には、複数のスリットが前記軸方向に沿って形成されている請求項１又は２記載の培養容器用キャップ。
前記スリットは、前記内栓部の内面において開口するＶ字形状に形成されている請求項３記載の培養容器用キャップ。
前記突起部は前記内栓部の外周面の中央部に位置すると共に、前記中央部の上部には前記軸方向に平行となる筒状部が設けられ、前記中央部の下部は前記軸方向に対し傾斜する斜面を有するテーパー部が設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の培養容器用キャップ。
前記樹脂材料は、熱可塑性エラストマー樹脂よりなる請求項１〜５のいずれかに記載の培養容器用キャップ。
前記スカート部の内周面には、第一隆起部及び第二隆起部が軸方向に対して異なる位置に形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の培養容器用キャップ。
前記培養容器は、オートクレーブ滅菌に用いられる請求項１〜７のいずれかに記載の培養容器用キャップ。
前記培養容器は、ガラス製の培地用試験管である請求項１〜８のいずれかに記載の培養容器用キャップ。