JP2022117769A - microneedle array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、従来使用されている注射器の代わりに体内への投薬を行うことが可能なマイクロニードルアレイに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microneedle array capable of injecting medication into the body in place of, for example, conventionally used syringes.
今後、高齢化社会が進むにつれ、社会体制の中で医療の占める比率が増加する。このため、例えば、老齢者や仕事多忙者等の通院頻度の軽減化を図る方策の一つとして、また、遠隔地や過疎地のような医師や病院数の不足地域に対する在宅医療の一環として、医師の処方に基づいた在宅投薬を行うニーズは大きくなる。
医療行為の中では、外傷等の患部への外科的処置と投薬治療が大きな比率を占め、更に投薬治療においては、注射器による体内投薬が大きな比率を占めている。この注射器による投薬は、通常、医師や看護師のような有資格者が病院で施行するものであるが、糖尿病に対するインシュリン投与のように、中には患者自身が在宅で施行することが認められているものもある。
In the future, as the aging society progresses, the proportion of medical care in the social system will increase. For this reason, for example, as one of the measures to reduce the frequency of hospital visits for the elderly and busy people, and as part of home medical care for remote areas and depopulated areas where doctors and hospitals are scarce, The need for home medication based on a doctor's prescription will grow.
Surgical treatment of affected areas such as trauma and drug therapy account for a large proportion of medical practice, and in drug therapy, intracorporeal administration using a syringe accounts for a large proportion. This syringe administration is usually administered at a hospital by a qualified person such as a doctor or nurse, but in some cases it is permitted for the patient to administer it at home, such as administering insulin for diabetes. Some are
注射器による投薬の長所は、皮下や血管に直接投薬できる点にあるが、欠点は、注射の際の痛みや、投薬回数の増加に伴い傷（注射痕）が残ったり腫れたりする点にある。
そこで、注射器の代わりに、先端が尖ったマイクロニードルを台座（平板）上に複数有する樹脂製や金属製のマイクロニードルアレイを使用することが考えられている（例えば、特許文献１、２参照）。
このマイクロニードルアレイの使用にあっては、マイクロニードルの長さを皮下の無痛点の深さに到達可能な寸法にすることで使用時の痛みを解消（無痛化を達成）することができ、また、パッチ式に表皮に貼り当てるだけの使用方法となるため患者自身が在宅で容易に投薬できることから、患者への負担が大いに軽減される。
The advantage of administration with a syringe is that it can be administered directly subcutaneously or into a blood vessel, but the disadvantages are pain during injection and scarring (injection marks) and swelling as the number of administrations increases.
Therefore, instead of a syringe, it is considered to use a resin or metal microneedle array having a plurality of microneedles with sharp tips on a pedestal (flat plate) (see, for example,
In the use of this microneedle array, the length of the microneedles can be set to a size that can reach the depth of the subcutaneous painless point, thereby eliminating pain during use (achieving painlessness). In addition, since it is used by just applying it to the epidermis in the form of a patch, the patient himself/herself can easily administer the drug at home, thereby greatly reducing the burden on the patient.
しかしながら、上記したマイクロニードルアレイを用いて複数のマイクロニードルを皮膚に刺した場合、各マイクロニードルの皮膚への穿刺深さ（刺さり具合）にばらつきが生じ、穿刺性が悪化して、表皮下に規定量の薬剤を注入できないおそれがあった。ここで、穿刺性が悪化とは、各マイクロニードルの穿刺深さのばらつきが大きいことを、また、穿刺性が良好（優れている）とは、各マイクロニードルの穿刺深さのばらつきが小さいことを、それぞれ意味する。 However, when a plurality of microneedles are pierced into the skin using the above-described microneedle array, the penetration depth (penetration condition) of each microneedle into the skin varies, and the puncture property deteriorates, resulting in subcutaneous penetration. There was a risk that the prescribed amount of medicine could not be injected. Here, the poor puncture property means that the puncture depth of each microneedle has a large variation, and the puncture property is good (excellent) means that the puncture depth of each microneedle has a small variation. , respectively.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、表皮下に規定量の薬剤を注入可能なマイクロニードルアレイを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a microneedle array capable of injecting a prescribed amount of a drug under the epidermis.
本発明者らが、従来のマイクロニードルアレイ、具体的には、同一形状のマイクロニードルが複数同じピッチで台座上に立設されたマイクロニードルアレイを使用して、各マイクロニードルの穿刺深さを調査したところ、以下の知見が得られた。
なお、調査には、図４に示すように、台座上に配置したマイクロニードルの本数が異なる４種類のマイクロニードルアレイを用いた。この４種類のマイクロニードルアレイにはそれぞれ、マイクロニードルが、２６本（配置ピッチ：１．５～１．８ｍｍ）、５２本（配置ピッチ：１．３ｍｍ）、１００本（配置ピッチ：０．６ｍｍ）、及び、１４０本（配置ピッチ：０．６ｍｍ）配置され、各マイクロニードルアレイを構成するマイクロニードルの形状と寸法は、それぞれ同じである。また、マイクロニードルアレイを押し当てる対象として、豚の皮膚を用いた。
The present inventors used a conventional microneedle array, specifically, a microneedle array in which a plurality of microneedles of the same shape were erected on a pedestal at the same pitch, and determined the puncture depth of each microneedle. As a result of the investigation, the following findings were obtained.
