JP2019180587A - 針状体デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】指の間などの特定の部位への医薬品送達量の多い針状体を提供する。【解決手段】針状体デバイスは、基板および基板の一方の面から突出する突起部を備える針状体と、針状体の基板を取り付ける板状の支持部材とを含み、支持部材は、少なくとも所定の面側へ折り曲げた際に折り曲げ方向と反対方向に反発力を生じ、針状体は、支持部材の折り曲げ方向と反対側の面に設けられている。また、支持部材は、帯状の部材であって、２つの針状体が、支持部材の中央部を挟むように設けられていてもよいし、１つの針状体が、支持部材の中央部に重なるように設けられていてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、微細な針状体デバイスに関する。

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

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

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

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

また、体内に投与する機構としては、薬剤を針の表面に塗りこれを穿刺することで薬剤が投与される機構や、中空針や薬液通過用の細孔を有した形状の針状体を用いて基板面から薬剤を投与する機構が提案されている（特許文献３参照）

さらに、針状体の薬剤投与性能を向上させる方法として、針状部側面に沿った溝加工を施すことで、化合物の送達を補助する手法が提案されている（特許文献４参照）

米国特許第６，１８３，４３４号明細書 特開２００５−２１６７７号公報 特開２００１−３０９９７７号公報 特開２００４−５１６８６８号公報

しかしながら、針状体を穿刺する部位によっては針状体の形状を変更するだけでは投与性能を向上させることは難しい。例えば指の間などを穿刺部位とした場合は針状体をうまく適用することはできないという課題がある。この為、穿刺部位に適した針状体デバイスにより、薬剤送達を補助する必要がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、指の間などの特定の部位への医薬品送達量の多い針状体デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一局面は、基板および基板の一方の面から突出する突起部を備える針状体と、針状体の基板を取り付ける板状の支持部材とを含み、支持部材は、少なくとも所定の面側へ折り曲げた際に折り曲げ方向と反対方向に反発力を生じ、針状体は、支持部材の折り曲げ方向と反対側の面に設けられている、針状体デバイスである。

また、支持部材は、帯状の部材であって、２つの針状体が、支持部材の中央部を挟むように設けられていてもよい。

また、支持部材は、帯状の部材であって、１つの針状体が、支持部材の中央部に重なるように設けられていてもよい。

また、針状体の材料が、生体適合性材料であってもよい。

本発明によれば、折り曲げ方向と反対方向に反発力を生じる支持部材を用いることにより、指の間などの特定の部位で穿刺状態を容易に保持することができるため、特定の部位への医薬品送達量の多い針状体デバイスを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る針状体デバイスの斜視図 本発明の第１の実施形態に係る針状体デバイスの側面図 本発明の第１の実施形態に係る針状体デバイスの使用方法を示す図 本発明の第１の実施形態に係る針状体デバイスの使用方法を示す図 本発明の第２の実施形態に係る針状体デバイスの斜視図 本発明の第２の実施形態に係る針状体デバイスの側面図 本発明の第２の実施形態に係る針状体デバイスの使用方法を示す図 本発明の第２の実施形態に係る針状体デバイスの使用方法を示す図

（第１の実施形態）
以下、図を参照しながら本発明の針状体デバイスについて説明を行う。図１に本発明の第１の実施形態に係る針状体デバイス１０１の斜視図を示し、図２に針状体デバイス１０１の側面図を示し、図３、図４に針状体デバイス１０１の使用方法を説明する図を示す。

図１に示すように、針状体デバイス１０１は、基板１０３ａおよび基板１０３ａの一方の面から突出する突起部１０３ｂを備える針状体１０３と、針状体１０３の基板１０３ａを取り付ける板状の支持部材とを含む。支持部材１０２は、少なくとも所定の面側へ折り曲げた際に折り曲げ方向と反対方向に反発力を生じる。針状体１０３は、支持部材１０２の折り曲げ方向と反対側の面に設けられている。なお、図１には、支持部材１０２が折り曲げられた状態を示している。

支持部材１０２は、一例として帯状の弾性部材である。支持部材１０２は、図１に示すように、略中央（以下、折り曲げ部１０２ａという）において、針状体１０３が設けられた面が凸となるように折り曲げることができる。すなわち、針状体１０３は、支持部材１０２の折り曲げ方向と反対側の面に設けられている。

図２に示すように、支持部材１０２には、２つの針状体１０３が設けられている。２つの針状体１０３は、一例として折り曲げ部１０２ａを挟んで対称の位置に設けられている。なお、折り曲げ部１０２ａには、図１に示すような幅方向に延伸する罫線が付けられていてもよいし、罫線がなくてもよい。

図２に示すように、針状体デバイス１０１は、支持部材１０２が平面状の第１の状態（図２の上図）と、支持部材１０２が折り曲げ部１０２ａにおいて折り曲げられた第２の状態（図２の下図）との間で変形可能であり、第２の状態では支持部材１０２には、第１の状態へ戻ろうとする、矢印で示す方向への反発力が発生する。

