JP2002526273A - 表面マイクロマシニングしたマイクロニードル - Google Patents

表面マイクロマシニングしたマイクロニードル

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microneedles
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microneedle array
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フレイジャー エイ ブルーノ
ディー ブレイズル ジョン
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ザ ユニヴァーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデーション
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/02—Tubes; Rings; Hollow bodies

Abstract

(57)【要約】 マイクロマシニング（微細加工）したマイクロニードル（３２）の表面は、単独のニードル（３２）、又は二次元的又は三次元的なマイクロニードルアレイ（３０）として形成する。マイクロニードル（３２）はマイクロニードル（３２）を取り付け状態に維持することができる、又は後で取り外すことができるサブストレート（１２）上に形成する。二次元的又は三次元的マイクロニードルアレイ（３０）は、マイクロニードルアレイ（３０）内で圧力均衡及び流体流のバランスをとることができる交差接続した流れチャンネル（３６）を設けることができる。各マイクロニードル（３２）にはマイクロチャンネル（３６）が貫通し、マイクロニードル（３２）の基端部における少なくとも１個の入口ポート（３７）と反対側の末端部における少なくとも１個の出口ポート（３９）との間を連通するマイクロチャンネル（３６）を貫通させて設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の背景］ １．発明の分野 本発明は、流体を注入及び吸引するためのマイクロニードルに関するものであ
る。特に、本発明は、容易にマイクロマシニングで製造でき、シリンジに容易に
取り付けることができ、また機械的な耐久性のあるマイクロニードルアレイ又は
単独マイクロニードルに関するものである。 ２．関連技術 広範囲な工学的分野でマイクロ（微細）器具に対する関心が急速に広がってき
ている。特に急速に発展している一つの分野として生体医療器具があり、この分
野には微細な生化学分析装置、生理学装置、及び薬剤投与装置を開発するのに大
きな努力が払われている。種々の製造技術を使用してこれらマイクロ装置を製造
しており、このうちの多くはマイクロマシニングとして知られている技術カテゴ
リに分類されている。マイクロマシニング技術に対する生体医療用途の数も急速
に増大している。マイクロマシニング技術は比較的新しいので、増大する製造技
術及び重要な用途における開発が依然として取り組まれている。
【０００２】 バイオテクノロジー及び医薬の多くの分野で、正確な位置への注入、又は少量
の流体注入という微細規模で流体を注入する必要性がある。組織にダメージを与
えることなく少量の注入を行い、また患者に不快感や痛みを与えることが少ない
方法で注入できることは有利なことである。マイクロニードル及びマイクロニー
ドルアレイはこれらの課題を達成することができる。現在入手しうる最小の中空
ニードルの幾つかは内径が２００μｍ程度である。従来のマイクロサイズ（ミク
ロンオーダーの寸法、ただし、１ミクロン＝１μｍ＝１０-6ｍとする）ニードル
は例えば、ジナヴェン氏等の米国特許第５，４５７，０４１号、及びリン氏等の
米国特許第５，５９１，１３９号に記載のようにして製造されている。
【０００３】 幾つかの用途では、少量の流体を突入することが望ましい場合がある。しかし
、他の状況では多量の流体を注入することが必要になることがある。従来の装置
の多くは、正確な部位に多量の流体を移送する能力を持たない。この問題を解決
するのに使用される方法の一つとしては、上述の米国特許第５，４５７，０４１
号に記載のようにニードルアレイを製造することがある。このジナヴェン氏等の
特許は約２０×２０のマイクロニードルのアレイについて記載しており、ニード
ルの長さを１０〜２５ミクロンとし、ニードル間の間隔を約５〜２０ミクロンと
している。
【０００４】 従来のマイクロニードルにおける問題は機械的耐久性が比較的低い点である。
このことは、主にこのようなマイクロニードルがエッチング加工したシリコン又
は化学蒸着ポリシリコンから形成してあるためであり、これらは両方とも脆く、
壊れ易いという傾向がある。
【０００５】 従って、精密な量の流体を特定部位に組織に与えるダメージが少なく注入する
ことができ、また従来のマイクロニードル装置の欠点を解決する耐久性のある装
置を開発することに大きな関心が寄せられている。
【０００６】 ［発明の開示及び目的］ 本発明の主な目的は、組織に与えるダメージを少なくして比較的多量の流体を
移送することができ、標準のシリンジに容易に取り付けることができるマイクロ
ニードルアレイを得るにある。
【０００７】 本発明の他の目的は、標準のマイクロマシニング処理で容易かつ経済的に製造
することができるマイクロニードルアレイ又は単独マイクロニードルを得るにあ
る。
【０００８】 本発明の更に他の目的は、機械的耐久性が高いマイクロニードルアレイ又は単
独のマイクロニードルを得るにある。
【０００９】 上述の目的を達成するため、本発明によれば、表面をマシニングしたマイクロ
ニードルは単独ニードルとして、又は二次元若しくは三次元マイクロニードルア
レイとして形成する。マイクロニードルは、マイクロニードルを取付状態に維持
することができる、又は後で除去することができるサブストレート上に製造する
。二次元又は三次元のマイクロニードルアレイは、圧力均衡、及びマイクロニー
ドルアレイにおける流体の流れのバランスをとることができる交差接続流れチャ
ンネルを設けることができる。更に、複数個の機械的支持部材をアレイに一体に
形成し、安定性を確保し、またマイクロニードルの刺入深さを制御できるように
する。
【００１０】 本発明の一つの実施例においては、マイクロアレイ装置は、ほぼ平面状の表面
を有するサブストレートと、このサブストレートの平面状表面上に設けた中空の
