JP2009078071A

JP2009078071A - 針状体機器

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Publication number: JP2009078071A
Application number: JP2007250971A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kodama; 賢洋兒玉; Hiroshi Sugimura; 浩杉村; Kazuhiko Shiomitsu; 一彦塩満
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】均一な穿刺圧条件のもと、長時間におよぶ穿刺状態を保持することが可能な針状体機器を提供することを目的とする。
【解決手段】部材の一端に挟持部を有し、他端に指支持可能な加圧部を有する一対の部材から成り、この一対の部材とばね材を用い、部材に穿孔したヒンジ部を支点として回動及び固定させるように組みつけられた固定器具と、挟持部に医薬品を伝達するための微細な針状体とを有し、針状体の主構成成分が、生体適合材料である針状体機器であって、前記挟持部が、一方に配列された針状体と、他方に医薬品を担持した構造で、固定器具の開口幅を規定することで針状体に担持される薬量を調節する構造で、前記固定器具及び、又は針状体が、金属もしくは樹脂からなる原版を用いて、転写加工成型により作製した針状体機器。
【選択図】図１

Description

本発明は、医薬品を伝達することを可能とする微細な針状体機器に関する。

皮膚上から薬剤を浸透させ、体内に薬剤を投与する方法である経皮吸収法は、人体に痛みを与えることなく簡便に薬剤を投与することが出来る方法として用いられているが、薬剤の種類によっては経皮吸収法で投与が困難な薬剤が存在する。これらの薬剤を効率よく体内に吸収させる方法として、ミクロンオーダーの微細な針状体（マイクロニードル）を用いて皮膚を穿孔し、皮膚内に直接薬剤を投与する方法が注目されている。この方法によれば、投薬用の特別な機器を用いることなく、簡便に薬剤を皮下投薬することが可能となる（特許文献１参照）。

この際に用いる微細な針状体の形状は、皮膚を穿孔するための十分な細さと先端角、および皮下に薬剤を浸透させるための十分な長さを有していることが必要とされ、直径は数μｍから数百μｍ、長さは皮膚の最外層である角質層を貫通し、かつ神経層へ到達しない長さ、具体的には数十μｍから数百μｍ程度のものであることが望ましいとされている。

より具体的には、最外皮層である角質層を貫通することが求められる。角質層の厚さは部位によっても若干異なるが、平均して２０μｍ程度である。また、角質層の下にはおよそ２００μｍから３５０μｍ程度の厚さの表皮が存在し、さらにその下層には毛細血管が張りめぐる真皮層が存在する。このため、角質層を貫通させ薬液を浸透させるためには少なくとも２０μｍ以上の針が必要となる。また、採血を目的とする針状体を製造する場合には、上記の皮膚の構成から少なくとも３５０μｍ以上の長さの針状体が必要となる。

また、針状体を構成する材料としては、仮に破損した針状体が体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼしにくい材料であることが必要であり、この材料としては医療用シリコーンや、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン等の生体適合樹脂が有望視されている（特許文献２参照）。

穿刺用補助固定器具として、患者が自己投与できるように開発されたペン型カートリッジを用いることで、医薬品を効率的かつ安全に投与する手法が提案されている（特許文献３参照）。

また、穿刺時の痛みの発生を抑制する手法として、任意の速度条件で針状体を穿刺することを可能とする穿刺補助固定器具が提案されている（特許文献４参照）。

針状体を用いた薬剤の伝達方法の一つに、針状体を穿刺対象上に長時間保持し慢性的に投薬する手法があり、これには一定した圧力で穿刺状態を維持する必要がある。しかしながら、上記の針状体及びその補助固定器具は、皮膚への穿刺に特化し設計、作製されたものであり、穿刺後にチップを長時間穿刺対象物上の位置に残存させることに対する考慮はなされていない。

以下に公知文献を記す。
米国特許第６，１８３，４３４号明細書特開２００５−２１６７７号公報特開２００７−５１９４３０号公報特開２００５−５３３６２５号公報

そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、均一な穿刺圧条件のもと、長時間におよぶ穿刺状態を保持することが可能な針状体機器を提供することを目的とする。

