JP2016168325A - 経皮吸収シートの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な装置構成で形状の安定した経皮吸収シートの製造方法を提供する。【解決手段】針状凹部15を有するモールド13の針状凹部15に薬剤を含むポリマー溶解液である薬液を22充填する薬液充填工程と、針状凹部15に充填された薬液22を乾燥させて、薬剤を含む薬剤層120を形成する薬液乾燥工程と、モールド13は、針状凹部15が形成された領域16の周囲に針状凹部15が形成された領域16より高い段差部を備え、モールド13に対し、段差部以上の高さであり、かつ、上面から見て段差部以上の範囲に、ポリマー層形成液120を供給するポリマー層形成液供給工程と、モールド13に供給されたポリマー層形成液24を乾燥させて、ポリマー層122を形成するポリマー層形成液乾燥工程と、を有する経皮吸収シートの製造方法である。【選択図】図21

Description

本発明は、経皮吸収シートの製造方法に係り、特に、薬剤を含む針状凸部がシート部上に配列された経皮吸収シートの製造方法に関する。
生体表面、即ち皮膚や粘膜などより、薬品などを投与する方法として、薬剤を含有する高アスペクト比の針状凸部(微小針、または、マイクロニードルともいう)が形成された経皮吸収シートを用い、微小針を皮膚内に挿入することにより、薬品を注入する方法が行われている。経皮吸収シートとして使用するためには、薬剤を混入させる必要があるが、薬剤は高価なものが多いことから、微小針に集中させて薬剤を含有させることが必要になる。
経皮吸収シートを製造する方法として、針状凸部の反転形状である針状凹部が形成されたモールドにポリマー溶解液などを流し込み、形状転写する方法が知られている。例えば、凹部の底に母材を貫通する貫通孔を穿設したマイクロニードルシートのモールドを使用し、このモールドの上に最初に薬物を希釈した溶液を塗布し、その後、スキージなどで余分な溶液を掻き取り、薬液を乾燥した後、次にニードル原料を塗布する方法がある。
また、柔軟性基板に目的物質、及び基剤の混和物から成る濃厚な液体を、遠心力を利用して充填しながら乾燥して硬化させることにより高精度で1ステップの工程で製造する微小針状突起物製剤を集積させたシートの製造方法がある。
針状凹版による形状転写を用いたマイクロニードル形成においては、薬液を含むか含まないかに関わらず、ポリマー溶解液を何らかの方法で、針状凹版上に塗布することが必要である。例えば、下記の特許文献1には、凹部アレイが形成された型に、ポリマー樹脂の溶解液を塗布し、加圧流体で加圧することにより、ポリマー樹脂の溶解液を凹部アレイに充填する機能性膜の製造方法が記載されている。特許文献2についても、ポリマー溶液を針状凹部に充填するため、加圧充填装置を用いることが記載されている。また、特許文献3には、凹版を傾斜した状態で針状体形成液を供給し、針状体形成液を上方から下方に移動することで、凹部に針状体形成液を充填させることが記載されている。
特許第4885816号明細書 特開2011−224332号公報 特開2014−23698号公報
針状凹版は、形成された針状凸部の離形性を向上させるため、表面張力の低い素材を用いたり、表面処理が施されている場合がある。そのため、直接ポリマー溶液を塗布しようとすると、固体と液体の表面張力差、および、ぬれ性の悪さによって液が収縮し、液を弾いてしまい、膜を形成できないという課題があった。
液を弾かせないためには、針状凹版部分の表面張力を上げて、ポリマー溶解液の表面張力を下げることが考えられるが、針状凹版部分は前述の離形性の点から表面張力を上げることは難しく、また、ポリマー溶解液についても界面活性剤を添加することは性能上望ましくない場合がある。また、別の観点として、ポリマー溶解液の塗工膜厚を厚くすることも考えられるが、乾燥工程に負荷をかけることや、性能上不要な量のシート形成をすることは生産コスト上好ましくない。
特許文献1〜3に記載の方法では、表面張力を抑制し、型枠で形状を維持することができるが、装置全体を包含するような大掛かりな装置が必要となり、設備コストも大きくなる。また、静的な状態で、より精密に塗布乾燥させることはできていなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ポリマー溶解液を区画させる型枠へのポリマー溶解液の投入方法を制御することにより、設備コストを抑えながら安定してポリマー溶解液を各固体形状に維持したまま乾燥させることができる経皮吸収シートの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、針状凹部を有するモールドの針状凹部に薬剤を含むポリマー溶解液である薬液を充填する薬液充填工程と、針状凹部に充填された薬液を乾燥させて、薬剤を含む薬剤層を形成する薬液乾燥工程と、モールドは、針状凹部が形成された領域の周囲に針状凹部が形成された領域より高い段差部を備え、モールドに対し、段差部以上の高さであり、かつ、上面から見て段差部以上の範囲に、ポリマー層形成液を供給するポリマー層形成液供給工程と、モールドに供給されたポリマー層形成液を乾燥させて、ポリマー層を形成するポリマー層形成液乾燥工程と、を有する経皮吸収シートの製造方法を提供する。
本発明によれば、針状凹部が形成されたモールドの針状凹部が形成された領域の周囲に、針状凹部が形成された領域より高い段差部を備え、ポリマー層を形成するポリマー層形成液を、この段差部以上の高さであり、かつ、段差部以上の広さで供給することで、針状凹部が形成された領域内で、ポリマー層形成液がモールドにはじかれることを防止することができる。したがって、経皮吸収シートの形状を維持した状態で、安定して経皮吸収シートを製造することができる。なお、「段差部以上の高さにポリマー層形成液を供給する」とは、針状凹部が形成された領域の周囲の段差部をすりきった面以上の高さにポリマー層形成液を供給することをいう。
本発明の別の態様においては、ポリマー層形成液供給工程は、ポリマー層形成液を、段差部より高く、かつ、上面から見て段差部より広い範囲に供給した後、ポリマー層形成液を収縮させながら、ポリマー層形成液とモールドとの接触位置を段差部に固定することが好ましい。
この態様によれば、ポリマー層形成液をモールドの段差部より高く、かつ、段差部より広い範囲で供給した後、供給されたポリマー層形成液を、収縮させながら段差部で固定することで、針状凹部が形成された領域内で、ポリマー層形成液がモールドにはじかれることを防止することができる。したがって、経皮吸収シートの形状を維持した状態で、安定して経皮吸収シートを製造することができる。なお、「ポリマー層形成液とモールドとの接触位置」とは、ポリマー層形成液が、針状凹部が形成されている領域側に収縮した時のポリマー層形成液の液滴の周囲であり、「接触位置を段差部に固定する」とは、ポリマー層形成液の液滴の周囲が、段差部の上側で固定することをいう。また、ポリマー層形成液の収縮は、表面張力を利用して行われることが好ましい。
本発明の別の態様においては、モールドの段差部の高さが10μm以上5000μm以下であることが好ましい。
この態様は、モールドの段差部の高さを規定したものであり、段差部の高さを上記範囲とすることで、供給するポリマー層形成液の量を少なくすることができるので、ポリマー層形成液乾燥工程を短縮することができ、生産コストを下げることができる。
本発明の別の態様においては、ポリマー層形成液供給工程において、ポリマー層形成液の厚みが5000μm以下であることが好ましい。
この態様は、ポリマー層形成液供給工程におけるポリマー層形成液の厚みを規定したものであり、ポリマー層形成液の厚みを上記範囲とすることで、供給するポリマー層形成液の量を少なくすることができるので、ポリマー層形成液乾燥工程を短縮することができ、生産コストを下げることができる。なお、「ポリマー層形成液の厚み」とは、ポリマー層形成液供給工程後の、針状凹部が形成された領域からの厚みであり、ポリマー層形成液の最も厚い部分の厚みである。
本発明の別の態様においては、段差部は、モールドとは分離可能に設けられた型枠であることが好ましい。
この態様によれば、段差部を型枠により形成することで、薬液充填工程、薬液乾燥工程を平坦なモールドで行うことができ、各工程を効率良く行うことができる。また、製造する経皮吸収シートに合わせて型枠を設置することができる。
本発明の別の態様においては、段差部は、モールド自身に段差を有することが好ましい。
この態様によれば、モールド自身に段差を設け、段差部を形成することで、安定してポリマー層形成液の供給を行うことができる。
本発明の別の態様においては、段差部は、針状凹部が形成された領域側から鉛直方向上側に向かって広がる方向にテーパ形状であることが好ましい。
この態様によれば、段差部が上側に向かってテーパ形状とすることで、ポリマー層形成液中に混入した泡の泡抜きの効果がある。ポリマー層形成液中に混入した泡の泡抜きを行うことで、剥離工程における針状凸部の欠損、穿刺時における針状凸部の破損を防止することができる。
本発明は上記目的を達成するために、針状凹部を有するモールドの針状凹部に薬剤を含むポリマー溶解液である薬液を充填する薬液充填工程と、針状凹部に充填された薬液を乾燥させて、薬剤を含む薬剤層を形成する薬液乾燥工程と、モールドは、針状凹部が形成された領域の周囲に針状凹部が形成された領域より低い段差部を備え、モールドに対し、上面から見て段差部以上の範囲に、ポリマー層形成液を供給した後、収縮させながら、ポリマー層形成液とモールドの接触位置を段差部に固定するポリマー層形成液供給工程と、モールドに供給されたポリマー層形成液を乾燥させて、ポリマー層を形成するポリマー層形成液乾燥工程と、を有する経皮吸収シートの製造方法を提供する。