非シリコン製の複数個のマイクロニードルとを有する。各マイクロニードルは、
マイクロニードルの基端部における少なくとも１個の入口ポートと反対側のサブ
ストレートの端縁を越えて突出する末端部における少なくとも１個の出口ポート
との間を連通させる貫通したマイクロチャンネルを有する。
【００１１】 本発明によるマイクロニードルを製造する方法は、ほぼ平面状の表面を有する
サブストレートを準備し、平面状の表面上に金属材料を堆積して、１個又はそれ
以上のマイクロニードルのための１個又はそれ以上の底壁を形成する。底壁の頂
面にはフォトレジスト層を、各マイクロニードルのマイクロチャンネルの選択し
た内部高さに対応する高さとなるよう被覆する。次に、金属材料を、底壁上及び
フォトレジスト層の周りに堆積して側壁及び頂壁を形成する。この後、フォトレ
ジスト層をマイクロチャンネルから除去し、マイクロニードルを形成する。マイ
クロニードルはサブストレートから釈放することができ、所要に応じてサブスト
レートとは無関係に使用する。
【００１２】 マイクロニードル装置の製造方法には、ｐ＋エッチング止め薄膜技術、水酸化
カリウムにおけるシリコンの異方性エッチング、犠牲厚肉フォトレジストマイク
ロ成形技術、及びマイクロ電気堆積技術が含まれる。
【００１３】 これら及び他の本発明の目的及び特徴は以下の説明からより一層明確になるで
あろうし、以下に述べる本発明の実施によって学び取れるであろう。
【００１４】 本発明の上述の及び他の利点及び目的を得る方法をより完全に理解するため、
簡単に説明した上述の実施例のより詳しい説明を添付図面で示した特別な実施例
につき説明する。これら図面は単に本発明の代表的な実施例であるに過ぎず、発
明の範囲を限定するものと考えるべきではないことを認識した上で、添付図面を
使用して付加的な特定事項とともに本発明を詳細に説明する。
【００１５】 ［発明の詳細な説明］ 本発明は、機械的な耐久性を示す微細加工（マイクロマシニング）したマイク
ロニードルのアレイ及び単独のマイクロニードルを意図している。マイクロニー
ドルは、精密に制御した量の流体を注入することができ、また標準のマイクロマ
シニング方法により容易にかつ経済的に製造することができる。
【００１６】 図面を参照して説明すると（図面において同一の構成部分には同一の符号を付
して示す）、図面は単に本発明を理解するに必要な構造のみを示す。従来技術で
既知の他の構造は図面を分かり易くするため含めなかった。
【００１７】 本発明の一つの実施例によるマイクロマシニングしたニードルアレイ１０を図
１に線図的に示す。ニードルアレイ１０はほぼ平面的な上面１４を有するサブス
トレート１２上に二次元的構造として形成する。サブストレート１２はシリコン
のような半導体材料により構成すると好適であるが、ガラス、金属、セラミック
、プラスチック、及び複合材料又はこれらの組み合わせのような他の材料も使用
することができる。
【００１８】 流体的に相互接続した複数個の中空マイクロニードル１６はサブストレート１
２の上面１４上に形成する。マイクロニードル１６の各々は、マイクロチャンネ
ルを画定する底壁、２個の対向側壁、及び頂壁を有する。この構成により、ほぼ
矩形の横断面輪郭を有するマイクロチャンネルを生ずる。各底壁の一部はサブス
トレート１２の上面１４上に形成する。各マイクロニードルは、入口孔（シャフ
ト）に１個又はそれ以上の入口ポートを有し、マイクロチャンネルを含んで各マ
イクロニードルの一部はサブストレート１２の上面１４の端縁を越えて突出し、
チャンネル開口２０を有するニードルチップ１８で終端する片持ち部分を有する
。マイクロニードル１６はサブストレート１２上に互いにほぼ平行に配列させる
と好適である。
【００１９】 マイクロニードル１６におけるマイクロチャンネルは、約１００μｍ以下、好
適には、約０μｍ〜約５０μｍの範囲の値の側壁間距離を有する寸法とすると好
適である。側壁間の距離がゼロであるとき、マイクロニードル１６は複数個のマ
イクロチャンネルを有する１個のマルチルーメンマイクロニードルを効率よく形
成することができる。マイクロチャンネルの頂壁と底壁との間の高さは約１００
μｍ以下、好適には、約２μｍ〜約５０μｍの範囲の値の寸法とすると好適であ
る。各マイクロニードルの長さは約０．０５μｍ〜約５ｍｍの範囲の寸法とし、
また各マイクロニードルの幅は約０．０５μｍ〜約１ｍｍの範囲の寸法とするこ
とができる。個別のマイクロニードル間の中心間距離は約５０μｍ〜約２００μ
ｍの範囲の寸法とすることができる。マイクロニードルは約１．５ｃｃ／ｓｅｃ
にも達する流速に耐えることもできる。
【００２０】 サブストレートから突出するマイクロニードルの長さは、流体分配／抽出のた
めに、約５０μｍ以下の値から数ミリメートルの値の範囲で変化させることがで
きる。例えば、各マイクロニードルの末端はサブストレートの端縁から約１０μ
ｍ〜約１００ｍｍの範囲の距離突出させることができる。個別のニードルのマイ
クロチャンネルの内法断面寸法は約１０μｍ〜約１ｍｍの範囲の幅、約２μｍ〜
約５０μｍの範囲の高さにすることができる。従って、各マイクロニードルのマ
イクロチャンネルの断面積は約２５μｍ2 〜５０００μｍ2 の範囲の大きさとな
る。
【００２１】 マイクロニードル１６間でニードル相互を接続するチャンネル部材２２もサブ
ストレート１２の上面１４上に形成する。接続チャンネル部材２２は、接続マイ
クロチャンネルを画定する底壁、２個の側壁、及び頂壁を有し、各マイクロニー
ドル１６のマイクロチャンネル間を流体連通する。接続チャンネル部材２２によ
りマイクロニードル１６間の流体の流れの圧力均衡及び圧力バランスをとること
もできる。
【００２２】 １対の構造的支持部材２４を接続チャンネル部材２２の両側でサブストレート
１２の上面１４に形成する。構造的支持部材２４は機械的にマイクロニードル１
６を相互連結し、ニードルアレイ１０に剛性及び強度を与える。
【００２３】 マイクロニードル１６、接続チャンネル部材２２、及び支持部材２４は種々の
金属材料、例えば、ニッケル、銅、金、パラジウム、チタン、クロム、又はこれ
らの合金若しくは組み合わせ等、並びにプラスチック、セラミック、ガラス、カ
ーボンブラック、これらの複合材料若しくは組み合わせ等から形成することがで
きる。マイクロニードルは単独の流体導入装置又は複数個の流体導入装置に流体
連通させることができる。
【００２４】 本発明の他の実施例のマイクロマシニング（微細加工）したニードルアレイ３
