JP2012143978A - Die for manufacturing microneedle using injection molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、射出成形方法によるマイクロニードルの製造に用いる射出成形用金型に関するものである。 The present invention relates to an injection mold used for manufacturing microneedles by an injection molding method.
マイクロニードルの製造方法としては、これまで色々な製造方法が試みられ報告されている。まず、材質が金属製か、樹脂製かで、大きく製造方法は異なってくる。樹脂製のマイクロニードルは、加工が容易であり、色々な形状のマイクロニードルが作製できるため、多くの検討が進められている。例えば、特許文献１や特許文献２に示されるように、樹脂製の平板を加熱溶融して、微小針を引き出す方法が開示されている。更に、特許文献３と特許文献４では、ヒアルロン酸やコラーゲン、水溶性ポリマー樹脂を用いて、鋳型に注入し、微小針を作製する方法が開示されている。 Various production methods have been tried and reported so far for producing microneedles. First, the manufacturing method differs greatly depending on whether the material is metal or resin. Resin-made microneedles are easy to process, and since various shapes of microneedles can be produced, many studies have been made. For example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a method of drawing a microneedle by heating and melting a resin flat plate is disclosed. Further, Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a method of producing a microneedle by injecting into a mold using hyaluronic acid, collagen, or a water-soluble polymer resin.
しかしながら、鋳型に熔融した樹脂を注入してマイクロニードルを作成する場合、マイクロニードルの微小針の先端部が欠けやすいことから、特許文献５では、鋳型を末端開放形にした上で、更にテフロン（登録商標）加工が行われている。一般的に、鋳型を使用する場合、微小針の先端部に相当する鋳型部分に樹脂が残存して、操作を繰り返す内に、鋳型の穴が次第に詰って行く状況が見られる。しかしながら、一度、樹脂が詰った鋳型の穴から、樹脂を除去することは、あまり容易ではない。微小針の先端部に相当する部分に詰った樹脂をきれいに除くことは非常に難しい問題になっている。
以上のようなことから、従来の技術では、樹脂製のマイクロニードルを射出成形方法で製造することはあまり行なわれていなかった。また、マイクロニードル用の鋳型に関しても、先端の尖った金型を作るのが難しいこと等の問題があり、射出成形方法で鋭利な先端部を持つマイクロニードルを大量に製造することは難しいとされていた。
However, when a microneedle is prepared by injecting a molten resin into a mold, the tip of the microneedle of the microneedle is likely to be chipped. Registered trademark) processing. In general, when a mold is used, there is a situation in which the resin remains in the mold portion corresponding to the tip of the microneedle, and the mold holes gradually become clogged while the operation is repeated. However, it is not so easy to remove the resin from the mold hole once filled with the resin. It is a very difficult problem to cleanly remove the resin clogged in the portion corresponding to the tip of the microneedle.
For the above reasons, in the prior art, resin microneedles have not been manufactured so much by an injection molding method. In addition, the mold for microneedles also has problems such as difficulty in making a mold having a sharp tip, and it is difficult to manufacture a large number of microneedles having a sharp tip by an injection molding method. It was.
本発明は、射出成形方法によるマイクロニードルの製造に使用する金型を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the metal mold | die used for manufacture of the microneedle by an injection molding method.
本発明者らは、これまで溶融樹脂による射出成形による多種の製品を作製してきたが、今回、マイクロニードルの射出成形法での作製にあたり、目詰まりし易い鋳型の改良から取り組んだ。マイクロニードルの微小針に対応する鋳型の穴の部分の清掃を容易にするため、２枚１組の金属平板で１列の微小針が作製できるようにし、それを必要な個数だけ集めて金型を作製すれば、分解して清掃が容易な鋳型となることを見出した。この鋳型を用いて射出成形に応用すると、予想外にも良好な剣山型マイクロニードルが作製できることを見出した。本発明は、以上の知見に基づいて研究を重ねることによって、鋭利な先端部を持った剣山型マイクロニードルの射出成形用の金型を完成させたものである。 The inventors of the present invention have produced various products by injection molding using a molten resin, but this time, in producing the microneedle by the injection molding method, the inventors worked on improving the mold which is easily clogged. In order to facilitate the cleaning of the mold hole corresponding to the microneedles of the microneedle, one row of microneedles can be made with a set of two metal flat plates, and the necessary number is collected and the mold is collected. It was found that the mold can be easily disassembled and cleaned. When this mold is used for injection molding, it has been found that an unexpectedly good Kenyama microneedle can be produced. The present invention has been completed based on the above knowledge and completed a mold for injection molding of the Kenyama microneedle having a sharp tip.
