(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品の加水分解耐性を向上させる方法であって、
処理前加水分解滴定値を有するとともに、無機堆積物を有するガラス表面層を含むガラス物品を用意するステップと、
前記ガラス表面層の無機堆積物を形成する種がガラス中に拡散するよう、前記ガラス物品を、前記ガラス物品のアニーリング温度よりも少なくとも２０℃高く、且つ、前記ガラス物品の軟化点よりも低い温度である処理温度で、０．２５時間以上の処理時間にわたり熱処理し、前記ガラス物品を熱処理した後に、前記ガラス物品が、前記処理前加水分解滴定値より低い、処理後加水分解滴定値を有するようにするステップと、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記熱処理の前に、前記ガラス表面層を有する前記ガラス物品の表面が、前記ガラス物品の壁部の厚さの中点に対し、永続的な層異質性を有し、前記ガラス表面層の各々の構成成分の層濃度の極値が、前記熱処理の前の前記中点における、同じ構成成分の濃度の８０％より低いか、又は１２０％より高く、
前記熱処理の後に、前記ガラス表面層の各々の構成成分の前記層濃度の極値が、前記熱処理の後の前記中点の同じ構成成分の濃度の８０％以上、又は１２０％以下である、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラス物品の表面が、前記ガラス物品の前記表面にわたり、前記ガラス物品の前記表面から、深さ１０ｎｍ〜５０ｎｍに延びる表面領域を有し、
前記ガラス物品の前記表面上の離散点に関し、前記熱処理の後に、前記離散点における、前記表面領域の前記ガラス物品の各々の構成成分の表面濃度の極値が、前記ガラス物品の前記表面上の任意の第２の離散点における、前記表面領域の同じ構成成分の７０％以上、１３０％以下である、
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ガラス物品が、アルカリアルミノシリケートガラスから形成されて成ることを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ガラス物品が、ホウケイ酸ガラスから形成されて成ることを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス物品が、前記熱処理の後に、ＵＳＰ＜６６０＞に基づくタイプＩの加水分解耐性を有することを特徴とする、請求項１〜３、及び５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の方法に従って製造されたことを特徴とする医薬品容器。
【発明の詳細な説明】
【関連技術の相互参照】
【０００１】
本明細書は、参照により全内容が本明細書に組み込まれたものとする、２０１４年１２月３１日出願の「ガラス物品の処理方法」と題する、米国仮特許出願第６２／０９８，７０６号の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概して、ガラス物品の処理方法に関し、より具体的には、ガラス物品の表面加水分解耐性を向上させるための、ガラス物品の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
歴史的に、ガラスは、他の材料と比較して、気密性、光学的透明性、及び優れた化学的耐久性を有しているため、医薬品のパッケージに好ましい材料として使用されてきた。具体的には、医薬品のパッケージに使用されるガラスは、そこに含まれる医薬組成物の安定性に影響を与えないように、十分な化学的耐久性を有している必要がある。適切な化学的耐久性を有するガラスには、証明された化学的耐久性の履歴を有する、ＡＳＴＭ規格Ｅ４３８．９２「タイプＩＡ」及び「タイプＩＢ」ガラス組成の範囲に属するガラス組成が含まれる。一般に、化学的耐久性を有するガラスとは、長期間にわたって溶液に晒されたとき、その構成成分がガラスから容易に溶出しないガラスである。
【０００４】
医薬品のパッケージに使用されるガラス組成は、バルク状態で良好な化学的耐久性を示すが、これらのガラス組成物を所望のパッケージ形態に加工すると、アーチファクトが混入する可能性があり、これによって、ガラス容器の加水分解耐性等、得られたパッケージの化学的耐久性が低下する。この加水分解耐性の低下は、時間の経過とともにガラスパッケージの内容物の有効性に影響を与え、それによって貯蔵寿命を短縮させる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、ガラス物品の加水分解耐性を向上させるための、別のガラス物品の処理方法の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施の形態によれば、ガラス物品の加水分解耐性を向上させる方法が、処理前加水分解滴定値を有するガラス物品を用意するステップを備えることができる。その後、ガラス物品を、ガラス物品の歪み温度より２００℃低い温度より高い温度で、約０．２５時間以上の処理時間にわたり熱処理し、ガラス物品を熱処理した後に、ガラス物品が、処理前加水分解滴定値より低い、処理後加水分解滴定値を有するようにすることができる。
【０００７】
別の実施の形態において、ガラス物品の加水分解耐性を向上させるための方法が、ガラス物品であって、ガラス物品の厚さの中点の組成と異なる組成を有するガラス表面層を有する少なくとも1つの表面を備え、少なくとも１つの表面が、処理前加水分解滴定値を有するガラス物品を用意するステップを備えることができる。その後、ガラス表面層からガラス物品の厚さに種を拡散させて、ガラス表面層をガラス物品の厚さの中点に対して均質化し、ガラス物品の少なくとも１つの表面が、処理前加水分解滴定値より低い、処理後加水分解滴定値を有するようにすることができる。
【０００８】
本明細書に記載のガラス物品の処理方法の更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の方法を実施することによって認識できるであろう。
【０００９】
前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも様々な実施の形態を説明するものであって、特許請求した主題の性質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。添付図面は、様々な実施の形態の更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は、本明細書に記載の様々な実施の形態を示すもので、その説明と併せ、特許請求した主題の原理及び作用の説明に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】ガラス容器に変換される前のガラス管の軸方向断面の概略図。
【図１Ｂ】形成されたままの状態における、ガラス容器の内表面上の無機堆積物を示す概略図。
【図２】ガラス容器の断面概略図。
【図３】図２のガラス容器の壁部及びガラス表面層の概略部分断面図。
【図４】無機堆積物の内表面からガラス容器の厚さへの拡散を示す概略図。
【図５Ａ】表面からの深さを関数とする、時間の経過に伴うガラス表面からのアルカリ種の拡散を示すグラフ。
【図５Ｂ】表面からの深さを関数とする、時間の経過に伴うガラス表面からのホウ素種の拡散を示すグラフ。
【図６】図２のガラス容器の壁部及びガラス表面層の概略部分断面図。
【図７】様々な温度で熱処理したガラス容器の、時間を関数とする、処理後加水分解滴定値を示すグラフ。
【図８】ＡＳＴＭタイプ１Ｂホウケイ酸ガラスから形成された、アニーリングガラス容器の内表面からの深さを関数とする、組成を示すグラフ。
【図９】様々な温度で熱処理したガラス容器の、時間を関数とする、処理後加水分解滴定値を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ガラス物品を処理して、ガラス物品の加水分解耐性を向上させる方法について、以下詳細に説明する。図面全体を通し、可能な限り、同じ又は同様の部品には同じ参照番号を使用している。１つの実施の形態において、ガラス物品の加水分解耐性を向上させる方法が、処理前加水分解滴定値を有するガラス物品を用意するステップを備えることができる。その後、ガラス物品を、ガラス物品の歪み温度より２００℃低い温度より高い温度で、約０．２５時間以上の処理時間にわたり熱処理し、ガラス物品を熱処理した後に、ガラス物品が処理前加水分解滴定値より低い、処理後加水分解滴定値を有するようにすることができる。ガラス物品を処理して加水分解耐性を向上させる方法、及び本方法によって処理されたガラス物品の特性について、添付図面を具体的に参照して更に詳細に説明する。
【００１２】
