JP2009225987A - Needle shape body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、針状体に関する。 The present invention relates to a needle-shaped body.
近年、生理活性物質を生体内に投与する方法として、微細な突起部を針部として有する針状体を用いて経皮投与する方法が注目を集めている。そのような針状体を用いてバリア性の高い角質層を穿孔して生理活性物質の通過経路を形成することで、一般的な経皮投与に比べて高い生理活性物質浸透効率を得ることが可能である。また、このときに、針状体の突起部が、角質層を貫通し、毛細血管や神経まで到達しないように設計されることで、使用時に出血や痛みを伴わないようにすることが出来る。 In recent years, as a method of administering a physiologically active substance into a living body, a method of transdermal administration using a needle-like body having a fine protrusion as a needle has been attracting attention. By using such needles to perforate the stratum corneum with high barrier properties to form a passage route for the physiologically active substance, it is possible to obtain a higher efficiency of penetration of the physiologically active substance compared to general transdermal administration. Is possible. At this time, the protrusions of the needle-like body are designed so as not to penetrate the stratum corneum and reach the capillaries and nerves, thereby preventing bleeding and pain during use.
上記経皮投与の目的で針状体を用いる場合、突起部は、皮膚を穿孔するために十分な細さおよび先端角と、皮膚の最外層である角質層を貫通し、且つ神経層へ到達しない長さとを有していることが望ましい。具体的には、突起部の直径は数μmから100μm程度、先鋭であり、その角度は30度以下、長さは数十μmから数百μm程度であることが望ましいとされている。 When using a needle-like body for the purpose of transdermal administration, the protrusion penetrates through the stratum corneum, which is the outermost layer of the skin, and has a sufficient fineness and tip angle to penetrate the skin and reaches the nerve layer. It is desirable to have a length that does not. Specifically, the diameter of the protruding portion is sharp, about several μm to 100 μm, the angle is preferably 30 degrees or less, and the length is preferably about several tens μm to several hundred μm.
針状体を構成する材料としては、仮に破損した針部が体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼさない材料であることが望ましく、そのような材料としては医療用シリコーン樹脂や、マルトース、ポリ乳酸、デキストランなどの生体適合性材料が有望視されている(特許文献1)。 The material constituting the needle-shaped body is preferably a material that does not adversely affect the human body even if the damaged needle part remains in the body, such as a medical silicone resin, maltose, Biocompatible materials such as polylactic acid and dextran are considered promising (Patent Document 1).
また、上述した微細な突起部を有する針状体を製造する方法としては、X線リソグラフィにより針状体の原版を作製し、原版から複製版を作り、転写成形を行う方法が提案されている(特許文献2)。 Further, as a method of manufacturing the needle-like body having the fine protrusions described above, a method is proposed in which an original plate of the needle-like body is produced by X-ray lithography, a duplicate plate is made from the original plate, and transfer molding is performed. (Patent Document 2).
また、機械加工により針状体の原版を作製し、原版から複製版を作り、転写成形を行う製造方法も提案されている(特許文献3)。
これらの針状体は、シリコンなどの脆性材料や樹脂材料で作製されることが多く、穿刺のために皮膚やフィルムなどの薄膜に押し当てられる際に、破壊や変形を生じやすいという問題がある。 These needles are often made of a brittle material such as silicon or a resin material, and have a problem that they tend to break or deform when pressed against a thin film such as skin or film for puncture. .
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、薄膜を穿刺する際の破壊および変形の双方が抑制される針状体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a needle-like body in which both destruction and deformation at the time of puncturing a thin film are suppressed.
上記目的を解決するための本発明は、
(1)基板と、前記基板の第一の面に形成された突起部群と、前記突起部を取り囲む平坦部を具備する針状体であって、前記突起部群の最外周に位置する突起部の底面から前記平坦部の外周までの最短距離が、前記突起部の高さよりも大きいことを特徴とする針状体;
(2)前記突起部群の最外周に位置する突起部の底面から前記平坦部の外周までの最短距離が、前記突起部群最外周の全域において一定であることを特徴とする(1)に記載の針状体;
(3)(1)または(2)の何れか1項に記載の針状体を製造するための版であって、基板と、前記基板の第一の面に形成された凹部群と、前記凹部群を取り囲む平坦部を具備し、前記凹部群の最外周に位置する凹部の開口部から前記平坦部の外周までの最短距離が、前記凹部の深さよりも大きいことを特徴とする版;
(4)(1)または(2)の何れか1項に記載の針状体を製造するための多面版であって、基板と、前記基板の第一の面に形成された複数の凹部群と、前記凹部群をそれぞれに取り囲む平坦部と、隣接する平坦部の間の切りしろを具備し、前記凹部群の最外周に位置する凹部の開口部から前記平坦部の外周までの最短距離が、前記凹部の深さよりも大きいことを特徴とする多面版;
(5)(1)または(2)の何れか1項に記載の針状体を製造するための版であって、基板と、前記基板の第一の面に形成された突起部群と、前記突起部群を取り囲む平坦部を具備し、前記突起部群の最外周に位置する突起部の底面から前記平坦部の外周までの最短距離が、前記突起部の高さよりも大きいことを特徴とする版;
である。
In order to solve the above object, the present invention provides:
(1) A needle-like body having a substrate, a projection group formed on the first surface of the substrate, and a flat portion surrounding the projection, the projection positioned on the outermost periphery of the projection group A needle-like body, wherein the shortest distance from the bottom surface of the portion to the outer periphery of the flat portion is greater than the height of the protrusion;
(2) The shortest distance from the bottom surface of the protrusion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat portion is constant over the entire outer periphery of the protrusion group. The acicular body described;
(3) A plate for producing the needle-like body according to any one of (1) or (2), wherein a substrate, a recess group formed on a first surface of the substrate, A plate comprising a flat part surrounding the concave group, wherein the shortest distance from the opening of the concave part located on the outermost periphery of the concave group to the outer periphery of the flat part is larger than the depth of the concave part;
(4) A multi-face plate for producing the needle-like body according to any one of (1) or (2), wherein the substrate and a plurality of recess groups formed on the first surface of the substrate And a flat portion that surrounds each of the recess groups, and a margin between adjacent flat portions, and the shortest distance from the opening of the recess located on the outermost periphery of the recess group to the outer periphery of the flat portion is A multi-faced plate characterized by being larger than the depth of the recess;
(5) A plate for producing the acicular body according to any one of (1) and (2), wherein a substrate, and a protrusion group formed on the first surface of the substrate; A flat portion surrounding the protruding portion group, wherein the shortest distance from the bottom surface of the protruding portion located on the outermost periphery of the protruding portion group to the outer periphery of the flat portion is greater than the height of the protruding portion, Version to do;
It is.