０を図２の（Ａ）に示す。ニードルアレイ３０は二次元構造であり、サブストレ
ートをアレイから取り外している点を除いて、ニードルアレイ１０に類似の構成
部材を有する。従って、ニードルアレイ３０は複数個のマイクロニードル３２を
有し、内部には上述のニードルアレイ１０で説明した寸法のマイクロチャンネル
を設ける。マイクロニードル３２の各々は、チャンネル開口３４を有するニード
ルチップ３３で終端する。接続マイクロチャンネルを有するニードル接続チャン
ネル部材３６は、各マイクロニードル３２のマイクロチャンネル間を流体的に相
互接続する。１対の構造的支持部材３８を接続チャンネル部材３６の両側に形成
し、マイクロニードル３２を相互連結する。１個又はそれ以上の入口ポート３７
及び出口ポート３９を随意にマイクロニードル３２に形成し、流入及び流出する
流体量を増大するようにすることができる。入口ポート３７及び出口ポート３９
は、マイクロニードル３２の底壁、側壁、及び頂壁のうちの１個又はそれ以上に
おいて、エッチング等の普通の製造プロセスで形成することができる。
【００２５】 本発明の更に他の実施例によるマイクロマシニングしたニードルアレイ３１を
図２の（Ｂ）に示す。ニードルアレイ３１は二次元的構造であり、ニードルアレ
イ３１が接続チャンネル部材を持たない点を除いて、ニードルアレイ３０に類似
の構成部材を有する。従って、ニードルアレイ３０は、内部にマイクロチャンネ
ルを有する複数個のマイクロニードル３２を有し、マイクロチャンネルはニード
ルアレイ１０につき説明した寸法を有するものとする。マイクロニードル３２の
各々は、チャンネル開口３４を有するニードルチップ３３で終端する。１対の構
造的支持部材３８によりマイクロニードル３２を相互連結する。１個又はそれ以
上の入口ポート３７及び出口ポート３９は随意にマイクロニードル３２に形成し
、流入及び流出する流体量を増大することができる。
【００２６】 図３は標準のマイクロマシニング技術で製造することができる本発明のまた更
に他の実施例の単独の中空マイクロニードル４０を線図的に示す。マイクロニー
ドル４０はマイクロチャンネル４２を内部に形成する底壁、２個の側壁、及び頂
壁を有する。マイクロチャンネル４２は流体を流入するためのフランジ付きの入
口端部４４に連通する。フランジ付き入口端部４４は単独又は複数個の流体入口
ポートを有することができ、マイクロニードル４０の構造的支持体として作用す
る。フランジ付き入口端部４４は刺入深さを制御することができ、また刺入する
表面にマイクロニードル４０を機械的に固定するのに使用することができる。マ
イクロニードル４０は入口端部４４とは反対側の端部のニードルチップ４６で終
端する。入口端部４４とニードルチップ４６との間でマイクロニードル４０に１
個又はそれ以上の出口ポート４８を形成する。出口ポート４８は、マイクロニー
ドル４０の底壁、側壁、及び頂壁のうちの一つ又はそれ以上の壁にエッチングの
ような普通の製造技術で形成することができる。マイクロニードル４０は種々の
材料、例えば、ニッケル、銅、金、パラジウム、チタン、クロム、これら合金等
、並びに他の材料例えば、プラスチック、セラミック、ガラス、カーボンブラッ
ク、これらの複合材料等で形成することができる。マイクロニードル４０は、図
１のアレイのために示したサブストレート上に形成することができ、又は図２の
（Ａ）のアレイで示したようにサブストレートから取り外すことができる。
【００２７】 本発明による二次元的ニードルアレイを製造する方法を図４の（Ａ）〜（Ｆ）
に線図的に示す。図４の（Ａ）に示すように、ほぼ平面的な表面１４を有するサ
ブストレート１２を、両面を光沢仕上げしたシリコンウェハのように設ける。ウ
ェハは約１μｍ〜約７００μｍの範囲の厚さとし、好適には、約１５０μｍの厚
さとする。ウェハの一方の側面には、高温拡散技術を使用してボロンを大量にド
ープして３〜５μｍの厚さのｐ＋層を形成する。次に窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）をウ
ェハの両面にプラズマエンハンスド化学蒸着技術（ＰＥＣＶＤ）を使用して堆積
させる。ウェハの非ドープ側の窒化珪素にマスクのようなフォトレジストを使用
してパターンエッチングし、次に等方性エッチング（例えば、ＣＦ4 プラズマ）
を使用して露出した窒化珪素をエッチングし、マイクロニードルを形成すべき領
域を画成する。窒化珪素層をパターン形成した後、露出したシリコンを水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）溶液を使用して異方性エッチングする。ｐ＋ボロン層はエッチ
ング止め層として作用し、この結果図４の（Ａ）に示すように薄い犠牲薄膜５２
を生ずる。この犠牲薄膜５２は以下に順次説明するようにマイクロニードルを形
成する表面を有する。
【００２８】 次に、接着層及び電気めっき種層の金属系を絶縁窒化珪素フィルム上に堆積さ
せる（例えば、電子ビーム蒸発により）。接着層及び種層は、チタン、クロム、
銅、又はこれらの組み合わせにより構成するのが代表的であるが、これに限定す
るものではない。次に、適当な寸法のマスク及び標準の写真石版（フォトリソグ
ラフィ）技術を使用してこの金属多重層にパターンを形成する。次に、電気めっ
きにより、図４の（Ｂ）に示すように、マイクロニードルのための１個又はそれ
以上の底壁５４（例えば、約２０μｍの厚さ）を形成する。パラジウムがこの底
壁として好ましい金属である。即ち、パラジウムは機械的強度及び耐久性が高く
、耐腐食性があり、生体医学用途での使用に対して生体適合性を有し、しかも精
密寸法に容易に電気めっきできるためである。この規準に適合する他の材料、例
えば、銅、ニッケル、金等も使用することができる。電気めっきを行なうとき、
めっき浴の化学的特性及び電気めっき条件（例えば、電気めっき浴に印加する電
流及び印加時間）は最適結果を生ずるように精密に制御する。底壁５４の代表的
な寸法は約１０〜２０μｍの厚さ、及び５０μｍの幅である。
【００２９】 底壁５４を形成した後、市販のフォトレジストを厚く堆積させ（例えば、約２
０μｍの厚さ）、また紫外線露光及びアルカリ現像液を使用してパターンを形成
し、図４の（Ｃ）に示すように犠牲層５６を形成する。次に、金のような金属種
層をこのフォトレジスト犠牲層５６上にスパッタ堆積させる（例えば、約８００
Å（８００オングストローム）の厚さ）。金属種層は、この後の金属電気めっき
のための電気的接点として作用する。