本明細書において、「歪み温度」又は「歪点」という語句は、ガラスの粘度が１×１０１４．５ポアズになる温度を意味する。
【００１３】
本明細書において、「アニール温度」又は「アニーリング温度」という語句は、ガラスの粘度が１×１０１３．４ポアズになる温度を意味する。
【００１４】
本明細書において、「軟化点」という語句は、ガラスの粘度が１×１０７．６ポアズになる温度を意味する。
【００１５】
本明細書において、「化学的耐久性」という用語は、指定された化学的条件に晒されたときの、ガラス組成の分解に耐える能力を意味する。化学的耐久性は、様々な確立された材料試験標準に従って評価することができる。このような材料試験基準には、「Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  ｇｌａｓｓ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ａｔｔａｃｋ  ｂｙ  ａ  ｂｏｉｌｉｎｇ  ａｑｕｅｏｕｓ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ  ａｃｉｄ  −  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ａｎｄ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題する、２００１年３月付のＤＩＮ  １２１１６、「Ｇｌａｓｓ  −−  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ａｔｔａｃｋ ｂｙ  ａ  ｂｏｉｌｉｎｇ  ａｑｕｅｏｕｓ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｘｅｄ  ａｌｋａｌｉ  −−  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ａｎｄ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題するＩＳＯ６９５：１９９１、「Ｇｌａｓｓ  −−  Ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｇｌａｓｓ  ｇｒａｉｎｓ  ａｔ  １２１  ｄｅｇｒｅｅｓ  Ｃ  −−  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ａｎｄ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題するＩＳＯ７２０：１９８５、及び  「Ｇｌａｓｓ  −−  Ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｇｌａｓｓ  ｇｒａｉｎｓ  ａｔ  ９８  ｄｅｇｒｅｅｓ  Ｃ  −−  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ａｎｄ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題するＩＳＯ７１９：１９８５等がある。容器の形態を成すガラス組成の化学的耐久性は、ガラス表面の化学的耐久性、特にガラス表面の表面加水分解耐性（ＳＨＲ）を評価する「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｓｔ」と題する、米国薬局方＜６６０＞、及び／又は「Ｇｌａｓｓ  Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ  Ｆｏｒ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｕｓｅ」と題する、欧州薬局方３．２．１に従って評価することもできる。
【００１６】
本明細書において、「加水分解滴定値」という語句は、１００ｍＬ当たりの試験液を中性ｐＨに滴定するのに必要な０．１Ｍの塩酸の体積（ｍＬ）を意味する。加水分解滴定値は米国薬局方＜６６０＞「Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ  −  Ｇｌａｓｓ」に記載の「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｓｔ」に従って測定することができる。本説明のために、加水分解滴定値は、処理前加水分解滴定値又は処理後加水分解滴定値として示すことができる。処理前加水分解滴定値は、形成されたままの状態（即ち、ガラス物品が形成された後であるが、本明細書に記載の処理方法の適用及び／又はガラス物品の表面へのコーティング材料の適用を含み、これに限定されない、ガラス物品の表面の改質が全く行われていない状態）におけるガラス物品の表面の表面加水分解耐性の特性評価である。処理後加水分解滴定値は、本明細書に記載の処理方法を施した後であるが、ガラス物品の表面へのコーティング材料の適用（もしあれば）を含む、形成後のガラス物品の表面に別の改質を行う前の状態における、ガラス物品表面の表面加水分解耐性の特性評価である。加水分解滴定値の値が高いほど、表面加水分解耐性が低く、加水分解滴定値の値が低いほど、表面加水分耐性が高いことを示している。
【００１７】
ガラス容器又はガラスパッケージ等、医薬組成物を収容するためのガラス物品は、少なくともバルク形態において、低い熱膨張及び良好な化学的耐久性を示すことが知られている、ガラス組成から形成することができる。かかる用途に一般的に使用されるガラス組成の非限定的な例には、タイプＩＢアルカリホウケイ酸ガラスとして分類されるガラス組成が含まれる。かかる用途に適した他の適切なガラス組成には、アルカリアルミノシリケートガラス組成、ソーダライムガラス組成等を含むことができる、米国薬局方（ＵＳＰ）によるタイプＩ、タイプＩＩ及び／又はタイプＩＩＩガラスが含まれる。これ等のガラスは、概して、バルク形態において良好な化学的耐久性を示すが、容器等のガラス物品の製造業者は、特に管変換処理を用いてガラス容器を形成する場合、ガラス容器の内表面に無機堆積物を日常的に見かけている。これ等の無機堆積物は、容器が形成されるガラス組成と組成及び形態のいずれも異なっている。時には、無機堆積物は、バルクガラス組成と比較して、低表面加水分解耐性を含む、化学的耐久性が低い場合もあるため、概して容器の性能が低下する。
【００１８】
これ等の堆積物の起源に関し、特定の理論に束縛されるものではないが、これ等の無機堆積物は、形成処理の副生成物であると信じられている。即ち、ガラス組成の高いシリカ含有量が、ガラスの全体的な化学的耐久性に寄与するが、ガラス組成が比較的高い溶融温度及び成形温度を有する原因にもなる。ガラスの化学的耐久性を向上させるために、アルカリ及び／又はホウ酸塩成分（及び同様の成分）が、ガラス組成に特定量含まれている。しかし、これ等の成分は、シリカより遥かに低い温度で溶融及び／又は揮発する。例えば、ガラス中のナトリウム及びホウ酸塩種は、揮発性が非常に高く、ガラスを所望の形状に成形及び再成形するのに要する高温度において、ガラスの表面から蒸発する。
【００１９】
具体的には、ガラス管等のガラス素材は、高温度及び直火でガラス容器に再成形される。この高温度によって、ホウ酸塩及び／又はアルカリ種等、ガラス中の揮発性の高い種が、ガラス表面の一部から蒸発する。揮発した種は、連続した堆積物若しくは層として、又はガラス表面全体にわたる離散堆積物のいずれかとして、ガラス容器表面の別の領域に無機堆積物として再度堆積する可能性がある。これ等の堆積物によって、ガラス容器表面、特にガラス容器内部の近表面領域（即ち、ガラス容器の内表面又は内表面に直接隣接する領域）に組成の異質性が生じる。
【００２０】
一例として図１Ａ及び１Ｂを参照する。図１Ａは、ガラス管５０をガラス容器等の造形ガラス物品に変換する前における、内表面５２を含むガラス管５０の側壁の一部の概略図である。ガラス管５０を造形ガラス物品に変換する前のガラス管５０は、側壁の厚さＴを通して、比較的均一かつ均質な組成を有している。即ち、ガラス管５０の内表面５２の組成は、厚さＴの介在点ＩＰ及び／又は中点ＭＰ等、ガラス管５０の表面下方及び側壁の厚さにおけるガラス組成と実質的に同じである。同様に、ガラス管の内表面全体にわたる組成も横方向に（即ち、ガラス管の内表面を横断して）比較的均一かつ均質である。本明細書において、内表面の組成とは、内表面５２から約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの深さにおけるガラスの組成を意味する。
【００２１】
しかし、ガラス管５０を造形ガラス物品に変換処理する間に、側壁の少なくとも内表面に無機堆積物が形成され、厚さにおけるガラスのバルク組成と比較して、得られた造形ガラス物品の少なくとも内表面の組成が変化する。
