JP2020048782A - 経皮吸収シートの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】液状材料への気泡の巻き込みを抑制することができる経皮吸収シートの製造方法を提供する。【解決手段】経皮吸収シートの製造方法は、複数の針状凹部、及び複数の針状凹部を囲み、針状凹部形成面より高い段差部を有するモールド120を準備する工程と、充填ヘッドの吐出開口から、経皮吸収シート用の液状材料170を、モールドの段差部に囲まれた領域に供給する工程と、を有し、充填ヘッドは供給管路を画定する内壁面を有するヘッド本体152を備え、内壁面はヘッド本体の吐出開口に向けて漸次拡径するテーパ状管路を画定するテーパ状管路面160Bを含む。【選択図】図10

Description

本発明は、経皮吸収シートの製造方法に関し、特に、経皮吸収シート用の液状材料の供給に関する技術である。
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微小針(針状凸部)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。この際、モールドの上に一定のパターン形状を付与した状態(いわゆるパッチ形状)で、液状材料を供給し、保持及び乾燥させる必要がある。一方、形状転写を考慮すると、モールドを構成する材質として、剥離性を持つものを用いることが多く、モールドは必然的に撥水性を有する場合が多くなる。撥水性を有するモールドに、単に液状材料をパターン塗布、又は描画しただけでは、液状材料が収縮し、弾かれてしまうため経皮吸収シートが成形できない。この問題に対応するため種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1には、針状凹部が形成された領域の周囲に段差部を備えるモールドを用いて、ポリマー層形成液を供給し、乾燥させることにより経皮吸収シートを製造する方法が記載されている。また、特許文献2には、凹版に針状体形成水溶液を供給し、乾燥、及び剥離することにより、針状体を製造する方法が記載されている。
特開2016−168325号公報 特開2016−106676号公報
しかしながら、段差部を有するモールドに液状材料を供給する際、段差部に気泡を巻き込む場合がある。気泡は液状材料の中で上昇し、気泡が液状材料から大気中に拡散する際に、液状材料を弾いて、経皮吸収シートが成形されない問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、気泡を巻き込むことを抑制しながら、段差部を有するモールドに液状材料を供給す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。
第1の態様の経皮吸収シートの製造方法は、複数の針状凹部、及び複数の針状凹部を囲み、針状凹部形成面より高い段差部を有するモールドを準備する工程と、充填ヘッドの吐出開口から、経皮吸収シート用の液状材料を、モールドの段差部に囲まれた領域に供給する工程と、を有し、充填ヘッドは供給管路を画定する内壁面を有するヘッド本体を備え、内壁面はヘッド本体の吐出開口に向けて漸次拡径するテーパ状管路を画定するテーパ状管路面を含む。
第1の態様によれば、液状材料への気泡の巻き込みを抑制できる。
第2の態様の経皮吸収シートの製造方法において、ヘッド本体の先端の直径が、段差部の内径より小さい。第2の態様によれば、充填ヘッドとモールドを離間した場合でも、段差部で液状材料を固定できる。
第3の態様の経皮吸収シートの製造方法において、供給する工程において、充填ヘッドからの液状材料の供給の終了位置が、充填ヘッドからの液状材料の供給の開始位置より、モールドから離れている。第3の態様によれば、充填ヘッドとモールドとが位置ずれした場合でも、段差部で液状材料を固定することができる。
第4の態様の経皮吸収シートの製造方法において、充填ヘッドが開始位置から終了位置に移動する間、連続的に液状材料を供給する。第4の態様によれば、連続的に液状材料を供給できる。
第5の態様の経皮吸収シートの製造方法において、充填ヘッドが開始位置から終了位置に移動する間、間欠的に液状材料を供給する。第5の態様によれば、間欠的に液状材料を供給できる。
第6の態様の経皮吸収シートの製造方法において、ヘッド本体は、ヘッド本体の先端に向けて、漸次縮径するテーパ面を有する。第6の態様によれば、充填ヘッドとモールドとが位置ずれした場合でも、液状材料を段差部に到達できる。
第7の態様の経皮吸収シートの製造方法において、モールドの針状凹部形成面の反対の面から吸引する工程を含む。第7の態様によれば、液状材料を針状凹部に充填できる。
第8の態様の経皮吸収シートの製造方法において、供給する工程の後に、液状材料を乾燥することにより経皮吸収シートを形成し、形成された経皮吸収シートをモールドから分離する工程を含む。第8の態様によれば、経皮吸収シートを形成できる。
第9の態様の経皮吸収シートの製造方法において、液状材料がポリマー溶解液である。第9の態様によれば、ポリマー溶解液を経皮吸収シート用の液状材料として適用できる。
第10の態様の経皮吸収シートの製造方法において、供給する工程の前に、針状凹部の先端に薬剤を含む薬剤層を形成する工程を含む。第10の態様によれば、二層構造の経皮吸収シートを製造することができる。
第11の態様の経皮吸収シートの製造方法において、モールドがシリコーン樹脂で構成される。第11の態様によれば、シリコーン樹脂は繰り返し加圧による転写に耐久性があり、且つ、剥離性がよい。
第12の態様の経皮吸収シートの製造方法において、段差部は複数の針状凹部を円周状に囲み、かつヘッド本体は円柱形状である。第12の態様によれば、円周状の段差部は液状材料を安定して固定できる。円柱形状のヘッド本体は、液状材料を同心円状に広げることを容易にする。
本発明の経皮吸収シートの製造方法によれば、液状材料への気泡の巻き込みを抑制することができる。