For the investigation, as shown in FIG. 4, four types of microneedle arrays having different numbers of microneedles arranged on the pedestal were used. Each of these four types of microneedle arrays has 26 microneedles (arrangement pitch: 1.5 to 1.8 mm), 52 (arrangement pitch: 1.3 mm), 100 (arrangement pitch: 0.6 mm). ), and 140 microneedles (arrangement pitch: 0.6 mm) are arranged, and the shape and size of the microneedles constituting each microneedle array are the same. Pig skin was used as an object against which the microneedle array was pressed.
まず、４種類のマイクロニードルアレイを同一条件下で豚の皮膚に押し当てた場合のマイクロニードルの平均穿刺深さ（μｍ）について、図５を参照しながら説明する。
図５に示すように、マイクロニードルの平均穿刺深さは、４種類のマイクロニードルアレイのうち５２本の場合が最も良好であり（深く刺さっており）、これより少なくても（２６本）、また、多くても（１００本、１４０本）、低下する傾向が得られた。
次に、４種類のマイクロニードルアレイを同一条件下で豚の皮膚に押し当てた場合のマイクロニードルの穿刺深さの分布（高さ分布）を調査した結果について、図６を参照しながら説明する。なお、図６は、各マイクロニードルアレイを構成する全てのマイクロニードルごとに穿刺深さ（例えば、マイクロニードルが２６本の場合は２６箇所）を測定した結果であり、数値が高いほど穿刺深さが深い（深く刺さっている）ことを示している。
図６に示すように、４種類のマイクロニードルアレイのいずれについても、マイクロニードルは、平面視して台座の幅方向（上下方向や左右方向）の刺さり方に偏りが生じているが、台座の内側領域に配置されたマイクロニードルよりも、この内側領域を囲む外側領域に配置されたマイクロニードルの方が、深く刺さる傾向が得られた。
First, the average puncture depth (μm) of microneedles when four types of microneedle arrays are pressed against pig skin under the same conditions will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, the average puncture depth of the microneedles is the best in the case of 52 out of the 4 types of microneedle arrays (penetrating deeply), and even if it is less than this (26), Also, at most (100, 140), a tendency to decrease was obtained.
Next, the results of investigating the distribution of the puncture depth (height distribution) of the microneedles when four types of microneedle arrays are pressed against the pig skin under the same conditions will be described with reference to FIG. . In addition, FIG. 6 is the result of measuring the puncture depth for each microneedle constituting each microneedle array (for example, 26 points when the number of microneedles is 26), and the higher the value, the more puncture depth is deep (penetrated deeply).
As shown in FIG. 6, for any of the four types of microneedle arrays, the microneedles are biased in the way they stick in the width direction (up and down direction and left and right direction) of the pedestal when viewed from above. The microneedles placed in the outer region surrounding the inner region tended to stick deeper than the microneedles placed in the inner region.
以上の知見から得られた結果を、以下に示す。
マイクロニードルの本数が多くなると、単位面積当たりのマイクロニードルの本数が増加するため、穿刺時の力が分散して、穿刺性が悪化した。
マイクロニードルの本数が少なくなって、配置ピッチが広くなり過ぎると、隣り合うマイクロニードル間の皮膚が撓み易くなるため、穿刺性が悪化した。
マイクロニードルの配置位置によって穿刺深さが異なっていた。即ち、平面視して台座の内側領域に配置されたマイクロニードルよりも、この内側領域を囲む外側領域に配置されたマイクロニードルの方が、深く刺さっていた（内側領域の方が浅く刺さっていた）。
そこで、本発明者らは、マイクロニードルの配置領域ごとに各種条件を変更することで、マイクロニードルの穿刺深さのばらつきを小さくできること、即ち、穿刺性を良好にできることに想到した。
本発明は、以上の知見をもとになされたものであり、その要旨は以下の通りである。
The results obtained from the above knowledge are shown below.
As the number of microneedles increased, the number of microneedles per unit area increased, so the force at the time of puncture was dispersed and the puncture performance deteriorated.
When the number of microneedles was reduced and the arrangement pitch was too wide, the skin between the adjacent microneedles tended to bend, resulting in poor puncture performance.
The puncture depth varied depending on the placement position of the microneedle. That is, the microneedles arranged in the outer region surrounding the inner region were stuck deeper than the microneedles arranged in the inner region of the pedestal in plan view (the inner region was more shallowly stuck). ).
Therefore, the present inventors have conceived that by changing various conditions for each microneedle arrangement region, it is possible to reduce variations in the puncture depth of the microneedles, that is, to improve the puncture performance.
The present invention was made based on the above knowledge, and the gist thereof is as follows.
前記目的に沿う本発明に係るマイクロニードルアレイは、台座上に多数のマイクロニードルが立設されたマイクロニードルアレイにおいて、
平面視して、前記台座の内側領域（中央領域）に立設されたマイクロニードル群Ａを構成するマイクロニードルＡと、前記内側領域を囲む外側領域（外周領域）に立設されたマイクロニードル群Ｂを構成するマイクロニードルＢは、高さ、基部の幅、配置ピッチ、及び、先端部の形状のいずれか１又は２以上が異なり、穿刺性に優れている。
The microneedle array according to the present invention in line with the above object is a microneedle array in which a large number of microneedles are erected on a pedestal,
In plan view, the microneedles A constituting the microneedle group A erected in the inner region (central region) of the pedestal, and the microneedle group erected in the outer region (peripheral region) surrounding the inner region The microneedles B constituting B differ in one or more of height, base width, arrangement pitch, and tip shape, and have excellent puncture properties.