本発明により、薄膜を穿刺する際の破壊および変形の双方が抑制される針状体が提供される。 According to the present invention, there is provided a needle-like body in which both destruction and deformation at the time of puncturing a thin film are suppressed.
以下、本発明に従う針状体および針状体の製造方法などについて説明する。 Hereinafter, the acicular body according to the present invention, the method for producing the acicular body, and the like will be described.
1.針状体
本発明に従う針状体は、基板と、前記基板の第一の面に形成された突起部群と、前記突起部を取り囲む平坦部を具備し、前記突起部群の最外周に位置する突起部の底面から前記平坦部の外周までの最短距離が、前記突起部の高さよりも大きい構造を有する。
1. Needle-like body The needle-like body according to the present invention comprises a substrate, a projection group formed on the first surface of the substrate, and a flat portion surrounding the projection, and is located on the outermost periphery of the projection group. The shortest distance from the bottom surface of the protruding portion to the outer periphery of the flat portion is larger than the height of the protruding portion.
図1(a)は、本発明の態様の1例を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)の突起部群の最外周に位置する突起部の中心上を線I−Iに沿って切った断面図である。図1(c)は図(a)の一部分を拡大した図であり、図1(d)は図(c)を線II−IIに沿って切った断面図である。本発明に従う針状体1は、基板2と、基板2の第一の面に形成された複数の突起部3を含む突起部群4と、突起部群4を取り囲む平坦部5を具備する(図1(a))。突起部3は、針状体1の針部として機能する。図1(d)に示すように、本発明の構成において、最外周に位置する突起部3の底面から平坦部5の外周までの最短距離6が、突起部3の高さ7よりも大きければよい。
Fig.1 (a) is a top view which shows an example of the aspect of this invention. FIG.1 (b) is sectional drawing which cut | disconnected the center top of the projection part located in the outermost periphery of the projection part group of Fig.1 (a) along line II. FIG. 1C is an enlarged view of a part of FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The
なお、図1は本発明の態様の例を示したものであり、突起部3の形状や配列、基板2の形状、並びに最外周の突起部3の底面から平坦部5の外周までの最短距離6および突起部3の高さ7の大きさなどは、上述した最短距離6と高さ7の関係を維持する限り、図示された形態に限られるものではない。
FIG. 1 shows an example of an aspect of the present invention. The shape and arrangement of the
本発明に従う針状体は、最外周の突起部3の底面から平坦部5の外周までの最短距離6が突起部3の高さ7よりも大きいことを1つの特徴とするが、最外周の突起部3の破損を抑制する上では、最外周の突起部3の底面から平坦部の外周までの最短距離6と突起部3の高さ7の比がより大きいほど好ましい。
The needle-like body according to the present invention is characterized in that the
当該突起部群4の最外周に位置する突起部3の底面から平坦部5の外周までの最短距離6は、当該最短距離6が当該突起部3の高さ7よりも大きければ、領域によって大きさが異なっていてもよいが、好ましくは、突起部群4の外周の全域に亘り一定である。また、1つの針状体に含まれる平坦部5の幅が全域に亘り一定であっても、異なっていてもよい。
The
当該針状体の材料は、突起部を保持するのに充分な機械特性を備えていれば、特に制限はない。例えば、ステンレスおよびシリコンなどの金属、例えば、石英およびセラミックスなどの無機材料、例えば、医療用シリコーン樹脂などの生体適合性材料、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸グリコール酸共重合体、ポリクエン酸、ポリリンゴ酸、ポリアミノ酸、マルトースおよびデキストランなどの生体適合性を有する生分解性材料、並びに、その他の生体適合性と生分解性とを有するポリマーなどの有機材料などであればよい。 The material for the needle-shaped body is not particularly limited as long as it has sufficient mechanical properties to hold the protrusion. For example, metals such as stainless steel and silicon, inorganic materials such as quartz and ceramics, biocompatible materials such as medical silicone resins, such as polylactic acid, polyglycolic acid, polylactic glycolic acid copolymer, Any biodegradable material having biocompatibility such as acid, polymalic acid, polyamino acid, maltose and dextran, and other organic materials such as other biocompatible and biodegradable polymers may be used.
当該針状体を生体皮膚に対して適用する場合、針状体の材料は生体適合性を有していることが好ましく、更に、生体適合性と生分解性を有していることがより好ましい。 When the acicular body is applied to biological skin, the material of the acicular body is preferably biocompatible, and more preferably biocompatible and biodegradable. .
また、少なくとも突起部は、生分解性を備えた材料により形成されることが好ましい。生分解性を備えた材料を用いることにより、生体皮膚への適用時に針状体が破損し、その一部が生体内に取り残されても生体への影響を低減することが可能である。 Moreover, it is preferable that at least the protrusion is formed of a material having biodegradability. By using a biodegradable material, it is possible to reduce the influence on the living body even if the needle-like body is damaged during application to living body skin and a part of the needle body is left in the living body.