図1は、経皮吸収シートの一例を示す斜視図である。 図2は、モールドの一例を示す斜視図である。 図3は、図2のIII−III線に沿う断面図である。 図4は、充填ヘッドの斜視図である。 図5は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図6は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図7は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図8は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図9は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いた場合の液状材料の広がり方向を説明するための説明図である。 図10は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図11は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図12は、経皮吸収シートを製造する工程を説明するための図である。 図13は、経皮吸収シートを製造する工程を説明するための図である。 図14は、経皮吸収シートを製造する工程を説明するための図である。 図15は、第2の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図16は、第1の実施形態の充填ヘッドをモールドから離間する状態を説明するための図である。 図17は、第2の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図18は、第2の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図19は、第2の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程の変形例を説明するための図である。 図20は、第2の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程の変形例を説明するための図である。 図21は、第3の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。 図22は、第2の実施形態の充填ヘッドから液状材料を供給する状態を説明するための図である。 図23は、第3の実施形態の充填ヘッドを用いて、液状材料を、モールドに供給する工程を説明するための図である。
以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
<経皮吸収シート>
経皮吸収シート(マイクロニードルアレイ)の一例について説明する。
図1は、経皮吸収シート100の一例を示す斜視図である。実施形態の経皮吸収シート100は、1投与分のパッチに相当する。経皮吸収シート100は、対向する第1面102A及び第2面102Bを有するシート状の基部102と、凸状パターン110と、を備えている。
シート状とは、面積の広い2つの対向する第1面102A及び第2面102Bに対して厚みの薄い、全体として平たい形状を意味し、第1面102A及び第2面102Bが完全に平坦である必要はない。また、図1に示す基部102は平面視で円形であるが、矩形、多角形、楕円形等でもよい。
凸状パターン110は、薬剤を含んで構成される複数の針状凸部112により構成される。針状凸部112は、第1面102Aに設けられる。針状凸部112は、ニードル部114と、ニードル部114と基部102とを接続する錐台部116と、を含んでいる。
経皮吸収シート100の第1面102Aには、複数の錐台部116が配置される。錐台部116は、2つの底面を有し、錐体面で囲まれた立体構造を有している。錐台部116の2つの底面のうち面積の広い底面(下底面)が基部102と接続される。錐台部116の2つの底面のうち面積の狭い底面(上底面)がニードル部114と接続される。錐台部116の2つの底面のうち、基部102と離れる方向にある底面の面積が小さい。
ニードル部114は、面積の広い底面と、底面から離れた先端が最も狭い面積となる形状を有している。ニードル部114の面積の広い底面が、錐台部116の上底面と接続されているので、ニードル部114は錐台部116と離れる方向に先細り形状となる。ニードル部114と錐台部116とで構成される針状凸部112は、全体として基部102から先端に向けて先細り形状を有している。基部102の上には4〜2500本の複数の針状凸部112が設けられる。但し、この本数に限定されない。
図1において、錐台部116は円錐台の形状を有し、ニードル部114は円錐の形状を有している。ニードル部114の皮膚への挿入の程度に応じて、ニードル部114の先端の形状は、0.01μm以上50μm以下の曲率半径の曲面、又は平坦面等に適宜変更できる。
<モールド>
図2は、経皮吸収シート100を製造(成形)するためのモールド120の一例を示す斜視図である。また、図3は、図2のIII−III線に沿う断面図である。モールド120は、第1面120A及び第2面120Bを有し、第1面120Aの側に平坦部122、段差部124、及び凹状パターン130を有している。平坦部122が針状凹部形成面となる。
凹状パターン130は、平坦部122に設けられた複数の針状凹部132から構成される。針状凹部132は、経皮吸収シート100の針状凸部112に対応する形状を有しており、ニードル部114に対応する先端凹部134と、錐台部116に対応するカップ部136とから構成される。
先端凹部134は、モールド120の深さ方向(厚み方向)に先細り形状を有している。先端凹部134は、径を150μm〜500μm、高さを150μm〜2000μmとすることができる。また、カップ部136は、モールド120の第1面120Aの側に開口が設けられ、モールド120の第2面120Bに向けて(深さ方向)に狭くなる形状を有する。カップ部136は、最も狭い部分で先端凹部134と接続される。カップ部136は、径を500μm〜1000μm、高さを100μm〜500μmとすることができる。