本発明に係るマイクロニードルアレイにおいて、前記高さが異なることを条件として、前記マイクロニードルＢの高さを前記マイクロニードルＡの高さよりも低くすることが好ましい。
ここで、前記マイクロニードルＡと前記マイクロニードルＢの高低差は０μｍ超２００μｍ以下であるのがよい。
In the microneedle array according to the present invention, it is preferable that the height of the microneedles B is lower than the height of the microneedles A on the condition that the heights are different.
Here, the height difference between the microneedles A and the microneedles B is preferably more than 0 μm and 200 μm or less.
本発明に係るマイクロニードルアレイにおいて、前記基部の幅が異なることを条件として、前記マイクロニードルＢの基部の幅を前記マイクロニードルＡの基部の幅よりも広くすることが好ましい。
ここで、前記マイクロニードルＢの基部の幅は３００μｍ以上１０００μｍ以下であるのがよい。
In the microneedle array according to the present invention, it is preferable that the width of the base of the microneedle B is wider than the width of the base of the microneedle A, provided that the width of the base is different.
Here, the width of the base of the microneedle B is preferably 300 μm or more and 1000 μm or less.
本発明に係るマイクロニードルアレイにおいて、前記配置ピッチが異なることを条件として、隣り合う前記マイクロニードルＢの配置ピッチＢを隣り合う前記マイクロニードルＡの配置ピッチＡよりも狭くするのがよい。
ここで、前記配置ピッチＡは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、前記配置ピッチＢは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるのがよい。
In the microneedle array according to the present invention, it is preferable that the arrangement pitch B of the adjacent microneedles B is narrower than the arrangement pitch A of the adjacent microneedles A, provided that the arrangement pitches are different.
Here, the arrangement pitch A is preferably 1.0 mm or more and 2.0 mm or less, and the arrangement pitch B is preferably 0.5 mm or more and 1.0 mm or less.
本発明に係るマイクロニードルアレイにおいて、前記先端部の形状が異なることを条件として、前記マイクロニードルＢの円弧状となった先端部の曲率半径Ｂを前記マイクロニードルＡの円弧状となった先端部の曲率半径Ａよりも大きくするのがよい。
ここで、前記曲率半径Ａが５μｍ以上２０μｍ以下であり、前記曲率半径Ｂが３０μｍ以上７０μｍ以下であるのがよい。
In the microneedle array according to the present invention, on the condition that the shape of the tip is different, the curvature radius B of the arc-shaped tip of the microneedle B is set to the arc-shaped tip of the microneedle A. should be larger than the radius of curvature A of .
Here, it is preferable that the curvature radius A is 5 μm or more and 20 μm or less, and the curvature radius B is 30 μm or more and 70 μm or less.
本発明に係るマイクロニードルアレイにおいて、前記台座の前記内側領域の上面高さを前記外側領域の上面高さよりも高くすることが好ましい。
ここで、前記台座の高低差は０μｍ超２００μｍ以下であるのがよい。
In the microneedle array according to the present invention, it is preferable that the upper surface height of the inner region of the pedestal is higher than the upper surface height of the outer region.
Here, the height difference of the pedestal is preferably more than 0 μm and not more than 200 μm.
本発明に係るマイクロニードルアレイは、台座の内側領域に立設されたマイクロニードル群Ａと、内側領域を囲む外側領域に立設されたマイクロニードル群Ｂとで、マイクロニードルの高さ、基部の幅、配置ピッチ、及び、先端部の形状のいずれか１又は２以上を変更するので、複数のマイクロニードルの穿刺深さ（刺さり具合）のばらつきを従来よりも低減でき（穿刺性を良好にでき）、表皮下に規定量の薬剤を注入することが可能になる。 The microneedle array according to the present invention has a microneedle group A erected in the inner region of the pedestal and a microneedle group B erected in the outer region surrounding the inner region. Since one or more of the width, the arrangement pitch, and the shape of the tip portion are changed, variations in puncture depth (penetration condition) of a plurality of microneedles can be reduced more than before (puncture performance can be improved). ), making it possible to inject a defined amount of drug under the epidermis.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、図１（Ａ）～（Ｄ）にそれぞれ示す本発明の第１～第４の実施の形態に係るマイクロニードルアレイの全体概要（共通部分）について、図２に示すマイクロニードルアレイ１０を用いて説明する。
マイクロニードルアレイ１０は、従来使用されている注射器の代わりに体内への投薬を行うもの（医療用デバイス）である。なお、マイクロニードルアレイ１０の用途は、投薬に限定されるものではなく、皮膚や頭皮への美容液の投与、また、皮膚組織や体液の採取等に使用することも可能である。
Next, with reference to the attached drawings, specific embodiments of the present invention will be described for better understanding of the present invention.
First, using the
The
マイクロニードルアレイ１０は、例えば、樹脂、生体由来材料、金属、及び、セラミックのいずれか１又は２以上の組み合わせ（以下、樹脂等とも記載）で構成され、台座１１と、この台座１１上に立設配置された先端が尖った複数のマイクロニードル（針又は微小針ともいう）１２とを有している。なお、必ずしもマイクロニードルアレイ全体が樹脂等で構成される必要はなく、少なくともマイクロニードルが樹脂等で構成されていればよい。また、マイクロニードルの表面に、必要に応じて、めっき、溶射、又は、金属蒸着等を行って、金属層を形成することもできる。
この台座１１の大きさは、特に限定されるものではなく、一般的には、面積が０．５～４０ｃｍ２程度、厚みが１０～２０００μｍ程度、である。また、その形状は、平面視して正方形（長方形でもよい）であるが、特に限定されるものではなく、例えば、円形や楕円形、また、多角形（正多角形）、更には、勾玉形やフェイス状等でもよい。
また、マイクロニードル１２の形状は、円錐状であるが、例えば、楕円錐状や多角錐状（三角錐状や四角錐状等）でもよい。
The
The size of this
Moreover, although the shape of the microneedle 12 is conical, it may be, for example, an elliptical pyramid or a polygonal pyramid (a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, or the like).