また、当該突起部は基板と同種の材料を用いてもよく、基板と別種の材料を用いてもよい。別種の材料を用いる場合、基板として使用する材料は、例えば、シリコン、ステンレスおよびポリカーボネートなどであればよく、突起部の材料はポリ乳酸、ポリグリコール酸およびマルトースであればよい。例えば、シリコンを基板として用いて、ポリ乳酸を突起部として使用する場合には、例えば、シリコン基板上に、ポリ乳酸突起部のみを選択的に熱プレス成形して製造すればよい。 In addition, the protrusion may be made of the same material as that of the substrate, or may be made of a material different from that of the substrate. When using another type of material, the material used as the substrate may be, for example, silicon, stainless steel, polycarbonate, and the like, and the material of the protrusions may be polylactic acid, polyglycolic acid, and maltose. For example, when silicon is used as the substrate and polylactic acid is used as the protrusions, for example, only the polylactic acid protrusions may be selectively hot-press molded on the silicon substrate.
当該突起部は、用途によってその形状を自由に設計してよい。例えば、生理活性物質の経皮吸収を促進する目的や、経皮的に生体内の物質を生体外へ取り出す目的で使用される場合、皮膚穿刺性能の観点から、針状体に具備される突起部の先端が先鋭な錐形状であって、根元幅は数μmから数100μm、長さは数十μmから数百μm程度であり、突起部側壁には括れや段差が無いことが望ましい。 The shape of the protrusion may be freely designed depending on the application. For example, when used for the purpose of promoting percutaneous absorption of a physiologically active substance or for the purpose of percutaneously extracting a substance in a living body to the outside of the living body, the protrusion provided on the needle-like body from the viewpoint of skin puncture performance It is desirable that the tip of the part has a sharp cone shape, the root width is several μm to several hundreds μm, the length is about several tens μm to several hundreds μm, and the side wall of the protruding part has no constriction or step.
微細な突起部がアレイ状の群として形成される場合、群の外周に位置する突起部に破損や変形が生じやすい。これは、皮膚やフィルムなどの薄膜に針状体を押し付けた際に、押圧によって突起部群に対応した領域の薄膜が変形し、突起部群の外周に位置する突起部にのみ斜め下方向の力が加えられることに起因する。その結果、群の外周に位置する突起部に破損や変形が生じやすくなるというものである。本発明によれば、このような破損や変形を抑制することが可能である。 When the fine protrusions are formed as an arrayed group, the protrusions located on the outer periphery of the group are likely to be damaged or deformed. This is because when the needle-like body is pressed against a thin film such as skin or film, the thin film in the region corresponding to the protrusion group is deformed by the pressing, and only the protrusions located on the outer periphery of the protrusion group are inclined downward. This is due to the force being applied. As a result, the protrusions located on the outer periphery of the group are likely to be damaged or deformed. According to the present invention, it is possible to suppress such damage and deformation.
当該針状体は、それ自身公知の方法、例えば、精密機械加工などにより針状体形成材料から直接製造してもよく、それ自身公知の方法により金型または複製版を使用して転写成形することにより製造してもよい。 The needle-shaped body may be produced directly from a needle-shaped body-forming material by a method known per se, for example, precision machining, and is transferred and molded using a mold or a replica plate by a method known per se. May be manufactured.
金型を用いて製造する場合、例えば、次のように製造することが可能である。図2を参照されたい。この例は、製造しようとする針状体の基板の突起部を具備する第一の面を凹凸反転したパターンをその基板11の第一の面に有する金型10を用いる例である。当該金型10は、基板11に凹部12を具備する。この金型10に針状体成形材料13を適用し(図2(a))、針状体成形材料13に突起部を転写する(図2(b))。硬化した後に針状体成形材料13を金型10から剥離する。これによって、基板18の第一の面に複数の突起部14を含む突起部群16を具備する針状体15が得られる。
When manufacturing using a metal mold | die, it is possible to manufacture as follows, for example. Please refer to FIG. This example is an example using a
また、必要に応じて基板18を平坦部17の領域内で切断してもよい(図2(d))。ここで、本発明に従う針状体15および19は、当該突起部群16の最外周に位置する突起部14の底面から平坦部17の外周までの最短距離20が、当該突起部14の高さ21よりも大きいことを特徴とする(図2(d)および(e))。従って、そのような特徴が得られれば任意に基板18を平坦部17の領域内で切断してよい。
Moreover, you may cut | disconnect the board |
当該金型の材料は、一般的に金型として使用されるそれ自身公知の何れの材料であってよい。例えば、微細加工技術、例えば、リソグラフィ、ウェットエッチング、ドライエッチング、プラズマエッチングおよび反応性イオンエッチングなどのエッチング、レーザー加工、収束イオンビーム、サンドブラストなどのブラスト処理など、並びに精密機械加工などで加工可能なものであればよい。例えば、シリコン、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属材料、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂およびフッ素樹脂などの合成樹脂であってよい。 The material of the mold may be any material known per se that is generally used as a mold. For example, it can be processed by fine processing techniques such as lithography, wet etching, dry etching, etching such as plasma etching and reactive ion etching, laser processing, blast processing such as focused ion beam and sand blasting, and precision machining. Anything is acceptable. For example, metal materials such as silicon, aluminum, and stainless steel, and synthetic resins such as polycarbonate, polystyrene, acrylic resin, and fluororesin may be used.
当該金型の作製方法に特に制限はないが、作製する針状体の形状に応じて適宜公知の製造方法を用いてよい。例えば、微細加工技術によって所望する金型を作製することが可能である。そのような微細加工技術の例は、これらに限定するものではないが、リソグラフィ、ウェットエッチング、ドライエッチング、プラズマエッチングおよび反応性イオンエッチングなどのエッチング、レーザー加工、収束イオンビーム、サンドブラストなどのブラスト処理および精密機械加工法などを含む。 Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the said metal mold | die, You may use a well-known manufacturing method suitably according to the shape of the acicular body to produce. For example, it is possible to produce a desired mold by a fine processing technique. Examples of such microfabrication techniques include, but are not limited to, lithography, wet etching, dry etching, plasma etching and reactive ion etching, and other blasting processes such as laser processing, focused ion beam, and sand blasting. And precision machining methods.