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）射出成形用の金型であって、
直方体形状の金属平板の一つの角に複数の切り込み部分が開設されており、
その鏡像となる金属平板と重ね合わせて、
切り込み部分が一致するように設定された一組の鋳型を形成し、
その鋳型を複数重ね合わせる
ことにより作製されることを特徴とする、射出成形用金型。
（２）上記金型の穴が、１ｃｍ２当たりに５０〜２００個存在することを特徴とする、上記（１）に記載の金型。
（３）上記金属平板が、真鍮製、ステンレス製、工具鋼製、合金工具鋼製、高速度工具鋼製、超硬合金製、シリコン製である、上記（１）または(２)に記載の金型。
（４）上記金型の穴の形状が、三角錐状、四角錐状、円錐状、楕円錐状、円錐台状、楕円錐台状、三角錐台状、四角錐台状または円柱状である、上記（１）〜(３)のいずれか１項に記載の金型。
（５）上記金属平板が、縦が４００μｍ、横が１２０００μｍ、長さが１５０００μｍの直方体状であり、上記（１）〜(４)のいずれか１項に記載の金型。
（６）上記金型の穴の大きさが、深さが４００〜８００μｍ、開口部の直径または縦、横がそれぞれ１００〜４５０μｍである、上記（１）〜(５)のいずれか１項に記載の金型。
（７）複数が、５〜１５個のことである、上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の金型。
（８）上記一組の鋳型の穴が、１ｃｍ当たり５〜１５個存在することである、上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の金型。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A mold for injection molding,
A plurality of cut portions are opened at one corner of a rectangular parallelepiped metal flat plate,
Overlaid with the metal plate that becomes the mirror image,
Form a set of molds set so that the cuts match,
An injection mold characterized by being produced by superposing a plurality of molds.
(2) The mold according to (1), wherein 50 to 200 holes per 1 cm 2 are present in the mold.
(3) The metal flat plate is made of brass, stainless steel, tool steel, alloy tool steel, high-speed tool steel, cemented carbide, or silicon, as described in (1) or (2) above. Mold.
(4) The shape of the hole of the mold is a triangular pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, a conical shape, an elliptical cone shape, a truncated cone shape, an elliptical truncated cone shape, a triangular truncated cone shape, a quadrangular frustum shape, or a cylindrical shape. The mold according to any one of (1) to (3) above.
(5) The mold according to any one of (1) to (4), wherein the metal flat plate has a rectangular parallelepiped shape with a length of 400 μm, a width of 12000 μm, and a length of 15000 μm.
(6) In any one of the above (1) to (5), the size of the hole of the mold is 400 to 800 μm in depth, and the diameter or length and width of the opening are 100 to 450 μm, respectively. The mold described.
(7) The mold according to any one of (1) to (6), wherein the number is 5 to 15.
(8) The mold according to any one of (1) to (7), wherein there are 5 to 15 holes in the set of molds per 1 cm.
本発明は、剣山型マイクロニードルを射出成形法で製造するための金型に関するものである。微小なマイクロニードルに関する金型は、射出成形時の目詰まりが起きやすく、一度目詰まりが起きると、そのような金型は剣山型マイクロニードルの不良品製造することになるので、直ちに目詰まりの除去が必要になる。本発明の金型は、目詰まりの除去が容易な、組立て方式の金型であり、しかも、多数の微小針を持つ剣山型マイクロニードルを作製することができる。このように本発明の金型を用いることにより、微小針の先端部我鋭利で欠損のない剣山型マイクロニードルを射出成形法で安定的に大量生産できるようになった。更には、金型に設置する穴の形状を容易に変更できるため、多種の微小針の形状を持った剣山型マイクロニードルを工業的スケールで製造できるようになった。 The present invention relates to a mold for manufacturing a sword mountain type microneedle by an injection molding method. Molds related to minute microneedles are likely to be clogged during injection molding, and once clogging occurs, such molds will produce defective products for Kenyama microneedles. Removal is required. The mold of the present invention is an assembly-type mold in which clogging can be easily removed, and a sword mountain type microneedle having a large number of microneedles can be produced. As described above, by using the mold of the present invention, it has become possible to stably mass-produce Kenyama microneedles that are sharp and have no defects at the tip of the microneedles by the injection molding method. Furthermore, since the shape of the hole to be installed in the mold can be easily changed, it has become possible to manufacture Kenyama microneedles having various microneedle shapes on an industrial scale.