本発明によれば、針状凹部が形成されたモールドの針状凹部が形成された領域の周囲に、針状凹部が形成された領域より低い段差部を備え、ポリマー層を形成するポリマー層形成液を、この段差部以上の広さで供給しし、収縮により段差部で固定することで、針状凹部が形成された領域内で、ポリマー層形成液がモールドにはじかれることを防止することができる。したがって、経皮吸収シートの形状を維持した状態で、安定して経皮吸収シートを製造することができる。ポリマー層形成液の収縮は、表面張力を利用して行われることが好ましい。
本発明の別の態様においては、ポリマー層形成液供給工程は、ポリマー層形成液の供給を、段差部が設けられた針状凹部ごとに行うことが好ましい。
この態様によれば、ポリマー層形成液の供給を、段差部ごとに行うことで、供給されたポリマー層形成液をそれぞれの段差部で固定することができる。
本発明の別の態様においては、ポリマー層形成液供給工程において、ポリマー層形成液の厚みが5000μm以下であることが好ましい。
この態様は、ポリマー層形成液供給工程におけるポリマー層形成液の厚みを規定したものであり、ポリマー層形成液の厚みを上記範囲とすることで、供給するポリマー層形成液の量を少なくすることができるので、ポリマー層形成液乾燥工程を短縮することができ、生産コストを下げることができる。
本発明の別の態様においては、段差部は、モールド自身に段差を有することが好ましい。
この態様によれば、モールド自身に段差を設け、段差部を形成することで、安定してポリマー層形成液の供給を行うことができる。
本発明の別の態様においては、ポリマー層形成液を供給した際、モールドに設置した段差部分に働くポリマー層形成液の収縮力を均一にするため、針状凹部が形成された領域の周囲の段差部により形成される形状が、段差を上面から見てすべての角が120°以上の角度で形成される六角形以上の多角形であることが好ましく、正六角形以上の正多角形、または、円形であることがさらに好ましい。
ポリマー層形成液は、等方的に収縮するため、段差部により形成される形状を、すべての角が120°以上の角度で形成される六角形以上の多角形、好ましくは、正六角形以上の正多角形、または、円形とすることで、多角形の角部でポリマー層形成液の収縮が進み、段差部で固定されず、針状凹部が形成される領域にポリマー層形成液の液滴が落ちることを防止することができる。針状凹部が形成される領域にポリマー層形成領域の液滴が落ちると、ポリマー層形成液がはじかれ、経皮吸収シートの形状が安定しないため好ましくない。
本発明の経皮吸収シートの製造方法によれば、簡単な装置構成で、薄い膜においても液面を安定して維持することができる。また、簡単な構成とすることで、コストダウンを図ることができる。
針状凸部を有する経皮吸収シートの斜視図である。 別の形状の針状凸部を有する経皮吸収シートの斜視図である。 図1、2に示す経皮吸収シートの針状凸部の断面図である。 別の形状の針状凸部を有する経皮吸収シートの斜視図である。 別の形状の針状凸部を有する経皮吸収シートの斜視図である。 図4、5に示す経皮吸収シートの針状凸部の断面図である。 モールドの製造方法の工程図である。 別微形状のモールドの製造方法の工程図である。 別の形状のモールドの製造方法の工程図である。 モールドの部分拡大図である。 モールドの部分拡大図である。 経皮吸収シートの製造方法のフロー図である。 薬液をモールドの針状凹部に充填する工程を示す概略図である。 ノズルの先端を示す斜視図である。 別のノズルの先端を示す斜視図である。 充填中のノズルの先端とモールドとの部分拡大図である。 走査中のノズルの先端とモールドとの部分拡大図である。 薬液充填装置の概略構成図である。 ノズル内の液圧と薬剤を含む溶解液の供給との関係を示す説明図である。 経皮吸収シートの製造工程の一部を示す概略図である。 第1実施形態のポリマー層形成液供給工程を説明する図である。 ポリマー層形成液供給工程の好ましくない例を説明する図である。 モールドへのポリマー層形成液の塗布方法を説明する図である。 モールドへのポリマー側形成液の別の塗布方法を説明する図である。 型枠の形状によるポリマー層形成液の収縮を説明する図である。 ポリマー層形成液の塗布形状による収縮を説明する図である。 型枠の他の形状によるポリマー層形成液の収縮を説明する図である。 別の形状の型枠によるポリマー層形成液供給工程を説明する図である。 第1実施形態の変形例のポリマー層形成液供給工程を説明する図である。 第2実施形態のポリマー層形成液供給工程を説明する図である。 ポリマー層形成液供給工程の好ましくない例を説明する図である。 実施例で用いた原版の平面図および断面図である。
以下、添付図面に従って、本発明に係る経皮吸収シートの製造方法について説明する。なお、本明細書において、「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
(経皮吸収シート)
本実施の形態で製造される経皮吸収シートについて説明する。図1、図2は、経皮吸収シート100の一部拡大図である針状凸部110(微小針、マイクロニードルとも称する)を示している。
経皮吸収シート100は、皮膚に貼付することにより、皮膚内に薬剤を供給する。図1に示すように、経皮吸収シート100は、先細り形状のニードル部112と、ニードル部112と接続された錐台部114と、錐台部114と接続された平板形状のシート部116とを有している。先細り形状のニードル部112と錐台部114とにより針状凸部110が構成される。
シート部116の表面には複数個の錐台部114が形成される(図1においては一つの錐台部114のみ表示)。錐台部114の2つの端面のうち面積の広い端面(下底)がシート部116と接続される。錐台部114の2つの端面のうち面積の狭い端面(上底)がニードル部112と接続される。つまり、錐台部114の2つの端面のうち、シート部116と離れる方向にある端面の面積が小さくなっている。ニードル部112の面積の広い面が、錐台部114の面積の狭い端面と接続されているので、ニードル部112は錐台部114と離れる方向に漸次先細り形状となっている。
図1において、錐台部114は円錐台の形状を有し、ニードル部112は円錐の形状を有している。ニードル部112の皮膚への挿入の程度に応じて、ニードル部112の先端の形状を、0.01μm以上50μm以下の曲率半径の曲面や、平坦面等に適宜変更することができる。
図2は、別の形状を有する針状凸部110を示している。図2においては、錐台部114は四角錐台の形状を有し、ニードル部112は四角錐の形状を有している。
図3は、図1、図2に示される経皮吸収シート100の断面図である。図3に示されるように、経皮吸収シート100は所定量の薬剤を含む薬剤層120と、ポリマー層122とにより構成されている。ここで、所定量の薬剤を含むとは、体表に穿刺した際に薬効を発揮する量の薬剤を含むことを意味する。薬剤を含む薬剤層120は針状凸部110の先端(ニードル部112の先端)に形成されている。薬剤層120を針状凸部110の先端に形成することにより、皮膚内に効率よく薬剤を送達することができる。以下、「所定量の薬剤を含む」を「薬剤を含む」と必要に応じて称する。
ニードル部112の薬剤層120を除く部分には、ポリマー層122が形成されている。錐台部114はポリマー層122により構成されている。シート部116はポリマー層122により構成されている。ニードル部112、錐台部114、およびシート部116を構成する薬剤層120およびポリマー層122の配分は、適宜設定することができる。
シート部116の厚さTは、10μm以上2000μm以下の範囲であり、好ましくは10μm以上1000μm以下の範囲である。錐台部114とシート部116との接する部分(下底)の幅W1は、100μm以上1500μm以下の範囲であり、好ましくは100μm以上1000μm以下の範囲である。錐台部114とニードル部112との接する部分(上底)の幅W2は、100μm以上1500μm以下の範囲であり、好ましくは100μm以上1000μm以下の範囲である。幅W1と幅W2は、上記の数値範囲内で、W1>W2を満たすものとする。
針状凸部110の高さHは、100μm以上2000μm以下の範囲であり、好ましくは200μm以上1500μm以下の範囲である。また、ニードル部112の高さH1と錐台部114の高さH2との比であるH1/H2について、H1/H2は1以上10以下の範囲であり、好ましくは1.5以上8以下の範囲である。また、錐台部114の高さH2は10μm以上1000μm以下の範囲であることが好ましい。
錐台部114の側面とシート部116の表面に平行な面とのなす角度αは、10°以上60°以下の範囲であり、好ましくは20°以上50°以下の範囲である。また、ニードル部112の側面と錐台部114の上底に平行な面とのなす角度βは、45°以上85°以下の範囲であり、好ましくは60°以上80°以下の範囲である。
角度βは角度α以上であることが好ましい。皮膚に対して針状凸部110を挿入しやすくなるからである。
図4、図5は別の形状を有する針状凸部110を示している。図1と図4とに示される経皮吸収シート100と、図2と図5とに示される経皮吸収シート100は、錐台部114の形状が同一で、ニードル部112の形状がそれぞれ異なっている。図4と図5に示めされるニードル部112は、先細り形状の針状部112Aと筒状の胴体部112Bとを有している。針状部112Aの底面と胴体部112Bの端面とが接続されている。胴体部112Bの端面のうち針状部112Aと接続されていない端面と錐台部114の上底とが接続される。