当該金型への針状体成形材料の充填方法は、これに限定するものではないが、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好ましい。 The filling method of the needle-shaped body molding material into the mold is not limited to this, but from the viewpoint of productivity, the imprint method, hot embossing method, injection molding method, extrusion molding method and casting method are suitable. It is preferable to use for.
また、当該金型には針状体形成材料の離型性を向上させるために、それ自身公知の表面形状の加工および/または化学的な表面改質を施してもよい。本発明において使用される表面形状の加工の例は、レーザー加工やエッチング加工などによるパターニングや、表面粗さの改善などであり、化学的な表面改質の例は、潤滑剤や離型剤の塗付による離型層の形成や金属膜の形成によるギセイ層の創出である。剥離性を向上させることにより、微細な突起部を有する針状体をより安定して維持することが可能である。 Moreover, in order to improve the releasability of the needle-shaped body forming material, the mold may be subjected to known surface shape processing and / or chemical surface modification. Examples of surface shape processing used in the present invention are patterning by laser processing or etching processing, improvement of surface roughness, etc., and examples of chemical surface modification are lubricants and mold release agents. It is the creation of a release layer by painting and the creation of a gisei layer by forming a metal film. By improving the peelability, it is possible to more stably maintain a needle-like body having fine protrusions.
2.版
本発明は、更に、上記針状体を形成するために使用される版も提供する。本発明に従う版は、原版および複製版を含み、一面付け用の版であっても、多面付け用の多面版であってもよい。
2. Plate The present invention further provides a plate used for forming the needle-like body. The plate according to the present invention includes an original plate and a duplicate plate, and may be a single-sided plate or a multi-sided plate.
(1)金型
本発明に従う金型は、目的とする針状体と同じ構成、即ち、当該針状体の基板の突起部を含む面と同じパターンを有してもよく、目的とする針状体の突起部を含む面を凹凸反転して得られるパターンを有してもよい。従って、当該金型が針状体と同じパターンを有する場合には、当該金型は、基板と、前記基板の第一の面に形成された突起部群と、前記突起部を取り囲む平坦部を具備し、前記突起部群の最外周に位置する突起部の底面から前記平坦部の外周までの距離が、前記突起部の高さよりも大きければよい。また、当該金型が針状体の突起部を含む面を凹凸反転して得られるパターンを有する場合には、当該金型は、基板と、前記基板の第一の面に形成された凹部群と、前記凹部群を取り囲む平坦部を具備し、前記凹部群の最外周に位置する凹部の開口部から前記平坦部の外周までの最短距離が、当該凹部の深さよりも大きければよい。
(1) Mold The mold according to the present invention may have the same configuration as the target needle-like body, that is, the same pattern as the surface of the needle-like body including the protrusions of the target needle. You may have a pattern obtained by reversing the surface including the protrusion part of a shape body. Therefore, when the mold has the same pattern as the needle-like body, the mold includes a substrate, a protrusion group formed on the first surface of the substrate, and a flat portion surrounding the protrusion. And the distance from the bottom surface of the protruding portion located on the outermost periphery of the protruding portion group to the outer periphery of the flat portion may be larger than the height of the protruding portion. Further, when the mold has a pattern obtained by reversing the surface including the protrusion of the needle-like body, the mold includes a substrate and a group of recesses formed on the first surface of the substrate. And a flat portion surrounding the concave group, and the shortest distance from the opening of the concave portion located on the outermost periphery of the concave group to the outer periphery of the flat portion may be larger than the depth of the concave portion.
当該金型は、それ自身公知の何れの材料を用いて、それ自身公知の何れかの手段により作製されればよい。当該金型が針状体の突起部を含む面を凹凸反転して得られるパターンを有する場合、例えば、上述の材料を用いて、上述の手段により作製されればよい。 The mold may be made by any means known per se using any material known per se. In the case where the mold has a pattern obtained by reversing the surface including the protrusions of the needle-like body, for example, the mold may be manufactured by the above-described means using the above-described material.
また、当該金型が、針状体と同じパターンを具備する場合にも、上述した金型の材料を用いて、それ自身公知の何れかの方法によって製造されればよい。当該金型の材料に対して突起部を形成する方法は、例えば、微細加工方法、例えば、リソグラフィ、ウェットエッチング、ドライエッチング、プラズマエッチングおよび反応性イオンエッチングなどのエッチング、レーザー加工、収束イオンビーム、サンドブラストなどのブラスト処理など、並びに精密機械加工法などを含む。 Further, even when the mold has the same pattern as the needle-like body, it may be manufactured by any method known per se using the above-described mold material. The method for forming the protrusions on the material of the mold is, for example, a fine processing method, for example, etching such as lithography, wet etching, dry etching, plasma etching and reactive ion etching, laser processing, focused ion beam, Includes blasting such as sandblasting and precision machining.
針状体の製造は、当該金型が針状体と同じ構成である場合、当該金型を原版として使用し、複製版を作製し、複製版のパターンを針状体形成材料に転写成形して針状体を作製すればよい。当該金型が針状体の突起部を含む面の凹凸反転パターンを有する場合には、当該金型に針状体形成材料を適用し、当該針状体を転写成形すればよい。 When the mold has the same structure as the needle-shaped body, the needle-shaped body is manufactured by using the mold as an original plate, producing a duplicate plate, and transferring and molding the replica plate pattern onto the needle-shaped body forming material. A needle-like body may be prepared. When the mold has a concave-convex pattern on the surface including the protrusions of the needle-like body, the needle-like body may be transferred by applying a needle-like body forming material to the mold.