マイクロニードル１２は、台座１１の約１ｃｍ２の範囲に、例えば、１０～１０００本（好ましくは、下限が３０本、上限が３００本）程度、立設配置されている。従って、台座１１の大きさは、上記マイクロニードル１２を配置可能な面積を有すればよい。
ここで、複数のマイクロニードル１２の台座１１上の配置領域は、平面視して正方形であるが、例えば、長方形、円形や楕円形、また、多角形でもよく、長方形であれば長辺が、円形であれば直径が、楕円形であれば長軸が、多角形（正多角形）であれば一辺が、例えば、５～５０ｍｍ程度となっている。なお、長方形の短辺は長辺よりも短い長さで適宜設定できる。
また、各マイクロニードル１２は台座１１に、平面視して碁盤目状に配置しているが、例えば、千鳥状やランダムに配置することもできる。ここで、千鳥状に分散配置するとは、マイクロニードルが一定間隔で直線状に並んだ（立設した）複数の列において、隣り合う列の間で、一方の列のマイクロニードルが、他方の列の隣り合うマイクロニードルの隙間の中央に対応する位置に配置（立設）されている状態をいう。
For example, about 10 to 1000 (preferably, the lower limit is 30 and the upper limit is 300) microneedles 12 are arranged upright in the range of about 1 cm 2 of the
Here, the arrangement area on the
Moreover, although each microneedle 12 is arrange|positioned at the base 11 at planar view in the shape of a grid, for example, it can also be arrange|positioned at random or staggered. Here, dispersing in a staggered manner means that in a plurality of rows in which the microneedles are arranged linearly at regular intervals (standing), between adjacent rows, the microneedles in one row are arranged in the other row It refers to a state in which the microneedles are placed (upright) at a position corresponding to the center of the gap between the adjacent microneedles.
マイクロニードル１２は、人体に投薬を行う部分であるため、必要に応じて、その表面側に溝や窪み等を形成することもでき、更には、マイクロニードルの先側に向けて開口した穴（貫通孔でもよい）を形成することもできる。
マイクロニードル１２の形状、寸法、及び、本数、また、台座１１へのマイクロニードル１２の配置の仕方や配置範囲の各条件は、マイクロニードルアレイの使用用途（例えば、人体に必要な投薬量）を満足できれば、特に限定されるものでなく、種々変更できる。
例えば、マイクロニードルの形状としては、前記した特許文献１や特許文献２等に記載の形状を採用することが好ましい。このマイクロニードルは、先側（穿刺部分）が二股に分かれ、その間に形成された凹部内に薬剤を保持可能なものである。
Since the
The shape, size, and number of the
For example, as the shape of the microneedle, it is preferable to employ the shape described in
マイクロニードルアレイ１０を構成する樹脂としては、例えば、生分解性プラスチック（生分解性樹脂）や熱可塑性樹脂、あるいは、熱硬化性樹脂を使用できる。
生分解性プラスチックは、微生物により分解されるプラスチックであり、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリグリコール酸、変性ポリビニルアルコール、カゼイン、変性澱粉等があるが、特にポリ乳酸が好ましい。このポリ乳酸は、トウモロコシを原料としており、人の体内や自然環境で二酸化炭素と酸素に分解されるという特徴を持っている。このため、マイクロニードルをポリ乳酸製とすることで、マイクロニードルがもし体内で折れてしまっても、体内で分解され吸収されてしまうので、人体に対し安全である。
As the resin constituting the
Biodegradable plastics are plastics that are decomposed by microorganisms, and examples thereof include polylactic acid, polycaprolactone, polyhydroxyalkanoate, polyglycolic acid, modified polyvinyl alcohol, casein, modified starch, etc. Polylactic acid is particularly preferred. . This polylactic acid is made from corn and has the characteristic of being decomposed into carbon dioxide and oxygen in the human body or in the natural environment. Therefore, by making the microneedle made of polylactic acid, even if the microneedle breaks in the body, it will be decomposed and absorbed in the body, which is safe for the human body.
また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、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、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使用できるが、ポリカーボネート樹脂が好ましい。
そして、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等を使用できる。
Examples of thermoplastic resins include polycarbonate resins, polyethylene resins, polypropylene resins, AS resins, ABS resins, methacrylic acid resins, polyvinyl chloride resins, polyacetal resins, polyamide resins, modified polyphenylene ether resins, polybutylene terephthalate resins, Polyethylene terephthalate resin and the like can be used, but polycarbonate resin is preferred.
As thermosetting resins, for example, phenol resins, epoxy resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, thermosetting polyimide resins, etc. can be used.