図4に示される針状部112Aは円錐の形状を有し、胴体部112Bは円柱の形状を有している。図5に示される針状部112Aは四角錐の形状を有し、胴体部112Bは四角柱の形状を有している。
ニードル部112は胴体部112Bを有しているので、ニードル部112は錐台部114と離れる方向に一定の幅を有する形状となる。ニードル部112の針状部112Aは、胴体部112Bから離れる方向に漸次先細りの形状を有している。筒状の胴体部112Bは、対向する2つの端面の面積がほぼ同一である。ニードル部112は全体として先細りの形状を有している。ニードル部112の皮膚への挿入の程度に応じて、ニードル部112の先端の形状を0.01μm以上50μm以下の曲率半径の曲面や、平坦面等に適宜変更することができる。
図6は、図4、図5に示される経皮吸収シート100の断面図である。図6に示されるように、経皮吸収シート100は薬剤を含む薬剤層120と、ポリマー層122とにより構成されている。薬剤を含む薬剤層120は針状凸部110の先端(ニードル部112の先端)に形成されている。薬剤層120を針状凸部110の先端に形成することにより、皮膚内に効率よく薬剤を供給することができる。
ニードル部112の薬剤層120を除く部分には、ポリマー層122が形成されている。錐台部114はポリマー層122により構成されている。シート部116はポリマー層122により構成されている。ニードル部112、錐台部114、およびシート部116を構成する薬剤層120およびポリマー層122の配分は、適宜設定することができる。
シート部116の厚さT、錐台部114の下底の幅W1、錐台部114の上底の幅W2、針状凸部110の高さH、および錐台部114の高さH2を、図3に示す経皮吸収シート100と同様の長さにすることができる。ニードル部112の高さH1と錐台部114の高さH2との比であるH1/H2について、図3に示す経皮吸収シート100と同様の比にすることができる。
針状部112Aの高さH1Aと胴体部112Bの高さH1Bの比であるH1B/H1Aについて、H1B/H1Aは0.1以上4以下の範囲であり、好ましくは0.3以上2以下の範囲である。
錐台部114の側面とシート部116の表面に平行な面とのなす角度αは、10°以上60°以下の範囲であり、好ましくは20°以上50°以下の範囲である。また、針状部112Aの側面と胴体部112Bの端面に平行な面とのなす角度βは、45°以上85°以下の範囲であり、好ましくは60°以上80°以下の範囲である。
角度βは角度α以上であることが好ましい。皮膚に対して針状凸部110を挿入しやすくなるからである。
本実施の形態では、図1,2,4,5に示すニードル部112を有する経皮吸収シート100を示したが、経皮吸収シート100はこれらの形状に限定されない。
(モールド)
図7は、モールド(型)の作製の工程図である。
図7(A)に示すように、経皮吸収シートを製造するためのモールドを作製するための原版を先ず作製する。
この原版11の作製方法は2種類あり、1番目の方法は、Si基板上にフォトレジストを塗布した後、露光、現像を行う。そして、RIE(リアクティブイオンエッチング:Reactive Ion Etching)等 によるエッチングを行うことにより、原版11の表面に、経皮吸収シートの針状凸部と同形状である複数の凸部12をアレイ状に作製する。尚、原版11の表面に凸部12を形成するためにRIE等のエッチングを行う際には、Si基板を回転させながら斜め方向からのエッチングを行うことにより、凸部12を形成することが可能である。
2番目の方法は、Ni等の金属基板に、ダイヤモンドバイト等の切削工具を用いた加工により、原版11の表面に複数の凸部12をアレイ状に作製する方法がある。
次に、図7(B)に示すように、原版11を利用してモールド13を作製する。通常のモールド13の作製には、Ni電鋳などによる方法が用いられる。原版11は、先端が鋭角な円錐形又は角錐形(例えば四角錐)の形状の凸部12を有しているため、モールド13に形状が正確に転写され、モールド13を原版11から剥離することができる。しかも安価に製造することが可能な4つの方法が考えられる。
1番目の方法は、原版11にPDMS(ポリジメチルシロキサン:polydimethylsiloxane、例えば、ダウ・コーニング社製シルガード184)に硬化剤を添加したシリコーン樹脂を流し込み、100℃で加熱処理し硬化した後に、原版11からモールド13を剥離する方法である。2番目の方法は、紫外線を照射することにより硬化するUV硬化樹脂を原版11に流し込み、窒素雰囲気中で紫外線を照射した後に、原版11からモールド13を剥離する方法である。3番目の方法は、ポリスチレンやPMMA(ポリメチルメタクリレート:polymethyl methacrylate)等のプラスチック樹脂を有機溶剤に溶解させたものを剥離剤の塗布された原版11に流し込み、乾燥させることにより有機溶剤を揮発させて硬化させた後に、原版11からモールド13を剥離する方法である。4番目の方法は、Ni電鋳により反転品を作成する方法である。
これにより、原版11の凸部12の反転形状である針状凹部15を2次元で配列したモールド13が作製される。このようにして作製されたモールド13を図7(C)に示す。尚、上記4つのいずれの方法においてもモールド13は、何度でも容易に作製することが可能である。
モールド自身に段差部を有する場合は、原版に段差部を設けることで、その反転形状であるモールドを作製することができる。図8は、針状凹部15が形成された領域の周囲に、針状凹部15が形成された領域より高い段差部74を有するモールド73の作製の工程図である。
段差部を有さないモールドを形成する場合と同様に、図8(A)に示すように、段差部74を有するモールド73を作製するための原版71を作製する。原版71は、凸部12が形成された領域よりも低い段差部75が形成されている。原版の作製は、図7と同様の方法により行うことができる。
次に、図8(B)に示すように、原版71を利用してモールド73を作製する。モールド13の作製も図7と同様の方法により行うことができる。これにより、図8(C)に示すように、原版71の凸部12および段差部75の反転形状である、針状凹部15を2次元で配列し、その周囲に段差部74を有するモールド73が作製される。
また、図9は、針状凹部15が形成された領域の周囲に、針状凹部15が形成された領域より低い段差部84を有するモールド83の作製の工程図である。
図7、8と同様に、図9(A)に示すように、段差部84を有するモールド83を作製するための原版81を作製する。原版81は、凸部12が形成された領域よりも高い段差部85が形成されている。
次に図9(B)に示すように、原版81を利用してモールド83を作製する。これにより、図9(C)に示すように、原版81の凸部12および段差部85の反転形状である、針状凹部15を2次元で配列し、その周囲に段差部85を有するモールド83が作製される。なお、原版の作製方法、モールドの作製方法は、図7、8と同様の方法により行うことができる。
図10は、モールド13の針状凹部15の部分拡大図である。なお、モールド73、83の針状凹部15も同様の構成である。針状凹部15は、モールド13の表面から深さ方向に狭くなるテーパ状の入口部15Aと、深さ方向に先細りの先端凹部15Bとを備えている。入口部15Aのテーパの角度α1は、経皮吸収シートの錐台部の側面とシート部とで構成される角度αと基本的に一致する。また、先端凹部15Bのテーパの角度β1は、ニードル部の側面と錐台部の上底とで構成される角度βと基本的に一致する。
図11は、経皮吸収シートの製造方法を行う上で、より好ましいモールド複合体18の態様を示したものである。図11に示すように、モールド複合体18は、針状凹部15の先端に貫通孔15Cが形成されたモールド13と、モールド13の貫通孔15Cの側に貼り合わされ、気体は透過するが液体は透過しない材料で形成された気体透過シート19と、で構成される。貫通孔15Cにより、針状凹部15の先端は気体透過シート19を介して大気と連通する。針状凹部15の先端とは、モールド13の深さ方向に先細りなっている側を意味し、薬液、ポリマー層形成液が充填される側と反対側を意味する。
このようなモールド複合体18を使用することで、針状凹部15に充填される経皮吸収材料溶液は透過せず、針状凹部15に存在する空気のみを針状凹部15から貫通孔15Cを介して抜くことができる。針状凹部15の形状を経皮吸収材料に転写する際の転写性が良くなり、よりシャープな針状凸部を形成することができる。
貫通孔15Cの径D(直径)としては、1〜50μmの範囲が好ましい。この範囲とすることで、空気の抜けが容易となり、また、経皮吸収シートの針状凸部の先端部をシャープな形状とすることができる。気体は透過するが液体は透過しない材料で形成された気体透過シート19としては、例えばポアフロン(商標、住友電気工業株式会社)を好適に使用できる。