【００２２】
具体的には、図１Ｂは、ガラス容器１００の本体１０２の一部の概略図である。本体１０２は内表面１０４から外表面１０６に延びる厚さＴを有している。内表面１０４上の無機堆積物８０は、本体１０２と一体のガラス表面層を形成する。これ等の無機堆積物８０は、厚さＴの介在点ＩＰ及び／又は中点ＭＰの組成等、厚さＴにおけるガラス本体１０２の組成と異なる組成を有している。即ち、ガラス本体１０２の組成は、ガラス本体１０２の厚さＴを通して、組成の異質性を示すと共に、ガラス本体１０２の内表面１０４にわたり、組成の異質性を示す可能性がある。無機堆積物８０の正確な組成は、本体１０２が形成されるガラスの組成に依存する。例えば、ガラス本体１０２が、アルカリホウケイ酸ガラスから形成される実施の形態において、無機堆積物８０は、ホウ素及び／又はアルカリ成分が豊富であり得る。あるいは、ガラス本体１０２がアルカリアルミノシリケートガラスで形成される実施の形態において、無機堆積物８０は、アルカリ成分が豊富であり得る。
【００２３】
無機堆積物８０に起因するガラス物品の組成特性の変化は、図２及び３を参照することによって更に理解することができる。具体的には、図２は、医薬組成物を貯蔵するためのガラス容器１００等のガラス物品の概略図である。ガラス容器１００は、概して、ガラス本体１０２を備えている。ガラス本体１０２は内表面１０４と外表面１０６との間に延び、概して、内容積１０８を包囲している。図２に示すガラス容器１００の実施の形態において、ガラス本体１０２は概して壁部１１０及び床部１１２を備えている。壁部１１０及び床部１１２は、概して、約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍの厚さを有することができる。壁部１１０は、ヒール部１１４を介して床部１１２に移行する。内表面１０４及び床部１１２にはコーティングが施されておらず（即ち、無機コーティング又は有機コーティングを全く含んでいない）、従って、ガラス容器１００の内容積１０８に貯蔵される内容物は、ガラス容器１００が形成されたガラスに直接接触する。ガラス容器１００は、特定の形状形態（即ち、バイアル）を成すものとして、図２に示されているが、ガラス容器１００は、バキュテイナー、カートリッジ、注射器、注射筒、アンプル、ボトル、フラスコ、薬瓶、管、ビーカー等を含み、これに限定されない、別の形状形態を成すこともできることが理解されるであろう。
【００２４】
本明細書に記載のように、ガラス容器１００は、ガラス管を容器形状に変換させることによって形成することができる。例えば、ガラス管の一端を加熱してガラス管を閉じ、ガラス容器１００の底部又は床部１１２を形成するとき、ホウ酸塩種及び／又はアルカリ種等の揮発性の高い種は、管の底部から蒸発して管の別の場所に再度堆積し、前述の無機堆積物が形成される可能性がある。容器のヒール部及び床部からの材料の蒸発は、容器のこれ等の領域が最も広範囲に再形成され、従って、高温度に晒されるため、特に顕著である。その結果、高温度に晒される、床部１１２等、容器のこれ等の領域は、シリカに富む表面を有する可能性がある。無機堆積物は、揮発した種が、壁部１１０等、堆積しやすい内表面１０４の領域（即ち、温度がより低い領域）に凝集することによって形成され、壁部１１０と一体ではあるが、壁部１１０の残りの部分と組成が異なるガラス表面層が生成される。例えば、ホウ酸塩種の場合、ガラス組成のアニール温度より高いが、再成形の間において、ガラスが受ける最も高い温度より低い温度のホウ素が堆積しやすい領域では、ガラス表面にホウ素の取り込みが生じやすく、ガラス表面層の無機堆積物がもたらされる。
【００２５】
次に図２及び３を参照する。図３は、無機堆積物を有するガラス表面層１０５を含む、ガラス容器１００の一部の内表面１０４の概略図である。ガラス表面層１０５の組成は、壁部１１０の中点ＭＰ等、壁部１１０の厚さを更に進んだ位置のガラスの組成と異なっている。具体的には、図３は、図１のガラス容器１００の壁部１１０の部分断面図である。ガラス容器１００のガラス本体１０２は、ガラス容器１００の内表面１０４から深さＤＳＬまで、ガラス容器１００の内表面１０４から壁部１１０の厚さに延びるガラス表面層１０５を含んでいる。ガラス表面層１０５のガラス組成は、壁部の中点ＭＰにおけるガラスと比較して、永続的層異質性を有し、従って、ガラス表面層１０５のガラスの組成は、壁部１１０の中点ＭＰにおけるガラスとは異なっていることが理解されるであろう。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約１ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約５ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約１０ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約１５ｎｍである。別の一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約２０ｎｍ、更には少なくとも約２５ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約３０ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約５０ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約１００ｎｍである。一部の実施の形態において、ガラス表面層の厚さＴＳＬは、少なくとも約１５０ｎｍである。
【００２６】
本明細書に記載の実施の形態において、「永続的層異質性」という語句は、ガラス表面層１０５のガラス組成の構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ等）の濃度が、ガラス容器１００の内表面１０４の表面加水分解耐性を低下させる量だけ、ガラス本体１０２の厚さの中点（例えば、内表面１０４と外表面１０６との間のガラス本体を、均等に二等分する中点線ＭＰに沿った点）における同じ構成成分の濃度と異なることを意味する。本明細書に記載の実施の形態において、ガラス本体のガラス表面層の永続的層異質性は、ガラス容器１００が形成されたままの状態にあるとき、ガラス表面層１０５のガラス組成の構成成分の各々の層濃度の極値（即ち、最小値又は最大値）が、ガラス本体の厚さの中点における、同じ構成成分の約９２％より低いか、又は約１０８％より高い。別の実施の形態において、ガラス本体のガラス表面層１０５の永続的層異質性は、ガラス容器１００が形成されたままの状態にあるとき、ガラス表面層１０５のガラス組成の構成成分の各々の層濃度の極値が、ガラス本体の厚さの中点における、同じ構成成分の約９０％より低いか、又は約１１０％より高い。更に別の実施の形態において、ガラス本体のガラス表面層１０５の永続的層異質性は、ガラス容器１００が形成されたままの状態にあるとき、ガラス表面層１０５のガラス組成の構成成分の各々の層濃度の極値が、ガラス本体の厚さの中点における、同じ構成成分の約８０％より低いか、又は約１２０％より高い。一部の実施の形態において、永続的層異質性は、約２モル％未満の量で存在するガラス組成の構成成分を含んでいない。また、永続的層異質性は、ガラス組成に存在することができる一切の水も含んでいない。
【００２７】
本明細書において「形成されたままの状態」という用語は、ガラス容器１００がガラス素材から形成された後であって、容器がアニーリング、熱処理、イオン交換強化処理、コーティング、硫酸アンモニウム処理、酸エッチング、及び／又はその他の表面改質処理等、更なる処理ステップが施される前のガラス容器１００の組成を意味する。本明細書に記載の実施の形態において、ガラス組成の構成成分の層濃度は、動的二次イオン質量分析法（「Ｄ−ＳＩＭＳ」）を用いて、ガラス本体の関心領域の厚さを通し、組成サンプルを収集することによって判定される。本明細書に記載の実施の形態において、ガラス本体１０２の内表面１０４の領域から、組成プロファイルがサンプリングされる。サンプリングされる領域の最大面積は１ｍｍ２である。この技術によって、ガラス本体の内表面からの深さを関数とする、サンプリングした領域のガラス中の種の組成プロファイルが得られる。
【００２８】
ホウ素種等、高温度で揮発しやすい種を含むガラス組成から、ガラス容器を形成する場合、ホウ素種を含む無機堆積物を含有するガラス表面層１０５の存在を定性的に確認することができる。具体的には、ガラス容器１００にメチレンブルー染料溶液を満たすことができる。メチレンブルー染料は、ガラス表面のホウ素に富む領域と反応して化学的に結合し、その領域を明白に青色に染色する。適切なメチレンブルー染料溶液には、１％のメチレンブルーの水溶液が含まれるが、これに限定されるものではない。