生体由来材料としては、例えば、ヒアルロン酸、コラーゲン、エラスチン、セルロース等の生体内溶解物質を使用できる。
金属としては、例えば、ステンレス鋼、コバルト合金、チタン合金等を使用でき、それぞれの具体例として、３１６Ｌ（ステンレス鋼）、ＡＳＴＭ Ｆ７５（Ｈａｙｎｅｓ－Ｓｔｅｌｌｉｔｅ ２１：コバルト合金）、ＡＳＴＭ Ｆ６７（純チタン）、ＡＳＴＭ Ｆ１３６（Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ：チタン合金）等の生理的環境における防食性を備えた材料を利用できる。
セラミックとしては、例えば、アルミナやジルコニア等を使用できる。なお、セラミックは、金属における腐食の問題を回避するため、上記した金属の表面に被覆することもできる。
Examples of biomaterials that can be used include substances that dissolve in vivo, such as hyaluronic acid, collagen, elastin, and cellulose.
Examples of metals that can be used include stainless steel, cobalt alloys, titanium alloys, and specific examples thereof include 316L (stainless steel), ASTM F75 (Haynes-Stellite 21: cobalt alloy), ASTM F67 (pure titanium), Materials with corrosion resistance in physiological environments such as ASTM F136 (Ti-6Al-4V: titanium alloy) are available.
As the ceramic, for example, alumina, zirconia, or the like can be used. Ceramics can also be coated on the surfaces of the metals described above to avoid corrosion problems in the metals.
マイクロニードル１２の寸法は、例えば、台座１１側の基端径（基端幅：基部の幅）が１００μｍ～１０００μｍ程度、高さが０．０３ｍｍ～５．０ｍｍ（好ましくは、下限が０．１ｍｍ、上限が２．０ｍｍ）程度、円弧状となった先端部の曲率半径が５μｍ～７０μｍ程度、である。ここで、基端径は、折れにくさ（損傷を抑制、更には防止）を考慮して、また、高さは、皮膚の表皮を破り真皮に投薬可能な長さを考慮して、更に、先端部の曲率半径は、使用時に痛みを感じさせない（感じ難くさせる）ことを考慮して、それぞれ設定している。
また、マイクロニードル１２の台座１１への配置ピッチとは、図１（Ａ）に示すように、隣接するマイクロニードル１２のうち、最も近いマイクロニードル１２同士の距離を意味し、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度である。
The dimensions of the microneedle 12 are, for example, a base end diameter (base end width: base width) on the
Further, the arrangement pitch of the
続いて、本発明の第１～第４の実施の形態に係るマイクロニードルアレイについて、図１（Ａ）～（Ｄ）を参照しながら説明する。
第１～第４の実施の形態に係るマイクロニードルアレイはそれぞれ、上記したマイクロニードルアレイ１０のように、台座１１上に多数のマイクロニードルが立設されており、平面視して、台座１１の内側領域に立設されたマイクロニードル群Ａを構成するマイクロニードルＡと、この内側領域を囲む外側領域に立設されたマイクロニードル群Ｂを構成するマイクロニードルＢとを有している。この第１～第４の実施の形態に係るマイクロニードルアレイそれぞれのマイクロニードルＡとマイクロニードルＢは、高さ（図１（Ａ））、基端径（図１（Ｂ））、配置ピッチ（図１（Ｃ））、先端部の形状（図１（Ｄ））が異なっており、穿刺性に優れたものである。なお、図１（Ａ）～（Ｄ）は、図２に示すマイクロニードルアレイ１０を側面視した図に対応する。
以下、詳しく説明する。
Next, microneedle arrays according to first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1(A) to 1(D).
Each of the microneedle arrays according to the first to fourth embodiments has a large number of microneedles erected on a
A detailed description will be given below.
台座１１の内側領域と外側領域とは、前記したマイクロニードルの穿刺深さを調査した結果（図４～図６参照）に基づいて設定した領域である。図２に示すマイクロニードルアレイ１０のマイクロニードル１２が立設された台座１１上の領域について説明すると、その中心位置（軸心位置）Ｐから各辺部の端位置Ｅまでを幅Ｗとして、内側領域は、少なくとも中心位置ＰからＷ×０．３（好ましくはＷ×０．５）までの範囲であり、外側領域は、少なくとも端位置ＥからＷ×０．１（好ましくはＷ×０．２）までの範囲である。また、マイクロニードル１２の立設位置で説明した場合、マイクロニードル１２が立設された領域において、最外周に位置する１列のマイクロニードル１２の立設位置、又は、最外周とその内側に位置する２列のマイクロニードル１２の立設位置が、外側領域に該当し、残りは内側領域となる。
本実施の形態では、内側領域と外側領域との間に中間領域を設けているが、中間領域を介することなく内側領域と外側領域を連続させてもよい。なお、中間領域に立設されるマイクロニードルＣは、高さ、基端径、配置ピッチ、又は、先端部の形状が、内側領域に立設されるマイクロニードルＡと、外側領域に立設されるマイクロニードルＢの間の数値に（段階的）設定される。
The inner region and the outer region of the
Although the intermediate region is provided between the inner region and the outer region in the present embodiment, the inner region and the outer region may be continuous without the intermediate region. In addition, the microneedles C erected in the intermediate region are different in height, base end diameter, arrangement pitch, or tip shape from the microneedles A erected in the inner region. It is set to a numerical value between microneedles B (stepwise).