針状凹部132の形状はこの例に限定されない。先端凹部134とカップ部136との間に、円柱、四角柱、多角柱等の深さ方向に幅が一定の中間凹部を設けた形状としてもよい。また、先細り形状の先端に、第2面120Bに到達してモールド120を貫通する貫通孔を形成してもよい。針状凹部132の配列、ピッチ、数等は、経皮吸収シート100に必要な針状凸部112の配列、ピッチ、数等に応じて決定される。
針状凹部形成面である平坦部122は、経皮吸収シート100の基部102に対応する平坦、又は略平坦な形状を有している。段差部124は、凹状パターン130を円周状に囲み、平坦部122より高い。平坦部122より高いとは、第2面120Bを基準に、第2面120Bから平坦部122までの距離より大きいことを意味する。第2面120Bは平坦であるため、第2面120Bを基準に、段差部124の頂部までの距離は、平坦部122までの距離より大きい。両方の距離の差が高Hさとなる。モールド120の径方向における段差部124の幅Wは、1.5mm以上であることが好ましい。実施形態では段差部124が凹状パターン130を円周状に囲む場合を示したが、段差部124の形状は特に限定されない。例えば、段差部124は凹状パターン130を多角形状で囲んでもよく、また段差部124は凹状パターン130を複数の曲率を有する曲線状で囲んでもよい。段差部124の形状は、液状材料の液量、及び液物性(表面張力、粘度、及びモールドに対するぬれ性)等を考慮し決定される。なお、段差部124は円周状の場合、液状材料が、段差部124の全周で、同じ強度で固定されるので、液状材料は安定して固定できる。例えば、段差部124が矩形状の場合、又は段差部124が他の分より高い曲率を有する場合、液状材料と段差部124との固定が弱くなる。固定が弱い部分で、後述する接触線の移動が生じる懸念がある。
実施形態では、平坦部122と段差部124との成す角度は90度であるので、段差部124の内径IDは平坦部122の直径に一致する。
モールド120に用いる材料としては、柔軟性を有する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さらに好ましい。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。モールド120を気体透過性の高い素材で製作することにより、モールド120の第2面120Bから吸引することにより、針状凹部132に充填した液状材料を吸引でき、針状凹部132の内部への充填を促進させることができる。また、針状凹部132に存在する空気を第2面120B側から取り除くことができる。これにより、欠陥の少ない経皮吸収シート100を製造することができる。
このような材料として、具体的には、シリコーン樹脂(例えば、ダウ・コーニング社製のシルガード184(登録商標)、信越化学工業社製の1310ST)、紫外線硬化樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂、及びウレタン樹脂、等の一般的なエンジニアリングプラスチックを溶融、又は溶剤に溶解させたものなどを挙げることができる。
これらの中でもシリコーン樹脂は繰り返し加圧による転写に耐久性があり、且つ、素材との剥離性がよい。シリコーン樹脂はモールド120の材料として好適に用いることができる。
<第1の実施形態>
第1の実施形態の経皮吸収シートの製造方法について、図を参照して説明する。図4は、第1の実施形態の製造方法に適用される充填ヘッドの斜視図である。充填ヘッド150は、全体として円柱状のヘッド本体152を有している。液状材料を吐出する吐出開口156がヘッド本体152の先端に形成されている。ヘッド本体152は、液状材料を通過させるための供給管路154を画定する内壁面160を有する。供給管路154は、内径が一定の円柱状管路154Aと、吐出開口156に向けて漸次拡径するテーパ状管路154Bと、を備える。内壁面160は、円柱状管路154Aを画定する円柱状管路面160Aと、テーパ状管路154Bを画定するテーパ状管路面160Bを有する。円柱状管路154Aとテーパ状管路154Bとは連続し、テーパ状管路154Bは吐出開口156に連続する。テーパ状管路154Bは吐出開口156に向けて漸次拡径するので、吐出開口156の側のテーパ状管路154Bの内径(テーパ状管路154Bの開口径)は、円柱状管路154Aの側の内径より大きい。供給管路154の中心軸と、ヘッド本体152の中心軸とは一致する。
内径が一定とは、完全に一定する場合と、略一定する場合とを含む。円柱状管路154Aの内径、及び長さ等は、適宜決定される。したがって、円柱状とは、完全は円柱、及び略円柱を含む。実施形態では、円柱状の充填ヘッド150を示したが、充填ヘッド150の形状は特に限定されない。
図5から図11は、第1の実施形態の充填ヘッドを用いて、経皮吸収シート用の液状材料を、モールド120に供給する工程を説明するための図である。図12から図14は経皮吸収シートの製造する工程を説明するための図である。
図5に示されるように、段差部124を備えるモールド120が準備される。充填ヘッド150とモールド120とが位置合わせされる。位置合わせでは、ヘッド本体152とモールド120とが相対的に移動され、ヘッド本体152の中心位置と、モールド120の段差部124の中心位置とが位置合わせされる。位置合わせは、例えば、不図示のXYZ方向に移動する駆動機構を用いて行われる。充填ヘッド150、及びモールド120の少なくとも一方が移動できればよい。充填ヘッド150は、液状材料170の供給を開始する開始位置に移動される。開始位置は、予めモールド120との相対位置を考慮して決定される。