モールド13に用いる材料としては、樹脂系の素材、金属製の素材を用いることができる。中でも樹脂系の素材であることが好ましく、気体透過性の高い素材であることが更に好ましい。気体透過性の代表である酸素透過性は、1×10−12(mL/s・m・Pa)より大きいことが好ましく、1×10−10(mL/s・m・Pa)より大きいことがさらに好ましい。気体透過性を上記範囲とすることにより、モールド13の針状凹部15に存在する空気をモールド13側から追い出すことができる。欠陥の少ない経皮吸収シートを製造することができる。このような材料として、樹脂系の素材としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート:polyethylene terephthalate)、PMMA(ポリメチルメタクリレート:polymethyl methacrylate)PS(ポリスチレン:polystyrene)、PE(ポリエチレン:polyethylene)、POM(ポリアセタール:polyacetal、ポリオキシメチレン:polyoxymethylene)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン:polytetrafluoroethylene)、UV(ultraviolet)硬化樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂などの一般的なエンジニアリングプラスチックを用いることができる。また、金属製の素材としては、Ni、Cu、Cr、Mo、W、Ir、Tr、Fe、Co、MgO、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、α−酸化アルミニウム,ステンレスおよびその合金を挙げることができる。また、後述するように、モールド13は、ポリマー層形成液供給工程において、段差部でポリマー層形成液を固定する必要があるため、撥水性とぬれ性を制御した材料を用いることが好ましい。例えば、モールドとポリマー層形成液との接触角が90°を超え90°に近いことが好ましい。
(ポリマー溶解液)
本実施形態に使用されるポリマー樹脂の溶解液であるポリマー溶解液について説明する。
本実施の形態では所定量の薬剤を含有するポリマー溶解液を、薬剤を含むポリマー溶解液又は薬剤を含む溶解液と必要に応じて称している。また、所定量の薬剤を含むポリマー溶解液を薬液と称している。所定量の薬剤を含むか否かは、体表に穿刺した際に薬効を発揮できるか否かで判断される。したがって、所定量の薬剤を含むとは、体表に穿刺した際に薬効を発揮する量の薬剤を含むことを意味する。
ポリマー溶解液に用いられる樹脂ポリマーの素材としては、生体適合性のある樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、グルコース、マルトース、プルラン、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルデンプンなどの糖類、ゼラチンなどのタンパク質、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体などの生分解性ポリマーを使用することが好ましい。これらの中でもゼラチン系の素材は多くの基材と密着性をもち、ゲル化する材料としても強固なゲル強度を持つため、後述する剥離工程において、基材と密着させることができ、モールドから基材を用いてポリマーシートを剥離することができるので、好適に利用することができる。濃度は材料によっても異なるが、ポリマー層122を形成するポリマー溶解液中に樹脂ポリマーが10〜50質量%含まれる濃度とすることが好ましい。また、溶解に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、メチルエチルケトン(MEK:methyl ethyl ketone)、アルコールなどを用いることができる。そして、ポリマー樹脂の溶解液中には、用途に応じて体内に供給するための薬剤を共に溶解させることが可能である。薬剤層120を形成する薬剤を含むポリマー溶解液のポリマー濃度(薬剤自体がポリマーである場合は薬剤を除いたポリマーの濃度)としては、0〜30質量%含まれることが好ましい。
ポリマー溶解液の調製方法としては、水溶性の高分子(ゼラチンなど)を用いる場合は、水溶性粉体を水に溶解し、溶解後に薬剤を添加してもよいし、薬剤が溶解した液体に水溶性高分子の粉体を入れて溶かしても良い。水に溶解しにくい場合、加温して溶解してもよい。温度は高分子材料の種類により、適宜選択可能であるが、約60℃以下の温度で加温することが好ましい。ポリマー樹脂の溶解液の粘度は、薬剤層120を形成する薬剤を含む溶解液では100Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは10Pa・s以下とすることが好ましい。ポリマー層122を形成する溶解液では2000Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは1000Pa・s以下とすることが好ましい。ポリマー樹脂の溶解液の粘度を適切に調整することにより、モールドの針状凹部に容易に溶解液を注入することが容易となる。例えば、ポリマー樹脂の溶解液の粘度は、細管式粘度計、落球式粘度計、回転式粘度計または振動式粘度計で測定することができる。
(薬剤)
ポリマー溶解液に含有させる薬剤は、薬剤としての機能を有するものであれば限定されない。特に、ペプチド、タンパク質、核酸、多糖類、ワクチン、水溶性低分子化合物に属する医薬化合物、又は化粧品成分から選択することが好ましい。
(経皮吸収シートの製造方法)
本実施の形態の経皮吸収シートの製造方法は、図12に示すように、薬液充填工程と、薬液乾燥工程と、ポリマー層形成液供給工程と、ポリマー層形成液乾燥工程と、剥離工程との少なくとも5つの工程をこの順で備えている。
(薬液充填工程)
モールド13を用いた経皮吸収シートの製造方法について説明する。図13(A)に示すように、2次元配列された針状凹部15を有するモールド13が、基台20の上に配置される。モールド13には、5×5の2次元配列された、2組の複数の針状凹部15が形成されている。所定量の薬剤を含むポリマー溶解液である薬液22を収容する送液タンク30と、送液タンク30に接続される配管32と、配管32の先端に接続されたノズル34と、を有する液供給装置36が準備される。薬液22はノズル34の先端から吐出される。
図14はノズルの先端部の概略斜視図を示している。図14に示すように、ノズル34は、先端側に平坦面であるリップ部34Aと、スリット形状の開口部34Bと、リップ部34Aに沿って開口部34Bから離れる方向に広がる2つの傾斜面34Cと、を備えている。スリット形状の開口部34Bにより、例えば、1列を構成する複数の針状凹部15に同時に、薬液22を充填することが可能となる。開口部34Bの大きさ(長さと幅)は、一度に充填すべき針状凹部15の数に応じて適宜選択される。
開口部34Bの長さを長くすることで、より多くの針状凹部15に一度に薬液22を充填することができる。これにより生産性を向上させることが可能となる。
図15は別のノズルの先端部の概略斜視図を示している。図15に示すように、ノズル34は、先端側に平坦面であるリップ部34Aと、2つのスリット形状の開口部34Bと、リップ部34Aに沿って開口部34Bから離れる方向に広がる2つの傾斜面34Cと、を備えている。2つの開口部34Bにより、例えば、2列を構成する複数の針状凹部15に同時に、薬剤を含む薬液22を充填することが可能となる。
ノズル34に用いる材料としては、弾性のある素材、金属製の素材を用いることができる。例えば、テフロン(登録商標)、ステンレス鋼(SUS)、チタン等が挙げられる。
図13(B)を参照して充填工程を説明する。図13(B)に示すように、ノズル34の開口部34Bが針状凹部15の上に位置調整される。薬液22を吐出するノズル34がモールド13に押し付けられ、ノズル34のリップ部34Aとモールド13の表面とは接触している。液供給装置36から薬液22がモールド13に供給され、ノズル34の開口部34Bから薬液22が針状凹部15に充填される。本実施形態では、1列を構成する複数の針状凹部15に薬液22が同時に充填される。ただし、これに限定されず、針状凹部15に一つずつ充填することができる。また、図15に示すノズル34を使用することで、複数列を構成する複数の針状凹部15に対し、複数列毎に薬液22を同時に充填することもできる。
モールド13が気体透過性を有する素材で構成される場合、モールド13の裏面から吸引することで薬液22を吸引でき、針状凹部15内への薬液22の充填を促進させることができる。
図13(B)を参照して、充填工程に次いで図13(C)に示すように、ノズル34のリップ部34Aとモールド13の表面とを接触させながら、開口部34Bの長さ方向と垂直方向に液供給装置36を相対的に走査させている。ノズル34をモールド13の上を走査させ、薬液22が充填されていない針状凹部15にノズル34を移動させる。ノズル34の開口部34Bが針状凹部15の上に位置調整される。本実施の形態では、ノズル34を走査させる例で説明したが、モールド13を走査させてもよい。
ノズル34のリップ部34Aとモールド13の表面とを接触させてノズル34をモールド13の上を走査させているので、ノズル34がモールド13の針状凹部15以外の表面に残る薬液22を掻き取ることができる。薬剤を含む薬液22をモールド13の針状凹部15以外に残らないようにすることができる。また、本実施の形態では、ノズル34は、傾斜面34Cを矢印で示す走査方向に対して直交する位置となるよう配置されている。したがって、ノズル34はモールド13の上をスムーズに走査させることができる。
モールド13へのダメージを減らすことと、モールド13の圧縮による変形をできるだけ抑制するため、走査される際のノズル34のモールド13への押し付け程度を、制御することが好ましい。例えば、ノズル34のモールド13への押し付け力や、ノズル34のモールド13への押し込み距離を制御することが好ましい。また、薬液22がモールド13の針状凹部15以外に残らないようにするため、モールド13もしくはノズル34の少なくとも一方がフレキシブルな弾性変形する素材であることが望ましい。