＜使用方法＞
次に、針状体デバイス１０１の使用方法を、図３を参照して説明する。以下では、針状体デバイス１０１により穿刺する場所として、足の指の間を例に説明するが、特に限定されない。穿刺する場所は、足の指の間だけでなく、図４に示すように手の指の間や脇、肘の内側や膝の内側、鼻腔、口腔等も例示できる。

初めに、針状体デバイス１０１が第２の状態となるように支持部材１０２を折り曲げながら、使用箇所（指ｆの間）に針状体デバイス１０１を配置する。このとき、針状体デバイス１０１の支持部材１０２には、第１の状態に戻ろうとする力（反発力）が発生している。

使用箇所に配置された針状体デバイス１０１の支持部材１０２を折り曲げる力を解除すると、針状体デバイス１０１は反発力により第１の状態に戻るように拡がる。これにより、突起部１０３ｂが指ｆの間の皮膚に穿刺される。同時に反発力により、針状体デバイス１０１は使用箇所に穿刺状態のままで保持される。この結果、針状体デバイス１０１を使用箇所に容易に保持することができ、医薬品送達量を多くすることができる。

（第２の実施形態）
図５に本発明の第２の実施形態に係る針状体デバイス１０４の斜視図を示し、図６に針状体デバイス１０４の側面図を示し、図７、図８に針状体デバイス１０４の使用方法を説明する図を示す。なお、針状体デバイス１０４の説明では、針状体デバイス１０１と同一または対応する構成には同じ参照符号を付して適宜説明を省略する。

針状体デバイス１０４と針状体デバイス１０１との相違点は、針状体１０３の数および針状体１０３を取り付ける位置である。具体的には、図５、図６に示すように、針状体デバイス１０４では、針状体１０３は、折り曲げ部１０２ａに重なる位置に１つ設けられている。

図６に示すように、針状体デバイス１０４も針状体デバイス１０１と同様に、支持部材１０２が平面状の第１の状態（図６の上図）と、支持部材１０２が折り曲げ部１０２ａにおいて折り曲げられた第２の状態（図６の下図）との間で変形可能であり、第２の状態では支持部材１０２には、第１の状態へ戻ろうとする、矢印で示す方向への反発力が発生する。

＜使用方法＞
次に、針状体デバイス１０４の使用方法を、図７を参照して説明する。以下では、針状体デバイス１０４により穿刺する場所として、足の指の間を例に説明するが、穿刺する場所は特に限定されない。穿刺する場所は、図８に示すように足の指の間だけでなく、手の指の間や脇、肘の内側や膝の内側、鼻腔、口腔等も例示できる。

初めに、針状体デバイス１０４が第２の状態となるように支持部材１０２を折り曲げながら、使用箇所（指ｆの間）に針状体デバイス１０４を配置して突起部１０３ｂを穿刺する。このとき、針状体デバイス１０４の支持部材１０２には、第１の状態に戻ろうとする力（反発力）が発生している。

使用箇所に配置された針状体デバイス１０４の支持部材１０２を折り曲げる力を解除すると、針状体デバイス１０１は反発力により第１の状態に戻るように拡がる。反発力により支持部材１０２が指ｆに押し付けられることで、針状体デバイス１０４は使用箇所に保持される。この結果、針状体デバイス１０１を使用箇所に容易に保持することができ、医薬品送達量を多くすることができる。

以下、本発明の針状体デバイス各部の形成方法等について、具体的に説明を行なう。
＜針状体＞
針状体の形成方法としては、適宜公知の微細加工技術を用いることができる。具体的には、例えば（１）基板材料に対し、研削加工や切削加工など微細機械加工を用いた方法や、（２）リソグラフィ法やエッチング法など微細加工技術を用いた方法、など、が挙げられる。針状体は上記の方法を用いて原版を作製し、作製した原版を用いた転写成形により製造してもよい。針状体やその原版を作製するための材料は、加工方法に応じて適宜選択することができる。例えば、カーボン、セラミックス、シリコン、石英、金属、樹脂などの材料を用いても良い。

突起部の形状および寸法については、適宜設計し、決定してよい。例えば、具体的には、円錐、角錐、円柱、角柱、円錐台形、角錐台形、などであっても良い。

突起部の数は、１以上であれば特に限定されない。基板に複数の突起部を形成する場合、各突起部の高さは同一であっても良いし、同一でなくとも良い。各突起部の高さが異なる場合、例えば、（１）複数の突起部が並んだアレイ状領域の外周の突起部の高さを他の突起部よりも高くすることで、曲面状の被穿刺面に対し、好適に接触することが出来る。また、（２）アレイ状領域の外周の突起部の高さを他の突起部よりも低くすることで、破損しやすいアレイ状領域外周の突起部の機械的強度を補強することが出来る。また、各突起部間の距離であるピッチ寸法は仕様に応じて適宜設計および決定して良い。

突起部の高さＨは、基板の厚さ方向、すなわち、基板から突起部の先端までの長さである。突起部の長さＨは、１０μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましい。