【００３０】 次に、金属層を犠牲層５６に電気めっきし（例えば、約２０μｍの厚さ）、図
４の（Ｄ）に示す各マイクロニードルの複数個の側壁５８及び頂壁６０を形成す
る。この後、露出した金属種層を湿式エッチング技術を使用して除去し、下側の
フォトレジストを露出させる。一旦金属種層をエッチングした後は、ウェハをア
セトン浴に漬けて厚いフォトレジスト層をマイクロニードル構体の内側から除去
し、これにより図４の（Ｅ）に示すように複数個の中空マイクロニードル１６を
形成することができる。
【００３１】 最終的な処理ステップにおいて、犠牲薄膜５２を、例えば、ＳＦ6 プラズマ内
でのリアクティブ（活性）イオンエッチングのような等方性エッチング技術によ
って除去する。このようにして、マイクロニードルの端部は犠牲薄膜５２から釈
放され、図４の（Ｆ）に示すように、また図１の実施例に示すように、サブスト
レート１２から外方に突出して自由に懸垂される。
【００３２】 更に、ニードルアレイは、所要に応じて、図２の（Ａ）の実施例に示すように
、サブストレート１２上での表面形成の後、サブストレート１２から釈放するこ
とができる。この方法は、犠牲薄膜形成又はＫＯＨエッチングは必要としない。
その代わり、ニードルアレイは、ニードル構体の下側から種金属の湿式エッチン
グを使用して釈放する。例えば、種金属が銅である場合、このことは、硫酸第二
銅で飽和した水酸化アンモニウムの選択的エッチングによって行なうことができ
る。
【００３３】 マイクロ電鋳プロセスによって形成した支持部材及びニードル壁は構造的な一
体性が向上する。更に、ニードル接続チャンネルは、通路間の流体の流れに対す
る再分配ポイントを形成することによって制限されるニードル通路の作用を減少
する。
【００３４】 ２個から数百個にも達するマイクロニードルのアレイは、上述の方法によりミ
リメートルのオーダーの寸法のパッケージに容易かつ経済的に製造することがで
きる。図３に示すように、単独のマイクロニードルも、上述の手順で製造するこ
とができる。更に、マイクロニードルのチップにおいて流体出口を設ける代わり
に、多量の流体移送が必要であれば、マイクロニードルの側壁、頂壁及び／又は
底壁にエッチングで形成することができる。
【００３５】 代案として、上述の製造方法は、サブストレート１２上に底壁５４間の間隔を
ゼロにして底壁５４を形成し、上述の残りのステップを実施することによりマル
チルーメンのマイクロニードルを形成するのに使用することができる。この方法
で形成した複数個のマイクロチャンネル２８を有するマルチルーメンのニードル
２６を図４の（Ｇ）に示す。
【００３６】 本発明のマイクロニードル及びアレイのすべては、内面を生体適合性のある材
料、例えば、窒化珪素、金、プラスチック等により、当業者には既知の普通のコ
ーティング処理方法でコーティングすることができる。
【００３７】 図５の（Ａ）、（Ｂ）には、二次元のニードルアレイを組み合わせて三次元の
ニードルアレイ装置にする方法を示す。図５の（Ａ）に示す方法では、図２の（
Ａ）に示すアレイのようにサブストレートから釈放した二次元ニードルアレイ７
０を複数個用意する。複数個の金属スペーサ７２を介在させて積み重ね状態にス
タックとして配置し、スタックにおける順次の２個のマイクロニードルアレイ間
の間隔を確保する。このニードルアレイのスタック配置にフラッシュ電気めっき
処理を施し、ニードルアレイ７０を金属スペーサ７２とともに一体の三次元ニー
ドルアレイ装置７４として組み合わせる。このニードルアレイ装置７４を機械加
工したアクリル製インターフェースのようなインターフェース構体７６内に配置
し、シリンジのような液体を注入する分注手段に接続することができるようにす
る。
【００３８】 図５の（Ｂ）に示す方法では、図１に示すアレイのようなサブストレート８２
上に複数個の二次元ニードルアレイ８０を設ける。ニードルアレイ８０をスタッ
ク構成とし、サブストレート８２をアレイ８０間のスペーサとして使用し、スタ
ックにおける順次の２個のマイクロニードルアレイ間の距離を確保する。このニ
ードルアレイのスタック構成をプラスチック射出成形用のアルミニウム成形型の
ような型８４内に配置する。次に、このニードルアレイのスタック構成にプラス
チック射出成形処理を施す。このことにより、ニードルアレイ８０をプラスチッ
ク成形材料８６と一体に結合し、一体の三次元ニードルアレイ装置８８を形成す
る。ニードルアレイ装置８８をシリンジのような分注装置に接続できるインター
フェース構体７６に配置する。
【００３９】 二次元ニードルアレイを組み合わせて三次元ニードルアレイ装置にする他の方法
としては、顕微鏡を使用して二次元アレイを手作業で組み立てる方法がある。二
次元アレイをスペーサを介して、又はサブストレートを介して他のアレイ上に積
み重ね、で互いに結合し、三次元ニードルアレイ装置を形成し、この三次元ニー
ドルアレイ装置をインターフェース構体内に配置することができる。
【００４０】 このように製造したニードルアレイ装置は、代表的には約５ｍｍの長さ、約５
ｍｍの幅、約２ｍｍの高さの寸法とする。
【００４１】 シリンジに接続するためのインターフェース構体は、アクリル樹脂、ポリスチ
レン、ポリプロピレン等のような種々のプラスチック材料により形成することが
できる。インターフェース構体は、代表的には、２５個にも達する数の二次元ア
レイを有する三次元ニードルアレイを収容する。インターフェース構体は、ＵＶ
硬化性接着剤のような重合体接着剤により三次元ニードルアレイに結合する。イ
ンターフェース構体は、普通のルエルロック(Luer-lock）コネクタのような接続
手段を介して直接シリンジに接続できる構成とする。代案として、インターフェ
ース構体は、単独の二次元アレイ又は単独のマイクロニードル用に、ルエルロッ
ク(Luer-lock）コネクタのようなコネクタを介して直接シリンジ接続できるよう
に構成することができる。
【００４２】 本発明のマイクロマシニングしたマイクロニードルは、多くの利点及び優位性
を有する。このような利点としては、微小寸法であるがゆえに刺入部位の傷を減
少することができる点、ニードルの刺入深さが浅くて済むゆえに患者の移動の自
由度が大きくなる点、ニードルチップの断面がより一層小さくかつ流体の力が分
散されるがゆえに痛みが少ない薬剤投与ができる点、及びニードルの延在長さに
おける刺入深さを精密に制御できる点がある。更に、マイクロニードルは局部的
な領域に薬剤を分配できる能力を有し、また流体移送のため三次元装置となるよ
う積み重ねてパッケージ化することができる。