図13(B)の充填工程と、図13(C)の走査工程とを繰り返すことで、5×5の2次元配列された針状凹部15に薬液22が充填される。5×5の2次元配列された針状凹部15に薬液22が充填されると、隣接する5×5の2次元配列された針状凹部15に液供給装置36を移動し、図13(B)の充填工程と、図13(C)の走査工程とを繰り返す。隣接する5×5の2次元配列された針状凹部15にも薬液22が充填される。
上述の充填工程と走査工程について、(1)ノズル34を走査させながら薬液22を針状凹部15に充填する態様でもよいし、(2)ノズル34の走査中に針状凹部15の上でノズル34を一旦静止して薬液22を充填し、充填後にノズル34を再度走査させる態様でもよい。充填工程と走査工程との間、ノズル34のリップ部34Aがモールド13の表面に押し付けられている。液供給装置36から吐出される薬液22の量は、充填されるモールド13の複数の針状凹部15の総体積と等しい量とすることが好ましい。薬液22をモールド13の針状凹部15以外の表面に残らないようにし、薬剤のロスを低減することができる。
図16は、薬液22を針状凹部15に充填中におけるノズル34の先端とモールド13との部分拡大図である。図16に示すように、ノズル34内に加圧力P1を加えることで、針状凹部15内へ薬液22を充填するのを促進することができる。さらに、針状凹部15内へ薬液22を充填する際、ノズル34をモールド13の表面に接触させる押し付け力P2を、ノズル34内の加圧力P1以上とすることが好ましい。押し付け力P2≧加圧力P1とすることにより、薬液22が針状凹部15からモールド13の表面に漏れ出すのを抑制することができる。
図17は、ノズル34の移動中における、ノズル34の先端とモールド13との部分拡大図である。ノズル34をモールド13に対して相対的に走査される際、ノズル34をモールド13の表面に接触させる押し付け力P3を、充填中のノズル34をモールド13の表面に接触させる押し付け力P2より小さくすることが好ましい。モールド13へのダメージを減らし、モールド13の圧縮による変形を抑制するためである。
ノズル34のリップ部34Aはモールド13の表面に対して平行であることが好ましい。ノズル34の取り付け部に関節駆動機構を設けることにより、ノズル34の姿勢を制御してもよい。
モールド13の表面形状に合わせてZ軸方向にノズル34を駆動して、ノズル34のモールド13への押し付け力および/または押し込み距離を制御することが好ましい。図18は、押し付け力および/または押し込み距離を制御することができる薬液充填装置48の概略構成図である。薬液充填装置48は、薬液を貯留する送液タンク30と送液タンク30に取り付けられたノズル34とを有する液供給装置36と、送液タンク30とノズル34とをZ軸方向に駆動するZ軸駆動部50と、モールド13を載置するための吸引台52と、吸引台52をX軸方向に駆動するX軸駆動部54と、上記装置を支持する架台56と、制御システム58と、を有している。
押し付け力を一定に制御する場合について説明する。所望の押し付け力となるZ座標までZ軸駆動部50によりノズル34をモールド13に近づける。モールド13に接触したノズル34をX軸駆動部54により走査させながら、押し付け力が一定となるようにZ軸座標を制御しつつ薬液22を吐出する。接触圧力測定の方式は特に限定はしないが、例えば、各種ロードセルを、例えば吸引台52の下に、又は吸引台52に代えて用いることができる。ロードセルとは厚み方向に圧縮する力を測定できる測定器具を意味する。押し付け力は、モールド13に対して1〜1000kPaの範囲内の任意の圧力で一定に制御可能であることが好ましい。
押し込み距離を一定に制御する場合について説明する。ノズル34を接触する前に、モールド13の表面形状をあらかじめ測定する。モールド13に接触したノズル34をX軸駆動部54により走査させながら、モールド13の表面形状に対して所望の押し込み距離になるようにZ軸座標をオフセットさせた値をZ軸駆動部50にフィードバックしつつ薬液22を吐出する。
形状測定の方式は特に限定はしないが、例えば、非接触式のレーザー変位計60などの光学測定機器、接触式の触針式段差計など、を用いることができる。さらに、ノズル34のスリット方向の姿勢をモールド13の表面形状に合わせて制御してもよい。押し込み距離は、モールド13の厚みに対して1〜15%の範囲で制御されることが好ましい。モールド13の形状に合わせてノズル34とモールド13と距離を、Z軸駆動部50によりZ軸方向に制御しながら動作することで、圧縮変形率が均一化され、充填量精度を向上できる。
押し付け力および押し込み距離の制御に関して、押し込み距離が小さい場合は押し付け力を制御することが好ましく、押し込み距離が大きい場合は、押し込み距離を直接制御することが好ましい。
図19は、ノズル内の液圧と薬剤を含む溶解液の供給との関係を示す説明図である。図19に示すように薬液22の供給は、ノズル34が針状凹部15の上に位置する前から開始される。薬液22を針状凹部15に確実に充填するためである。5×5で構成される複数の針状凹部15への充填が完了するまで、薬液22はモールド13に連続して供給される。ノズル34が5列目の針状凹部15の上に位置する前に薬液22をモールド13に供給するのを停止する。薬液22が針状凹部15からあふれ出るのを防止できる。ノズル34内の液圧に関して、薬液22の供給が開始されると、ノズル34が針状凹部15に位置しない領域では高くなる。一方、ノズル34が針状凹部15の上に位置すると、薬液22が針状凹部15に充填され、ノズル34内の液圧が低くなる。液圧の変動が繰り返される。
5×5で構成される複数の針状凹部15への充填が完了すると、ノズル34は、隣接する5×5で構成される複数の針状凹部15へ移動される。液供給に関して、隣接する5×5で構成される複数の針状凹部15へ移動する際、薬液22の供給を停止するのが好ましい。5列目の針状凹部15から次の1列目の針状凹部15までは距離がある。その間をノズル34が走査される間、薬液22を供給し続けると、ノズル34内の液圧が高くなりすぎる場合がある。その結果、ノズル34から薬液22がモールド13の針状凹部15以外に流れ出る場合があり、これを抑制するため薬液22の供給を停止するのが好ましい。
薬液22の充填を行う際には、ノズル34の先端をクリーニングしてから使用することが好ましい。充填前にノズル34のリップ部34Aの表面に付着物があると、薬液22の充填量の精度が低下してしまうためである。クリーニングは、不織布によるワイプが一般的である。ワイプの際に、不織布を水や溶剤などで浸潤させると効果的にクリーニングできる。
薬液22の充填後、ノズル34をモールド13から離す際に、モールド13の表面に薬液22が残留する可能性がある。針状凹部15への充填が完了後、ノズル34の開口部34Bから薬液22を吸引するサックバック制御を行うことで、吐出余剰分の薬液22を吸い上げ、モールド13の表面への液残りを低減することもできる。
薬液充填工程について、図11に示すモールド13を利用し、貫通孔15C側から吸引して、薬液22を針状凹部15内に充填させることができる。
薬液22の針状凹部15への充填が完了すると、薬液乾燥工程、ポリマー層形成液供給工程、ポリマー層形成液乾燥工程、剥離工程へと進む。
図20(A)に示すように、薬液充填工程にてモールド13の針状凹部15に薬液22をノズル34から充填する。薬液充填工程は上述した方法で実施される。
(薬液乾燥工程)
図20(B)に示すように、薬液乾燥工程では、薬液22を乾燥固化させることで、薬剤を含む第1層120を針状凹部15内に形成する。
薬液乾燥工程は、モールド13の針状凹部15に充填された薬液22を乾燥し、針状凹部15の先端に局在させる工程である。薬液乾燥工程は、温度1℃以上10℃以下の環境下で行うことが好ましい。この範囲で行うことで、気泡欠陥発生を低減することができる。また、薬液乾燥工程の温湿度条件を制御して乾燥速度を最適化することにより、針状凹部15のモールド13の壁面に薬液22が固着を低減することができ、乾燥により薬液22が針状凹部15の先端に集まりながら乾燥が進む。
薬液乾燥工程のおける薬液22の乾燥は無風状態で行うことが好ましい。不均一な風が薬液22に直接当たると乾燥ムラが生じる。強く風が当たる部分は乾燥速度が上昇し、モールド13の壁面への薬液22の固着が発生し、針状凹部15の先端への薬液22が局在化することを妨げる可能性があるからである。
無風状態での乾燥実現するため、例えば、風防を設置することが好ましい。風防は、モールド13に直接風が当たらないように設置される。風防として、蓋、庇、衝立、囲いなどの物理的障害物を設置する方法が簡便であるので好ましい。また、風防を設置する際は、モールド13の設置空間が密閉状態にならないように通気口等を確保することが好ましい。密閉状態にしてしまうと密閉空間の水蒸気が飽和し、薬液22の乾燥が進行しなくなる可能性がある。通気口は蒸気の出入りができれば好ましく、風防内の気流を安定化するには水蒸気透過性のフィルムなどで通気口を覆うことが更に好ましい。なお、乾燥時間は、針状凹部15の形状、針状凹部15の配置や数、薬剤の種類、薬液22の充填量や濃度、などを考慮して適宜調整される。
無風状態とは、風が全くない状態に加えて、風速が0.5m/s以下である場合をいう。この範囲であれば、乾燥ムラがほとんど生じないからである。
薬液乾燥工程では、薬液22を乾燥させることにより固化し、薬液22を充填した際の状態よりも縮小させている。これにより、剥離工程において、モールド13の針状凹部15から薬剤層120を容易に剥離することが可能となる。