また、当該金型は、一面付け金型として使用されてもよく、多面付け用の多面金型として使用されてもよい。多面金型として使用される場合には、隣接する平坦部の間に切りしろがあることが望ましい。 Moreover, the said metal mold | die may be used as a single-sided metal mold | die, and may be used as a multi-surfaced metal mold | die for multi-faced. When used as a multi-sided mold, it is desirable that there is a margin between adjacent flat portions.
(2)複製版
本発明に従う針状体の製造は複製版を用いて行ってもよい。その場合、金型を作製した後に、当該金型を原版として使用して複製版を形成し、当該複製版を使用して目的とする針状体を作製すればよい。そのような複製版も本発明の範囲に含まれる。
(2) Replica plate The needle-shaped body according to the present invention may be produced using a replica plate. In that case, after producing a metal mold | die, the said metal mold | die is used as an original plate, a duplicate plate is formed, and the target acicular body may be produced using the said duplicate plate. Such duplicates are also within the scope of the present invention.
複製版を用いて針状体を製造する方法は、例えば、以下のように行うことが可能である。図3を参照されたい。図3(a)に示す所望の突起部を具備する金型31を用意する。次に複製版材料32を金型31に充填し転写成形する(図3(b))。複製版材料32が硬化した後に、複製版33を金型31から剥離する。得られた複製版33は突起部に対応する部分である凹部を具備する。複製版33に針状体形成材料34を充填する(図3(c))。針状体形成材料34に突起部を転写成形して硬化し(図3(d))、複製版33から剥離する(図3(e))。これにより所望の突起部37を含む突起部群38と、突起部群38を取り囲む平坦部39を基板36の第一の面に具備する針状体35が得られる。本発明に従う針状体35は、突起部群38の最外周に位置する突起部37の底面から平坦部39の外周までの最短距離が、突起部37の高さよりも大きいことを特徴とする。従って、このような特徴を有すれば基板36を平坦部39の領域内で切断してもよい。
A method for producing a needle-like body using a duplicate plate can be performed, for example, as follows. Please refer to FIG. A
また、本発明に従う針状体は、多面付け用の複製版、即ち、多面複製版を用いて製造されてもよい。図4(a)を参照されたい。多面複製版41は、複数の凹部群42と、各々の凹部群42を取り囲む平坦部44と、隣り合う平坦部44の間の切りしろ46とを具備する。1つの凹部群42には、針状体に具備される突起部に対応する複数の凹部43とその間の領域に対応する領域が含まれる。平坦部44は、針状体に具備される平坦部に対応する領域であり、針状体に具備される基板の第一の面の外縁部から突起部群の最外周に位置する突起部の底面までの領域、即ち、針状体の突起部群よりも外側の基板の部分に対応する。ここで、「基板の第一の面の外縁部」とは突起部を具備する基板の第一の面とそれと隣り合う他の面との境界を意味する。このような多面複製版41の使用により、複数の針状体を同時に転写成形することが可能である。
Moreover, the acicular body according to the present invention may be manufactured using a multi-faced replica, that is, a multi-face replica. Please refer to FIG. The multi-sided replicated
多面複製版を用いた針状体の製造を、図4(a)を線III−IIIに沿って切った断面図である図4(b)から(e)を用いて説明する。まず、多面複製版41に針状体成形材料47を充填する(図4(b))。次に、針状体成形材料47を成形し、硬化する(図4(c))。硬化した針状体成形材料48を複製版41から剥離する(図4(d))。切りしろ46に対応する位置で切断する。これにより、本発明に従う針状体52を得る(図4(e))。
The production of a needle-shaped body using a multi-sided replicated plate will be described with reference to FIGS. 4B to 4E, which are cross-sectional views taken along line III-III in FIG. First, the
本発明において使用される複製版材料は、原版金型を転写し得る形状追従性、転写加工成形における転写性、耐久性および離型性を考慮した材質を選択すればよい。例えば、高分子化合物、例えば、ウレタン樹脂やシリコーン樹脂などのエラストマーを用いてよい。また、例えば、金属材料、例えば、ニッケル、アルミ合金、銅合金、鉄合金などを用いてもよい。これに限定するものではないが、例えば、シリコーン樹脂を用いることも可能であり、この場合、安価かつ危険性の低い材料として好適に用いることができる。また、複製材料中の不純物を除去するために、転写成形工程に使用する前に複製版材料を精製してもよい。 The replication plate material used in the present invention may be selected from materials that take into account the shape following ability to transfer the original mold, transferability in transfer processing molding, durability, and releasability. For example, a high molecular compound such as an elastomer such as a urethane resin or a silicone resin may be used. Further, for example, a metal material such as nickel, an aluminum alloy, a copper alloy, or an iron alloy may be used. Although not limited to this, for example, a silicone resin can be used, and in this case, it can be suitably used as an inexpensive and low-risk material. Further, in order to remove impurities in the replication material, the replication plate material may be purified before being used in the transfer molding process.
また、複製版作製時には硬化速度を制御するために加熱および/または冷却を行ってもよく、加熱温度および加熱時間、並びに冷却温度および冷却時間は、使用する複製版材料の性質などに応じて選択すればよい。 In addition, heating and / or cooling may be carried out in order to control the curing speed when making a duplicate plate, and the heating temperature and heating time, and the cooling temperature and cooling time are selected according to the properties of the duplicate plate material used. do it.
複製版作製工程においては、微細領域での再現性を高めるために複製版材料を金型に充填する前に脱泡工程をおこなってもよい。脱泡工程は公知の脱泡法を用いればよい。例えば、真空脱泡、遠心脱および攪拌脱泡等の脱泡方法を用いてよい。 In the duplicate plate manufacturing step, a defoaming step may be performed before filling the mold with the duplicate plate material in order to improve reproducibility in a fine region. A known defoaming method may be used for the defoaming step. For example, a defoaming method such as vacuum defoaming, centrifugal degassing, and stirring defoaming may be used.
