JP2016083085A - 針状体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】針状体の製造方法であって、凹版に対し、第1の針状体形成液を第1の減圧環境下で供給する第1の供給工程と、前記凹版に供給された第1の針状体形成液を第1の減圧環境よりも高い圧力に変化させる第1の圧力変化工程と、前記凹版に供給された針状体形成液を乾燥する第1の乾燥工程と、前記第1の針状体形成液が充填乾燥された凹版に対し、第2の針状体形成液を第2の減圧環境下で供給する第2の供給工程と、前記凹版に供給された第1の針状体形成液を第2の減圧環境よりも高い圧力に変化させる第2の圧力変化工程と、前記凹版に供給された針状体形成液を乾燥し針状体とする第2の乾燥工程と、前記凹版から前記針状体を剥離する剥離工程とを備えることを特徴とする針状体の製造方法とした。
【選択図】図1
Description
前記突起部に対応した凹部を備える凹版に対し、第1の針状体形成材料を溶媒に溶解または分散させた第1の針状体形成液を第1の減圧環境下で供給する第1の供給工程と、
前記凹版に供給された第1の針状体形成液を第1の減圧環境よりも高い圧力に変化させる第1の圧力変化工程と、
前記凹版に供給された針状体形成液を乾燥する第1の乾燥工程と、
前記第1の針状体形成液が充填乾燥された凹版に対し、第2の針状体形成材料を溶媒に溶解または分散させた第2の針状体形成液を第2の減圧環境下で供給する第2の供給工程と、
前記凹版に供給された第1の針状体形成液を第2の減圧環境よりも高い圧力に変化させる第2の圧力変化工程と、
前記凹版に供給された針状体形成液を乾燥し針状体とする第2の乾燥工程と、
前記凹版から前記針状体を剥離する剥離工程と
を備えることを特徴とする針状体の製造方法とした。
また、請求項2に係る発明としては、前記第1の圧力変化工程における圧力変化量が0.05MPa以上0.10MPa以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の針状体の製造方法とした。
また、請求項3に係る発明としては、前記第1の圧力変化工程における、圧力変化後の圧力が大気圧であることを特徴とする請求項1または2記載の針状体の製造方法とした。
また、請求項4に係る発明としては、前記第1の圧力変化工程における圧力変化量が0.05MPa以上0.10MPa以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の針状体の製造方法とした。
また、請求項5に係る発明としては、前記第1の圧力変化工程における、圧力変化後の圧力が大気圧であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
また、請求項6に係る発明としては、前記第1の針状体形成材料が、キトサン、キトサンサクシナミド、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、コンドロイチン硫酸ナトリウム、カードラン、トレハロース、スクロース、ゼラチン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アルギン酸塩から選択されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の針状体の製造方法とした。
また、請求項7に係る発明としては、前記針状体形成材料が、薬理活性物質または化粧品送達物を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の針状体の製造方法とした。
また、請求項8に係る発明としては、前記第2の針状体形成材料が、キトサン、キトサンサクシナミド、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、コンドロイチン硫酸ナトリウム、カードラン、トレハロース、スクロース、ゼラチン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アルギン酸塩から選択されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の針状体の製造方法とした。
また、請求項9に係る発明としては、前記第2の針状体形成材料が、薬理活性物質または化粧品送達物を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の針状体の製造方法とした。
図1に本発明の針状体の斜視図を示した。本発明の針状体10は、支持基板12上に針状の突起部11を備える。また、本発明の針状体は、少なくとも突起部先端側から順に第1層11Aと第2層11Bを備える。