前記目的に即し、本発明の請求項１に係る発明は、部材の一端に挟持部を有し、他端に指支持可能な加圧部を有する一対の部材から成り、この一対の部材とばね材を用い、部材に穿孔したヒンジ部を支点として回動及び固定させるように組みつけられた固定器具と、挟持部に医薬品を伝達するための微細な針状体とを有することを特徴とした針状体機器である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記針状体の主構成成分が、生体適合材料であることを特徴とする請求項１記載の針状体機器である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記固定器具及び、又は針状体が、金属もしくは樹脂からなる原版を用いて、転写加工成型により作製したことを特徴とする請求項１、又は２記載の針状体機器である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記双方の挟持部は、針状体を配列した構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の針状体機器である。

本発明の請求項５に係る発明は、前記固定器具は、挟持部の上方が、下方に向き合うように固定され、双方の部材のヒンジ部の位置を上方の部材が下方、下方の部材が上方に可変調整する構造であって、ヒンジ部の位置の調整距離を加減することにより、挟持部の上方と下方との開口幅の大、小を規定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の針状体機器である。

本発明の請求項６に係る発明は、前記挟持部が、一方に配列された針状体と、他方に医薬品を担持した構造であって、固定器具の開口幅を規定することで針状体に担持される薬量を調節する構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の針状体機器である。

本発明の針状体機器は、針状体及びその固定器具によって構成されることを特徴とするものであって、本発明の構成によれば、穿刺後であっても穿刺状態を保持することが可能であるため、徐放性を有する医薬品を用いて、経皮から慢性的に医薬品を投与することが可能となる。

また、これらの構造を持つ針状体を生体適合材料を用いて作製することで、穿刺時折れや欠けなどの問題が生じたとしても、人体への影響を低減することが可能となる。

また、穿刺前の針状体と薬剤層の距離を任意の間隔に制御することで、針状体に担持する薬剤量を規定することが可能となり、投薬量の制御に極めて有効である。

また、複製原版を用いた転写加工成型を用いることで、生産性が向上し、同一形状の針状体を安価で大量に生産することが可能となる。

本発明の針状体の製造方法は、医療のみならず、微細な針状体を必要とする様々な分野に適用可能であり、例えばＭＥＭＳデバイス、創薬、化粧品などに用いる微細な針状体の製造方法としても有用である。

以下、本発明の針状体及びその作製方法について、図を用いながら説明する。

図１に示されるように本発明の針状体機器１は、針状体１１と固定器具３０からなる。固定器具３０の先端には、向かい合う二つの挟持部１１が設けられており、挟持部１１は互いに接することの無いようにその間隔の幅を随時設計変更することが好ましい。針状体１４はこの先端の挟持部１１上に位置し、挟持部１１と針状体１４の底面が接する構造を有している。このときの針状体１４の高さは、向かい合う挟持部１１に近接もしくは接しない程度であることが好ましい。

針状体が位置しないほうの挟持部には薬剤層１５がセットされてあっても良く、これにより針状体１４の先端への薬剤塗布も兼ねることができる（図２参照）。このとき、針状体１４と薬剤層１５との距離を制御することにより、担持する薬剤量を変化させることができる。針状体１４と薬剤層１５が密に接する間隔であればその担持量は増加し、疎に接する間隔であればその接触面積が小さくなり担持量は低減する。

また、挟持部１１の両端に針状体１４が配置された構造をとってもよく、このとき双方の針状体が互いに干渉しないように十分な間隔が挟持部間にあることが望ましい（図３参照）。

また、針状体１４及び挟持部１１は別個である必要は無く、一体型成されてあってもよい。

また、針状体１６の配列は特に限定されず、図４に示されたような一本のみの針状体１６が存在する構造であっても良い。好ましくは、図５に示されたような複数の針状体１６が配列された形状である。図６及び図７のように二次元状に配列された形状の針状体１６であればなお好ましく、穿刺面積の増加によって効率的な医薬品の投与が可能となる。

また、本発明の針状体の形状は特に制限されず、角錐形及び円錐形、非対称形状等であってもよい。好ましくは角錐台形及び円錐台形であり、これらの構造の針状体を配置することによって、強度面においてより優れた形状を有することとなる。