本発明において使用される針状体成形材料は、上述した針状体の材料を用いればよい。 The needle-shaped body material used in the present invention may be the above-described needle-shaped body material.
当該針状体成形材料の複製版への充填方法は、これに限定するものではないが、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好ましい。 The method for filling the replica material with the needle-shaped body molding material is not limited to this, but from the viewpoint of productivity, the imprint method, hot embossing method, injection molding method, extrusion molding method and casting method are suitable. It is preferable to use for.
当該複製版の剥離性を向上するために、針状体形成材料の充填前に、複製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。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、スピンコート法およびディップコート法などの薄膜形成手法を好適に用いることができる。離型層を適用することにより、微細な突起部を有する針状体および更に当該突起部をより安定して提供することが可能である。 In order to improve the releasability of the replication plate, a release layer for increasing the release effect may be formed on the surface of the replication plate before filling the needle-shaped body forming material. As the release layer, for example, a widely known fluorine-based resin can be used. Moreover, as a method for forming the release layer, a thin film forming method such as a PVD method, a CVD method, a spin coating method, or a dip coating method can be suitably used. By applying the release layer, it is possible to provide the needle-like body having a fine protrusion and the protrusion more stably.
切りしろは、多面複製版により得られた針状体群から目的とする針状体を得るための切断に必要なだけ確保されればよい。従って、針状体形成材料の種類および切断方法に依存して配置されればよい。 The cutting margin may be ensured as much as necessary for cutting in order to obtain a target needle-like body from the needle-like body group obtained by the multi-face replication plate. Therefore, it may be arranged depending on the type of needle-shaped body forming material and the cutting method.
また、上述の多面複製版も本発明として提供される。また、本発明に従う複製版は多面付けに限定するものではなく、一面付け用の複製版であってもよい。また本発明に従う多面複製版は、図4に示すように2つの針状体を同時に成形するものであってもよく、3以上の針状体を同時に成形できるものであってもよい。そのような複製版も本発明の範囲内である。 In addition, the above-described multi-sided copy version is also provided as the present invention. In addition, the duplicate plate according to the present invention is not limited to multi-page imposition, and may be a single-layer copy. Further, the multi-sided duplicated plate according to the present invention may be one in which two needle-like bodies are formed simultaneously as shown in FIG. 4, or may be one in which three or more needle-like bodies can be simultaneously formed. Such duplicates are also within the scope of the present invention.
複製版転写成形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である。 By using duplicate plate transfer molding, productivity is improved, and needles of the same shape can be produced at low cost and in large quantities.
以上、本発明に従う針状体、針状体の製造方法、金型および複製版の態様の例について説明したが、これらは、上記態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えてもよい。また本発明に従う方法の場合においては、何れかの工程をそれ自身公知の何れかの置換可能な工程に置き換えてもよく、更なる工程などを追加してもよい。そのような態様も本発明の範囲に含まれる。 As mentioned above, although the example of the aspect of the acicular body according to this invention, the manufacturing method of a acicular body, a metal mold | die, and a duplicated plate was demonstrated, these are not limited to the said aspect, Even if it adds various changes. Good. In the case of the method according to the present invention, any step may be replaced with any replaceable step known per se, and further steps may be added. Such an embodiment is also included in the scope of the present invention.
本発明の針状体は、突起部群の最外周に位置する突起部底面から平坦部の外周までの最短距離が、前記突起部の高さよりも大きいことを特徴とする。好ましくは、突起部群の最外周に位置する突起部底面から平坦部外周までの最短距離が、前記針状体の外周部全域に亘り一定である。このような本発明の構成によれば、針状体を薄膜へ押し付けた際に生じる、突起部群の外周周辺に位置する突起部にかかる変形した薄膜から斜め方向へ引っ張られる力を、突起部の高さよりも大きい幅の平坦部に相等する基板部分により、緩和し、且つそのような力を突起部群に含まれる突起部に亘って均一化する。それにより、穿刺性能を低下させることなく、穿刺時に加えられる力による突起部の破壊および変形を抑制することが可能となる。 The needle-shaped body of the present invention is characterized in that the shortest distance from the bottom surface of the protrusion portion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat portion is larger than the height of the protrusion portion. Preferably, the shortest distance from the bottom surface of the protruding portion located on the outermost periphery of the protruding portion group to the outer periphery of the flat portion is constant over the entire outer peripheral portion of the needle-like body. According to such a configuration of the present invention, a force that is generated when the needle-like body is pressed against the thin film and is pulled in an oblique direction from the deformed thin film applied to the protrusion located around the outer periphery of the protrusion group is provided to the protrusion. The substrate portion which is equivalent to the flat portion having a width larger than the height of the substrate portion relaxes and makes such a force uniform over the protrusion portions included in the protrusion portion group. Thereby, it becomes possible to suppress the destruction and deformation of the protrusion due to the force applied at the time of puncturing without deteriorating the puncturing performance.
3.例
以下、本発明の針状体の製造方法の例について説明を行う。当然のことながら、本発明の針状体の製造方法は下記例に限定されず、類推できる他の製造方法をも含む。また、本発明の針状体は、下記の例にて作製された針状体に限定されるものではない。
3. Example Hereinafter, the example of the manufacturing method of the acicular body of this invention is demonstrated. Naturally, the manufacturing method of the acicular body of the present invention is not limited to the following examples, and includes other manufacturing methods that can be analogized. Moreover, the acicular body of the present invention is not limited to the acicular body produced in the following example.