図１（Ａ）に示すマイクロニードルアレイは、内側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ａの一例）２０を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＡの一例）２１と、外側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂの一例）２２を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＢの一例）２３とで、高さが異なるものであり、マイクロニードル２３の高さをマイクロニードル２１の高さよりも低くしている。
なお、マイクロニードル２１、２３と、中間領域に立設されるマイクロニードル（マイクロニードルＣの一例）２４は、基端径が同じであり、台座１１上に同一ピッチで配置されている。
The microneedle array shown in FIG. 1(A) includes microneedles (an example of microneedles A) 21 constituting a microneedle group (an example of microneedle group A) 20 erected in the inner region, and microneedles (an example of microneedles A) 21 standing in the outer region. The height of the microneedles (an example of the microneedles B) 23 constituting the provided microneedle group (an example of the microneedle group B) 22 is different. lower than the height.
The
ここで、マイクロニードル２１とマイクロニードル２３の高低差ΔＴは０μｍ超２００μｍ以下（好ましくは、下限が３０μｍ、更には５０μｍ、上限が１７０μｍ、更には１５０μｍ）であることが好ましい。このマイクロニードル２１、２３の高さはそれぞれ同じであるが、上記した条件下で、中心位置Ｐ側から端位置Ｅ側にかけて徐々に低くしてもよい。
このように、マイクロニードル２３の高さをマイクロニードル２１の高さよりも低くすることで、外側領域に比べて浅く刺さる傾向にある内側領域のマイクロニードル２１が、マイクロニードル２３よりも優先的に皮膚に刺さり易くなり、穿刺深さのばらつきを小さくでき、マイクロニードルアレイの穿刺性を向上できる。なお、マイクロニードル２４の高さは、マイクロニードル２１とマイクロニードル２３の間に設定される。
Here, the height difference ΔT between the
By making the height of the
図１（Ｂ）に示すマイクロニードルアレイは、内側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ａの一例）３０を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＡの一例）３１と、外側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂの一例）３２を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＢの一例）３３とで、基端径（根元径や裾野径とも称す）が異なるものであり、マイクロニードル３３の基端径Ｂをマイクロニードル３１の基端径Ａよりも広くしている。
なお、マイクロニードル３１、３３と、中間領域に立設されるマイクロニードル（マイクロニードルＣの一例）３４は、高さが同じであり、台座１１上に同一ピッチで配置されている。
The microneedle array shown in FIG. 1(B) includes microneedles (an example of microneedles A) 31 constituting a microneedle group (an example of microneedle group A) 30 erected in the inner region and standing in the outer region. The microneedles (an example of the microneedles B) 33 constituting the provided microneedle group (an example of the microneedle group B) 32 have a different base end diameter (also referred to as a root diameter or a base diameter). The proximal end diameter B of the
The
ここで、マイクロニードル３３の基端径は３００μｍ以上１０００μｍ以下（好ましくは、下限が４００μｍ、更には５００μｍ、上限が９００μｍ、更には８００μｍ）であることが好ましい。このマイクロニードル３１、３３の基端径はそれぞれ同じであるが、上記した条件下で、中心位置Ｐ側から端位置Ｅ側にかけて徐々に広くしてもよい。
このように、マイクロニードル３３の基端径をマイクロニードル３１の基端径よりも広くすることで、外側領域に比べて刺さり難い傾向にある内側領域のマイクロニードル３１が鋭角状となって、マイクロニードル３３よりも皮膚に刺さり易くなり、刺さり易さのばらつきを低減できるので、マイクロニードルアレイの穿刺性を向上できる。なお、マイクロニードル３４の基端径は、マイクロニードル３１とマイクロニードル３３の間に設定される。
Here, the base end diameter of the
By making the base end diameter of the microneedle 33 wider than the base end diameter of the microneedle 31 in this manner, the microneedle 31 in the inner region, which tends to be less likely to be stuck than in the outer region, has a sharp angle, thereby The microneedle array can be more easily stuck into the skin than the
図１（Ｃ）に示すマイクロニードルアレイは、内側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ａの一例）４０を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＡの一例）４１と、外側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂの一例）４２を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＢの一例）４３とで、配置ピッチが異なるものであり、隣り合うマイクロニードル４３の配置ピッチＢを隣り合うマイクロニードル４１の配置ピッチＡよりも狭くしている。
なお、マイクロニードル４１、４３と、中間領域に立設されるマイクロニードル（マイクロニードルＣの一例）４４は、同一形状である。また、マイクロニードルの配置ピッチとは、直線状に配置された複数のマイクロニードルのうち、隣り合うマイクロニードルが最も近くなる位置での距離を意味している。
The microneedle array shown in FIG. 1(C) includes microneedles (an example of microneedles A) 41 constituting a microneedle group (an example of microneedle group A) 40 erected in the inner region, and microneedles (an example of microneedles A) 41 standing in the outer region. The arrangement pitch is different between the microneedles (an example of the microneedles B) 43 constituting the provided microneedle group (an example of the microneedle group B) 42, and the arrangement pitch B of the
The
ここで、配置ピッチＡは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下（好ましくは、下限が１．３ｍｍ、上限が１．５ｍｍ）であり、配置ピッチＢは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下（好ましくは、下限が０．６ｍｍ、上限が０．８ｍｍ）であることが好ましい。このマイクロニードル４１、４３の配置ピッチＡ、Ｂはそれぞれ同じであるが、上記した条件下で、中心位置Ｐ側から端位置Ｅ側にかけて徐々に狭くしてもよい。
このように、隣り合うマイクロニードル４３の配置ピッチＢを隣り合うマイクロニードル４１の配置ピッチＡよりも狭くすることで、内側領域に比べて深く刺さる傾向にある外側領域のマイクロニードル４３が、マイクロニードル４１よりも皮膚に刺さり難くなり、穿刺深さのばらつきを小さくできるので、マイクロニードルアレイの穿刺性を向上できる。なお、隣り合うマイクロニードル４４の配置ピッチＣは、配置ピッチＡと配置ピッチＢの間に設定される。