経皮吸収シート用の液状材料170の供給が開始される。円柱状管路154Aを通過した液状材料170が、充填ヘッド150の吐出開口156から、モールド120の段差部124で囲まれた領域に供給される。充填ヘッド150とモールド120の中心が一致している場合、液状材料170は、モールド120の中心に供給される。図6に示されるように液状材料170は、モールド120の中心から、矢印Aで示すように、段差部124に向う方向(以下「半径方向」)に広がる。但し、液状材料170の広がる速度は、全方向では一定ではないため、液状材料170は完全な同心円状には広がり難い。
図5に示されるように、テーパ状管路154Bの開口径は、モールド120の段差部124の内径より大きい。充填ヘッド150の外周直径(外径)は、段差部124の内径より大きく、モールド120の外径より小さい。充填ヘッド150の外径は、液状材料170の供給方向に沿って略一定である。
図7に示されるように、必要量になるまで、液状材料170の供給が続けられる。液状材料170は、段差部124に到達する前に、テーパ状管路面160Bに接触する。充填ヘッド150をモールド120に接近させた際、テーパ状管路面160Bは、モールド120の中心から段差部124に向かうに従って、充填ヘッド150とモールド120との隙間を狭くする。
図8に示されるように、液状材料170が供給されると、液状材料170は、矢印Aで示す半径方向に流れ出そうとする。一方で、液状材料170は矢印Bで示す円周方向にも流れ出そうとする。
図9は、第1の実施形態の充填ヘッド150を用いた場合の液状材料170の広がり方向を説明するための説明図である。図9に示されるように、充填ヘッド150とモールド120との隙間は段差部124(不図示)に向かって漸次小さくなる。したがって、液状材料170が矢印Aで示す半径方向に向かうほど、液状材料170の受ける圧力損失ΔP1は大きくなる。液状材料170は圧力損失ΔP2を受けにくいので、矢印Bで示す円周方向に流動しやすくなる。圧力損失ΔP1が圧力損失ΔP2より大きい。液状材料170の円周方向の吐出分布が調整されるので、液状材料170は同心円状に均一に広がりながら、半径方向に広がる。
図10、及び図11に示されるように、充填ヘッド150から供給された液状材料170は、同心円状に広がるので、液状材料170は段差部124に同時に到達する。液状材料170を同時に到達させることは、気泡が液状材料170に巻き込まれることを防止する。ここで、同時に到達は、完全な同時、及び気泡が発生しない限りにおいて、多少の時間差を含む。供給された液状材料170は、段差部124に乗り上げるまで、充填ヘッド150とモールド120との隙間を流動する。液状材料170は、ヘッド本体152を超えて、段差部124に乗り上げてもよい。液状材料170は、段差部124を乗り越えないことが好ましい。必要量の液状材料170が供給されると、充填ヘッド150からモールド120への液状材料170の供給を終了する。
液状材料170の供給を終了した終了位置にある充填ヘッド150とモールド120とが相対的に離間される。液状材料170がモールド120に転写される。第1の実施形態では、開始位置と終了位置とは同じである。
充填ヘッド150のテーパ角度αに関し、図10に示されるように、テーパ角度αが大きいほど、半径方向の圧力損失ΔP1の勾配が大きくなる。したがって、液状材料170は円周方向の吐出分布がより確実に調整される。一方、テーパ角度αが大きいほど、テーパ状管路面160Bの深さDが大きくなる。そのため、充填ヘッド150とモールド120の段差部124との隙間が大きくなる。隙間が大きくなると、充填ヘッド150とモールド120との隙間を埋める液状材料170の量が多くなり、モールド120の側に転写される液状材料170の量が多くなる。液状材料170量が多くなりすぎない範囲で、テーパ角度αを調整し、テーパ角度αを決めることが好ましい。テーパ角度αは、充填ヘッド150の中心軸線Axを垂直に横切る面とテーパ状管路面160Bとの成す角度である。
図12に示されるように、液状材料170はモールド120の段差部124に弾かれ、表面張力により収縮する。液状材料170は、段差部124の内径の側の角部124Aの位置で固定(ピニングとも称する)される。
凹状パターン130を構成する針状凹部132に液状材料170を充填するため、モールド120の平坦部122と反対の面である第2面120Bから、吸引することが好ましい。
図13に示されるように、液状材料170が乾燥され、モールド120に経皮吸収シート100が形成される。図12において、液状材料170が角部124Aに固定されているので、乾燥後においても、液状材料170と大気との気液界面の接触線は移動しない。所望形状の経皮吸収シート100を形成できる。
図14に示されるように、モールド120に形成された経皮吸収シート100がモールド120から分離される。分離する方法は、特に限定されない。例えば、経皮吸収シート100の第2面102Bを吸着パッドにより吸着し、吸着パッドをモールド120と離間する方向に移動することにより、経皮吸収シート100がモールド120から分離される。
実施形態では、液状材料170をモールド120の段差部124に囲まれた領域に供給し、凹状パターン130の針状凹部132に充填し、乾燥することにより経皮吸収シート100を形成する場合を説明したが、これに限定されない。
例えば、液状材料170を供給する前に、凹状パターン130の針状凹部132の先端の側に薬剤層を形成することができる。薬剤層の形成後、薬剤を含まない液状材料170を供給し、乾燥させることにより、二層構造の経皮吸収シート100を製造できる。固化された薬剤層であれば、薬剤層が液状材料170に拡散することを抑制できる。