【００４３】 マイクロマシニングしたマイクロニードルは、多種多様な生体医療の用途に使
用することができる。マイクロニードルは、通常の取り扱いに耐えることができ
かつ通常のニードルのような不快感を伴うことなく薬剤を皮下投与することがで
きる。マイクロニードルは刺激性が少なく、目に見える表皮をほんの僅かに刺入
するだけで毛細血管に達し、刺入領域に存在する神経に触れたり、傷つけたりす
ることが少なくなる。
【００４４】 以下に示す実施例は本発明の説明するためのものであり、本発明の範囲を限定
するものではない。
【００４５】 ［実施例１］ 二次元マイクロニードルアレイを上述の手順で２５個マイクロニードルを有する
よう製造した。中空マイクロニードルの内法寸法は、４０×２０μｍ2 （幅×高
さ）の内側断面積、８０×６０μｍ2 とした。ニードル接続チャンネルは１００
μｍの幅とし、各ニードルチャンネル間に流体連通を生ずるようにした。６０×
１００μｍ2 の構造的支持体を２組、それぞれ両側のニードル端部から２５０μ
ｍ離して設けた。各ニードルチャンネルの長さを２ｍｍとし、２５個のニードル
アレイの幅を５．２ｍｍとした。個々のニードルの中心間距離を２００μｍとし
た。ニードル壁の厚さを電鋳金属部分で約２０μｍとした。
【００４６】 ニードルアレイは、電鋳した低応力ニッケルスルファメート(nickel sulphama
te) 、シアン化金、及びパラジウム電鋳溶液により形成した。めっき浴の化学的
特性及び電鋳条件は３〜５μｍの犠牲薄膜の頂面に低応力堆積を生ずることがで
きるように選択し、かつ精密に制御した。電気めっきした金属の表面粗さは、原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって約１５ｎｍであることが分かり、従って、０．
０００５６の相対粗さであった。
【００４７】 ニードルチップの構造的品質は重要である。ニードルチップの内側寸法は約３
０×２０μｍ2 、外側寸法は約８０×６０μｍ2 、刺入を容易にするため４５°
の角度を付けた。
【００４８】 ［実施例２］ 解析的なコンピュータモデリングを行って、本発明の独特なクロスフローデザ
インの特徴をどのように使用してニードルチャンネルにわたる圧力分布を均一化
し、流入圧力とアレイの流体移送速度との関係を全般的に決定し、またニードル
アレイの物理的寸法の間の相関関係を究明できるかを評価してみた。このモデル
の目的は、（ａ）流入圧力とマイクロニードルアレイの流体移送速度との関係を
決定し、（ｂ）マイクロニードルアレイの物理的寸法（主チャンネル及び接続チ
ャンネルの断面積）とマイクロニードルアレイ内の制限を受けた流れに対する作
用との関連性を究明することである。圧力均衡は個別のニードルチャンネルの幾
つかが詰まりを生じた場合に必要となる。本明細書で説明するモデルは、マイク
ロマシニングしたニードルアレイを通過する流体の流速を特性付けし、また最も
効果的な寸法を決定するのに使用することができる。
【００４９】 デカルト座標軸における圧縮可能な粘性流体の挙動を決める一般式は、以下の
[数１]で表される。ただし、オーバードットのマークは材料の導関数、Ｖは流体
速度のベクトル、ｆは外部力（例えば、重力等）、∇ｐは流体を移動させるため
の圧力勾配である。この[数１]はナビエール‐ストークス(Navier-Stokes) の方
程式として知られている。
【００５０】
【数１】
【００５１】 一様な物理特性を有するニュートン力学的な流体（例えば、水）とし、矩形チ
ャンネルを移動する外部力の作用を無視できるとし、流れが二次元的であるとす
ると、[数１]は以下の[数２]のように簡略化することができる。ただし、ｘはマ
イクロチャンネルの長さ方向、ｙはマイクロチャンネルの高さ方向とする。
【００５２】
【数２】
【００５３】 これらの方程式は、商用に開発されたもので、有限要素方法（ＦＥＭ）に基づ
くＡＮＳＹＳソフトウェアを使用して解くことができる。この数値モデルに使用
される要素はある領域内での流れの分布の解を求められ、この領域において、要
素は関連する一次元領域のネットワークをモデルとしている。個別の逐次的な解
法アルゴリズムを使用する即ち、各自由度の支配方程式の有限要素決定から導き
出されたマトリックス系を個別に解く。この場合の自由度は速度、圧力、及び温
度である。
【００５４】 流れの問題は元来非線形であり、支配方程式は互いに組み合わせる。圧力に依
存する特性の更新値に組み合わされるすべての支配方程式の逐次解は全般的な反
復を構成する。収斂する解を得るに必要な全般的な反復の数は１５個とし、この
数はモデルを安定にする。
【００５５】 数値モデルは１０マイクロニードルのアレイの解を求めるものとする。各ニー
ドルチャンネルは幅４０μｍ、長さ２ｍｍとし、各ニードルチャンネルを相互接
続するニードル接続チャンネルは幅を１００μｍとする。各ニードルチャンネル
の中心に沿うベクトルは最高の流速（１．４５９ｃｃ／ｓｅｃ）を示し、各ニー
ドル接続チャンネルの中間における小さいベクトルはゼロの流速を示す。各個別
のニードルの長さにわたる圧力低下は１６．２ｋＰａであった。このモデルは、
ニードル接続チャンネルが系の残りの部分に対して有する作用を表す点でかなり
成功していた。このモデルは、ニードル接続チャンネル内での流体相互作用にお
ける平衡が得られ、また、ニードル接続チャンネル内の流体の流れはニードルチ
ャンネル内の流体に干渉しないことが分かった。
【００５６】 ニードル接続チャンネルが系の残りの部分に対して有する作用を図６の（Ａ）
のベクトルの大きさのプロットに示す。このプロットは、流速成分の大きさを示
し、各ニードルチャンネル９２の中心のベクトルは最大値（１．４７ｃｃ／ｓｅ
ｃ）を示すとともに、出口ニードルチャンネルの流速も０．０００１ｃｃ／ｓｅ
ｃの精度内で同一の値であった。
【００５７】 ＡＮＳＹＳモデルは特定寸法を使用したマイクロチャンネルにおける流れをう
まく具現化した。図６の（Ａ）において、ニードル接続チャンネル内の流れは静
的であり、図６の（Ｂ），（Ｃ）ではニードル接続チャンネル内の流れは動的に
抵抗の少ないニードルチャンネルに向かう傾向を示す。障害物に隣接するニード
ル接続チャンネル内の流体の流速は９０％の上昇を示し、アレイの遠い方の端部
における流体の流速は１０％以下の上昇を示した。個別のニードルチャンネルに
おける流体の流速は障害物の位置に基づいて増減する。ニードル接続チャンネル
は、従って、ニードルの入口又は出口が詰まったとき、必要であれば流体の流れ