本発明に係る発明は、前記挟持部が、一方に配列された針状体と、他方に医薬品を担持した構造の場合、固定器具の開口幅を規定することで針状体に担持される薬量を調節する構造であることを特徴とする針状体機器である。固定器具の開口幅を規定する方法は、例えば、固定器具の、挟持部の上方が下方に向き合うように固定された、双方の部材のヒンジ部の位置を上方の部材が下方、下方の部材が上方にヒンジ部の位置を加減することにより、挟持部の開口幅の大、小を規定することを特徴とする。

次に、本発明の針状体機器の製造方法について説明する。

本発明における針状体機器の製造方法は、金型原版を製造する工程と、その金型原版を
元に複製原版を製造する工程と、複製原版から転写成型する工程と、の三工程を経る方法、もしくは複製原版を用いて再度複製版を製造する工程と、その再複製原版をもとに転写成型する工程と、の二工程を経る手法によって行われる。

このときの原版材料は、加工方法に応じて適宜選択することが出来る。例えば、金属、セラミックス、結晶性材料、樹脂などを用いて良い。原版の製造方法としては、研削加工や切削加工、レーザー加工もしくは放電加工等の機械加工技術を用いて製造できる。

次に、原版から複製原版の製造方法（図８−ａ，ｂ参照）について説明する。図８（ａ）では、上述の方法によって形成された原版１７に充填材１８を充填する。次いで、図８（ｂ）では、充填材１８を原版１７から剥離することで凹型の複製原版１９を形成する。複製原版１９を作製することで、同一の複製版１９から多量の針状体を製造することが出来るため、生産コストを低くし、生産性を高めることが可能となる。

このとき、充填材１８の材料としては、特に制限されず、複製原版として機能するだけの形状追従性、後述する転写加工成型における転写性、耐久性および離型性を考慮した材質を選択することが出来る。例えば、充填材としてニッケル、シリコーンなどを用いても良い。ニッケルを選択した場合、充填材の形成方法としては、メッキ法、ＰＶＤ法などが挙げられる。

また、充填材と原版の剥離方法としては、物理的な剥離力による剥離または選択性エッチング法などを用いることが出来る。

次に、複製原版及び再複製原版を用いた転写加工成型（図８−（ｃ）、（ｄ）参照）について説明する。図８（ｃ）では、複製版１９もしくは再複製原版に成形材２０を充填する。成形材は特に制限されないが、穿刺部となる針状体においては生体適合性材料である医療用シリコーンや、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン、糖質等を用いることが好ましい。生体適合性材料を用いれば、針状体が折れて体内に取り残された場合も、無害であるという効果を奏する。このときの成形材２０の充填方法についての制限は無いが、生産性の観点から、インプリント法、ホットエンボス法、射出成形法、押し出し成形法およびキャスティング法を好適に用いることが出来る。

次に、図８（ｄ）では、成形材２０を複製原版１９から離型し、転写成型された成型品２１を得る。図８では針状体の形状について例示したが、固定器具においても同様の手法を用いても良い。これらの手法を用いて製造された成型品を組み合わせることで、任意の針状体機器を製造することができる。

このとき、複製原版の剥離性を向上させるために、針状体の材料の充填前に、複製原版の表面上に離型効果を増すための離型層を形成してもよい（図示せず）。離型層としては、例えば広く知られているフッ素系の樹脂を用いることができる。また、離型層の形成方法としては、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法等の薄膜形成手法を好適に用いることができる。

最終的に、このようにして製造された成型品を組み合わせることで、針状体機器を製造することができる。

以上より、本発明の針状体機器の製造を実施することが出来る。なお、本発明の針状体機器の製造方法は上記実施の形態に限定されず、各工程において類推することのできる他の公知の方法をも含むものとする。本発明の針状体機器の実施例を説明する。

針状体の金型原版用の基板には、５ｍｍ厚さのセラミックス基板を用意した。

次に、４軸制御が可能な研削加工装置に、研削刃として７０°の傾斜角を持つダイヤモンドブレードを取り付け、基板に溝加工を行うことで、直線状の溝を形成した。これをさらにブレード幅分移動し先端形状が形成されるように溝加工を再度行った。このとき、送り速度を０．１ｍｍ／ｓｅｃとした。また、加工によって形成される角錐のピッチを５００μｍ、加工深さを４５０μｍに設計した。