液状材料170としてポリマー溶解液が好ましい。ポリマー溶解液の材料としては、水溶性材料を用いることが好ましい。ポリマー溶解液の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ナトリウム、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。経皮吸収シート100をモールド120から離型する際、基材(不図示)を用いて経皮吸収シート100を離型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、薬剤を含まないポリマー溶解液の中に樹脂ポリマーが10質量%以上50質量%以下含まれる濃度とすることが好ましい。また、ポリマー溶解液に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、エタノール等のアルコールなどを用いることができる。
薬剤層を形成する液状材料として、所定量の薬剤を含有した上記のポリマー溶解液を適用できる。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。
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。
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よい。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、必要に応じて、約20℃以上40℃以下の温度で加温することが好ましい。ポリマー溶解液の粘度は、薬剤を含むポリマー溶解液では200mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは50mPa・s以下とすることが好ましい。薬剤を含まない溶解液では2000mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは500mPa・s以下とすることが好ましい。ポリマー溶解液の粘度を適切に調整することは、モールド120の凹状パターン130(図2参照)に容易にポリマー溶解液を注入することを可能にする。ポリマー溶解液の粘度は、細管式粘度計、落球式粘度計、回転式粘度計、又は振動式粘度計で測定することができる。モールド120に供給する前に、脱気装置等により、ポリマー溶解液の気体を取り除くことが好ましい。
<第2の実施形態>
第2の実施形態の経皮吸収シートの製造方法について、図15から図20を参照して説明する。第2の実施形態以降では、第1の実施形態と共通する事項について説明を省略する場合がある。
図15に示されるように、第2の実施形態は、充填ヘッド200とモールド120の大きさの関係が、第1の実施形態と異なる。図15に示されるように、充填ヘッド200の外径は、モールド120の段差部124の内径より小さい。吐出開口204の内径(テーパ状管路206Bの開口径)も段差部124の内径より小さい。充填ヘッド200の外径は、液状材料170の供給方向に沿って略一定である。
充填ヘッド200は、充填ヘッド150と同様に、ヘッド本体202を備える。ヘッド本体202は、吐出開口204と、供給管路206を画定する内壁面208を備える。供給管路206は、円柱状管路206A、及びテーパ状管路206Bを備える。内壁面208は、円柱状管路206Aを画定する円柱状管路面208A、及びテーパ状管路206Bを画定するテーパ状管路面208Bを有する。
図16は、第1の実施形態の充填ヘッド150をモールド120から相対的に離間させた状態を示している。図16に示されるように、テーパ状管路154Bの開口径がモールド120の段差部124の内径より大きい場合、充填ヘッド150を離間させた際、液状材料170が中央付近に引き寄せられる。液状材料170が段差部124の角部124Aで固定されない現象が発生する。例えば、右の丸印で囲んだように、液状材料170が角部124Aから外れ、液状材料170の気液界面の接触線が、平坦部122まで移動する。また、左の丸印で囲んだように、液状材料170が角部124Aから外れ、液状材料170の気液界面の接触線が段差部124の途中まで移動する。このように、液状材料170が角部124Aで固定されない場合、経皮吸収シート100が正確な形状を維持できなくなる。
第2の実施形態では、図17に示されるように、充填ヘッド200の外径が、モールド120の段差部124の内径より小さい。液状材料170は、充填ヘッド200のヘッド本体202とモールド120との隙間を流動する。液状材料170は、ヘッド本体202とモールド120との隙間を通過して、ヘッド本体202を超えて、段差部124に向かって広がろうとする。
図18に示されるように、供給された液状材料170は、段差部124に乗り上げるまで流動し、液状材料170の一部は、ヘッド本体202の外形に沿って、モールド120から離間する方向に流動する。段差部124とヘッド本体202との間には、第1の実施形態と比べると、多くの液状材料170が存在する。
液状材料170の供給を終了すると。充填ヘッド200とモールド120とが相対的に離間される。液状材料170がモールド120の側に転写される。図18に示されるように、液状材料170は、中心付近より段差部124の側で厚くなる分布になる。したがって、離間の際に、液状材料170が中央付近に引き寄せられた場合でも、液状材料170が段差部124の角部124Aで固定できる。経皮吸収シート100は正確な形状を維持することができる。
なお、充填ヘッド200のヘッド本体202の外径が、段差部124の内径に比べて、極端に小さい場合、液状材料170が段差部124に同時に到達しない懸念がある。そのため、各寸法の誤差や操作の誤差も考慮して、充填ヘッド200から供給された液状材料170が段差部124に十分到達する程度に充填ヘッド200を小さくすることが好ましい。
<変形例>
次に、第2の実施形態の変形例について説明する。図19は、供給の開始位置にある充填ヘッド200から、液状材料170をモールド120に供給している状態を示す。図19では、機械的誤差等により、充填ヘッド200とモールド120の中心位置とが一致していない。