(ポリマー層形成液供給工程)
次に、図20(C)に示すように、所定量の薬剤を含む薬剤層120の上にポリマー層122を形成するポリマー溶解液であるポリマー層形成液24を供給し、ポリマー層形成液24を針状凹部15に充填する。ポリマー層形成液の供給は、ディスペンサーによる塗布、バー塗布やスピン塗布、スプレーなどによる塗布などを適用することができるがこれに限定されない。以下、ポリマー層形成液24を塗布によりモールド13に供給する態様で説明する。薬剤を含む薬剤層120は乾燥により固化されているので、薬剤層120に含まれる薬剤がポリマー層形成液24に拡散することを抑制できる。
<第1実施形態>
図21は、ポリマー層形成液供給工程を説明する図である。第1実施形態のポリマー層形成液供給工程は、針状凹部15が形成された領域16の周囲に型枠14を設置し、針状凹部15が形成された領域16より高い段差部を有するモールド13に、ポリマー層形成液24を塗布する。型枠14は、モールド13と分離可能に設置することができる。
ポリマー層形成液供給工程は、図21(A)に示すように、針状凹部15の周囲に設置された型枠14により形成された段差部以上の高さであり、かつ、上面から見て段差部以上の範囲に、ポリマー層形成液24を、塗布手段92により塗布する。ポリマー層形成液を型枠14以上の高さに塗布するとは、ポリマー層形成液24と型枠14とが接している部分のポリマー層形成液24の高さのことである。製造された経皮吸収シートを剥離し易くするため、型枠14はポリマー層形成液を弾き易くする材質で形成されており、ポリマー層形成液24の塗布後、型枠14により弾かれ、表面張力により収縮する。収縮したポリマー層形成液24は、図21(B)に示すように、モールド13との接触位置が型枠14の段差部で固定される。型枠14で固定された状態で、ポリマー層形成液を乾燥することにより、経皮吸収シートのポリマー層122の形状(シート部116の形状)を安定して形成することができる。
図22は、ポリマー層形成液供給工程の好ましくない例を説明する図である。図22(A)に示すように、ポリマー層形成液24を型枠14内であり、型枠14より低い高さで塗布する。塗布後、図22(B)に示すように、ポリマー層形成液24は、表面張力により針状凹部15が形成された領域16で収縮する。図22(B)は、ポリマー層形成液供給工程後であり、ポリマー層形成液乾燥工程により、さらにポリマー層形成液24の体積が収縮するため、経皮吸収シートのシート部116が安定して形成されない部分が生じてしまう。
モールド13に設けられる型枠14の材質としては、上述したモールドの材質と同様のものを用いることができる。また、ポリマー層形成液とのぬれ性が良いほど、乾燥時の液面が均一で緩やかな局面とすることができ、ポリマー層形成液の液面形状の局所的な変化を防止することができる。本発明においては、ポリマー層形成液が型枠14に弾かれ、収縮することで、段差部で固定されるため、型枠を形成する材質はポリマー層形成液に対して撥水性を有する必要がある。したがって、型枠を形成する材質は、ポリマー層形成液に対し、撥水性とぬれ性を制御した材料であることが好ましく、型枠のポリマー層形成液に対する接触角が、90°を超え、90°に近いことが好ましい。型枠の材質として、ポリマー層形成液とのぬれ性の良い材料を用いることにより、ポリマー層形成液の塗布直後の形状を安定させることができ、泡の巻き込みを防止することができる。また、乾燥時の風や温度ムラなどの外乱に強く安定的な液面を固定することができる。一方、型枠を形成する材質とポリマー層形成液とのぬれ性が悪いと、塗布液の液面が曲率の高い液面となり、わずかな形状ムラでも大きな表面張力差が生じ、塗布液の形がくずれ、型枠からはじいてしまうため好ましくない。ぬれ性を向上させるためには、型枠の素材を親水性にする、ポリマー層形成液にタンパク質などの界面活性能を有する素材を添加することも有効な手段である。また、型枠14の設置は、薬剤充填工程から設置してもよく、ポリマー層形成液供給工程の前に設置してもよい。
型枠14の高さは、10μm以上5000μm以下であることが好ましい。ポリマー層形成液24を段差部で固定するためには、型枠14以上の高さで、かつ、型枠14以上の範囲でポリマー層形成液24を塗布する必要があるため、型枠14の高さをこの範囲とすることで、使用するポリマー層形成液の量を抑えることができる。したがって、乾燥時間を短縮することができる。また、型枠14の高さが10μmより低いと、ポリマー層形成液24が型枠14で固定されず、モールド13がポリマー層形成液を弾いてしまい、シート部116が形成されないなど、経皮吸収シートが製造できない場合がある。
ポリマー層形成液供給工程における、塗布時のポリマー層形成解液の厚みはモールド13の針状凹部15が形成された領域16から、型枠14の高さ以上であり、5000μm以下とすることが好ましい。型枠14の位置でポリマー層形成液を固定するためには、型枠14の高さ以上とする必要があり、塗布後のポリマー層形成液の塗布厚みが5000μmを超えると、乾燥に時間がかかるからである。また、乾燥負荷の低減、製造コストを下げるため、全体に液面を薄くしながら、ポリマー層を型枠に安定して固定するためには、型枠付近の膜厚を厚くし、中央付近の膜厚を薄くした膜厚分布としてもよい。
ポリマー層形成液24を、モールド13に塗布する方法としては、図23に示すように、型枠14で周囲を囲まれた針状凹部15ごとに塗布してもよく、図24に示すように、型枠14を覆ってモールド13全面に塗布を行ってもよい。図23(A)に示すように、ポリマー層形成液24を型枠14ごとに塗布した場合、塗布後、図23(B)に示すように、型枠14でポリマー層形成液を固定することができる。型枠14ごとに塗布する方法としては、スリットコーターを使った間歇ストライプ塗布、ディスペンサー、インクジェット、凸版印刷、平版印刷、スクリーン印刷などの方式により行うことができる。
また、図24(A)に示すように、モールド13全面に塗布を行った場合、ポリマー層形成液の量が多いと、図24(B)に示すように、ポリマー層形成液24が均一に塗布されたまま、ポリマー層形成液乾燥工程が行われる。この場合においても、次のポリマー層形成液乾燥工程において、ポリマー層122を安定して形成することができる。ポリマー層形成液24の量が少ない場合は、図24(C)に示すように、型枠14の内側(針状凹部15が形成された領域)に向かってポリマー層形成液24が収縮し、型枠14で固定されることで、安定した形状で経皮吸収シートの製造を行うことができる。均一に塗布する方法としては、スリットコート、スライドコート、ブレードコート、バーコート、ロールコート、グラビアコート、ディップコート、スプレーコートなど、一般的な塗工方法を用いることができる。
図25〜27は、型枠の形状によるポリマー層形成液の収縮を説明する図である。図25は、ポリマー層形成液24を円形状に塗布し、円形の型枠14を用いてポリマー層形成液24を塗布した図である(図25(A))。ポリマー層形成液24は、図25(B)に示すように、等方的に収縮するため、型枠14より広く塗布したポリマー層形成液24は、型枠14により形成された段差部の位置で固定することができる(図25(C))。
図26は、円形の型枠14を用いて、ポリマー層形成液24を四角形状に塗布した図である(図26(A))。ポリマー層形成液24を四角形状に塗布した場合においても、円形の型枠14の段差部に向かって、等方的に収縮する(図26(B))。型枠14上にはじき残しはあるものの、型枠14により形成された段差部の位置で、ポリマー層形成液24を固定することができる(図26(C))。
図27は、四角形状の型枠14を用いて、ポリマー層形成液24を円形状に塗布した図である(図27(A))。型枠14の形状が四角形状の場合、ポリマー層形成液24が等方的に収縮する際に、型枠14の四角形状の角部でポリマー層形成液24を固定することができ、型枠14からぬれ落ちてしまう場合がある(図27(B))。型枠14からぬれ落ちたポリマー層形成液24は、モールド上で、さらに収縮が進行し、針状凹部15が形成された部分にポリマー層が形成されず、経皮吸収シートが安定して形成されない場合がある(図27(C))。
図24で示すように、モールド上にポリマー層形成液を均一に塗布するような場合であれば、型枠14の形状が四角形状であっても、ポリマー層形成液が型枠内にぬれ落ちることなく、ポリマー層形成液供給工程を行うことができる。型枠により形成された段差部で、ポリマー層形成液を固定するためには、型枠を設けることで形成される針状凹部が形成された領域の周囲の形状を、上面から見てすべての角が120°以上の角度で形成される六角形以上の多角形とすることが好ましく、さらに好ましくは、正六角形以上の多角形、または、円形とすることが好ましい。型枠の段差部の形状を上記の形状とすることで、ポリマー層形成液を塗布した際、モールドに設置した段差部分に働くポリマー層形成液の表面張力による収縮力を均一にすることができる。なお、「正多角形」とは、多角形を構成する各辺が等しいことが好ましいが、本発明の効果を有する範囲で変更が可能である。
図28は、モールド13の針状凹部が形成された領域側から上側に向かって広がる方向にテーパ形状とした型枠17を用いたポリマー層形成液供給工程を説明する図である。テーパ形状を有する型枠17の場合においても、型枠17の上部側の領域以上の範囲で、ポリマー層形成液24を塗布し(図28(A))、その後、表面張力により収縮させることで、型枠17により形成された段差部でポリマー層形成液24を固定することができる(図28(B))。