以下、本発明を、添付図面に示された好ましい態様を参照して更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
本発明の「金型」とは、直方体状の金属平板２枚一組で形成される鋳型を複数個集めて作製される金型のことである。複数個とは、５〜１５個のことであり、好ましくは、８〜１２個が挙げられる。
本発明の「鋳型」とは、直方体状の金属平板の一辺の角に、図1に示されるような切り込み部分（削除部分）を作成し、その鏡像体の金属平板（切り込みのある図１の直方体と左右対称のもの）と重ね合わせて、切り込み部分同士が一致するように調整されたものを言う。２枚一組の金属平板の切り込み部分同士で構成される穴は、射出成形された時に樹脂が充填され、マイクロニードルの微小針を形成する場となる。鋳型の穴の形状は、切り込み部分の形状によって変化し、図1と図２の場合には四角錐状となるが、三角錐状、円錐状、楕円錐状、円錐台状、楕円錐台状、三角錐台状、四角錐台状または円柱状の形状も取ることができる。鋳型の穴の大きさは、穴の深さが４００〜８００μｍであり、穴の開口部の直径または縦横の距離が、それぞれ１００〜４５０μｍである。好ましくは、８０〜２００μｍである。
この穴の個数としては、穴の形状や大きさにも依るが、１ｃｍ当たり５〜１５個である。好ましくは１ｃｍ当たり５〜１０個である。
金型の穴の数としては、１ｃｍ２の基板当りに５０〜２００本存在することが望ましい。特に好ましいものとしては、８０〜１２０本を挙げることができる。
The “metal mold” of the present invention is a metal mold produced by collecting a plurality of molds formed by a set of two rectangular parallelepiped metal flat plates. The term “plurality” refers to 5 to 15, preferably 8 to 12.
The “template” of the present invention is a cut-out portion (deleted portion) as shown in FIG. 1 formed on a corner of one side of a rectangular parallelepiped metal flat plate. It is the one that is adjusted so that the incised parts coincide with each other. A hole formed by a cut portion of a set of two metal flat plates is filled with a resin when it is injection-molded to form a microneedle of a microneedle. The shape of the hole in the mold varies depending on the shape of the notch, and in the case of FIGS. 1 and 2, it becomes a quadrangular pyramid, but it has a triangular pyramid shape, a conical shape, an elliptical cone shape, a truncated cone shape, and an elliptical truncated cone shape. Also, a triangular frustum shape, a quadrangular frustum shape, or a cylindrical shape can be taken. As for the size of the hole of the mold, the depth of the hole is 400 to 800 μm, and the diameter or vertical and horizontal distance of the opening of the hole is 100 to 450 μm, respectively. Preferably, it is 80-200 micrometers.
The number of holes is 5 to 15 per 1 cm, although it depends on the shape and size of the holes. The number is preferably 5 to 10 per 1 cm.
The number of mold holes is desirably 50 to 200 per 1 cm 2 substrate. Particularly preferable examples include 80 to 120.
本発明の「直方体状」とは、金属平板２枚一組で形成される鋳型を複数個集めて金型を形成する時、鋳型が相互に密着した状態が作れ、穴の開口した金型の表面がほぼ均一の表面になるために、金属平板の形状として、サイズが揃った直方体の形状のものを言う。その結果として、射出成形を行なった際、金型に鋳型の穴以外の隙間がないので、余分なところに樹脂が入り込まない（バリができない）樹脂製の剣山型マイクロニードルが作製できる。
本発明の「直方体状の金属平板」の１枚の大きさは、マイクロニードルの単位面積当たりの微小針の数によって変化するが、例えば縦が１００〜１０００μｍ、横が１０００〜１５０００μｍ、長さが１０００〜２００００μｍの直方体状の金属平板が挙げられる。好ましくは、縦が３００〜８００μｍ、横が５０００〜１２０００μｍ、長さが５０００〜１５０００μｍの直方体状の金属平板を挙げることができる。
The “rectangular shape” of the present invention means that when a mold is formed by collecting a plurality of molds formed by a set of two metal flat plates, the molds are in close contact with each other, and the molds with holes are opened. In order for the surface to become a substantially uniform surface, the shape of a rectangular parallelepiped having a uniform size is used as the shape of the metal flat plate. As a result, when injection molding is performed, since there is no gap other than the mold hole in the mold, a resin sword mountain type microneedle that does not allow resin to enter (cannot be burred) can be produced.
The size of one “rectangular metal flat plate” of the present invention varies depending on the number of microneedles per unit area of the microneedle. For example, the length is 100 to 1000 μm, the width is 1000 to 15000 μm, and the length is Examples thereof include a rectangular parallelepiped metal flat plate of 1000 to 20000 μm. Preferably, a rectangular parallelepiped metal flat plate having a length of 300 to 800 μm, a width of 5000 to 12000 μm, and a length of 5000 to 15000 μm can be mentioned.