例1
<金型の作製>
まず、精密機械加工を用いて、シリコン基板に、正四角錐の突起部(高さ:150μm、底面:60μm×60μm)を、1mm間隔で、10列10行の格子状に計100本配列して具備する針状体を形成した。100本の突起部は、一辺が約9mmの正方形領域内に配置された。
Example 1
<Production of mold>
First, using precision machining, a total of 100 regular quadrangular pyramidal protrusions (height: 150 μm, bottom surface: 60 μm × 60 μm) are arranged in a 10-column, 10-row grid pattern on a silicon substrate. The acicular body to comprise was formed. The 100 protrusions were arranged in a square region having a side of about 9 mm.
次に、得られた針状体に、スパッタ法によりニッケル導電層を100nmの厚さに形成した。この導電層は、続いて行う電解メッキにおけるシード層となる。次に、前記シード層上に、電解メッキ法によってニッケル膜を500μmの厚さに形成した。次に、90℃に加熱した重量パーセント濃度30%の水酸化カリウム水溶液を用いてウェットエッチングを行い、前記シリコン基板を完全に除去した。これにより、図2(a)に示すニッケルから成る金型10を作製した。
Next, a nickel conductive layer having a thickness of 100 nm was formed on the obtained needle-like body by sputtering. This conductive layer becomes a seed layer in the subsequent electrolytic plating. Next, a nickel film having a thickness of 500 μm was formed on the seed layer by electrolytic plating. Next, wet etching was performed using a 30% by weight potassium hydroxide aqueous solution heated to 90 ° C. to completely remove the silicon substrate. As a result, a
<針状体の転写成形>
次に、図2(a)に示すように、ポリ乳酸からなる厚さ約400μmのシート状の針状体形成材料13と前記金型10を用いて、熱インプリント法によってポリ乳酸に突起部を転写成形した。次に、硬化した針状体成形材料13を金型10から剥離することにより、図2(c)に示すような基板18と突起部14と平坦部17を有するポリ乳酸製の針状体15を得た。得られた針状体15は、一辺が約18mmの正方形の基板18上に、正四角錐(高さ:150μm、底面:60μm×60μm)の突起部14を、1mm間隔で、10列10行の格子状に計100本配列して含むものであった。100本の突起部群16は、一辺が約18mmの正方形の基板18上のほぼ中心に位置する、一辺が約9mmの正方形の領域内に配置された。得られた針状体15の突起部群16の最外周に位置する突起部14の底面から平坦部17の外周までの距離20は、針状体15の突起部14を具備する第一の面の全面において約4.5mmであった。これは、突起部14の高さ21である150μmよりも十分大きいことを確認した。以上により、本発明による針状体が得られた。
<Needle transfer molding>
Next, as shown in FIG. 2 (a), protrusions are formed on the polylactic acid by thermal imprinting using the sheet-like needle-shaped
例2
まず、例1の方法と同様に、一辺が約18mmの正方形の基板18上に、正四角錐(高さ:150μm、底面:60μm×60μm)の突起部14を、1mm間隔で、10列10行の格子状に計100本配列して具備する針状体15を複数作製した。100本の突起部群16は、一辺が約18mmの正方形の基板18上のほぼ中央に位置する一辺が約9mmの正方形の領域内に配置された。突起部群16の最外周に位置する突起部14の底面から平坦部の外周までの距離20は、全面において約4.5mmであった。
Example 2
First, in the same manner as in Example 1, on a
次に、図2(d)に示すように、突起部群16の最外周に位置する突起部14の底面から平坦部の外周までの距離を調整するために、レーザーカッターによって基板18を平坦部の領域内で切断して、図2(e)に示すような、突起部群の最外周に位置する突起部14の底面から平坦部の外周までの最短距離20が、それぞれ約50μm、約150μm、約500μmおよび約4.5mm(レーザカットせず)である針状体19を作製した。
Next, as shown in FIG. 2D, in order to adjust the distance from the bottom surface of the
また、1つの針状体の基板の第一の面には4つの辺が具備されるが、辺毎に、突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの最短距離を変えた針状体を前述の方法と同様に製作した。即ち、金型10を用いて針状体成形材料13に突起部14を転写成形、硬化および剥離した後に、得られた針状体15の基板18を平坦部17の領域内でレーザーカットした。針状体の当該最短距離が、第一の辺では約50μm、第二の辺では約150μm、第三の辺では約500μmとなるようにレーザーカットし、第四の辺は切断せずに約4.5mmとした。
In addition, the first surface of the substrate of one needle-like body has four sides, but for each side, the shortest distance from the bottom surface of the protruding portion located on the outermost periphery of the protruding portion group to the outer periphery of the flat portion. The needles with different distances were produced in the same manner as described above. That is, after the
これらの試料を、荷重試験機によって、ゴム硬度50度のシリコーン樹脂膜(厚さ約1mm)上に配置したPET膜(厚さ約100um)に1MPaの荷重で押し付けた。 These samples were pressed by a load tester against a PET film (thickness: about 100 μm) placed on a silicone resin film (thickness: about 1 mm) having a rubber hardness of 50 degrees with a load of 1 MPa.
荷重試験後の試料を光学顕微鏡で観察し、突起部の破損および変形状況を確認した。その結果、突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの距離が約50μmの試料では、突起部群の最外周に位置する36個の突起部全てに、破損または変形が確認された。突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの距離が約150μmの試料では、突起部群の最外周に位置する36個の突起部に破損はなく、一部に僅かな変形のみが確認された。突起部群の最外周に位置する突起部から平坦部の外周までの距離が約500μm、および約4.5μmの試料には、突起部群の最外周に位置する36個の突起部に破損も変形も確認されなかった。 The sample after the load test was observed with an optical microscope, and the damage and deformation of the protrusion were confirmed. As a result, in the sample having a distance from the bottom surface of the protrusion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat part is about 50 μm, all 36 protrusions positioned on the outermost periphery of the protrusion group are damaged or Deformation was confirmed. In the sample having a distance of about 150 μm from the bottom surface of the projecting portion located on the outermost periphery of the projecting portion group to the outer periphery of the flat portion, the 36 projecting portions located on the outermost periphery of the projecting portion group are not damaged. Only a slight deformation was confirmed. In the sample having a distance from the protrusion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat part of about 500 μm and about 4.5 μm, the 36 protrusions located on the outermost periphery of the protrusion group are also damaged. No deformation was confirmed.