【００２９】
ガラス表面層１０５の無機堆積物は、水溶液中においてガラス組成のバルクよりも高い溶解度を有するため、ガラス本体１０２の表面加水分解耐性を低下させる可能性がある。表面加水分解耐性は、前述の加水分解滴定値を相対比較として用い、ＵＳＰ＜６６０＞のＳｕｒｆａｃｅ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｓｔに従って評価することができる。内表面に無機堆積物８０を含むガラス表面層を有するガラス容器は、無機堆積物８０を含まないガラス容器よりも、低い表面加水分解耐性（即ち、高い加水分解滴定値）を有する可能性がある。
【００３０】
表面加水分解耐性の低下は、ガラスとガラス容器内に含まれる材料との相互作用及び／又はガラス物品との接触につながる可能性がある。例えば、容器に含まれる溶液が、ガラス表面層１０５の無機堆積物から材料を浸出させ、溶液の組成の変化、潜在的な溶液の劣化、及び／又は溶液の完全性の喪失が生じる可能性がある。
【００３１】
表面加水分解性能の低下を緩和するための従来の１つの解決方法は、ガラス容器の本体の内表面をＳｉＯ２等の無機コーティングで被覆することである。このコーティングは、約１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有することができ、容器の内容物が本体の内表面に接触するのを防止して、ガラス表面層からのガラス成分が溶液中に溶解するのを防止する。しかし、かかるコーティングの適用は困難であり、追加の製造及び／又は検査ステップを必要とし、それによって容器製造の全体的なコストが増加する。更に、コーティングの不連続部分等を介し、容器の内容物がコーティングを貫通して本体の内表面に接触すると、ガラス容器の内容物とガラスとの間に結果として生じる相互作用によって、内表面が溶解によって劣化するにつれて、本体の内表面からコーティングの一部が剥離する可能性がある。
【００３２】
本明細書に記載の実施の形態において、ガラス中の化学種の拡散の促進に十分な温度、概して、ガラスのアニーリング温度より高い温度で、ガラス容器を熱処理することによって、ガラス容器の表面加水分解耐性が向上する。この温度より高い温度で熱処理すると、無機堆積物が反応してガラス組成のバルク中に拡散し、それによって、ガラス容器の壁部の中点に対するガラス表面層の均質性が改善されると共に、表面加水分解耐性も改善される（即ち、加水分解滴定値が減少する）。
【００３３】
ここで、図４を参照する。ガラス容器の熱処理は、ガラス容器を窯又は徐冷窯で、無機堆積物の拡散又は反応が起こり得る処理温度に加熱することによって実施することができる。ガラス容器は、無機堆積物８０の成分（例えば、ホウ素及び／又はアルカリ種）が、図４に概略的に示すように、ガラス本体１０２の横方向及び厚さＴの両方に拡散させるのに十分な処理温度で、ある処理時間にわたり保持され、それによって、内表面１０４におけるこれらの成分の局所濃度及び濃度勾配が低下し、ガラス本体１０２の厚さＴを通して、より均質な組成プロファイル（勾配が小さい組成プロファイル）が得られる。
【００３４】
本明細書に記載の実施の形態において、熱処理における処理温度は、ガラスの歪点より２００℃低い温度より高い温度（即ち、歪点温度（℃）−２００℃より高い温度）である。一部の実施の形態において、処理温度は、ガラスのアニーリング温度以上、更にはガラスのアニーリング温度より約５０℃以上高い温度であってよい。一部の別の実施の形態において、処理温度は、ガラスのアニーリング温度より約１００℃以上高い温度、更にはガラスのアニーリング温度より約１５０℃以上高い温度であってよい。更に別の実施の形態において、処理温度は、ガラスのアニーリング温度より約２００℃以上高い温度、更にはガラスのアニーリング温度より約２５０℃以上高い温度であってよい。すべての実施の形態において、処理温度は、ガラス容器の構造的完全性及び形状特性を維持するために、ガラスの軟化点以下である。実施の形態において、熱処理における処理温度は、ガラスの歪点より２００℃低い温度より高い温度（即ち、歪点温度（℃）−２００℃より高い温度）、かつガラスのアニーリング温度より低い温度である。
【００３５】
本明細書に記載の実施の形態において、処理時間は、存在するすべての組成勾配を低減し、それによって、より均質な表面をもたらすのに十分な持続時間である。アニール点以上の温度に対し、処理時間は、０．２５時間以上、更には０．５時間より長い時間であってよい。一部の実施の形態において、処理時間は、１時間以上、更には２時間以上であってよい。一部の別の実施の形態において、処理時間は、３時間以上、更には約４時間以上であってよい。これ等の実施の形態において、処理時間は、１２時間以下、更には８時間以下であってよい。
【００３６】
無機堆積物を形成する種の拡散は温度依存性であり、従って、アレニウス方程式に従って進行することが理解されるであろう。従って、低い処理温度で、比較的高い処理温度で比較的短い処理時間によって達成される拡散と同程度の拡散を得るためには、より長い処理時間が必要である。
【００３７】
拡散による無機堆積物の再取り込みも、無機堆積物中の種の濃度、無機堆積物中の種の相対的な大きさ及び電荷、バルクガラス組成中の種の拡散速度、及び無機物堆積物とバルクガラス組成との間の反応速度を含む、幾つかの要因に依存する。
【００３８】
例えば、図５Ａは、アルカリアルミノシリケートガラスに関する、ガラスの表面からガラスの厚さへのアルカリ種の拡散の時間的進展を示すグラフである。前述のように、アルカリアルミノシリケートにおける無機堆積物は、一般に、＋１価のアルカリ種（例えば、ナトリウム及びカリウム）を含んでいる。比較的低い原子価は、ガラス中における、これらの種の高い拡散速度と相関関係がある。無機堆積物中のこれ等の種の濃度は、一般に、例えば、ホウケイ酸ガラスから形成された無機堆積物中のホウ素種の濃度より低い。加えて、アルカリ種とガラスとの間の反応速度は、バルクガラス組成へのアルカリ種の再取り込みに対し有利に働く。図５Ａに示すように、所与の処理温度に対し、アルカリ種は時間の経過と共に、バルクガラス中に容易に拡散し、深さを関数とする滑らかな組成プロファイルをもたらし、ガラス表面層の組成がガラスのバルク内の組成に類似するように、ガラス表面層の組成が変化する。
【００３９】
これに対し、図５Ｂは、ホウケイ酸ガラスに関する、ガラス表面からガラスの厚さへのホウ素種の拡散の時間的進展を示すグラフである。前述のように、ホウケイ酸における無機堆積物は、一般に、ホウ素及びアルカリ種（例えば、ナトリウム）を含んでいる。ホウ素種の価数は、＋１価のアルカリ種と比較して、ガラス中における低い拡散速度と相関関係を有する＋３である。無機堆積物中のホウ素種の濃度は、一般に、アルカリアルミノシリケートガラスに形成される無機堆積物中のアルカリ種の濃度より高い。図５Ｂに示すように、所与の処理温度に対し、これ等の要因の組み合わせによって、ホウ素種の再取り込みは、反応フロントに沿ってガラスの厚さに進行し、図５Ａに示すアルカリアルミノシリケートガラスにおけるものと異なる組成プロファイルが生成される。
【００４０】
図５Ａ及び５Ｂの熱処理後における濃度プロファイルは異なっているが、無機堆積物を形成する種が、バルクカラス中に拡散又は反応して表面から離れ、ガラスの表面が溶液と接触したとき、これらの種が溶解する傾向を抑制するという点において、最終的な結果は同様である。
【００４１】
前述に基づき、本明細書に記載の熱処理は、無機堆積物を形成する種をガラスのバルク中に拡散させ、表面から離れさせることによって、ガラスの表面加水分解耐性を向上させることが理解されるであろう。表面加水分解耐性の向上は、ガラス容器の第１のセットについて、処理前加水分解滴定値を測定し、この値を、同じガラス組成で形成された、ガラス容器の第２のセットを、本明細書に記載の方法に従って処理した後の処理後加水分解滴定値と比較することによって特徴付けることができる。本明細書に記載の実施の形態において、処理後加水分解滴定値は、処理前加水分解滴定値より低く、無機堆積物を形成する種が、バルクガラス中に拡散して内表面から離れていることを示し、ガラスの表面が溶液と接触したときの種の溶解が抑制されている。本明細書に記載の実施の形態において、熱処理後のガラス容器は、ＵＳＰ＜６６０＞のＳｕｒｆａｃｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｓｔに基づく、タイプＩガラスの基準を満足している。
【００４２】