本発明の「金属」とは、射出成形法の金型に用いられる金属であれば、特に限定されるものではないが、例えばステンレス鋼、耐熱鋼、超合金、合金工具鋼、工具鋼、炭素鋼、合金鋼、高速度工具鋼、超硬合金、銅合金、アルミニウム合金、シリコン等あるいは例えばフッソ、チタン等の被膜処理をした汎用金属を挙げることができる。好ましくは、耐熱鋼、超合金、合金工具鋼、工具鋼、炭素鋼、合金鋼、高速度工具鋼を挙げることができる。 The “metal” of the present invention is not particularly limited as long as it is a metal used in a mold for an injection molding method. For example, stainless steel, heat-resistant steel, superalloy, alloy tool steel, tool steel, carbon Examples include steel, alloy steel, high-speed tool steel, cemented carbide, copper alloy, aluminum alloy, silicon and the like, or a general-purpose metal having a coating treatment such as fluorine or titanium. Preferable examples include heat resistant steel, superalloy, alloy tool steel, tool steel, carbon steel, alloy steel, and high speed tool steel.
本発明の「切り込み部分」の作製方法としては、グラインダー等の公知の微細加工の手段を使用することができる。例えば、平面研削盤、成形研削盤、治具研削盤、プロファイル研削盤、放電加工機、微細加工機、レーザー加工機等を使用して製作することが出来る。
本発明の「射出成形法」とは、公知の汎用手段であり、例えば熱可塑性樹脂を高温にして熔融させ、低温の金型に高圧注入して固化させる方法を言う。射出成形に使用する樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等を挙げることができる。好ましい熱可塑性樹脂としては、例えばポリグリコール酸樹脂、ポリ乳酸樹脂等のポリカーボネート樹脂を挙げることができる。
As a method for producing the “cut portion” of the present invention, known fine processing means such as a grinder can be used. For example, it can be manufactured using a surface grinder, a forming grinder, a jig grinder, a profile grinder, an electric discharge machine, a fine machine, a laser machine, or the like.
The “injection molding method” of the present invention is a known general-purpose means, for example, a method in which a thermoplastic resin is melted at a high temperature and is injected into a low-temperature mold under high pressure to be solidified. The resin used for injection molding is preferably a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is a polyethylene resin, polypropylene resin, AS resin, ABS resin, methacrylic acid resin, polyvinyl chloride resin, polyacetal resin, polyamide resin, polycarbonate resin. , Modified polyphenylene ether resin, polybutylene terephthalate resin, polyethylene terephthalate resin, and the like. Examples of preferable thermoplastic resins include polycarbonate resins such as polyglycolic acid resins and polylactic acid resins.
本発明の金型を用いて射出成形で得られるマイクロニードルは、形状に応じてそのまま実用に供することもできるし、更に加工して、微小針の先端部をより鋭利なものとすることもできる。
従って、本発明の金型も、マイクロニードルの目的に応じて、先端部の形状や、金型の穴の形状を適切に選択することができる。
微細加工を行っても加工上の問題で、金属平板を図1のように削除して得られる切込みの角は鋭利に成り難い。しかし、金属平板を合わせることにより合わせ目は極めて鋭利な角を形成出来る。この方法により、角を鋭利にするか鈍くするかのコントロールが出来るので、必要形状を自由に選択する事が出来る。
The microneedle obtained by injection molding using the mold of the present invention can be used as it is depending on the shape, or can be further processed to make the tip of the microneedle sharper. .
Therefore, also in the metal mold | die of this invention, according to the objective of a microneedle, the shape of a front-end | tip part and the shape of the hole of a metal mold | die can be selected appropriately.
Even if microfabrication is performed, the cutting angle obtained by removing the metal flat plate as shown in FIG. However, by combining metal flat plates, the seam can form an extremely sharp corner. By this method, it is possible to control whether the corner is sharp or dull, so that the required shape can be freely selected.