本発明の針状体10において、針状の突起部11の寸法は皮膚に穿刺孔を形成するのに適した細さと長さを有することが好ましい。具体的には、図2に示す突起部11の高さHは10μm以上1000μm以下の範囲内であることが好ましい。突起部の高さHは、支持基板12から突起部11の先端までの距離である。
突起部の高さHは、前記範囲内で針状体を穿刺した際に形成される穿刺孔を皮膚内のどのくらいの深さまで形成するかを考慮して決定することが好ましい。
特に、針状体を穿刺した際に形成される穿刺孔を「角質層内」に留める場合、針状体の突起部の高さHは例えば10μm以上300μm以下、より好ましくは30μm以上200μm以下、の範囲内にすることが望ましい。
また、針状体を穿刺した際に形成される穿刺孔を「角質層を貫通し、かつ神経層へ到達しない長さ」に留める場合、針状体の突起部の高さHは200μm以上700μm以下、より好ましくは200μm以上500μm以下、さらに好ましくは200μm以上300μm以下、の範囲内にすることが望ましい。
さらに、針状体を穿刺した際に形成される穿刺孔を「穿刺孔が真皮に到達する長さ」とする場合、針状体の突起部の高さHは200μm以上500μm以下の範囲内とすることが好ましい。また、針状体を穿刺した際に形成される穿刺孔を「穿刺孔が表皮に到達する長さ」の場合、針状体の突起部の高さHは200μm以上300μm以下の範囲内とすることが好ましい。
突起部の幅Dは、突起部を基板面と平行に投影した際の支持基板と接している突起部の長さのうち最大の長さである。例えば、突起部が円錐状である場合、突起部と支持基板と接している面の円の直径が幅Dとなる。突起部が正四角錐である場合、突起部と支持基板と接している面の正方形の対角線が幅Dとなる。また、突起部が円柱である場合、突起部と支持基板と接している面の円の直径が幅Dとなる。突起部が正四角柱である場合、突起部と支持基板と接している面の正方形の対角線が幅Dとなる。
実施形態に係る針状体において、突起部が錐形状のように先端角を有し、角質層を貫通させる場合、突起部の先端角θは5°以上30°以下、より好ましくは10°以上20°以下、の範囲内であることが望ましい。なお、先端角θは突起部を支持基板面と平行に投影した際の角度(頂角)のうち最大のものを指す。
実施形態に係る針状体において、支持基板は突起部の材料と同じであることが好ましい。支持基板と突起部とを同材料で形成することにより、支持基板と突起部を一体的に成形することが可能になる。
まず、第1の針状体形成材料を溶媒に溶解又は分散させた第1の針状体形成液21を調液する。第1の針状体形成材料は、水溶性高分子または多糖を含むことが好ましい。
また、針状体形成液にあっては、針状体形成材料である水溶性高分子を溶媒である水に溶解させるために溶解促進物質を添加しても良い。例えば、第1の針状体形成材料としてキトサンを用いた場合には、針状体形成液に酸を添加する必要がある。第1の針状体形成液は、凹版に流入できる程度の流動性を有することが好ましい。また、第1の針状体形成液は、予め脱泡処理がおこなわれていることが好ましい。脱泡処理は、第1の針状体形成液を減圧環境下で保管することによりおこなうことができる。
第1の針状体形成材料を溶媒に溶解または分散させた針状体形成液21および凹版22を真空チャンバ23内に配置する(図3(a))。真空チャンバは、ポンプに接続され、真空引きされる。次に、真空チャンバ内を減圧環境下にした後、凹版に第1の針状体形成液を供給する(図3(b))。凹版は、突起部に対応した凹部を備える。なお、凹版は、周縁部に、針状体形成液の凹版上での濡れ広がりを制御するための土手(凸部)22´を備えていてもよい。
次に、凹版に供給された針状体形成液を0.05MPaより高い圧力環境下に変化させる。本発明にあっては、0.05MPa以下の圧力環境で凹版に針状体形成液を供給し、当該供給工程よりも高い圧力環境に変化させることにより、凹版上に供給された針状体形成液21が凹版の凹部先端に充填される(図4(c))。
本発明の針状体の製造方法にあっては、0.05MPa以下の圧力環境で凹版上に針状体形成液を供給したあと、該真空チャンバ内に空気を導入し、乾燥工程の圧力環境を供給工程の圧力環境下よりも高く大気圧(0.1MPa)以下の圧力環境に変化させることにより、凹版の凹部先端に針状体形成液を充填することができ、その後、凹版上の針状体形成液を乾燥固化することにより突起部先端まで充填された針状体針状体を作製することができる。
本発明にあっては、圧力変化工程における圧力変化量が0.05MPa以上0.1MPa以下の範囲内であることが好ましい。圧力変化量が0.05MPa未満の場合、凹版の凹部先端までの充填の度合いが低下してしまう可能性がある。圧力変化量は高ければ高いほど好ましい。しかしながら、圧力変化量が1.0MPaを超える場合には、真空までの到達時間が長くなりすぎるため製造コストが高くとなってしまう恐れがある。