Here, the arrangement pitch A is 1.0 mm or more and 2.0 mm or less (preferably, the lower limit is 1.3 mm and the upper limit is 1.5 mm), and the arrangement pitch B is 0.5 mm or more and 1.0 mm or less (preferably, It is preferable that the lower limit is 0.6 mm and the upper limit is 0.8 mm). Although the arrangement pitches A and B of the
By making the arrangement pitch B of the
図１（Ｄ）に示すマイクロニードルアレイは、内側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ａの一例）５０を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＡの一例）５１と、外側領域に立設されたマイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂの一例）５２を構成するマイクロニードル（マイクロニードルＢの一例）５３とで、先端部の形状が異なるものであり、マイクロニードル５３の円弧状となった先端部の曲率半径Ｂをマイクロニードル５１の円弧状となった先端部の曲率半径Ａよりも大きくしている。
なお、マイクロニードル５１、５３と、中間領域に立設されるマイクロニードル（マイクロニードルＣの一例）５４は、基端径と高さが同じであり、台座１１上に同一ピッチで配置されている。
The microneedle array shown in FIG. 1(D) includes microneedles (an example of microneedles A) 51 constituting a microneedle group (an example of microneedle group A) 50 erected in the inner region, and microneedles (an example of microneedles A) 51 standing in the outer region. The shape of the tip portion is different from the microneedle (an example of the microneedle B) 53 that constitutes the provided microneedle group (an example of the microneedle group B) 52, and the microneedle 53 has an arc shape. The curvature radius B of the tip portion is made larger than the curvature radius A of the arcuate tip portion of the
The
ここで、先端部の曲率半径Ａは５μｍ以上２０μｍ以下（好ましくは、下限が７μｍ、上限が１５μｍ）であり、曲率半径Ｂは３０μｍ以上７０μｍ以下（好ましくは、下限が４０μｍ、上限が６０μｍ）であることが好ましい。このマイクロニードル５１、５３の先端部の曲率半径Ａ、Ｂはそれぞれ同じであるが、上記した条件下で、中心位置Ｐ側から端位置Ｅ側にかけて徐々に大きくすることもできる。
このように、マイクロニードル５３の先端部の曲率半径Ｂをマイクロニードル５１の先端部の曲率半径Ａよりも大きくすることで、外側領域に比べて刺さり難い傾向にある内側領域のマイクロニードル５１が、マイクロニードル５３よりも皮膚に刺さり易くなり、刺さり易さのばらつきを低減できるので、マイクロニードルアレイの穿刺性を向上できる。なお、マイクロニードル５４の円弧状となった先端部の曲率半径Ｃは、曲率半径Ａと曲率半径Ｂの間に設定される。
Here, the radius of curvature A of the tip is 5 μm or more and 20 μm or less (preferably, the lower limit is 7 μm and the upper limit is 15 μm), and the curvature radius B is 30 μm or more and 70 μm or less (preferably, the lower limit is 40 μm and the upper limit is 60 μm). Preferably. Although the curvature radii A and B of the tip portions of the
Thus, by making the curvature radius B of the tip of the microneedle 53 larger than the curvature radius A of the tip of the microneedle 51, the microneedle 51 in the inner region, which tends to be more difficult to stick than the outer region, The
また、上記したマイクロニードルアレイにおいて、図３に示すように、内側領域の上面高さを外側領域の上面高さよりも高くした台座１１ａを使用することもできる（即ち、台座１１ａ上に、上記した図１～図４にそれぞれ示したマイクロニードル２１、２３、２４、マイクロニードル３１、３３、３４、マイクロニードル４１、４３、４４、マイクロニードル５１、５３、５４が立設される）。
台座１１ａの上面の断面は、上方（マイクロニードルの立設側）に向けて突出した円弧状となっているが、台座の中央部から外側へ向けて下り勾配となった直線でもよく、また、台座の中央部から外側へかけて徐々に低くなる階段状でもよい。
Further, in the microneedle array described above, as shown in FIG. 3, a
The cross-section of the upper surface of the
ここで、台座１１ａの内側領域と外側領域の高低差ΔＨは、０μｍ超２００μｍ以下（好ましくは、下限が３０μｍ、更には５０μｍ、上限が１６０μｍ、更には１４０μｍ）であることが好ましい。
このように、台座１１ａの内側領域の上面高さを外側領域よりも高くすることで、マイクロニードル２１、３１、４１、５１がマイクロニードル２３、３３、４３、５３よりも優先的に皮膚に刺さり易くなり、刺さり易さのばらつきを低減できるので、マイクロニードルアレイの穿刺性を更に向上できる。
Here, the height difference ΔH between the inner region and the outer region of the
Thus, by making the upper surface height of the inner region of the
上記したマイクロニードルアレイは、例えば、硬質の炭素鋼等で構成された金属製の金型を使用し、射出成形により製造できるが、プレス金型による加圧成形法により製造してもよく、マイクロニードルアレイを製造できれば、特に限定されるものではない。 The above-described microneedle array can be manufactured by injection molding using a metal mold made of hard carbon steel or the like, for example. It is not particularly limited as long as a needle array can be manufactured.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のマイクロニードルアレイを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、台座の内側領域に立設されたマイクロニードル群Ａを構成するマイクロニードルＡと、外側領域に立設されたマイクロニードル群Ｂを構成するマイクロニードルＢとで、高さ、基端径、配置ピッチ、又は、先端部の形状が異なった場合について説明したが、高さ、基端径、配置ピッチ、及び、先端部のいずれか２以上が異なってもよい。
The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the configurations described in the above embodiments, and the matters described in the claims. It also includes other embodiments and variations that are possible within its scope. For example, the scope of rights of the present invention includes the case where the microneedle array of the present invention is configured by combining some or all of the respective embodiments and modifications described above.