具体的には、表面加水分解耐性の向上を評価するために、形成されたままの状態で、同じガラス組成を有する、全く同じガラス容器のセットを、各々が同数のガラス容器を含むように、第１のサブセットと第２のサブセットにランダムに分ける。第１及び第２のサブセットの各々における容器の数は、ＵＳＰ＜６６０＞のＳｕｒｆａｃｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｓｔに従って少なくとも1つの表面加水分解測定値を生成するのに十分である。例えば、３ｍＬのバイアルは、約４．９ｍＬの液体を保持するので、５０ｍＬの試験流体を生成するためには少なくとも１１個のバイアルが必要であり、１００ｍＬの試験流体を生成するためには少なくとも２２個のバイアルが必要である。ガラス容器の第１のサブセットの処理前加水分解滴定値は、前述のＵＳＰ＜６６０＞のＳｕｒｆａｃｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｓｔに基づいて、サブセット内の各々のガラス容器の加水分解滴定値を測定することによって決定される。第１のサブセットの処理前加水分解滴定値は、ＵＳＰ＜６６０＞に従って、個々の溶液がプールされて、１つの測定値が求められるため、第１のサブセットのすべてのガラス容器の平均加水分解値である。ガラス容器の第２のサブセットは、本明細書に記載の熱処理に晒される。その後、ガラス容器の第２のサブセットの処理後加水分解滴定値は、ＵＳＰ＜６６０＞のＳｕｒｆａｃｅ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｓｔに基づいて、サブセット内の各々のガラス容器の加水分解滴定値を測定することによって決定される。第２のサブセットの処理後加水分解滴定値は、ＵＳＰ＜６６０＞に従って、個々の溶液がプールされて、１つの測定値が求められるため、第２のサブセットのすべてのガラス容器の平均加水分解値である。前述のように、本明細書に記載の実施の形態において、処理後加水分解滴定値は、処理前加水分解滴定値より低く、熱処理後、ガラス容器の表面加水分解性能が向上したことを示している。
【００４３】
再度図２及び３を参照する。ガラス容器がホウ素を実質的に含まない実施の形態（例えば、ガラス容器がアルカリアルミノシリケートガラスから形成される場合）において、ガラス容器１００が熱処理された後、ガラス容器は、中点ＭＰと比較して、壁、ヒール、及び床部の各々において、ガラス本体１０２の厚さを通し、より均質な組成を有する。即ち、熱処理中に変化したガラス表面層１０５の組成は、熱処理前よりも、壁部１１０の中点ＭＰ等、壁部１１０の厚さの更に内部のガラス組成により似ている。組成変化の減少は、壁部１１０の中点ＭＰにおけるガラスに対する永続的層均質性と称する。
【００４４】
本明細書に記載の実施の形態において、「永続的層均質性」という語句は、ガラス表面層１０５のガラス組成の構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ等）の濃度が、ガラス本体の厚さの中点（即ち、改質された内表面１０４”と外表面１０６との間のガラス本体を、均等に二等分する中点線ＭＰに沿った点）における同じ構成成分の濃度と比較して、ガラス容器の表面加水分解性能を低下させる量ほど相違していないことを意味する。本明細書に記載の実施の形態において、ガラス本体１０２のガラス表面層１０５の永続的層均質性は、ガラス表面層１０５のガラス組成の構成成分の各々の層濃度の極値（即ち、最小値又は最大値）が、ガラス容器を熱処理した後のガラス本体の厚さの中点における、同じ構成成分の約８０％以上、約１２０％以下である。別の実施の形態において、ガラス表面層の永続的層均質性は、ガラス表面層のガラス組成の構成成分の各々の層濃度の極値が、ガラス容器を熱処理した後のガラス本体の厚さの中点における、同じ構成成分の約９０％以上、約１１０％以下である。更に別の実施の形態において、ガラス表面層の永続的層均質性は、ガラス表面層のガラス組成の構成成分の各々の層濃度の極値が、ガラス容器を熱処理した後のガラス本体の厚さの中点における、同じ構成成分の約９２％以上、約１０８％以下である。一部の実施の形態において、永続的層均質性は、約２モル％未満の量で存在するガラス組成の構成成分を含んでいない。また、永続的層均質性は、ガラス組成に存在することができる一切の水も含んでいない。
【００４５】
前述のように、ガラス容器のガラス表面層が永続的層均質性を有するように、ガラス表面層を永続的層均質性で改質すると、概して、ガラス容器の表面加水分解耐性の性能が向上する。具体的には、組成が同じ（即ち、ガラス表面層の構成成分の濃度の極値が、ガラス本体の厚さの中点における同じ構成成分の＋／−２０％以内）である、ガラス表面層を有するガラス容器を提供することによって、浸出し易い無機堆積物の構成成分の局在化した濃度を低下させ、ひいては、ガラス容器の表面加水分解性能が向上する。
【００４６】
熱処理後、ガラス容器は、本体の内表面から少なくとも２５０ｎｍ、更には少なくとも３００ｎｍの深さまで延びる、実質的に単一の組成を有している。本明細書において、「単一の組成」という用語は、内表面１０４から本体の厚さの少なくとも２５０ｎｍ、更には少なくとも３００ｎｍまで延びるガラス本体の部分が、同じ組成又は異なる組成の別の材料に塗布されたコーティング材料と比較して、材料が単一の組成であることを意味する。例えば、一部の実施の形態において、容器本体は、単一のガラス組成から構成することができる。別の実施の形態において、容器本体は、本体の内表面が、内表面から少なくとも２５０ｎｍ、更には少なくとも３００ｎｍの深さまで延びる、単一の組成を有するように、合わせガラスから構成することができる。前述のように、ガラス容器は、改質された内表面から少なくとも１ｎｍの深さに延びるガラス表面層を有することができる。合わせガラス容器の場合には、内表面のガラス表面層は、その一部である薄層の中点に対する永続的層均質性を有することができる。
【００４７】
ここで、図２及び６を参照する。本明細書に記載のガラス容器は、熱処理に晒された後、ガラス本体１０２の壁、ヒール、及び床部を含む、内表面１０４の全体にわたり、均質な表面組成を有することもできる。図６は、熱処理後のガラス容器１００の壁部１１０の部分断面図である。ガラス容器１００は、ガラス容器の内表面１０４の全体に延びる表面領域１３０を有している。表面領域１３０は、ガラス容器１００の内表面１０４から外表面１０６に向けて、ガラス本体の厚さに延びる深さＤＳＲを有している。従って、表面領域１３０は、深さＤＳＲに等しい厚さＴＳＲを有していることが理解されるであろう。一部の実施の形態において、表面領域は、ガラス容器１００の内表面１０４から、少なくとも約１０ｎｍの深さＤＳＲに延びている。一部の別の実施の形態において、表面領域１３０は、少なくとも約５０ｎｍの深さＤＳＲに延びることができる。一部の別の実施の形態において、表面領域１３０は、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍの深さＤＳＲに延びることができる。表面領域１３０は、ガラス表面層１０５より浅い深さまで延びていることが理解されるであろう。熱処理後、表面領域のガラス組成は、ガラス容器の表面加水分解特性を向上させる永続的表面均質性を有している。
【００４８】
本明細書に記載の実施の形態において、「永続的表面均質性」という語句は、熱処理後、表面領域の離散点における構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ等）の濃度が、表面領域の任意の第２の離散点における同じ構成成分の濃度と比較して、ガラス容器の表面加水分解耐性を低下させる量ほど相違していないことを意味する。本明細書に記載の実施の形態において、表面領域の永続的表面均質性は、ガラス容器の内表面１０４上の任意の離散点に関し、ガラス容器が熱処理された後、離散点における表面領域１３０の各々の構成要素の表面濃度の極値（即ち、最小値又は最大値）が、ガラス容器１００の内表面１０４の表面領域１３０の任意の第２の離散点における、同じ構成成分の約７０％以上、約１３０％以下である。例えば、図６は、壁部１１０の内表面１０４上の３つの離散点（Ａ、Ｂ、及びＣ）を示している。各々の点は、隣接する点から少なくとも約３ｍｍ離間している。点「Ａ」における、表面領域１３０の各々の構成成分の表面濃度の極値は、点「Ｂ」及び「Ｃ」における表面領域１３０の同じ構成成分の約７０％以上、約１３０％以下である。容器のヒール部の場合、離散的な点は、ヒールの頂点のほぼ中央に位置し、隣接する点はヒールの頂点から容器の床部及び壁部に沿って、少なくとも約３ｍｍに位置し、点と点との間の距離は、バイアルの半径及び側壁の高さ（即ち、側壁がバイアルの肩に移行する点）によって制限される。
【００４９】