また、本発明の針状体の製造方法にあっては、圧力変化工程における、圧力変化後の圧力が大気圧であることが、製造管理上好ましい。
次に、凹版上に供給された第1の針状体形成液を乾燥固化し針状体とする。なお、乾燥固化する前に、凹版に供給された第1の針状体形成液の余分な量をスキージー24等により除去してもよい(図4(d))。凹版を大気圧環境下にした後、供給された針状体形成液21をホットプレート25上に配置することにより乾燥することができる(図5(e))。なお、加熱する際の加熱温度は、気泡が針状体に残ることを避けるため、針状体形成液が沸騰しない程度の温度に設定することが好ましい。このため、針状体形成液の溶媒として水を使用した場合には、加熱温度は40℃以上90℃以下の範囲内とすることが好ましい。加熱は、公知のいずれの加熱手段であってもよく、針状体形成液が供給された凹版を載置するホットプレートを用いる方法の他に、針状体形成液が供給された凹版をオーブン内に載置する方法を用いることができる。また、乾燥固化を加熱することなく常温でおこなうことも可能である。
また、例えば、真空チャンバを0.04MPaの圧力環境下とし凹版上に針状体形成液を供給し、その後、真空チャンバに空気を導入することにより0.08MPaの圧力環境下とし、当該0.08MPaの圧力環境下で凹版上の針状体形成液を乾燥固化させることもできる。
また、例えば、真空チャンバを0.04MPaの圧力環境下とし凹版上に針状体形成液を供給し、その後、真空チャンバに空気を導入することにより0.08MPaの圧力環境下とし、その後再度減圧をおこない、当該0.04MPaの圧力環境下で凹版上の針状体形成液を乾燥固化させることもできる。
次に、第2の針状体形成材料を溶媒に溶解又は分散させた第2の針状体形成液26を調液する。第2の針状体形成材料は、が水溶性高分子または多糖を含むことが好ましい。
また、第2の針状体形成液にあっては、針状体形成材料である水溶性高分子を溶媒である水に溶解させるために溶解促進物質を添加しても良い。例えば、第2の針状体形成材料としてキトサンを用いた場合には、針状体形成液に酸を添加する必要がある。第2の針状体形成液は、凹版に流入できる程度の流動性を有することが好ましい。また、第2の針状体形成液は、予め脱泡処理がおこなわれていることが好ましい。脱泡処理は、第2の針状体形成液を減圧環境下で保管することによりおこなうことができる。
次に、第2の針状体形成材料を溶媒に溶解または分散させた第2の針状体形成液26および凹版22を真空チャンバ内に配置する(図5(f))。真空チャンバは、ポンプに接続され、真空引きされる。次に、真空チャンバ内を減圧環境下にした後、凹版に第1の針状体形成液を供給する(図6(g))。凹版は、突起部に対応した凹部を備える。なお、凹版は、周縁部に、針状体形成液の凹版上での濡れ広がりを制御するための土手(凸部)22´を備えていてもよい。
次に、凹版に供給された第2の針状体形成液26を0.05MPaより高い圧力環境下に変化させる。本発明にあっては、0.05MPa以下の圧力環境で凹版に針状体形成液を供給し、当該供給工程よりも高い圧力環境に変化させることにより、凹版上に供給された針状体形成液が凹版の凹部先端に充填される(図6(h))。
本発明の針状体の製造方法にあっては、0.05MPa以下の圧力環境で凹版上に針状体形成液を供給したあと、該真空チャンバー内に空気を導入し、乾燥工程の圧力環境を供給工程の圧力環境下よりも高く大気圧(0.1MPa)以下の圧力環境に変化させることにより、凹版の凹部先端に針状体形成液を充填することができ、その後、凹版上の針状体形成液を乾燥固化することにより突起部先端まで充填された針状体針状体を作製することができる。
本発明にあっては、圧力変化工程における圧力変化量が0.05MPa以上0.1MPa以下の範囲内であることが好ましい。圧力変化量が0.05MPa未満の場合、凹版の凹部先端までの充填の度合いが低下してしまう可能性がある。圧力変化量は高ければ高いほど好ましい。しかしながら、圧力変化量が1.0MPaを超える場合には、真空までの到達時間が長くなりすぎるため製造コストが高くとなってしまう恐れがある。
また、本発明の針状体の製造方法にあっては、圧力変化工程における、圧力変化後の圧力が大気圧であることが、製造管理上好ましい。