を再配分する。
【００５８】 ［実施例３］ 類似の寸法のチャンネル内の流れを実験的に比較した。図７は、（長さ×幅×
高さ）として３０００×６００×３０μｍ3 の水の流れのデータを示す。この実
施例のマイクロチャンネルは上述の手順で製造した。図７のデータのプロットは
データとナビエール‐ストークス(N-S) 理論の予測値との間の合致及び微極性流
体理論に基づくモデルを示す。
【００５９】 ［実施例４］ ５個分をパッケージしたマイクロニードルを上述の手順で製造した。流体の流
速試験は、圧力の関数としての各パッケージしたマイクロニードルを通過する流
速を決定するのに使用した。水を充填して試験スタンドに固定した標準の５ｃｃ
シリンジに各マイクロニードルを取り付けた。試験スタンドはインストロン(Ins
tron) ロードフレーム（型番４４００）の近傍に配置し、較正したロードセルを
シリンジプランジャに接触させた。ロード（荷重）フレームは特定期間にわたり
シリンジプランジャに対して一定の力を付与し続ける能力を有する。各試験に先
立って、シールしたフラスコをスケール（秤）に配置し、目盛りをゼロに合わせ
た。フラスコには水を一定のレベルに充填し、水の表面積がほぼ一定になるよう
にした。この方法は、蒸発量を一定にし、また試験中加湿もする。ロードフレー
ムは３０分の間一定の力を加えるようセットするとともに、シールしたフラスコ
はシリンジによって分注された水を捕集するのに使用する。３０分の期間後に、
ロード（荷重）を取り除き、フラスコをスケールに配置し、溜まった水の量を測
定する。スケール（サートリウス型番１６０２ＭＰ８‐１）はガラスケース内に
包囲し、分解能は１００μｇとした。蒸発量は、各試験前に、シールしたフラス
コをスケールに配置し、３０分後の重量損失を知ることによってチェックした。
得られた値をニードル試験からのデータに加算した。
【００６０】 各ニードルシャフトの寸法は幅２００μｍ、厚さ６０μｍとし、チップ寸法は
１５×１５μｍ2 以下とした。テーパ部分の長さを１ｍｍとし、チップから第１
の出口ポートまでの距離を約３００μｍとした。マイクロニードルの全長を６ｍ
ｍとし、内部チャンネル寸法を幅１４０μｍ、高さ２０μｍとした。各ニードル
の壁厚を約２０μｍとし、マイクロニードルの出口ポートは頂部及び底部で３０
μｍ2 とした。出口ポートは互いに３０μｍ離して配置し、頂部に９個、底部に
１２個のポートを設けた。
【００６１】 流体実験は５個分パッケージしたマイクロニードルに対して１〜７０ｐｓｉの
範囲の圧力で行った。製造したニードルはＵＶ硬化性エポキシ樹脂を使用したイ
ンターフェースにパッケージした。圧力を３０分間隔で各マイクロニードルに加
え、各試験中に溜まった水の重量を記録した。重量データを２５°Ｃの水の比重
に基づくニードルにおける流速に変換し、この結果を図８に示す。マイクロニー
ドルは、加えた圧力が１〜７０ｐｓｉの範囲で０．００３８４〜２．６７μｌ／
ｍｉｎの範囲の流速を示した。パッケージしたマイクロニードルは１００ｐｓｉ
を越える圧力に耐える能力を示した。
【００６２】 理論データは、流速試験に使用したのと同一の圧力で上述のモデルを繰り返す
ことによって得た。この理論データを図８にもプロットした。しかし、得られた
データは実験的に得られた流速を精確に予測するものではない。流速の不一致に
対する考えられる一つの説明としては、分子の回転のような分子規模の表面効果
、粘性の変化、スリップ速度、毛細管作用の存在が理論計算に考慮されていない
点が挙げられる。
【００６３】 本発明は特許請求の範囲の精神及び特徴部分から逸脱することなく他の実施例
も可能である。上述の実施例はすべて例示に過ぎず、これに限定するものではな
い。従って、本発明の範囲は上述の説明よりも特許請求の範囲から判断されるべ
きである。発明の範囲内で種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の二次元的アレイのマイクロニードルの線図的説明
図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施例の二次元的アレイのマイクロニードルの線図的説
明図である。
【図２Ｂ】本発明の更に他の実施例の二次元的アレイのマイクロニードルの線図
的説明図である。
【図３】 本発明の他の実施例の単独ニードルの線図的説明図である。
【図４Ａ】マイクロニードルのアレイを形成するための順次の形成プロセスを示
す説明図である。
【図４Ｂ】マイクロニードルのアレイを形成するための順次の形成プロセスを示
す説明図である。
【図４Ｃ】マイクロニードルのアレイを形成するための順次の形成プロセスを示
す説明図である。
【図４Ｄ】マイクロニードルのアレイを形成するための順次の形成プロセスを示
す説明図である。
【図４Ｅ】マイクロニードルのアレイを形成するための順次の形成プロセスを示
す説明図である。
【図４Ｆ】マイクロニードルのアレイを形成するための順次の形成プロセスを示
す説明図である。
【図４Ｇ】本発明により形成したマルチルーメンの実施例の説明図である。
【図５Ａ】二次元的ニードルアレイを組み立てて三次元アレイに形成する２つの
方法のうちの一つを示す説明図である。
【図５Ｂ】二次元的ニードルアレイを組み立てて三次元アレイに形成する２つの
方法のうちの一つを示す説明図である。
【図６Ａ】ニードル接続チャンネル及びニードルチャンネルにおける流体の流速
作用を示すベクトルの大きさをプロットした説明図である。
【図６Ｂ】ニードル接続チャンネル及びニードルチャンネルにおける流体の流速
作用を示すベクトルの大きさをプロットした説明図である。
【図６Ｃ】ニードル接続チャンネル及びニードルチャンネルにおける流体の流速
作用を示すベクトルの大きさをプロットした説明図である。
【図７】 本発明によるマイクロニードルの差圧の関数としての流速変化を示す
グラフである。
【図８】 本発明による５個の個別のマイクロニードルの圧力の関数としての流
速変化を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2H097 JA03 LA15 4C066 AA10 BB01 CC01 FF05 KK02 KK04 KK05 KK08 KK15 KK16 PP01

Claims (53)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロニードルアレイ装置において、 ほぼ平面状の表面を有するサブストレートと、 前記サブストレートの平面状表面上に設けた中空の非シリコン製の複数個のマ