さらに、上記溝方向に対し９０°回転した方向から、同条件で溝加工を実施した。これにより、４つ溝で囲まれた研削刃の通らなかった領域に対して四角錐の針状体を形成した。

この工程を５回繰り返すことで５×５本の針状体を作製した。また、針状体の無い部分は４５０μｍの深さで均一に研削することで針状体頂点が基板上で最も高くなる構造とした。

以上より作製した針状体を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果、針状体は根元幅３３０μｍ、高さ４４５μｍであり、先端角が４０°の形状が作製できたことを確認した。

作製した針状体を原版とし、転写加工成型を行った。まず、針状体に充填材としてニッケルを電鋳法で充填した。メッキ浴にはスルファミン酸ニッケル溶液を用いた。６０％スルファミン酸溶液を用い、浴温は４５℃として５時間のメッキ処理により複製原版を形成した。

次に、複製原版に対し、インプリント法を用いて針状体の作製を行った。充填する針状体材料として、生体適合性材料であるポリ乳酸を用いた。

以上より、ポリ乳酸から成り、形状が中心と外周部で異なる角錐形状の針状体を有する１ｃｍ角のチップを製造できた。

次に、ＳＵＳ４２０基板の切削によって固定器具を作製するための金型原版を作製した。固定器具は二種類の部材からなるため、図９に示した形状となるようにエンドミルを用いて加工し金型原版を作製した。このとき挟持部には、針状体チップが収まるように空洞部２３が設けてある設計とした。

次に、この金型原版を用い射出成形によって、ポリプロピレン製の固定器具を作製した。これらの固定器具２２ａ、２２ｂのヒンジ部を真鍮製のばねを用いて固定し、挟持部が開閉可能な構造を有する固定器具を作製した。

作製したポリプロピレン製固定器具の先端部に、ポリ乳酸製の針状体チップをはめ込み、目的とする針状体器具を得た（図９参照）。

この実施例１では、針状体及び固定器具を別個に作製し、それを組み合わせる手法を用いたが、これに限定される必要は無い。特に、針状体及び固定器具が一体成形された形状の場合、転写成型を行った段階ですでに固定基具に針状体が結着した構造を有する。

本発明の針状体機器の一事例の側断面図である。本発明の挟持部の片側に薬剤相が担持された針状体機器の一事例の側断面図である。本発明の挟持部双方に針状体が配列された針状体機器の一事例の側面図である。本発明の一本の針状体の配置を示した平面図である。本発明の一次元配列された針状体を示した平面図である。本発明の二次元配列された針状体を示した平面図である。本発明の二次元配列された針状体を示した平面図である。（ａ）〜（ｄ）は、本発明の針状体の製造工程を説明するための概略工程の一事例の側断面図である。本発明の針状体機器の一事例の側面図である。

符号の説明

１…針状体機器
１１…挟持部
１２…加圧部
１３…ヒンジ部
１４…針状体
１５…薬剤層
１６…針状体
１７…原版
１８…充填材
１９…複製原版
２０…成形材
２１…成型品
２２ａ…固定器具
２２ｂ…固定器具
２３…空洞部
３０…固定器具

Claims

部材の一端に挟持部を有し、他端に指支持可能な加圧部を有する一対の部材からなり、この一対の部材とばね材を用い、部材に穿孔したヒンジ部を支点として回動及び固定させるように組みつけられた固定器具と、挟持部に医薬品を伝達するための微細な針状体とを有することを特徴とした針状体機器。
前記針状体の主構成成分が、生体適合材料であることを特徴とする請求項１記載の針状体機器。
前記固定器具及び、又は針状体が、金属もしくは樹脂からなる原版を用いて、転写加工成型により作製したことを特徴とする請求項１、又は２記載の針状体機器。
前記双方の挟持部は、針状体を配列した構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の針状体機器。
前記固定器具は、挟持部の上方が、下方に向き合うように固定され、双方の部材のヒンジ部の位置を上方の部材が下方、下方の部材が上方に可変調整する構造であって、ヒンジ部の位置の調整距離を加減することにより、挟持部の上方と下方との開口幅の大、小を規定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の針状体機器。
前記挟持部が、一方に配列された針状体と、他方に医薬品を担持した構造であって、固定器具の開口幅を規定することで針状体に担持される薬量を調節する構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の針状体機器。