次に、凹版上に供給された針状体形成液を乾燥固化し針状体とする。凹版を大気圧(0.1MPa)環境下にした後、供給された針状体形成液26をホットプレート25上に配置することにより乾燥することができる(図7(i))。なお、加熱する際の加熱温度は、気泡が針状体に残ることを避けるため、針状体形成液が沸騰しない程度の温度に設定することが好ましい。このため、針状体形成液の溶媒として水を使用した場合には、加熱温度は40℃以上90℃以下の範囲内とすることが好ましい。加熱は、公知のいずれの加熱手段であってもよく、針状体形成液が供給された凹版を載置するホットプレートを用いる方法の他に、針状体形成液が供給された凹版をオーブン内に載置する方法を用いることができる。また、乾燥固化を加熱することなく常温でおこなうことも可能である。
また、例えば、真空チャンバを0.04MPaの圧力環境下とし凹版上に針状体形成液を供給し、その後、真空チャンバに空気を導入することにより0.08MPaの圧力環境下とし、当該0.08MPaの圧力環境下で凹版上の針状体形成液を乾燥固化させることもできる。
また、例えば、真空チャンバを0.04MPaの圧力環境下とし凹版上に針状体形成液を供給し、その後、真空チャンバに空気を導入することにより0.08MPaの圧力環境下とし、その後再度減圧をおこない、当該0.04MPaの圧力環境下で凹版上の針状体形成液を乾燥固化させることもできる。
次に、凹版22上に形成された針状体21を剥離する(図7(j))。剥離手段としては、公知の物理的に凹版と針状体を剥離方法を採用することができる。また、凹版を溶解させる等の科学的方法で剥離することも可能である。以上により針状体は作製される(図7(k))。
[打抜工程]
第2の乾燥工程により、凹版上に形成された針状体に対し、打ち抜きをおこない、所望の形状とする(図8(l)、(m))。打ち抜きはトムソン刃35などの抜き刃を用いておこなうことができる。打ち抜きの際は凹版ごと打ち抜くことも可能である。
次に、打ち抜いた針状体裏面に粘着フィルム28を貼り付ける(図9(n))。粘着フィルムは、フィルム状の基材28Bに粘着層28Aを備える。粘着材にあっては、皮膚貼付に適した粘着層を用いることが好ましく、滅菌工程に耐えられるものを用いることができる。
次に、凹版32上に形成された針状体を剥離する(図9(o))。針状体は、粘着材28に固定された状態で、一体となって剥離される。剥離手段としては、公知の機械的な剥離方法を採用することができる。針状体の突起部形成面と反対側の面が粘着フィルムの粘着層に固定されていることから、容易に剥離することが可能となる。以上により、粘着材付き針状体は作製される(図9(p))。粘着層付き針状体にあっては、そのまま皮膚に針状体を穿刺した状態で固定することができる。
針状体形成材料Aと針状体形成材料Bは異なる材料を指す。また、送達物Xと送達物Yは異なる材料を指す。
(構成例1)
第1層:針状体形成材料A+送達物X
第2層:針状体形成材料A
(構成例2)
第1層:針状体形成材料A+送達物X
第2層:針状体形成材料B
(構成例3)
第1層:針状体形成材料A+送達物X
第2層:針状体形成材料A+送達物Y
(構成例4)
第1層:針状体形成材料A+送達物X
第2層:針状体形成材料B+送達物Y
(構成例5)
第1層:針状体形成材料A
第2層:針状体形成材料A+送達物X
(構成例6)
第1層:針状体形成材料A
第2層:針状体形成材料B+送達物X
(構成例7)
第1層:針状体形成材料A+送達物X
第2層:針状体形成材料B+送達物X
まず、シリコン基板に精密機械加工を用いて、正四角垂(高さ:150μm、底面:60μm×60μm)が、1mm間隔で、6列6行の格子状に36本配列した針状体原版を形成した。
<凹版の製造>
次に、前記シリコン基板で形成された針状体原版に、メッキ法によりニッケル膜を500μmの厚さに形成し、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によって前記シリコン基板をウェットエッチングして除去し、ニッケルから成る凹版を作成した。
<第1の針状体形成液の調整>
次に、キトサンサクシナミドとエバンスブルーを水に溶解させ第1の針状体形成水溶液を調整した。
<第1の供給工程>
次に、凹版を真空チャンバに置き、0.01MPaの減圧環境下にした。
次に、真空チャンバ内を減圧環境下に維持したまま、ディスペンサを用いて第1の針状体形成液を凹版に供給した。
<第1の圧力変化工程>
次に、チャンバを大気開放し、大気圧状態に戻した。
<不要な第1の針状体系性液の除去>
次に、スキージーにて凹版上の代1の針状体形成液を除去した。
<第1の乾燥工程>
次に、第1の針状体形成水溶液が充填された凹版を熱源を用いて40℃、60分間加熱し、針状体材料を乾燥、固化させた。ここで、熱源として、ホットプレートを用いている。
<第2の針状体形成液の調整>
次に、ヒドロキシプロピルセルロースを水に溶解させ、ヒドロキシプロピルセルロース水溶液を調整した。
<第2の供給工程>
次に、凹版を真空チャンバに置き、0.01MPaの減圧環境下にした。
次に、真空チャンバ内を減圧環境下に維持したまま、ディスペンサを用いて第2の針状体形成水溶液を凹版に供給した。