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に何等限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
（実施例１）剣山型マイクロニードルの射出成形用金型の製造
合金工具鋼製の直方体平板（縦４００μｍ、横が１２０００μｍ、長さが１５０００μｍの直方体）の横の一辺の角に、成形研削盤を用いて図１に示されるような三角錐状の切り込みを複数設置した。その結果、図３に示される切り込み（長さ６００μｍ、下部の深さ８０μｍ、下部の幅２００μｍ）を1ｃｍ当たり５〜１１個持った直方体平板と、その鏡像体となる直方体平板を作製し、切り込み部分が重なるように合わせて２枚一組とし、扁平な四角錐の穴を持つ鋳型を構築した。この鋳型を１１枚重ねて剣山型マイクロニードルの金型を作成することができた。この鋳型には成形時に樹脂から発生するガス、樹脂の流路内にある空気等を逃がすための微細なガス逃げのための流路加工（エアーベント、エアー逃げ）を施している。なお、エアーベントの加工についてはマイクロニードルの先端部のみ、又は稜線部のみ、又は両方に加工を施す事を行なっている。これにより樹脂の充填速度を加速し、又は樹脂ガスの逃がし効果によるガス焼けを免れることができる。
(Example 1) Manufacture of mold for injection molding of sword mountain type microneedle A forming grinder at a corner on one side of a rectangular parallelepiped flat plate made of alloy tool steel (a rectangular parallelepiped having a length of 400 μm, a width of 12000 μm and a length of 15000 μm) A plurality of triangular pyramid-shaped cuts as shown in FIG. As a result, a rectangular parallelepiped plate having 5 to 11 incisions (length: 600 μm, lower depth: 80 μm, lower width: 200 μm) shown in FIG. A pair of two pieces were put together so that the parts overlap, and a mold with a flat quadrangular pyramid hole was constructed. Eleven of these molds were stacked to create a Kenyama microneedle mold. The mold is subjected to flow path processing (air vent, air escape) for fine gas escape to escape gas generated from the resin during molding, air in the resin flow path, and the like. In addition, about the process of an air vent, it has processed only the front-end | tip part of a microneedle, only a ridgeline part, or both. Thereby, the filling speed of the resin can be accelerated, or gas burn due to the escape effect of the resin gas can be avoided.
（実施例２）上記金型を用いた剣山型マイクロニードルの射出成形法による製造
実施例１で作製された金型を用いて、ファナック社製射出成形機にセットし、公知文献等（特開平１０−７２５２９）に準じて、ポリグリコール酸樹脂を溶融して射出成形を行なった。冷却後、金型から射出成形された剣山型マイクロニードルを取り出した。得られた剣山型マイクロニードルを図４、図５に示す。
剣山型マイクロニードルの微小針の先端部は、図６に示されるように先端の直径が約５１μｍであり、高さが約６００μｍの扁平な四角錐状の微小針を持つ剣山型マイクロニードルが作製できた。
(Example 2) Manufacture of sword-shaped microneedles using the above-described mold by injection molding method The mold produced in Example 1 was set in an injection molding machine manufactured by FANUC, and publicly known documents (Japanese Patent Laid-Open No. Hei. According to 10-72529), the polyglycolic acid resin was melted and injection molded. After cooling, the Kenyama microneedle, which was injection-molded, was taken out of the mold. The obtained sword mountain type microneedle is shown in FIGS.
As shown in FIG. 6, the tip of the sword mountain type microneedle has a tip diameter of about 51 μm and a height of about 600 μm and a sword mountain type microneedle having a flat quadrangular pyramid shaped microneedle. did it.
本発明の金型は、金属平板（直方体）の一辺に、多様な切込みを設定することによって、それを組み合わせて、多様な形態の微小針を持つマイクロニードルを作製することができる。しかも、金型の穴が樹脂によって目詰まりを起こしても、本発明の金型は、容易に分解し清掃することができる。従って、本発明の金型は、良好な状態に維持することができるため、射出成形法による剣山型マイクロニードルの金型として最適であり、この金型を使用することにより、剣山型マイクロニードルが先端部の欠損がなく安定した品質で工業的なスケールで製造できる。 The mold of the present invention can produce microneedles having various types of microneedles by setting various cuts on one side of a metal flat plate (cuboid) and combining them. Moreover, even if the mold hole is clogged by the resin, the mold of the present invention can be easily disassembled and cleaned. Therefore, since the mold of the present invention can be maintained in a good state, it is optimal as a mold for a sword mountain type microneedle by an injection molding method. By using this mold, the sword mountain type microneedle can be obtained. It can be manufactured on an industrial scale with stable quality and no chipping at the tip.
Claims (8)
直方体状の金属平板の一つの角に複数の切り込み部分が開設されており、
その鏡像となる金属平板と重ね合わせて、
切り込み部分が一致するように設定された一組の鋳型を形成し、
その鋳型を複数重ね合わせる
ことにより作製されることを特徴とする、射出成形用金型。 A mold for injection molding,
A plurality of cut portions are opened at one corner of a rectangular parallelepiped metal flat plate,
Overlaid with the metal plate that becomes the mirror image,
Form a set of molds set so that the cuts match,
An injection mold characterized by being produced by superposing a plurality of molds.
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