また、型枠14を、鉛直方向上側に広がる方向にテーパ形状とすることで、ポリマー層形成液24中に混入した泡の泡抜きの効果がある。ポリマー層形成液24中に混入した泡の泡抜きを行うことで、剥離工程における針状凸部の欠損、穿刺時における針状凸部の破損を防止することができる。
型枠17のテーパの角度θとしては、モールド13とのなす角度を、45°以上75°以下とすることが好ましい。
(変形例)
図29は、第1実施形態の変形例を示す図である。図29に示すモールド73は、段差部74がモールド73自身に形成されている点が、上記の実施形態と異なっている。モールド73に段差部74を有している場合においても、上記と同様に、段差部74でポリマー層形成液24を固定することができ、安定して経皮吸収シートの製造を行うことができる。段差部74の針状凹部15が形成された領域16からの高さ、ポリマー層形成液24の塗布厚み、段差部により形成される上面からみた針状凹部が形成された領域の周囲の形状などについても、上記の実施形態と同様に行うことができる。
<第2実施形態>
図30は、本発明の第2実施形態のポリマー層形成液供給工程を説明する図である。第2実施形態のポリマー層形成液供給工程は、針状凹部15を有するモールド83の段差部84が、針状凹部15が形成された領域16よりも低くなるように、針状凹部15の周囲に段差部を備える点が第1実施形態と異なっている。
第2実施形態においては、図30(A)に示すように、段差部84をモールド83の針状凹部15が形成されている領域16よりも低くし、ポリマー層形成液24を針状凹部15が形成されている領域16以上に広い範囲、すなわち、段差部84まで塗布する。ポリマー層形成液24を塗布した後、表面張力により収縮が開始し、図30(B)に示すように、領域16と段差部84との境界で、ポリマー層形成液24が固定され、それ以上収縮が進まないため、経皮吸収シートを安定して形成することができる。
ポリマー層形成液の塗布時の針状凹部15が形成された領域からの厚みは、5000μm以下とすることが好ましい。ポリマー溶解液の塗布厚みを5000μm以下とすることで、次のポリマー層形成液乾燥工程の乾燥速度を向上させることができる。
また、第2実施形態においては、ポリマー層形成液24の塗布は、段差部84で囲まれた針状凹部15の領域ごとに行うことが好ましい。図31(A)は、針状凹部15の周囲に、針状凹部15が形成された領域16より低い段差部84を有するモールド83全面に均一塗布した図である。第2実施形態において、モールド83全面に均一塗布した場合、ポリマー層形成液は、モールド83の凹部である段差部84に向かって収縮が起こる。したがって、モールド83全面に均一に塗布した場合は、図31(B)に示すように、針状凹部15が形成された領域16からポリマー層形成液24が弾かれてしまい、安定した形状で経皮吸収シートが形成されない場合がある。
第2実施形態においても、針状凹部が形成された領域の周囲の段差部により形成される形状は、第1実施形態と同様の形状とすることができる。
(ポリマー層形成液乾燥工程)
図20に戻って、ポリマー層形成液供給工程後、図20(D)に示すように、ポリマー層形成液24を乾燥固化させることで、ポリマー層122を、薬剤層120の上に形成する。薬剤層120とポリマー層122とを有するポリマーシート1が製造される。
ポリマー層を型枠に安定的に固定するためには、段差部のポリマー層形成液を速く乾燥することが有効である。モールドに対し、垂直な乾燥風で、風速を上げ、高温で低湿度の乾燥風を用いて、段差部を乾燥固化させることが好ましい。
ポリマー層形成乾燥工程では、ポリマー層形成液24が乾燥により体積が縮小する。ポリマー層形成液24が乾燥中にモールド13に密着していれば体積の縮小はシートの膜厚方向に起こり、膜厚が薄くなる。
乾燥中にポリマー層形成液24がモールド13から剥離してしまうと、ポリマーシート1が面方向にも収縮するため歪んでしまったり、カールしたりする場合がある。針状凹部15内のポリマー層形成液24が十分に乾燥していない状態でポリマーシート1がモールド13から剥離してしまうと、ポリマーシート1の針状凸部の形状が折れたり、曲がったりする不良が発生しやすい。このため、乾燥中にポリマーシート1がモールド13から剥離しないことが好ましい。また、カールを抑制するためにポリマーシート1の裏面(針状凸部の形成される面と反対の面)に針状凸部のある表面と同程度に収縮する層を形成してもよい。例えば、裏面側にも表面側と同じポリマー溶解液を塗布し、カール抑制の効果を予め確認した膜厚となるように層形成する。
(剥離工程)
ポリマーシート1をモールド13から剥離する方法は限定されるものではない。剥離の 際に針状凸部が曲がったり折れたりしないことが望まれる。具体的には、ポリマーシート1の上に、粘着性の粘着層が形成されているシート状の基材を付着させた後、端部から基材をめくるように剥離を行うことができる。また、ポリマーシート1の裏面に吸盤を設置し、エアーで吸引しながら垂直に引き上げる方法を適用することができる。ポリマーシート1をモールド13から剥離することにより、経皮吸収シート100を製造する。
(脱気工程)
薬液充填工程の前、および/またはポリマー層形成液供給工程の前に、薬液22および/またはポリマー層形成液24を脱気することが好ましい。脱気することにより、モールド13の針状凹部15に充填する前に、薬液22およびポリマー層形成液24に含まれる気泡を除去することができる。例えば、脱気工程では100μm〜数mmの直径の気泡が除去される。
脱気方法として、例えば、(1)薬液22を1〜15分間減圧環境下に晒す方法、(2)薬液22を貯留する容器を5〜10分間超音波振動させる方法、(3)薬液22を減圧環境下に晒しながら超音波を印加する方法、(4)薬液22の中にヘリウムガスを送り込むことで溶存気体をヘリウムに置換する方法、等が挙げられる。ポリマー層形成液24についても(1)〜(4)の脱気方法を適用することができる。
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
(モールドの作製)
一辺40mmの平滑なNi板の表面に、図32に示すような、底面が500μmの直径D1で、150μmの高さH2の円錐台12B上に、300μmの直径D2で,500μmの高さH1の円錐12Aが形成された針状構造の凸部12を、1000μmのピッチLにて10列×10行の2次元配列に研削加工することで、原版11を作製した。この原版11の上に、シリコーンゴム(ダウ・コーニング社製SILASTIC−MDX4−4210)を0.6mmの厚みで膜を形成し、膜面から原版11の円錐先端部50μmを突出させた状態で熱硬化させ、剥離した。これにより、約30μmの直径の貫通孔を有するシリコーンゴムの反転品を作製した。このシリコーンゴム反転品の、中央部に10列×10行の2次元配列された針状凹部が形成された、一辺30mmの平面部外を切り落としたものをモールドとして用いた。針状凹部の開口部が広い方をモールドの表面とし、30μmの直径の貫通孔(空気抜き孔)を有する面をモールドの裏面とした。
(薬剤を含むポリマー溶解液(薬液)の調製)
ヒドロキシエチルスターチ(Fresenius Kabi社製)を水で溶解し、8%の水溶液に調液したものに、薬剤としてヒト血清アルブミン(和光純薬製)を2質量%添加し、薬液とした。調液後、3kPaの減圧環境下に4分間晒し、十分な脱気を行った。
(ポリマー溶解液(ポリマー層形成液)の調製)
コンドロイチン硫酸(マルハニチロ食品社製)を水で溶解し、40%の水溶液に調液したものを、ポリマー層形成液とした。調液後、3kPaの減圧環境下に4分間晒し、十分な脱気を行った。
以下、薬液充填工程からポリマー層形成液乾燥工程を温度5℃、相対湿度35%RHの環境下で実施した。
(薬液充填工程、薬液乾燥工程)
薬液充填装置は、X軸、Z軸からなるモールドとノズルの相対位置座標を制御する駆動部、ノズルを取り付け可能な液供給装置(武蔵エンジニアリング社製超微量定量ディスペンサーSMP−III)、モールドを固定する吸引台、モールド表面形状を測定するレーザー変位計(パナソニック社製HL−C201A)、ノズル押し込み圧力を測定するロードセル(共和電業製LCX−A−500N)、表面形状及び押し付け圧力の測定値のデータを基にZ軸を制御する制御システム、を備える。
水平な吸引台上に一辺15mmの気体透過性フィルム(住友電工社製ポアフロンFP−010)を置き、その上に表面が上になるようにモールドを設置した。モールド裏面方向からゲージ圧−90kPaの吸引圧で減圧して、気体透過性フィルムとモールドを吸引台に固定した。
図14に示すような形状のSUS製(ステンレス鋼)のノズルを準備し、長さ20mm、幅2mmのリップ部の中央に、長さ12mm、幅0.2mmのスリット状の開口部を形成した。このノズルを薬液タンクに接続した。3mLの薬液を薬液タンクとノズル内部に装填した。開口部を、モールドの表面に形成された複数の針状凹部で構成される1列目と平行となるようにノズルを調整した。1列目に対して2列目と反対方向に2mmの間隔をおいた位置で、ノズルを0.14kgf/cm(1.4N/cm)の圧力(押し付け力)でモールドに押し付けた。ノズルを押し付けたまま、押し付け力の変動が±0.05kgf/cm(0.49N/cm)に収まるようにZ軸を制御しつつ、1mm/secで開口部の長さ方向と垂直方向に移動させながら、液供給装置にて、薬液を、0.31μL/secで10秒間、開口部から放出した。2次元配列された複数の針状凹部の10列目に対して9列目と反対方向に2mm間隔を置いた位置でノズルの移動を停止し、ノズルをモールドから離した。薬液を充填したモールドを、直径5mm開口部を持った風防(25cm)内に収め、乾燥した。ここでいう風防は、開口部に気体透過性フィルム(住友電工社製ポアフロンFP−010)が装着されており、直接風が当たらないような構造となっている。