液状材料170が充填ヘッド200と段差部124との隙間が大きい側に集まる。充填ヘッド200と段差部124との隙間が小さい側では、液状材料170は量が少なく、薄くなる。この状態で、液状材料170の供給を終了し、充填ヘッド150とモールド120とを相対的に離間させた場合、液状材料170が段差部124の角部124Aで固定されない懸念がある。
そこで、図20に示されるように、液状材料170の供給の終了位置が、液状材料170の供給の開始位置よりモールド120から離れた位置に設定されている。充填ヘッド200とモールド120との距離が、開始位置に比較して、終了位置では大きい。充填ヘッド200が開始位置から終了位置に移動する間、液状材料170が供給されるので、充填ヘッド200と段差部124との間に、より多くの液状材料170が供給される。
図20で示される状態で、液状材料170の供給を終了し、充填ヘッド200とモールド120を相対的に離間させた場合でも、液状材料170が段差部124の角部124Aで固定できる。
充填ヘッド200が開始位置から終了位置に移動する間、連続的に液状材料170をモールド120に供給することができる。充填ヘッド200が開始位置から終了位置に至るまで、液状材料170の供給は中断されない。連続的に液状材料170を供給する際、開始位置から終了位置の間の供給速度は、一定であっても、一定でなくてもよい。終了位置で液状材料170の供給が終了する。
また、充填ヘッド200が開始位置から終了位置に移動する間、間欠的に液状材料170をモールド120に供給することができる。充填ヘッド200が開始位置から終了位置に至るまでに、液状材料170の供給の中断が許容される。例えば、液状材料170が開始位置で充填ヘッド200から所定量だけ供給される。液状材料170の供給を中断し、充填ヘッド200が終了位置に移動される。液状材料170が終了位置で充填ヘッド200から所定量だけ供給される。終了位置で液状材料170の供給が終了する。
液状材料170の供給が終了すると、充填ヘッド200とモールド120とを相対的に離間される。液状材料170がモールドに転写される。液状材料170が段差部124の角部124Aで固定される。第2の実施形態では、凹状パターン130を囲む段差部124の形状と、充填ヘッド200の外形とが相似形状であることが好ましい。相似形状は、液状材料170が段差部124に同時、又は略同時に到達すること容易にする。
第1の実施形態と同様に、液状材料170を乾燥することにより、経皮吸収シート100が形成され、モールド120から経皮吸収シート100が分離される。
なお、変形例については、第1の実施形態の充填ヘッド150を用いた場合にも適用することができる。
<第3の実施形態>
第3の実施形態の経皮吸収シートの製造方法について、図21から図23を参照して説明する。第3の実施形態は、図21に示されるように、充填ヘッド300の形状が、第1の実施形態の充填ヘッド150、及び第2の実施形態の充填ヘッド200とは異なる。図21に示されるように、充填ヘッド300は、ヘッド本体302を備える。ヘッド本体202は、吐出開口304と、供給管路306を画定する内壁面308を備える。供給管路306は、円柱状管路306A、及びテーパ状管路306Bを備える。内壁面308は、円柱状管路306Aを画定する円柱状管路面308A、及びテーパ状管路306Bを画定するテーパ状管路面308Bを有する。ヘッド本体302は、ヘッド本体302の先端に向けて、漸次縮径するテーパ面310を有する。充填ヘッド300のテーパ面310の先端外径は段差部124の内径より小さい。充填ヘッド300のテーパ面310を除く外径は段差部124の内径より大きい。吐出開口304の内径(テーパ状管路306Bの開口径)も段差部124の内径より小さい。テーパ面310のテーパ角度βは、段差部124に液状材料170が到達する限りにおいて適宜決定することができる。テーパ角度βは、充填ヘッド300の中心軸線Axを垂直に横切る面とテーパ面310との成す角度である。
図22は、第2の実施形態の充填ヘッド200から液状材料170をモールド120に供給している状態を示している。図22に示されるように、充填ヘッド200の外径が、段差部124の内径より小さく、かつ充填ヘッド200とモールド120の中心位置が一致しない場合、液状材料170が充填ヘッド200の外形に沿って流動し、液状材料170が段差部124に到達しない懸念がある。その結果、経皮吸収シート100が正確な形状を維持できなくなる。
図23に示されるように、ヘッド本体302は、テーパ面310を有している。充填ヘッド300から供給された液状材料170は、ヘッド本体302のテーパ面310に達する。液状材料170はテーパ面310により段差部124に向けて広げられる。テーパ面310は、液状材料170が段差部124に達することを促進する。その結果、経皮吸収シート100が正確な形状を維持できる。第3の実施形態では、凹状パターン130を囲む段差部124の形状と、充填ヘッド300の外形とが相似形状であることが好ましい。相似形状は、液状材料170が段差部124に同時、又は略同時に到達すること容易にする。
第1の実施形態と同様に、液状材料170を乾燥することにより、経皮吸収シート100が形成され、モールド120から経皮吸収シート100が分離される。
なお、第2の実施形態の変形例(開始位置と終了位置とを異ならせること)について、第3の実施形態の充填ヘッド300を用いた場合にも適用することができる。
(実施例)
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)
モールドを作製するための原版を準備した。一辺40mmの平滑なNi板の表面に、10列×10行の2次元配列された針状構造の凸部を研削加工により形成し、さらに、10列×10行の2次元配列の真ん中を中心とする、高さ500μmの円柱形状を、切削加工により形成することにより、原版を作製される。針状構造の凸部は、円錐台と円錐台に形成された円錐とを備える。円錐台の底面は500μmの直径とし、円錐台の高さは150μmとした。円錐の高さは500μmとした。2次元配列された針状構造の凸部のピッチは1000μmとした。