    イクロニードルであって、各マイクロニードルの基端部の少なくとも１個の入口
    ポートと反対側の末端部の少なくとも１個の出口ポートとの間を連通する貫通し
    たマイクロチャンネルを有し、かつ前記サブストレートの端縁から突出する複数
    個のマイクロニードルと を具えたことを特徴とするマイクロニードルアレイ装置。
  2. 【請求項２】 各マイクロニードルは、それぞれマイクロチャンネルを画定する
    底壁、２個の側壁、及び頂壁を有するものとして構成した請求項１記載のマイク
    ロニードルアレイ装置。
  3. 【請求項３】 前記底壁を前記サブストレートの平面状表面の頂面に少なくとも
    部分的に形成し、前記側壁及び頂壁を除去可能な成形材料の周りに形成した請求
    項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  4. 【請求項４】 マイクロニードルを二次元アレイとして構成した請求項１記載の
    マイクロニードルアレイ装置。
  5. 【請求項５】 前記マイクロニードルを三次元アレイとして構成した請求項１記
    載のマイクロニードルアレイ装置。
  6. 【請求項６】 前記三次元アレイは、複数個の順次の二次元アレイ間にスペーサ
    を介在させて構成した請求項５記載のマイクロニードルアレイ装置。
  7. 【請求項７】 前記三次元アレイを、成形材料、ポリマー接着剤、及びこれらの
    組み合わせよりなるグループから選択した材料によって互いに接着した請求項６
    記載のマイクロニードルアレイ装置。
  8. 【請求項８】 前記マイクロニードルを前記サブストレート上で互いにほぼ平行
    に整列配置した請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  9. 【請求項９】 各マイクロニードルの末端部を前記サブストレートの端縁を越え
    て約１０μｍ〜約１００ｍｍの範囲の距離突出させた請求項１記載のマイクロニ
    ードルアレイ装置。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロニードルの各々の断面積を約２５μｍ2 〜約５０
    ００μｍ2 の範囲とした請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  11. 【請求項１１】 各マイクロニードルの長さを約０．０５μｍ〜５ｍｍの範囲と
    し、各マイクロニードルの幅を約０．０５μｍ〜約１ｍｍの範囲とした請求項１
    記載のマイクロニードルアレイ装置。
  12. 【請求項１２】 各マイクロニードル間の中心間距離を約５０μｍ〜約２００μ
    ｍの範囲とした請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  13. 【請求項１３】 前記サブストレートを、ガラス、半導体材料、金属、セラミッ
    ク、プラスチック、及び複合材料若しくはこれら組み合わせよりなるグループか
    ら選択した材料により構成した請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  14. 【請求項１４】 前記マイクロニードルを、金属、プラスチック、セラミック、
    ガラス、カーボンブラック、及び複合材料若しくはこれらの組み合わせよりなる
    グループから選択した材料により構成した請求項１記載のマイクロニードルアレ
    イ装置。
  15. 【請求項１５】 前記マイクロニードルをニッケル、銅、金、パラジウム、チタ
    ン、クロム、及びこれらの合金若しくは組み合わせよりなるグループから選択し
    た金属材料により構成した請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  16. 【請求項１６】 前記マイクロニードルは約１．５ｃｃ／ｓｅｃにも達する流速
    に耐えうるものとした請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  17. 【請求項１７】 前記マイクロニードル間に流体連通を行なう接続チャンネル部
    材を設けた請求項１記載のマイクロニードルアレイ装置。
  18. 【請求項１８】 前記接続チャンネル部材を前記マイクロニードルと同一の材料
    により構成した請求項１７記載のマイクロニードルアレイ装置。
  19. 【請求項１９】 前記マイクロニードルを機械的に相互連結し、かつマイクロニ
    ードルの刺入深さを精密に制御する１対の構造的支持部材を設けた請求項１記載
    のマイクロニードルアレイ装置。
  20. 【請求項２０】 前記マイクロニードルには複数個の入口ポートを設けた請求項
    １記載のマイクロニードルアレイ装置。
  21. 【請求項２１】 前記マイクロニードルには複数個の出口ポートを設けた請求項
    １記載のマイクロニードルアレイ装置。
  22. 【請求項２２】 複数個の中空の非シリコン製のマイクロニードルであって、各
    マイクロニードルの基端部における少なくとも１個の入口ポートと反対側の末端
    部における少なくとも１個の出口ポートとの間に連通を生ぜしめるマイクロチャ
    ンネルを有する複数個のマイクロニードルと、 前記マイクロニードル相互を連結する少なくとも１個の構造的支持部材と を具えたことを特徴とするマイクロニードルアレイ装置。
  23. 【請求項２３】 各マイクロニードルは、マイクロチャンネルを画定する底壁、
    ２個の側壁、及び頂壁を有するものとして構成した請求項２２記載のマイクロニ
    ードルアレイ装置。
  24. 【請求項２４】 前記マイクロニードルは、二次元アレイとした請求項２２記載
    のマイクロニードルアレイ装置。
  25. 【請求項２５】 前記マイクロニードルは三次元アレイとした請求項２２記載の
    マイクロニードルアレイ装置。
  26. 【請求項２６】 前記マイクロニードルを、金属、プラスチック、セラミック、
    ガラス、カーボンブラック、及び複合材料若しくはこれらの組み合わせよりなる
    グループから選択した材料により構成した請求項２２記載のマイクロニードルア
    レイ装置。
  27. 【請求項２７】 前記マイクロニードルを、ニッケル、銅、金、パラジウム、チ