辺毎に突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの最短距離を変えた針状体について行った同様の荷重試験および光学顕微鏡観察により、当該最短距離が約50μmである辺に沿って配置された突起部にのみ、突起部の破損と変形が確認された。その以外の辺に沿って位置する突起部には破損も変形も確認されなかった。 According to a similar load test and optical microscope observation performed on a needle-like body in which the shortest distance from the bottom surface of the protruding portion located on the outermost periphery of the protruding portion group to the outer periphery of the flat portion is changed for each side, the shortest distance is about 50 μm. It was confirmed that the protrusions were broken and deformed only on the protrusions arranged along the sides. No damage or deformation was observed on the protrusions located along the other sides.
例3
突起部の高さと突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの最短距離を変更したこと以外は、例1と同様に針状体を製造した。即ち、シリコン基板に、正四角錐の突起部(高さ:600μm、底面:240μm×240μm)が、1mm間隔で、10列10行の格子状に100本配列した針状体を作製し、次いでこの針状体から金型10を作製し、続いて当該金型10から針状体15を形成した。得られた針状体15は、一辺が約18mmの正方形の基板18上に、正四角錐(高さ:600μm、底面:240μm×240μm)の突起部14を、1mm間隔で、10列10行の格子状に100本配列して具備していた。当該100本の突起部14からなる突起部群16は、一辺が約18mmの正方形の基板18上のほぼ中央に位置する、一辺が約9mmの正方形領域内に配置された。針状体15の突起部群16の最外周に位置する突起部14から平坦部の外周までの最短距離20は、全面において約4.5mmであった。
Example 3
A needle-like body was produced in the same manner as in Example 1 except that the height of the protrusion and the shortest distance from the bottom surface of the protrusion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat portion were changed. In other words, a needle-like body in which 100 square pyramidal protrusions (height: 600 μm, bottom surface: 240 μm × 240 μm) are arranged on a silicon substrate at intervals of 1 mm in a 10-column, 10-row grid, A
次いで、針状体15の基板18の平坦部17の領域をレーザーカットにより切断し、突起部群の最外周に位置する突起部14から平坦部17の外周までの距離20が約200μm、約600μm、約2mmおよび約4.5mm(レーザカットせず)である針状体19を作製した。同様に、レーザーカットを行い、当該針状体の基板の第一の面を構成する4つの辺が辺毎に異なる突起部群の最外周に位置する突起部から平坦部の外周までの最短距離、即ち、約200μm、約600μm、約2mmおよび約4.5mm、を有する針状体を作製した。これらの試料を、荷重試験機によって、ゴム硬度50度のシリコーン樹脂膜(厚さ約1mm)上に配置したPET膜(厚さ約100um)に1MPaの荷重で押し付けた。
Next, the region of the
荷重試験後の試料を光学顕微鏡で観察し、突起部の破損および変形状況を確認した。その結果、突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの最短距離が約200μmの試料では、突起部群の最外周に位置する36個の突起部のうち16個に、破損または変形が確認された。突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの距離が約600μm、約2mm、および約4.5μmの試料には、突起部群の最外周に位置する36個の突起部に破損も変形も確認されなかった。 The sample after the load test was observed with an optical microscope, and the damage and deformation of the protrusion were confirmed. As a result, in the sample having the shortest distance from the bottom surface of the protrusion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat portion of about 200 μm, 16 of the 36 protrusions positioned on the outermost periphery of the protrusion group. In addition, damage or deformation was confirmed. Samples having a distance from the bottom surface of the protrusion located on the outermost periphery of the protrusion group to the outer periphery of the flat part of about 600 μm, about 2 mm, and about 4.5 μm include 36 samples positioned on the outermost periphery of the protrusion group. No damage or deformation was observed on the protrusion.
また、当該基板の第一の面の4つの辺で当該最短距離の長さが異なる針状体の場合では、同様の荷重試験と光学顕微鏡観察の結果、突起部群の最外周に位置する突起部の底面から平坦部の外周までの距離が約200μmである辺に沿って配置された突起部のみに、突起部の破損と変形が確認され、その他の辺に沿って位置する突起部には破損も変形も確認されなかった。 Further, in the case of a needle-like body having different lengths of the shortest distances on the four sides of the first surface of the substrate, as a result of the same load test and observation with an optical microscope, a protrusion positioned on the outermost periphery of the protrusion group Only the protrusions arranged along the side where the distance from the bottom of the part to the outer periphery of the flat part is about 200 μm, the damage and deformation of the protrusions are confirmed, and the protrusions located along the other sides Neither breakage nor deformation was confirmed.
本発明の針状体は、経皮投与のための針状体のみならず、医療、創薬、化粧品、MEM
Sデバイスなど様々な分野に用いられる微細な突起部を有する針状体として活用することが可能である。
The needle-shaped body of the present invention is not only a needle-shaped body for transdermal administration, but also medical, drug discovery, cosmetics, MEM.
It can be used as a needle-like body having fine protrusions used in various fields such as S devices.
1、13、15、19、35、51……針状体
2、11、18、36、49、52……基板
3、14、37、53……突起部
4、16、38、50……突起部群
5、17、39、44……平坦部
6、20……平坦部の外周と突起部群の最外周に位置する突起部底面との最短距離
7、21……突起部の高さ
10、31……金型
12、43……凹部
13、47……針状体成形材料
48……硬化した針状体成形材料
32……複製版材料
33、41……複製版
34……形成材
42……凹部群
46……切りしろ
1, 13, 15, 19, 35, 51 ...
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