円柱形状の直径が異なる3種類の原版を準備した。各原版の円柱形状の直径は、12mm、16mm、及び20mmである。
各原版の上に、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、熱硬化させ、剥離した。シリコーンゴム(原版の反転品)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。シリコーンゴムから一辺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第1面であり、第1面と反対面がモールドの第2面である。
各モールドには、原版の円柱形状に対応する12mm、16mm、及び20mmの内径を有する段差部が形成された。段差部の高さは500μm(0.5mm)であった。
(ポリマー溶解液の調製)
液状材料としてポリマー溶解液を準備した。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、経皮吸収シート製造用の液状材料としてした。調液後、ポリマー溶解液は3kPaの減圧環境下に4分間晒され、十分な脱気を行った。
以下、経皮吸収シートの全作製工程は温度5℃、相対湿度35%RHの環境下で実施した。
(ポリマー溶解液の供給と乾燥)
ポリマー溶解液の吐出量と、モールドと充填ヘッドとのクリアランスと、を調整しながら、ポリマー溶解液をディスペンサ(武蔵エンジニアリング社製)にて送液した。ポリマー溶解液をモールドへ供給した。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。また、液供給の充填ヘッドの動作は、武蔵エンジニアリング社製の卓上型ロボットを用いて行った。
(実験1)
供給に用いる充填ヘッドとして、各モールドの段差部の内径よりも1mm大きい13mm、17mm、及び21mmの先端の外周直径を有する3種類の充填ヘッドを準備した。各充填ヘッドは、それぞれテーパ状管路面(テーパ構造)を有している。各充填ヘッドのテーパ状管路の開口径(テーパ開口径)は、各モールドの段差部の内径より1mm小さい11mm、15mm、19mmとした。テーパ状管路面の深さは0.5mmとした。各充填ヘッドの円柱状管路の直径を5mmとした。充填ヘッドはフッ素樹脂で構成した。
充填ヘッドとモールドの平坦部(針状凹部形成面)との距離は、0.5mmに設定し、開始位置とした。充填ヘッドは開始位置まで移動する。充填ヘッドからポリマー溶解液の供給を開始した。供給するポリマー溶解液の量は、段差部内を満たし、かつ段差部の高さを少し超える程度とした。ポリマー溶解液の供給を終了するまで充填ヘッドは移動しなかった。開始位置と終了位置とは変更しなかった。
比較例として、テーパ状管路面を有さない3種類の外周直径を有する充填ヘッドを準備した。比較例の充填ヘッドには、円柱状管路のみが設けられた。
評価は、充填ヘッドとモールドとの組み合わせ毎に各20回試行し、ポリマー溶解液の供給直後に気泡を巻き込んだ回数を数えることで行った。表1は、条件と評価結果とを示している。
Figure 2020048782
表1の試験No2、4、及び6によれば、テーパ構造を有する充填ヘッドからポリマー溶解液を、段差部を有するモールドに供給した場合、気泡の巻き込み回数が減り、ポリマー溶解液をピニングできることが理解できる。一方、表1の試験No1、3、及び5によれば、テーパ構造を有さない充填ヘッドでは、気泡を巻き込む回数が多かった。
(実験2)
実験1において、テーパ構造を有する充填ヘッドにより気泡の巻き込みが減少できた。一方で、ポリマー溶解液の供給終了後、充填ヘッドとモールドとを相対的に離間させた際、段差部の角部に固定されたポリマー溶解液が、充填ヘッドに引き寄せられる。ポリマー溶解液が段差部に固定されず、段差部の途中、又はモールドの平坦部にまで気液界面の接触線が移動する場合がある。
実験2では、上記に対応して、段差部の内径が16mmのモールド、及び、外周直径(外径)が15mm、及び14mmの2種類の充填ヘッドを準備した。実験1と同様に気泡の巻き込み回数と、ポリマー溶解液の気液界面の接触線の移動が起きていないかどうかを目視で確認した。評価は実験1と同様に20回試行した際の状態で評価した。表2は、条件と評価結果とを示している。
Figure 2020048782
試験No7によれば、段差部の内径より、充填ヘッドの外周直径が大きく、テーパ構造を有する充填ヘッドでは、気泡の巻き込み回数は少ない。一方で、充填ヘッドをモールドから離間する際、気液界面の接触線の移動が観察された。移動の観察された15個のうちの7個は、時間が経過すると、接触線がモールドの平坦部にまで移動し、経皮吸収シートを形成できなかった。
試験No8,9によれば、気泡の巻き込み回数は少なく、接触線の移動が観察された回数も少なかった。経皮吸収シートを安定して成形できた。
(実験3)
実験2において、20回よりもさらに試行回数を増やしていくと、充填ヘッドの外周直径(外径)がモールドの段差部の内径よりも小さい場合であっても、接触線の移動が散見された。
観察すると、モールド段差の中心位置と、充填ヘッドの中心位置が大きく位置ずれした場合、モールドの段差部と充填ヘッドの先端とが接触していた。接触は、ポリマー溶解液の供給不足を引き起こす。ポリマー溶解液の供給終了後、接触位置では、ポリマー溶解液が薄くなっていた。
実験3では、上記に対応して、充填ヘッドの供給の開始位置と、充填ヘッドの供給の終了位置を変更した。開始位置で、充填ヘッドから全体の供給量の半分をモールドに供給し、供給を中断した。充填ノズルを5mm/sにて、0.3mmモールドから離間(引き上げ)した。この位置を終了位置とし、充填ヘッドから全体の供給量の半分をモールドに供給した。
実験2において、段差部の中心位置を挟んで接触位置の反対側では、段差部と充填ヘッドとの隙間が大きくかった。この隙間は、ポリマー溶解液が段差部まで達しにくくし、気泡の巻き込みを引き起こしていた。