一部の別の実施の形態において、表面領域の永続的表面均質性は、ガラス容器１００の内表面１０４上の任意の離散点に関し、表面領域１３０のガラス組成の構成成分の各々の表面濃度の極値が、ガラス容器が熱処理された後、ガラス容器１００の内表面１０４の任意の第２の離散点における表面領域１３０の同じ構成成分の約７５％以上、１２５％以下である。一部の別の実施の形態において、表面領域の永続的表面均質性は、ガラス容器１００の内表面１０４上の任意の離散点に関し、表面領域１３０のガラス組成の構成成分の各々の表面濃度の極値が、ガラス容器が熱処理された後、ガラス容器１００の内表面１０４の任意の第２の離散点における表面領域１３０の同じ構成成分の約８０％以上、約１２０％以下である。更に別の実施の形態において、表面領域の永続的表面均質性は、ガラス容器１００の内表面１０４上の任意の離散点に関し、表面領域１３０のガラス組成の構成成分の各々の表面濃度の極値が、ガラス容器が熱処理された後、ガラス容器１００の内表面１０４の任意の第２の離散点における表面領域１３０の同じ構成成分の約８５％以上、約１１５％以下である。本明細書に記載の実施の形態において、表面領域のガラス組成の構成成分の表面濃度は、光電子分光法によって測定される。一部の実施の形態において、表面領域の永続的表面均質性は、約２モル％未満の量で存在するガラス組成の構成成分を含んでいない。また、永続的表面均質性は、ガラス組成に存在することができる一切の水も含んでいない。
【００５０】
ガラス容器が熱処理された後の、表面領域１３０におけるガラス構成成分の表面濃度の均質性は、一般に、ガラス組成の加水分解に対する傾向を示す指標である。ガラス組成が表面領域１３０において、永続的表面均質性を有する場合（即ち、内表面１０４の離散点における表面領域１３０のガラス構成成分の表面濃度の極値が、内表面１０４上の任意の第２の離散点における表面領域１３０の同じ構成成分の＋／−３０％以内である場合）、ガラス組成の加水分解に対する耐性が向上している。
【００５１】
ここで、本明細書に記載のガラス容器は、熱処理後、各々がガラス容器の化学分解に対する耐性を向上させる、ガラス容器の永続的層均質性及び／又は永続的表面均質性を有していることが理解されるであろう。内容積に接するガラス容器表面の表面加水分解耐性が向上するように、永続的層均質性及び／又は永続的表面均質性は、ガラス容器の側壁部だけでなく、ガラス容器のヒール及び床部にも存在している。
【００５２】
前述の特性（即ち、内表面全体及び厚さを通した均質組成、並びに表面加水分解に対する耐性）を有するガラス容器は、本明細書に記載のように、ガラス容器を熱処理することによって得られる。具体的には、まず、ガラス容器の内表面から延びる永続的層異質性を有する（即ち、内表面層の組成が壁部の中点のガラスの組成と異なる）容器が形成される。当初、ガラス容器は、ガラス管、ガラスシート等のガラス素材を用意し、従来の成形技術を用いて、少なくともガラス容器の内表面が、永続的な異質性を有するガラス表面層を有するように、ガラス素材をガラス容器に成形することによって形成される。その後、本明細書に記載のように、熱処理によって、ガラス容器が、内表面全体及び壁部の厚さを通して均質な組成を有するように、無機堆積物を形成している種をガラスのバルク内に拡散させることによって、無機堆積物を含むガラス表面層が改質される。
【００５３】
本明細書に記載の実施形態において、ガラス容器は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ Ｇｌａｓｓｅｓ  ｉｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題する、ＡＳＴＭ規格Ｅ４３８−９２（２０１１）に基づく、タイプＩ、クラスＡ（タイプＩＡ）又はタイプＩ、クラスＢ（タイプＩＢ）ガラスの基準を満足するガラス組成から形成することができる。ホウケイ酸ガラスは、タイプＩ（Ａ又はＢ）の基準を満足し、日常的に医薬品のパッケージに使用されている。ホウケイ酸ガラスの例には、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｐｙｒｅｘ（登録商標）７７４０、７８００、 Ｗｈｅａｔｏｎ １８０、 ２００、及び４００、Ｓｃｈｏｔｔ  Ｄｕｒａｎ（登録商標）、Ｓｃｈｏｔｔ  Ｆｉｏｌａｘ（登録商標）、ＫＩＭＡＸ（登録商標）Ｎ−５１Ａ、Ｇｅｒｇｅｓｈｅｉｍｅｒ  ＧＸ−５１  Ｆｌｉｎｔ等が含まれるが、これに限定されるものではない。また、ガラス容器は、ＩＳＯ７２０に基づくＨＧＡ１又はＨＧＡ２耐性、ＤＩＮ１２１１６に基づくＳ１又はＳ２酸耐性、及び／又はＩＳＯ６９５に基づくＡ１又はＡ２塩基耐性を示すガラス組成から形成することもでき、これ等の各々は本明細書において、更に詳細に説明する。本明細書に記載の方法と組み合わせて使用することができる他のガラスには、米国特許第８，５５１，８９８号明細書及び米国特許第９，１４５，３２９号明細書に記載されているガラスがある。
【００５４】
本明細書に記載の一部の実施の形態において、ガラス容器が熱処理された後、イオン交換強化等によって、ガラス本体１０２が強化される。実施の形態において、ガラス本体１０２は、ガラスの表面において、約２５０ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上、更には約３５０ＭＰａ以上の圧縮応力を有することができる。実施の形態において、圧縮応力は、ガラスの表面において、約４００ＭＰａ以上、更には約４５０ＭＰａ以上とすることができる。一部の実施の形態において、圧縮応力は、ガラスの表面において、約５００ＭＰａ、更には５５０ＭＰａとすることができる。更に別の実施の形態において、圧縮応力は、ガラスの表面において、約６５０ＭＰａ、更には７５０ＭＰａとすることができる。ガラス本体１０２の圧縮応力は、一般に、少なくとも約１０μｍの層深さ（ＤＯＬ）まで延びる。一部の実施の形態において、ガラス本体１０２は、約２５μｍ、更には約５０μｍより大きい層深さを有することができる。一部の別の実施の形態において、層深さは、約７５μｍまで、更には約１００μｍまでとすることができる。イオン交換強化は、約３５０℃〜約６００℃の温度に維持された溶融塩浴において実施することができる。所望の圧縮応力を得るために、形成されたままの状態のガラス容器を、約３０時間、更には約２０時間、塩浴に浸漬することができる。実施の形態において、約１５時間未満、更には約１２時間未満、容器を浸漬することができる。別の実施の形態において、約１０時間未満、容器を浸漬することができる。例えば、１つの実施の形態において、ガラス組成の化学的耐久性を維持しながら、所望の層深さ及び圧縮応力を得るために、ガラス容器が、約４５０℃の１００％ＫＮＯ３塩浴に、約５時間〜約８時間浸漬される。
【００５５】
ガラス容器が形成されるガラス組成は、熱処理後に、ＩＳＯ７２０規格によって決定される、化学的耐久性及び分解に対する耐性がある。ＩＳＯ７２０規格は、蒸留水中における分解に対するガラスの耐性（即ち、ガラスの加水分解耐性）に関する評価基準である。ＩＳＯ７２０規格のプロトコルは、要約すれば、オートクレーブ条件（１２１℃、２気圧）下において、３０分間、１８ＭΩの水に接触配置した粉砕ガラス粒を利用する。次いで、希ＨＣｌを用いて、溶液を中性ｐＨに比色分析的に滴定する。次に、中性溶液に滴定するのに要するＨＣｌの量が、ガラスから抽出される等価のＮａ２Ｏに変換され、μｇ単位のガラスで報告され、値が小さいほど、耐久性が大きいことを示している。ＩＳＯ７２０規格は、個々のタイプに分かれている。タイプＨＧＡ１は、ガラス粒１グラム当たり、６２μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示し、タイプＨＧＡ２は、ガラス粒１グラム当たり、６２μｇを超え５２７μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示し、タイプＨＧＡ３は、ガラス粒１グラム当たり、５２７μｇを超え９３０μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示す。本明細書に記載のガラス容器は、熱処理後、ＩＳＯ７２０のタイプＨＧＡ１の加水分解耐性を有している。
【００５６】