    タン、クロム、及びこれらの合金若しくは組み合わせよりなるグループから選択
    した金属材料により構成した請求項２２記載のマイクロニードルアレイ装置。
  28. 【請求項２８】 前記マイクロニードル間に流体連通を行なう接続チャンネル
    部材を設けた請求項２２記載のマイクロニードルアレイ装置。
  29. 【請求項２９】 前記マイクロニードルを複数個の構造的支持部材により機械的
    に相互連結した請求項２２記載のマイクロニードルアレイ装置。
  30. 【請求項３０】 前記構造的支持部材によりマイクロニードルの刺入深さを精密
    に制御するようにした請求項２９記載のマイクロニードルアレイ装置。
  31. 【請求項３１】 前記マイクロニードルには複数個の入口ポートを設けた請求項
    ２２記載のマイクロニードルアレイ装置。
  32. 【請求項３２】 前記マイクロニードルには複数個の出口ポートを設けた請求項
    ２２記載のマイクロニードルアレイ装置。
  33. 【請求項３３】 ほぼ平面状の表面を有するサブストレートと、 前記サブストレート上の平面状の表面上に設けた中空の非シリコン製のマイク
    ロニードルであって、マイクロニードルの基端部における少なくとも１個の入口
    ポートと反対側の末端部における少なくとも１個の出口ポートとの間を連通し、
    かつ前記サブストレートの端縁を越えて突出するマイクロニードルと を具えることを特徴とするマイクロニードル装置。
  34. 【請求項３４】 前記マイクロニードルの末端部を前記サブストレートの端縁か
    ら約１０μｍ〜約１００ｍｍの範囲の距離突出させた請求項３３記載のマイクロ
    ニードル装置。
  35. 【請求項３５】 前記マイクロニードルにおけるマイクロチャンネルの断面積を
    約２５μｍ2 〜約５０００μｍ2 の範囲とした請求項３３記載のマイクロニード
    ル装置。
  36. 【請求項３６】 前記サブストレートを、ガラス、半導体材料、金属、セラミッ
    ク、プラスチック、及び複合材料若しくはこれら組み合わせよりなるグループか
    ら選択した材料により構成した請求項３３記載のマイクロニードル装置。
  37. 【請求項３７】 前記マイクロニードルを、ニッケル、銅、金、パラジウム、チ
    タン、クロム、及びこれらの合金若しくは組み合わせよりなるグループから選択
    した金属材料により構成した請求項３３記載のマイクロニードル装置。
  38. 【請求項３８】 前記基端部に複数個の入口ポートを設けた請求項３３記載のマ
    イクロニードル装置。
  39. 【請求項３９】 前記末端部に複数個の出口ポートを設けた請求項３３記載のマ
    イクロニードル装置。
  40. 【請求項４０】 マイクロニードルをかつする複数個のマイクロチャンネルを設
    けた請求項３３記載のマイクロニードル装置。
  41. 【請求項４１】 刺入深さを制御する構造的支持部材を設けた請求項３３記載の
    マイクロニードル装置。
  42. 【請求項４２】 前記構造的支持部材は、マイクロニードルを刺し込む表面にマ
    イクロニードル装置を機械的に固定するよう構成した請求項４１記載のマイクロ
    ニードル装置。
  43. 【請求項４３】 非シリコン材料で構成した中空細長シャフトであって、少なく
    とも１個の貫通したマイクロチャンネルを画定し、かつ基端部及び末端部を有す
    る中空シャフトと、 前記シャフトの基端部における少なくとも１個の入口ポート及び末端部におけ
    る少なくとも１個の出口ポートであって、前記マイクロチャンネルがこれら入口
    ポートと出口ポートとの間に連通を生ずることができるようにした入口ポート及
    び出口ポートと を具えたことを特徴とするマイクロニードル装置。
  44. 【請求項４４】 前記マイクロチャンネルの断面積を、約２５μｍ2 〜約５００
    ０μｍ2 の範囲とした請求項４３記載のマイクロニードル装置。
  45. 【請求項４５】 前記細長のシャフトを、ニッケル、銅、金、パラジウム、チタ
    ン、クロム、及びこれらの合金若しくは組み合わせよりなるグループから選択し
    た金属材料により構成した請求項４３記載のマイクロニードル装置。
  46. 【請求項４６】 前記基端部に複数個の入口ポートを設けた請求項４３記載のマ
    イクロニードル装置。
  47. 【請求項４７】 前記末端部に複数個の出口ポートを設けた請求項４３記載のマ
    イクロニードル装置。
  48. 【請求項４８】 貫通する複数個のマイクロチャンネルを設けた請求項４３記載
    のマイクロニードル装置。
  49. 【請求項４９】 刺入深さを制御する構造的支持部材を設けた請求項４３記載の
    マイクロニードル装置。
  50. 【請求項５０】 前記構造的支持部材は、マイクロニードルを刺し込む表面にマ
    イクロニードル装置を機械的に固定するよう構成した請求項４９記載のマイクロ
    ニードル装置。
  51. 【請求項５１】 マイクロニードルを製造する方法において、 ほぼ平面状の表面を有するサブストレートを準備するサブストレート準備ステ
    ップと、 前記平面状の表面上に金属材料を堆積させて、１個又はそれ以上のマイクロニ
    ードルのための１個又はそれ以上の底壁を形成する堆積ステップと、 前記１個又はそれ以上の底壁の頂面にフォトレジスト層を、１個又はそれ以上
    のマイクロニードルのためのマイクロチャンネルの選択した内部高さに相当する
    高さまでコーティングするコーティングステップと、 前記１個又はそれ以上の底壁上及び前記フォトレジスト層の周りに金属材料を
    堆積して側壁及び頂壁を形成する側壁及び頂壁形成ステップと、 前記１個又はそれ以上のマイクロニードルのマイクロチャンネルからフォトレ
    ジスト層を除去するフォトレジスト除去ステップと よりなることを特徴とするマイクロニードル製造方法。
  52. 【請求項５２】 前記金属材料の堆積は電気めっき処理により行なうものとした
    請求項５１記載のマイクロニードル製造方法。
  53. 【請求項５３】 前記金属材料は、パラジウム、チタン、クロム、ニッケル、金
    、銅、及びこれらの合金よりなるグループから選択するものとした請求項５１記
    載のマイクロニードル製造方法。
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