(ポリマー層形成液供給工程、ポリマー層形成液乾燥工程)
薬液を充填したモールド上に、ステンレス製(SUS304)の型枠を置いた。ここに、吐出量と、型枠とノズルのクリアランスと、を調整しながら、ポリマー層形成液を直接塗布した。その後、12時間経過後の経皮吸収シートについて形状が維持されているかどうか確認した。評価は以下の基準で行った。
≪液面固定≫
A・・・段差部でポリマー層が固定されている。
B・・・複数回行うと段差部でポリマー層が固定されていないものもあるが、問題ないレベルである。
C・・・段差部でポリマー層が固定されておらず、モールドでポリマー層形成液が弾かれ、経皮球種シートの形状が安定していない。
また、液面固定の評価が「A」のサンプルについて、シートの剥離を確認した。
≪剥離≫
A・・・問題なく剥離できる。
B・・・乾燥開始12時間後では、乾燥しておらず剥離できないが、乾燥を進め、乾燥終了後は剥離が可能である。
C・・・剥離できない。
(実験例1)
上記の方法にて、ポリマー層形成液供給工程時にSUS製で円形の型枠を用いて、塗布を行った。ポリマー層形成液の塗布は、型枠に対して、型枠よりも半径として1mm大きい範囲で塗布を行った。型枠径は、型枠の直径であり、液面高さは、ポリマー層形成液の塗布厚みであり、型枠を設置することにより形成される段差部におけるモールド表面から液面までの高さを示す。型枠径は、10、20、30mmのものを用い、針状凹部の数、および、位置は同じにして実験を行った。したがって、型枠径を変更することで、針状凹部から型枠までの距離を変更することができる。また、型枠の高さを10〜10000μmで変化させ、型枠の高さに対するポリマー層形成液塗布後の液面高さを変更することで、形成されるポリマー層の評価を行った。結果を表1に示す。
Figure 2016168325
モールドから液面までの高さが型枠以上となる場合は、段差部で液面を固定することができた。また、液面高さが10000μmの実験例においては、ポリマー層形成液の液面は段差部で固定されるが、乾燥に時間がかかり、12時間経過後においても乾燥されなかった。なお、上記の表において、型枠径が10mm、20mm、30mmでは同じ結果であったため、まとめて記載した。
(実験例2)
実験例1に対し、針状凹部が形成された領域を凸型とし、周囲を凹型とした段差部有するモールドを用いて、ポリマー層形成液の塗布を行った。結果を表2に示す。
Figure 2016168325
表2に示すように、液面高さを型枠の厚さ以上とすることで、段差部でポリマー層を固定することができた。また、液面高さが10000μmの場合は、実験例1と同様に、段差部でポリマー層は固定されるが、12時間では乾燥できなかった。
(実験例3)
型枠を正方形から正12角形の形状(中心から各頂点までの距離が10mm)、直径20mmの円形状とし、液面高さを100μmとした。また、モールドを、針状凹部が形成されている領域が凸部となるように段差部を形成し、この段差部の形状が、正方形から正12角形の形状(中心から各頂点までの距離が10mm)、直径20mmの円形状であるモールドを用いて実験を行った。これらのモールドに対して、ポリマー層形成液の塗布を行い、段差部でのポリマー層の固定化について確認した。結果を表3に示す。
Figure 2016168325
型枠を用いた場合、針状凹部の領域が凸部となるように段差部を有するモールドを用いた場合においても、段差部の形状が、正方形、正5角形の場合など、角度が比較的小さい場合は、段差部の形状の頂点部分からポリマー層形成液をはじいてしまい、ポリマー層を段差部で固定することができていないサンプルがあった。
(実験例4)
実施例1で用いた直径20mm、厚み100μmの円形のSUS製の型枠を用いて、針状凹部を有する領域が凹型になるように段差部を形成した。液面高さを200μmとし、段差部へのはみ出し量(段差部の位置を基準とし、段差部側を外側、針状凹部側を内側とする)を変更して、ポリマー層の液面化について確認した。結果を表4に示す。
Figure 2016168325
試験No.81〜85のポリマー層形成液を段差部と同じ、または、段差部より広い位置に塗布した場合は、段差部でポリマー層を固定することができた。ポリマー層形成液の塗布を、型枠より内側とした試験No.86〜88については、ポリマー層を段差部で固定することができず、モールドの針状凹部が形成された領域で弾いてしまい、良好な形状の経皮吸収シートは形成できなかった。
1 ポリマーシート
11、71、81 原版
12 凸部
13、73、83 モールド
14、17 型枠
15 針状凹部
15A 入口部
15B 先端凹部
15C 貫通孔
16 領域
18 モールド複合体
19 気体透過シート
20 基台
22 薬液
24 ポリマー層形成液
30 送液タンク
32 配管
34 ノズル
34A リップ部
34B 開口部
34C 傾斜面
36 液供給装置
48 薬液充填装置
50、54 軸駆動部
52 吸引台
56 架台
58 制御システム
60 変位計
74、75、84、85 段差部
92 塗布手段
100 経皮吸収シート
110 針状凸部
112 ニードル部
112A 針状部
112B 胴体部
114 錐台部
116 シート部
120 薬剤層
122 ポリマー層

Claims (12)

  1. 針状凹部を有するモールドの前記針状凹部に薬剤を含むポリマー溶解液である薬液を充填する薬液充填工程と、
    前記針状凹部に充填された前記薬液を乾燥させて、前記薬剤を含む薬剤層を形成する薬液乾燥工程と、
    前記モールドは、前記針状凹部が形成された領域の周囲に前記針状凹部が形成された領域より高い段差部を備え、前記モールドに対し、前記段差部以上の高さであり、かつ、上面から見て前記段差部以上の範囲に、ポリマー層形成液を供給するポリマー層形成液供給工程と、
    前記モールドに供給されたポリマー層形成液を乾燥させて、ポリマー層を形成するポリマー層形成液乾燥工程と、を有する経皮吸収シートの製造方法。
  2. 前記ポリマー層形成液供給工程は、前記ポリマー層形成液を、前記段差部より高く、かつ、上面から見て前記段差部より広い範囲に供給した後、前記ポリマー層形成液を収縮させながら、前記ポリマー層形成液と前記モールドとの接触位置を前記段差部に固定する請求項1に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  3. 前記モールドの段差部の高さが10μm以上5000μm以下である請求項1または2に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  4. 前記ポリマー層形成液供給工程において、前記ポリマー層形成液の厚みが5000μm以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  5. 前記段差部は、前記モールドとは分離可能に設けられた型枠である請求項1から4のいずれか1項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  6. 前記段差部は、前記モールド自身に段差を有する請求項1から4のいずれか1項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  7. 前記段差部は、前記針状凹部が形成された領域側から鉛直方向上側に向かって広がる方向にテーパ形状である請求項1から6のいずれか1項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  8. 針状凹部を有するモールドの前記針状凹部に薬剤を含むポリマー溶解液である薬液を充填する薬液充填工程と、
    前記針状凹部に充填された前記薬液を乾燥させて、前記薬剤を含む薬剤層を形成する薬液乾燥工程と、
    前記モールドは、前記針状凹部が形成された領域の周囲に前記針状凹部が形成された領域より低い段差部を備え、前記モールドに対し、上面から見て前記段差部以上の範囲に、ポリマー層形成液を供給した後、収縮させながら、前記ポリマー層形成液と前記モールドの接触位置を前記段差部に固定するポリマー層形成液供給工程と、
    前記モールドに供給されたポリマー層形成液を乾燥させて、ポリマー層を形成するポリマー層形成液乾燥工程と、を有する経皮吸収シートの製造方法。
  9. 前記ポリマー層形成液供給工程は、前記ポリマー層形成液の供給を、前記段差部が設けられた前記針状凹部ごとに行う請求項8に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  10. 前記ポリマー層形成液供給工程において、前記ポリマー層形成液の厚みが5000μm以下である請求項8または9に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  11. 前記段差部は、前記モールド自身に段差を有する請求項8から10のいずれか1項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  12. 前記針状凹部が形成された領域の周囲の前記段差部により形成される形状が、正六角形以上の正多角形、または、円形である請求項1から11のいずれか1項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
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