針状体が複数の突起部を備える場合、複数の突起部は、基板の主面に規則的に並んでいてもよいし、不規則に並んでいてもよい。例えば、複数の突起部は、格子状や同心円状に配列するように形成できる。

針状体に用いられる材料については、生体適合性を有する材料であることが好ましい。例えば、シリコンや、ステンレス鋼、チタン、あるいはマンガン等の金属や、医療用シリコーン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート、あるいは環状オレフィンコポリマー等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、針状体は、皮膚が有する水分によって溶解する材料、すなわち、水溶性材料から構成されていてもよい。水溶性材料としては、水溶性高分子や多糖類を用いることができる。水溶性高分子としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸系ポリマー、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、プルラン、アルギン酸塩、ペクチン、キトサン、キトサンサクシナミド、オリゴキトサンが挙げられる。また、多糖類としては、トレハロースやマルトースが挙げられる。水溶性材料から形成された突起部は、皮膚に刺された後、皮内で溶解する。なお、基板と突起部とは、互いに同一の材料から形成されてもよいし、互いに異なる材料から形成されてもよい。また、突起部の表面、突起部の内部、および基板の表面の少なくともいずれかに薬効成分、化粧成分等を保持させることができる。

＜支持部材＞
支持部材の材料は特に限定されず、反発力により針状体を保持できるよう加工できれば、適宜選択することができる。例えば、カーボン、セラミックス、シリコン、石英、金属、樹脂などを用いても良い。より大きな反発力を発生されるには、金属、樹脂、ゴム等の材料を好適に用いることができる。さらに、確実に穿刺状態を保持できるようにするため、針状体を設ける面に粘着層を設けてもよい。

なお、針状体デバイスは上記実施の形態に限定されず、類推することのできる他の公知の技術を含んでもよい。

以下、本発明の針状体デバイスの製造方法の実施例１について説明を行なう。

まず、針状体を作成した。針状体の材料として、２ｍｍ厚さのカーボン板を用意した。そして、ボール半径０．０１ｍｍの二枚刃のボールエンドミルをＸＹＺ軸を持つＮＣ制御フライス盤に取り付け、ボールエンドミルを中心から外周方向へ公転させるにつれ切り込み量を増やすことで、突起部が形成されるように加工を行った。ボールエンドミルの設定条件は、回転数を５００００ｒｐｍ、送り速度を０．１ｍｍ／ｓとした。また、加工によって形成される突起部の底面の直径は２８０μｍであり、ピッチ５００μｍで同形状の突起部が複数並ぶように形成した。また、突起部の無い部分は４５０μｍの深さで均一に切削することで突起部頂点が最も高くなる針状体とした。

上述の製造方法により同形状の針状体を２枚作製し、走査型電子顕微鏡で観察した。その結果、何れも根元幅２８０μｍ、高さ４４５μｍ、先端角が３５°の円錐状の突起部が作製できたことを確認した。針状体基板の厚みは１ｍｍ、幅は何れも８ｍｍ角である。基板上に針状体は２５（５×５）本配置されている。

次に、支持部材として、厚み２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍのＰＤＭＳ材料（ポリジメチルシロキサン、信越シリコーン製ＫＥ１３００）を準備した。支持部材の長さ方向の略中央において幅方向に延伸する線状の領域を折り曲げ部とした。２つの針状体を、折り曲げ部を挟むようにして支持部材に、接着剤を用いて固定して実施例１に係る針状体デバイスを得た。

針状体デバイスを折り曲げ部に沿って折り曲げると、折り曲げ方向と反対方向に反発力が備わっており、問題無く使用できることを確認した。

また、上記針状体を原版として転写成形によりポリカーボネート製の針状体を作製した。上記同様の支持部材の中央部に折り曲げ部に重なるように、１つの針状体を固定することによって実施例２に係る針状体デバイスを得た。

上記同様に、針状体デバイスを折り曲げると、折り曲げ方向と反対方向に反発力が備わっており、問題無く使用できることを確認した。

本発明の針状体デバイスは、医療のみならず、微細な針状体を必要とする様々な分野に適用可能であり、例えばＭＥＭＳデバイス、光学部材、創薬、化粧品、美容用途などに有用である。

１０１、１０４…針状体デバイス
１０２…支持部材
１０３…針状体

Claims (4)

1. 基板および前記基板の一方の面から突出する突起部を備える針状体と、
   前記針状体の前記基板を取り付ける板状の支持部材とを含み、
   前記支持部材は、少なくとも所定の面側へ折り曲げた際に折り曲げ方向と反対方向に反発力を生じ、
   前記針状体は、前記支持部材の前記折り曲げ方向と反対側の面に設けられている、針状体デバイスである。
2. 前記支持部材は、帯状の部材であって、
   ２つの前記針状体が、前記支持部材の中央部を挟むように設けられている、請求項１に記載の針状体デバイス。
3. 前記支持部材は、帯状の部材であって、
   １つの前記針状体が、前記支持部材の中央部に重なるように設けられている、請求項１に記載の針状体デバイス。
4. 前記針状体の材料が、生体適合性材料である、請求項１から３のいずれかに記載の針状体デバイス。