ガラス容器が形成されるガラス組成は、熱処理後に、ＩＳＯ７１９規格によって決定される、化学的耐久性及び分解に対する耐性を有している。ＩＳＯ７１９規格は、蒸留水中における分解に対する、ガラスの耐性（即ち、ガラスの加水分解耐性）に関する評価基準である。ＩＳＯ７１９規格のプロトコルは、要約すれば、２気圧の圧力及び９８℃の温度で６０分間、１８ＭΩの水に接触配置した粉砕ガラス粒を利用する。次いで、希ＨＣｌを用いて、溶液を中性ｐＨに比色分析的に滴定する。次に、中性溶液に滴定するのに要するＨＣｌの量が、ガラスから抽出される等価のＮａ２Ｏに変換され、μｇ単位のガラスで報告され、値が小さいほど、耐久性がより大きいことを示している。ＩＳＯ７１９規格は、個々のタイプに分かれている。タイプＨＧＢ１は、ガラス粒１グラム当たり、３１μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示し、タイプＨＧＢ２は、ガラス粒１グラム当たり、３１μｇを超え６２μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示し、タイプＨＧＢ３は、ガラス粒１グラム当たり、６２μｇを超え２６４μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示し、タイプＨＧＢ４は、ガラス粒１グラム当たり、２６４μｇを超え６２０μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示し、タイプＨＧＢ５は、ガラス粒１グラム当たり、６２０μｇを超え１０８５μｇまでのＮａ２Ｏの抽出当量を示す。本明細書に記載のガラス容器は、加熱処理後、ＩＳＯ７１９のタイプＨＧＢ１の加水分解耐性を有している。
【００５７】
ＵＳＰ＜６６０＞試験及び／又は欧州薬局方３．２．１試験に関しては、本明細書に記載のガラス容器は、加熱処理後、タイプ１化学的耐久性を有している。前述のように、ＵＳＰ＜６６０＞試験及び欧州薬局方３．２．１試験は、ガラスの粉砕粒ではなく、完全なガラス容器に対して実施されるため、ＵＳＰ＜６６０＞試験及び欧州薬局方３．２．１試験を利用して、ガラス容器の内表面の化学的耐久性（及び表面加水分解耐性）を直接評価することができる。
【００５８】
ガラス容器が形成されるガラス組成は、熱処理後に、ＤＩＮ１２１１６規格によって決定される、化学的耐久性及び酸性溶液中における分解耐性も有している。ＤＩＮ１２１１６規格は、要約すれば、秤量した後、比例量の沸騰した６Ｍの塩酸に６時間接触配置した、既知の表面積を有する研磨したガラスサンプル（プレート、バイアル、容器等）を利用する。次に、サンプルを溶液から取り出し、乾燥させ、再度秤量する。酸性溶液に晒されている間に失われたガラスの質量は、サンプルの酸に対する耐久性の評価基準であり、数値が小さいほど、耐久性が高いことを示す。試験結果は、表面積当たりの半質量単位、具体的には、ｍｇ／ｄｍ２単位で報告される。ＤＩＮ１２１１６規格は、個々のクラスに分かれている。クラスＳ１は、０．７ｍｇ／ｄｍ２までの重量損失を示し、クラスＳ２は０．７ｍｇ／ｄｍ２〜１．５ｍｇ／ｄｍ２の重量損失を示し、クラスＳ３は１．５ｍｇ／ｄｍ２〜１５ｍｇ／ｄｍ２の重量損失を示し、クラスＳ４は１５ｍｇ／ｄｍ２を超える重量損失を示す。本明細書に記載のガラス容器は、熱処理後、ＤＩＮ１２１１６のクラスＳ２以上の酸耐性を有している。
【００５９】
ガラス容器が形成されるガラス組成は、熱処理後に、ＩＳＯ６９５規格によって決定される、化学的耐久性及び塩基性溶液中における分解耐性もある。ＩＳＯ６９５規格は、要約すれば、秤量後、沸騰した１ＭのＮａＯＨ＋０．５ＭのＮａ２ＣＯ３の溶液中に３時間置いた、研磨されたガラスサンプル（プレート、バイアル、容器等）を利用する。次にガラスサンプルを溶液から取り出し、乾燥させ、再度秤量する。塩基性溶液に晒されている間に失われたガラスの質量は、サンプルの塩基に対する耐久性の評価基準であり、数値が小さいほど、耐久性がより高いことを示す。ＤＩＮ１２１１６規格と同様に、表面積当たりの質量単位、具体的には、ｍｇ／ｄｍ２単位で報告される。ＩＳＯ６９５規格は個々のクラスに分かれている。クラスＡ１は、７５ｍｇ／ｄｍ２までの重量損失を示し、クラスＡ２は７５ｍｇ／ｄｍ２〜１７５ｍｇ／ｄｍ２までの重量損失を示し、クラスＡ３は１７５ｍｇ／ｄｍ２を超える重量損失を示す。本明細書に記載のガラス容器は、熱処理後、ＩＳＯ６９５のクラスＡ２以上の塩基耐性を有している。
【００６０】
ＩＳＯ６９５、ＩＳＯ７１９、ＩＳＯ７２０又はＤＩＮ１２１１６による前述の分類を参照すると、特定の分類「以上」を有するガラス組成又はガラス物品は、ガラス組成の性能が、特定の分類と同等又はそれより良好であることを意味することが理解されるであろう。例えば、ＩＳＯ６９５の「クラスＡ２」以上の塩基耐性を有するガラス物品は、ＩＳＯ６９５のクラスＡ２又はクラスＡ１のいずれかの分類を有することができる。
【実施例】
【００６１】
本明細書に記載のガラス容器を処理して、表面加水分解耐性を向上させる方法は、以下の実施例によって更に明らかになるであろう。
【００６２】
実施例１
ガラスのアニーリング温度より高い温度で熱処理された、ガラス容器の表面加水分解耐性の向上に対する時間及び温度の影響を評価するために、５セットの同等のガラス容器を含む、第１のガラス容器グループを様々な条件（即ち、時間及び温度）で熱処理し、各熱処理条件について、処理後加水分解滴定値を測定した。ガラス容器は、コーニングコード２３４５アルカリアルミノシリケートガラスから形成し、３ｍＬの公称体積及び約４．９ｍＬの満杯容量を有していた。バイアルは、ターレット式変換装置上のガラス管から製造した。バイアルは、初期アニーリングステップを省略した、形成されたままの状態で使用した。形成されたままの状態の（未使用かつ未充填の）新しいガラス容器に対し、熱処理を実施した。
【００６３】
５セットの同等のガラス容器を含む、第２のガラス容器グループも様々な条件（即ち、時間及び温度）で熱処理し、各熱処理条件について、処理後加水分解滴定値を測定した。ガラス容器の第２のグループは、タイプＩＢ（ＡＳＴＭ定義）の同じ寸法（公称３ｍＬ、〜４．９ｍＬ満杯容量）の５１膨張ホウケイ酸ガラスから形成した。バイアルは、同じ変換装置上のガラス管から製造した。第２のグループのバイアルは、ガラスの粘度に見合うわずかに低い温度で製造した。ここでも、初期アニーリングステップを省略したそのままの状態で使用した。そのままの状態の（未使用かつ未充填の）新しいガラス容器に対し、熱処理を実施した。
【００６４】
ガラス容器の第１及び第２のグループの熱処理は、ガラス容器をキルン内部に配置して、ガラス容器を所望の温度に加熱することによって実施した。ガラス容器の５セットの各々を、それぞれがガラス容器のアニーリング温度より少なくとも２０℃高い、６００℃〜８００℃の範囲の異なる処理温度（即ち、６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃、及び８００℃）で熱処理した。各々のセットのそれぞれのガラス容器を、０．５時間〜４時間の範囲の異なる処理時間（即ち、０．５時間、１時間、２時間、及び４時間）熱処理した。熱処理に続いて、ガラス容器をアニールした。その後、本明細書に記載のＵＳＰ＜６６０＞の「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｓｔ」に従って、それぞれのガラス容器の各処理温度／処理時間における加水分解滴定値を測定した。処理時間を関数して、各々のセットの各々のガラス容器の加水分解滴定値をプロットしたものを図７に示す。
【００６５】
図７は、熱処理時間を関数として、第１のグループのガラス容器の加水分解滴定値をグラフ表示したものである。データは、概して、ガラスに熱エネルギーを与えると、可溶性の種がガラスの厚さに拡散し、ガラス容器の内表面から離れるのが促進され、それによって、かかる種がガラスから浸出して、ガラス容器の内表面の表面加水分解耐性を低下させる傾向を減少させることを示している。具体的には、データは、所与の処理温度において、処理時間が長いほど、低い加水分解滴定値（より良好な表面加水分解耐性に対応）が得られることを示している。このことは、所与の処理温度に対し、処理時間が長いほど、ガラスの内表面上の可溶性種の濃度が大きく低下することを示している。また、データは、所与の処理時間に対し、処理温度が高いほど、低い加水分解滴定値（より良好な表面加水分解耐性に対応）が得られることを示している。このことは、所与の処理時間に対し、処理温度が高いほど、ガラスの内表面上の可溶性種の濃度が大きく低下することを示している。全体として、データは、処理時間及び処理温度の両方を増加させることによって、表面加水分解耐性を最大にすることができることを示している。
【００６６】
図９は、熱処理時間を関数として、第２のグループのガラス容器の加水分解滴定値をグラフで表示したものである。熱処理に対する、ガラス容器の第２のグループ（即ち、ホウケイ酸ガラス）の応答は、第１のグループ（即ち、アルカリアルミノシリケートガラス容器）と異なっている。具体的には、図９は、加水分解滴定値の短期間の初期増加を示し、ホウケイ酸ガラスの化学的耐久性が、少なくとも初めのうちは、実際に低下することを示している。その後、一定の閾値時間（閾値は処理温度の増加に従って減少する）を超えると、異質性がガラスの表面内部に拡散し反応することによって、均質な表面を生成するにつれて加水分解滴定値が減少し、ガラス容器の化学的耐久性が向上する。このデータに基づき、現在、より高い熱処理温度及び／又はより長い熱処理時間が、ガラスの化学的耐久性を向上させることが判明している。