実験3では、上記に対応して、充填ヘッドの先端外周部に、先端に向けて漸次縮径するテーパ角度45°のテーパ面を設けた。充填ヘッドのテーパ面の先端外径は段差部の内径より小さくし、充填ヘッドのテーパ面を除く外径は段差部の内径より大きくした。ポリマー溶解液を段差部に到達しやすくすることを試みた。
実験では、モールドの段差中心位置と、充填ヘッドの中心位置を、目視にて一致させた状態から、卓上型ロボットの設定を調整して、強制的に0.5mm位置ずれさせて、ポリマー溶解液の供給を10回試行した。表3は、条件と評価結果とを示している。
Figure 2020048782
試験10によれば、気泡の巻き込み、及び接触線の移動が観察された。試験11によれば、段差部と充填ヘッドと接触した状態でも、充填ヘッドを引き上げてポリマー溶解液を供給することにより、ポリマー溶解液の接触線が移動することを防止できた。
試験12によれば、充填ヘッドと段差部とが離れている状態でも、充填ヘッドの先端に設けられたテーパ面は、段差部に到達するまでポリマー溶解液を流動させた。気泡の巻き込みのない状態で、接触線の移動の無い状態で経皮吸収シートを形成することができた。
試験13によれば、気泡の巻き込みが無かった。一方で、接触線の移動が観察された。実験3によれば、充填ヘッドのテーパ構造とテーパ面とが気泡の巻き込み回数を低減し、充填ヘッドの引き上げが接触線の移動を低減すると推測できる。
<その他>
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
10 原版
100 経皮吸収シート
102 基部
102A 第1面
102B 第2面
110 凸状パターン
112 針状凸部
114 ニードル部
116 錐台部
120 モールド
120A 第1面
120B 第2面
122 平坦部
124 段差部
124A 角部
130 凹状パターン
132 針状凹部
134 先端凹部
136 カップ部
150 充填ヘッド
152 ヘッド本体
154 供給管路
154A 円柱状管路
154B テーパ状管路
156 吐出開口
160 内壁面
160A 円柱状管路面
160B テーパ状管路面
170 液状材料
200 充填ヘッド
202 ヘッド本体
204 吐出開口
206 供給管路
206A 円柱状管路
206B テーパ状管路
208 内壁面
208A 円柱状管路面
208B テーパ状管路面
300 充填ヘッド
302 ヘッド本体
304 吐出開口
306 供給管路
306A 円柱状管路
306B テーパ状管路
308 内壁面
308A 円柱状管路面
308B テーパ状管路面
310 テーパ面

Claims (12)

  1. 経皮吸収シートの製造方法であって、
    複数の針状凹部、及び前記複数の針状凹部を囲み、針状凹部形成面より高い段差部を有するモールドを準備する工程と、
    充填ヘッドの吐出開口から、経皮吸収シート用の液状材料を、前記モールドの前記段差部に囲まれた領域に供給する工程と、を有し、
    前記充填ヘッドは供給管路を画定する内壁面を有するヘッド本体を備え、前記内壁面は前記ヘッド本体の前記吐出開口に向けて漸次拡径するテーパ状管路を画定するテーパ状管路面を含む、経皮吸収シートの製造方法。
  2. 前記ヘッド本体の先端の直径が、前記段差部の内径より小さい、請求項1に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  3. 前記供給する工程において、前記充填ヘッドからの前記液状材料の供給の終了位置が、前記充填ヘッドからの前記液状材料の供給の開始位置より、前記モールドから離れている、請求項2に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  4. 前記充填ヘッドが前記開始位置から前記終了位置に移動する間、連続的に前記液状材料を供給する、請求項3に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  5. 前記充填ヘッドが前記開始位置から前記終了位置に移動する間、間欠的に前記液状材料を供給する、請求項3に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  6. 前記ヘッド本体は、前記ヘッド本体の先端に向けて、漸次縮径するテーパ面を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  7. 前記モールドの針状凹部形成面の反対の面から吸引する工程を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  8. 前記供給する工程の後に、前記液状材料を乾燥することにより経皮吸収シートを形成し、前記形成された経皮吸収シートを前記モールドから分離する工程を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  9. 前記液状材料がポリマー溶解液である、請求項1から8のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  10. 前記供給する工程の前に、前記針状凹部の先端に薬剤を含む薬剤層を形成する工程を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  11. 前記モールドがシリコーン樹脂で構成される、請求項1から10のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
  12. 前記段差部は前記複数の針状凹部を円周状に囲み、かつ前記ヘッド本体は円柱形状である請求項1から11のいずれか一項に記載の経皮吸収シートの製造方法。
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