In the above embodiment, the microneedles A constituting the microneedle group A erected in the inner region of the pedestal and the microneedles B constituting the microneedle group B erected in the outer region of the pedestal have a height of , base end diameter, arrangement pitch, or tip shape are different, but two or more of the height, base end diameter, arrangement pitch, and tip end may be different.
また、前記実施の形態において、中間領域に立設されたマイクロニードルの各条件（即ち、高さ、基部の幅、配置ピッチ、及び、先端部の形状のいずれか１又は２以上）は、内側領域と外側領域に立設されたマイクロニードルの各条件と連続するよう（なだらか）に設定することが好ましいが、中間領域に立設されたマイクロニードルの各条件を同じ（例えば、同じ高さ等）にすることもできる。
更に、前記実施の形態において、内側領域は、中心位置Ｐから各辺部（外側領域）へ向けて、同一幅となっているが、部分的に異なる幅にすることもでき、また、外側領域は、各辺部から中心位置Ｐへ向けて、同一幅となっているが、部分的に異なる幅にすることもできる。
In the above-described embodiment, each condition of the microneedles erected in the intermediate region (that is, any one or more of the height, width of the base, arrangement pitch, and shape of the tip) is It is preferable to set each condition of the microneedles erected in the region and the outer region so as to be continuous (gently), but each condition of the microneedles erected in the intermediate region is the same (e.g., the same height, etc.) ).
Furthermore, in the above-described embodiment, the inner region has the same width from the center position P toward each side (outer region), but the width can be partially different. has the same width from each side toward the center position P, but the width can be partially different.
本発明に係るマイクロニードルアレイは、マイクロニードルの皮膚への穿刺深さのばらつきを、従来よりも低減できるものである。これによって、表皮下に規定量の薬剤を注入できるため、投薬のみならず、皮膚や頭皮への美容液の投与等にも、広く使用できる。 Advantageous Effects of Invention The microneedle array according to the present invention can reduce variations in depth of puncture of the microneedles into the skin as compared with the conventional technique. As a result, a prescribed amount of medicine can be injected under the epidermis, so that it can be widely used not only for drug administration but also for administration of beauty essences to the skin and scalp.
１０：マイクロニードルアレイ、１１、１１ａ：台座、１２：マイクロニードル、２０：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ａ）、２１：マイクロニードル（マイクロニードルＡ）、２２：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂ）、２３：マイクロニードル（マイクロニードルＢ）、２４：マイクロニードル（マイクロニードルＣ）、３０：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ａ）、３１：マイクロニードル（マイクロニードルＡ）、３２：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂ）、３３：マイクロニードル（マイクロニードルＢ）、３４：マイクロニードル（マイクロニードルＣ）、４０：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ａ）、４１：マイクロニードル（マイクロニードルＡ）、４２：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂ）、４３：マイクロニードル（マイクロニードルＢ）、４４：マイクロニードル（マイクロニードルＣ）、５０：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ａ）、５１：マイクロニードル（マイクロニードルＡ）、５２：マイクロニードル群（マイクロニードル群Ｂ）、５３：マイクロニードル（マイクロニードルＢ）、５４：マイクロニードル（マイクロニードルＣ） 10: microneedle array, 11, 11a: pedestal, 12: microneedle, 20: microneedle group (microneedle group A), 21: microneedle (microneedle group A), 22: microneedle group (microneedle group B) , 23: microneedle (microneedle B), 24: microneedle (microneedle C), 30: microneedle group (microneedle group A), 31: microneedle (microneedle A), 32: microneedle group (micro Needle group B), 33: microneedle (microneedle B), 34: microneedle (microneedle C), 40: microneedle group (microneedle group A), 41: microneedle (microneedle A), 42: micro Needle group (microneedle group B), 43: microneedle (microneedle B), 44: microneedle (microneedle C), 50: microneedle group (microneedle group A), 51: microneedle (microneedle A) , 52: microneedle group (microneedle group B), 53: microneedle (microneedle B), 54: microneedle (microneedle C)
Claims (11)
平面視して、前記台座の内側領域に立設されたマイクロニードル群Ａを構成するマイクロニードルＡと、前記内側領域を囲む外側領域に立設されたマイクロニードル群Ｂを構成するマイクロニードルＢは、高さ、基部の幅、配置ピッチ、及び、先端部の形状のいずれか１又は２以上が異なり、穿刺性に優れたことを特徴とするマイクロニードルアレイ。 In a microneedle array in which a large number of microneedles are erected on a pedestal,
In plan view, the microneedles A constituting the microneedle group A erected in the inner region of the pedestal, and the microneedles B constituting the microneedle group B erected in the outer region surrounding the inner region are , the height, the width of the base, the pitch of the arrangement, and the shape of the tip, or any one or more of them, and has excellent puncture properties.
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