【００６７】
実施例２
標準的なアニーリング処理が、バイアル内部の無機表面堆積物に及ぼす影響を説明するために、前述の実施例１に関連して説明した、タイプＩＢ（ＡＳＴＭ定義）の５１膨張ホウケイ酸ガラスから形成した、ガラス容器の３つの異なる位置において、Ｄ−ＳＩＭＳ測定を実施した。Ｄ−ＳＩＭＳ測定の前に、ガラス容器をアニーリング温度（５６０℃）で０．２５時間アニールした。
【００６８】
以下の図８は、バイアルのヒール領域にホウ素の反応フロント取り込みを行ったアニール（熱処理なし）したバイアルのＤ−ＳＩＭＳ測定結果を示す。プロットは、バイアルの内表面からの深さ（ナノメートルの深さ）を関数とする、酸化ホウ素のモル濃度を示す。３つの異なるプロファイルが示され、（Ａ）は、表面外側１０ｎｍにおけるホウ素の微量濃縮を示す、ヒール上方の側壁組成プロファイル、（Ｂ）はバルク組成濃度に達する前の基部表面から下方に数マイクロメートル延びる、実質的なホウ素枯渇を示す、基部又は底部組成のプロファイル、及び（Ｃ）は顕著なホウ素濃縮及び堆積物のガラス網への階段状の反応フロントを示すヒール組成のプロファイルである。このデータは、無機堆積物を残りの組成中に拡散させるためには、従来のアニーリング処理は不十分であることも示している。
【００６９】
前述に基づき、本明細書に記載の方法を用いて、ガラス容器の表面加水分解耐性を向上させ、ガラス容器が加水分解の影響を受け難くすることができることが理解されるであろう。理論に束縛されることを望むものではないが、このようなガラス容器を使用して、例えば、非経口医薬品のような溶液を含む場合、表面加水分解耐性の向上によって、そこに含まれる非経口医薬品の分解を低減又は緩和し、場合により、医薬品の貯蔵寿命を延ばすことができる。
【００７０】
本明細書において、ガラス容器について具体的に説明したが、本明細書に記載の方法は、プレート、ロッド、管等を含む、様々な形状及び形状因子を有する、ガラス物品の表面加水分解耐性の向上にも有効であることが理解されるであろう。
【００７１】
特許請求した主題の精神及び範囲を逸脱せずに、本明細書に記載の実施の形態に対し、様々な改良及び変形が可能であることは、同業者には明らかであろう。従って、本明細書に記載の様々な実施の形態に対する改良及び変形が、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲に属することを条件に、本明細書は、かかる改良及び変形を含むことを意図するものである。
【００７２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７３】
実施形態１
ガラス物品の加水分解耐性を向上させる方法であって、
処理前加水分解滴定値を有するガラス物品を用意するステップと、
前記ガラス物品を、前記ガラス物品の歪み温度より２００℃低い温度より高い処理温度で、約０．２５時間以上の処理時間にわたり熱処理し、前記ガラス物品を熱処理した後に、前記ガラス物品が、前記処理前加水分解滴定値より低い、処理後加水分解滴定値を有するようにするステップと、
を備えた方法。
【００７４】
実施形態２
前記熱処理の前に、前記ガラス物品の表面が、前記ガラス物品の厚さの中点に対し、永続的な層異質性を有するガラス表面層を有し、前記ガラス表面層の各々の構成成分の層濃度の極値が、前記熱処理の前の前記中点における、同じ構成成分の濃度の約８０％より低いか、又は約１２０％より高く、
前記熱処理の後に、前記ガラス表面層の各々の構成成分の前記層濃度の極値が、前記熱処理の後の前記中点の同じ構成成分の濃度の約８０％以上、又は約１２０％以下である、
実施形態１記載の方法。
【００７５】
実施形態３
前記熱処理の後に、前記ガラス表面層の各々の構成成分の層濃度の極値が、前記熱処理の後の前記中点における、同じ構成成分の濃度の９２％以上、又は約１０８％以下である、実施形態２記載の方法。
【００７６】
実施形態４
前記ガラス物品の表面が、前記ガラス物品の前記表面にわたり、前記ガラス物品の前記表面から、深さ約１０ｎｍ〜約５０ｎｍに延びる表面領域を有し、
前記ガラス物品の前記表面上の離散点に関し、前記熱処理の後に、前記離散点における、前記表面領域の前記ガラス物品の各々の構成成分の表面濃度の極値が、前記ガラス物品の前記表面上の任意の第２の離散点における、前記表面領域の同じ構成成分の約７０％以上、約１３０％以下である、
実施形態１記載の方法。
【００７７】
実施形態５
前記処理温度が、前記ガラス物品のアニーリング温度より少なくとも２０℃高い、実施形態１記載の方法。
【００７８】
実施形態６
前記処理温度が、前記ガラス物品の軟化点より低い、実施形態１記載の方法。
【００７９】
実施形態７
前記処理時間が、約１時間以上である、実施形態１記載の方法。
【００８０】
実施形態８
前記ガラス物品が、アルカリアルミノシリケートガラスから形成されて成る、実施形態１記載の方法。
【００８１】
実施形態９
前記ガラス物品が、ホウケイ酸ガラスから形成されて成る、実施形態１記載の方法。
【００８２】
実施形態１０
前記ガラス物品が、ＡＳＴＭ規格Ｅ４３８−９２による、タイプＩ、クラスＡ又はタイプＩ、クラスＢのガラスから形成されて成る、実施形態１記載の方法。
【００８３】
実施形態１１
前記ガラス物品が、前記熱処理の後に、ＵＳＰ＜６６０＞に基づくタイプＩの加水分解耐性を有する、実施形態１記載の方法。
【００８４】
実施形態１２
前記処理温度が、前記ガラス物品のアニール温度以下である、実施形態１記載の方法。
【００８５】
実施形態１３
ガラス物品の加水分解耐性を向上させる方法であって、
ガラス物品であって、該ガラス物品の厚さの中点の組成と異なる組成を有するガラス表面層を有する少なくとも1つの表面を備え、該少なくとも1つの表面が、処理前加水分解滴定値を有するガラス物品を用意するステップと、
前記ガラス表面層から前記ガラス物品の前記厚さに種を拡散させて、前記ガラス表面層を前記ガラス物品の前記厚さの中点に対して均質化し、前記拡散の後に、前記ガラス物品の前記少なくとも1つの表面が、前記処理前加水分解滴定値より低い、処理後加水分解滴定値を有するようにするステップと、
を備えた方法。
【００８６】
実施形態１４
前記ガラス表面層の種を拡散させることが、前記カラス物品を熱処理することを含む、実施形態１３記載の方法。
【００８７】
実施形態１５
前記ガラス物品が、該ガラス物品のアニーリング温度より高く、前記ガラス物品の軟化点より低い温度で熱処理される、実施形態１４記載の方法。
【００８８】
実施形態１６
前記ガラス物品が、少なくとも０．２５時間熱処理される、実施形態１４記載の方法。
【００８９】
実施形態１７
前記ガラス物品が、少なくとも１時間熱処理される、実施形態１４記載の方法。
【００９０】
実施形態１８
前記種の拡散の前に、前記ガラス表面層が、前記ガラス物品の厚さの中点に対し永続的な層異質性を有し、前記ガラス表面層の各々の構成成分の層濃度の極値が、前記中点における同じ構成成分のバルク濃度の約８０％より低いか、又は約１２０％より高く、
前記種の拡散の後に、前記ガラス表面層の各々の構成成分の前記層濃度の極値が、前記中点の同じ構成成分の濃度の約８０％以上、又は約１２０％以下である、
実施形態１３記載の方法。
【００９１】
実施形態１９
前記種の拡散の後に、前記ガラス表面層の各々の構成成分の前記層濃度の極値が、前記中点の同じ構成成分の濃度の９２％以上、又は約１０８％以下である、実施形態１８記載の方法。
【００９２】
実施形態２０
前記ガラス物品の前記少なくとも1つの表面が、前記ガラス物品の前記少なくとも1つの表面にわたり、前記ガラス物品の前記少なくとも1つの表面から、深さ約１０ｎｍ〜約５０ｎｍに延びる表面領域を有し、
前記ガラス物品の前記少なくとも1つの表面上の離散点に関し、前記種の拡散の後に、前記離散点における、前記表面領域の前記ガラス物品の各々の構成成分の表面濃度の極値が、前記ガラス物品の前記少なくとも1つの表面上の任意の第２の離散点における、前記表面領域の同じ構成成分の約７０％以上、約１３０％以下である、
実施形態１３記載の方法。
【００９３】
実施形態２１
実施形態１の方法によって製造された医薬品容器。
【００９４】
実施形態２２
実施形態１３の方法によって製造された医薬品容器。
【符号の説明】
【００９５】
５０    ガラス管
５２    内表面
８０    無機堆積物
１００  ガラス容器
１０２  ガラス本体
１０４  内表面
１０５  ガラス表面層
１０６  外表面
１０８  内容積
１１０  壁部
１１２  床部
１１４  ヒール部
１３０  表面領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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