<第2の圧力変化工程>
次に、チャンバを大気開放し、大気圧状態に戻した。
<第2の乾燥工程>
次に、針状体形成水溶液が充填された凹版を熱源を用いて40℃、60分間加熱し、針状体材料を乾燥、固化させた。ここで、熱源として、ホットプレートを用いている。
<打抜工程>
次に、凹版上に形成された針状体を円形に打ち抜いた。
<貼付工程>
次に、針状体裏面に市販の粘着フィルムを貼り付けた。
<剥離工程>
次に、凹版から、固化した針状体材料を剥離し、針状体を得た。
以上により、針状体を得た。
マイクロスコープによる観察により、針状体の先端が鋭利な先端を有しており、第1の針状体形成液が凹版の凹部先端まで充填されている様子が確認された。
さらに、針状体の上部にエバンスブルーの色が集中していることが確認できた。
また、針状体の先端の青色部と透明部の界面において気泡は確認されなかった。
11 ・・・突起部
11A ・・・第1層
12 ・・・支持基板
21 ・・・第1の針状体形成液(第1層)
22 ・・・凹版
22´ ・・・土手
23 ・・・真空チャンバ
23a ・・・ポンプ
24 ・・・スキージー
25 ・・・ホットプレート
26 ・・・第2の針状体形成液(第2層)
27 ・・・トムソン刃
28 ・・・粘着フィルム
28A ・・・粘着層
28B ・・・基材
Claims (9)
- 支持基板と、該支持基板の一方の面に針状の突起部を備える針状体の製造方法であって、
前記突起部に対応した凹部を備える凹版に対し、第1の針状体形成材料を溶媒に溶解または分散させた第1の針状体形成液を第1の減圧環境下で供給する第1の供給工程と、
前記凹版に供給された第1の針状体形成液を第1の減圧環境よりも高い圧力に変化させる第1の圧力変化工程と、
前記凹版に供給された針状体形成液を乾燥する第1の乾燥工程と、
前記第1の針状体形成液が充填乾燥された凹版に対し、第2の針状体形成材料を溶媒に溶解または分散させた第2の針状体形成液を第2の減圧環境下で供給する第2の供給工程と、
前記凹版に供給された第1の針状体形成液を第2の減圧環境よりも高い圧力に変化させる第2の圧力変化工程と、
前記凹版に供給された針状体形成液を乾燥し針状体とする第2の乾燥工程と、
前記凹版から前記針状体を剥離する剥離工程と
を備えることを特徴とする針状体の製造方法。 - 前記第1の圧力変化工程における圧力変化量が0.05MPa以上0.10MPa以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の針状体の製造方法。
- 前記第1の圧力変化工程における、圧力変化後の圧力が大気圧であることを特徴とする請求項1または2記載の針状体の製造方法。
- 前記第1の圧力変化工程における圧力変化量が0.05MPa以上0.10MPa以下の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
- 前記第1の圧力変化工程における、圧力変化後の圧力が大気圧であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
- 前記第1の針状体形成材料が、キトサン、キトサンサクシナミド、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、コンドロイチン硫酸ナトリウム、カードラン、トレハロース、スクロース、ゼラチン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アルギン酸塩から選択されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
- 前記針状体形成材料が、薬理活性物質または化粧品送達物を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
- 前記第2の針状体形成材料が、キトサン、キトサンサクシナミド、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、コンドロイチン硫酸ナトリウム、カードラン、トレハロース、スクロース、ゼラチン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アルギン酸塩から選択されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
- 前記第2の針状体形成材料が、薬理活性物質または化粧品送達物を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の針状体の製造方法。
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